Arduino et ses applications

Apprenez Arduino et ses applications de zéro à pro

Électronique et Robotique4.6(99)15h 15min52 leçons2 sections

Ce que vous apprendrez

  • Découvrir les composants d'Arduino
  • Comprendre les variables, les conditions et les boucles
  • Utiliser la plaque d'essai et allumer une LED
  • Lire des signaux analogiques et les afficher sur le Serial Monitor
  • Utiliser les capteurs de lumière, de température et de mouvement
  • Utiliser le capteur de distance
  • Contrôler le servomoteur et le moteur à courant continu
  • Utiliser le clavier et l'écran LCD
  • Manipuler les tableaux et créer des fonctions
  • Réaliser un projet de Smart Car

À propos du cours

Ce cours enseigne Arduino et ses applications pratiques à partir de zéro. Arduino est une carte qui lit les signaux numériques et analogiques des capteurs et contrôle les modules qui lui sont connectés. Il commence par les composants d'Arduino, les variables et le programme de simulation, puis l'allumage d'une LED avec un bouton-poussoir et la découverte de la plaque d'essai. Ensuite, vous apprenez les instructions IF, Switch, For et While, les tableaux et les fonctions, et vous affichez des données sur le Serial Monitor. Vous travaillez alors avec des capteurs comme le capteur de lumière, le capteur de température, le capteur de mouvement et le capteur de distance, ainsi qu'avec le servomoteur, le moteur à courant continu, l'écran LCD et le clavier. À la fin, vous réalisez un projet de voiture intelligente, la Smart Car, en plusieurs parties. Le cours convient aux débutants, aux étudiants en ingénierie et aux passionnés d'électronique et de robotique, sans expérience préalable. Vous serez ensuite capable de connecter des composants, de les programmer et de construire seul des projets simples. L'enseignement est pratique et progressif : suivez les leçons dans l'ordre pour passer de l'idée à l'application pas à pas.

Résultats attendus

  • Maîtriser les bases de la programmation avec Arduino.
  • Créer des projets pratiques comme une voiture intelligente.
  • Manipuler des capteurs et des moteurs à un niveau avancé.
  • Développer des robots innovants capables d'interagir avec l'environnement.
  • Réaliser de nouvelles idées de conception avec Arduino.

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Contenu du cours

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Section un : Assemblage et programmation

42 leçons
  1. Introduction à l'Arduino – Comprendre les composants de l'ArduinoIntroduction à Arduino et à son intérêt : open source, broches numériques, analogiques et d'alimentation, types de cartes, puis téléchargement de l'IDE et de son compilateur.9:34
  2. Définir les variablesExplique la définition des variables et leurs types dans Arduino, la configuration des broches avec pinMode, l'écriture avec digitalWrite et la pause avec delay, dans l'éditeur en ligne Tinkercad Circuits.20:56
  3. Comprendre le programme de simulationTeste un premier programme de LED dans le simulateur, puis lit un bouton avec digitalRead et utilise if et else pour piloter la lampe, en introduisant la nécessité d'une breadboard.19:39
  4. Faire fonctionner la LED avec un bouton poussoirExplique l'allumage d'une LED avec un bouton poussoir, la disposition de la breadboard et ses rails d'alimentation, le câblage de la résistance et l'usage de la résistance interne avec INPUT_PULLUP.11:31
  5. Comprendre la BreadboardUn exercice à deux boutons et une LED sur breadboard avec if et else, les différentes tailles de breadboard, la simplification du code en supprimant la variable, et un défi sur le comportement initial de la LED.19:59
  6. Utiliser la conditionnelle IFRevoit la simplification d'une condition if sans variable, la lecture directe du bouton, l'inversion de la condition, puis INPUT_PULLUP à la place d'une résistance externe, interrupteur contre bouton poussoir, et un exercice à trois LED.16:46
  7. Différence entre le Switch et le bouton poussoirMontre la différence entre interrupteur et bouton poussoir avec un exercice de LED et deux entrées, en veillant à n'allumer qu'une seule LED, puis en utilisant le bouton pour figer le feu sur le vert.14:14
  8. Exemple de feu de circulationUn exemple de feu tricolore avec interrupteur, bouton poussoir et trois LED, l'inversion de la condition due à la résistance interne, le problème du bouton ignoré pendant la séquence, et l'idée de basculer une LED d'une pression.11:42
  9. Opérations mathématiques dans l'ArduinoExplique l'arithmétique dans Arduino comme x += y, l'incrément ++ et le décrément --, les opérateurs de comparaison et la condition composée and, et l'affichage des résultats sur le Serial Monitor.17:41
  10. Afficher les données sur le moniteur série + signal analogiqueRevoit le Serial Monitor et sa configuration dans setup, puis l'opération ++ dans les calculs, et les signaux analogiques lus sur les broches A0 et suivantes de zéro à cinq volts, avec un exercice de résistance variable.20:09
  11. Utiliser une résistance variable avec un signal analogiqueExplique le câblage d'un potentiomètre à trois bornes, sa lecture avec analogRead et l'affichage sur le Serial Monitor, la différence entre define et une variable, et un exercice allumant des LED selon la valeur.18:56
  12. Comprendre les appareils de mesureRésout l'exercice d'allumage de LED selon la valeur du potentiomètre avec if et else if, puis présente la photorésistance (LDR), deux façons de l'utiliser, et l'importance de calibrer ses valeurs avant de coder.17:17
  13. Capteur de lumière LDR et calibrationExplique l'usage du multimètre : voltmètre branché en parallèle, ampèremètre en série avec la résistance et la batterie, lien entre leurs mesures, et mesure de la résistance à l'ohmmètre.9:18
  14. Comprendre la commande MapExplique la commande map qui convertit une valeur analogRead d'une plage à une autre, par exemple de 0 à 5, le rôle de ses paramètres, l'affichage des valeurs, avec l'étalonnage du capteur LDR.20:22
  15. Faire fonctionner l'éclairage manuellement ou automatiquement avec un capteur de lumièreMontre comment commander une lampe en mode manuel avec un bouton ou en mode automatique avec un capteur de lumière, via un interrupteur de choix, puis introduit la boucle for pour répéter des commandes.19:21
  16. La commande de boucle ForExplique la boucle for à travers un exercice faisant varier progressivement la luminosité d'une LED par sortie PWM sur une broche numérique, et la conversion d'une lecture analogRead vers la plage de sortie.18:11
  17. Capteur de températureExplique le capteur de température et son étalonnage avec deux valeurs minimale et maximale, la conversion en Celsius par une équation ou map, puis un système de pièce utilisant température et lumière.14:27
  18. Connexion entre le capteur de température et le capteur de lumièreRéalise un système de pièce reliant capteurs de température et de lumière : la chaleur déclenche un signal de climatisation et la lumière commande une LED, avec test des valeurs et simulation.14:17
  19. Capteur de mouvement PIRRéalise un système de pièce avec capteurs de température et de mouvement PIR pour la climatisation et l'éclairage, puis explique les tableaux, l'indexation à partir de zéro, et une tâche d'affichage de date de naissance.18:28
  20. ArrayRésout la tâche d'affichage de la date de naissance avec des tableaux, enseigne le raisonnement logique et le suivi du code, l'affichage de séparateurs, et l'usage de deux tableaux, date et lettres du nom.18:41
  21. Utiliser le tableau pour définir des variablesMontre l'usage d'un tableau pour définir plusieurs broches de LED, le câblage d'une résistance commune à la masse, puis le parcours du tableau par une boucle pour allumer et éteindre les LED en ordre aléatoire.19:13
  22. Exemples d'utilisation des tableauxRésout un exercice sur les tableaux qui trie des valeurs par ordre croissant en comparant les variables pour trouver le plus grand et le plus petit, puis présente une seconde solution différente au même résultat.16:08
  23. Instruction conditionnelle SwitchExplique l'instruction switch et son lien avec if, l'usage de case et break, le problème d'un nombre reçu par Serial sous forme de code ASCII, puis le mappage d'une lecture LDR en quatre cas avec un message chacun.14:24
  24. Exemple de connexion entre le capteur de température, le capteur de lumière et le capteur de mouvementApplique un exemple combinant capteurs de température, de lumière et de mouvement, avec map de la lecture LDR vers des cas switch, des conditions, et renvoie au site officiel Arduino et aux exemples de code.22:53
  25. Instruction de boucle WhileExplique la boucle while avec un comptage croissant et décroissant allumant des LED dans l'ordre, l'effet d'une variable déclarée dans ou hors de la boucle, puis une tâche d'affichage des lettres d'un nom.19:14
  26. Instruction de boucle Do WhileExplique la boucle do while qui vérifie sa condition en fin d'itération contrairement à while et for, avec un exemple parcourant un tableau, et montre que les trois boucles servent au même but.10:48
  27. Exemple de fusion du tableau avec l'instruction de boucle WhileCombine un tableau avec une boucle while pour afficher les lettres d'un nom, et explique sizeof pour obtenir la taille du tableau divisée par la taille d'un élément, qui diffère entre int et double.15:49
  28. Servo MotorPrésente le servomoteur, qui se déplace dans une plage limitée d'un côté à l'autre sans tourner complètement, et explique la bibliothèque Servo, la définition de l'objet, son attachement à une broche et l'angle.18:40
  29. Envoyer un signal de l'ordinateur à l'ArduinoExplique la réception de nombres saisis depuis l'ordinateur par Serial, lus caractère par caractère et assemblés en une valeur d'un nombre de chiffres fixé, puis utilisés pour déplacer le servo après map.17:56
  30. Comprendre la commande ConstrainApplique le contrôle de l'angle du servo avec deux boutons qui augmentent et diminuent l'angle pas à pas dans les limites de mouvement, et le réglage de la vitesse par un délai, après un exercice avec potentiomètre et map.20:05
  31. Moteur à courant continuExplique le moteur à courant continu, le cavalier qui choisit l'alimentation de la carte, et pourquoi un driver relie l'Arduino au moteur car il consomme un fort courant, puis la programmation du sens et de la vitesse.18:14
  32. Motor DriveExplique le module Motor Drive, les bornes de câblage et le cavalier d'alimentation, comment la broche enable règle la vitesse et deux broches le sens, puis une version rudimentaire sur Tinkercad avec transistor et diode.14:48
  33. Créer une fonctionExplique la création d'une fonction exécutant un groupe de commandes, son type de retour, ses paramètres, l'usage de return, et qu'une variable déclarée dans une fonction est inconnue à l'extérieur, avec une tâche à deux fonctions.20:12
  34. Capteur de distance ultrasoniqueExplique le capteur de distance à ultrasons et ses quatre broches, son principe d'envoi et de réception d'un écho comme une chauve-souris pour mesurer la distance, et deux méthodes : code manuel ou bibliothèque.25:06
  35. Exemple d'utilisation du capteur de distance avec le moteur à courant continuApplique un exemple reliant le capteur de distance à un moteur à courant continu via des fonctions avancer et arrêter prenant la vitesse en paramètre, qui varie selon l'obstacle, valables pour un capteur à trois ou quatre broches.24:37
  36. Utiliser la bibliothèque New Ping avec le pilote de moteurExplique l'usage de la bibliothèque NewPing avec un Motor Driver pour simplifier la lecture de distance et le contrôle de vitesse des moteurs, et la différence entre variable locale d'une fonction et variable globale.23:03
  37. Utiliser le clavierExplique le clavier Keypad composé de lignes et de colonnes, comment il détecte la touche pressée en envoyant du courant sur une colonne et en le lisant sur une ligne, avec un tableau à deux dimensions et la bibliothèque Keypad.14:30
  38. Créer un mot de passe avec le clavierConstruit un mot de passe au clavier où l'étoile recommence la saisie et le dièse valide, compare le code saisi au code stocké, puis ouvre un servo progressivement s'il est correct plutôt que d'un coup.20:22
  39. Écran LCDExplique l'écran LCD et ses formats courants comme 16 sur 2, le câblage de ses broches, la bibliothèque LiquidCrystal et ses broches, l'affichage du texte à une ligne et colonne, l'effacement et le curseur.23:17
  40. Applications sur l'écran LCDPrésente des exemples pratiques sur écran LCD : masquer et afficher le texte, un compteur de secondes basé sur les millisecondes, et l'affichage des caractères saisis dans le Serial Monitor.11:33
  41. Exemple de combinaison entre le clavier et l'écranCombine le clavier et l'écran LCD dans l'exemple du mot de passe : câblage avec peu de broches Arduino, organisation des bibliothèques, définition du clavier et de l'écran, affichage du résultat et mouvement du servo.18:21
  42. Instruction InterruptExplique l'interruption Arduino, une fonction exécutée immédiatement lors d'un événement sur une broche comme l'appui d'un bouton, ses modes de déclenchement selon le changement d'état, avec un exemple basculant une LED.21:24
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Section deux : Applications pratiques d'Arduino

10 leçons
  1. Composants ArduinoPrésente les composants de l'Arduino Nano : ses broches, son port USB et son alimentation, puis la résistance, la LED, le bouton poussoir, la résistance variable, le pilote de moteur et le capteur de lumière.17:48
  2. Explication de l'équilibrage ArduinoExercices pratiques Arduino : câbler une LED avec une résistance en série et en parallèle, le problème du bouton poussoir résolu en inversant la condition dans le code, puis la séquence du feu tricolore.15:46
  3. Signaux de circulationPoursuit le projet de feu tricolore en câblant trois LED, puis en lisant un potentiomètre avec analogRead, affiché sur le Serial Monitor pour régler la luminosité d'une LED, et enfin un capteur de lumière.11:09
  4. Types de capteursPasse en revue les types de capteurs et leur câblage sur Arduino, dont le capteur de mouvement PIR et le capteur de distance Ultrasonic avec une bibliothèque prête, et le déclenchement d'un buzzer à l'approche d'un objet.20:25
  5. Types de moteursExplique le moteur à courant continu et son câblage via un Motor Drive Shield, les broches de direction et de vitesse, l'alimentation par batterie séparée, et la programmation du sens et de la vitesse.19:53
  6. Suite des types de moteurs et du clavierExplique le Servo Motor et son déplacement à des angles précis, son alimentation via un motor drive pour éviter le bruit, puis le Keypad et la programmation d'un mot de passe avec alerte par buzzer.21:34
  7. Assemblage de la voiture intelligenteExplique l'assemblage d'une Smart Car à deux moteurs et une roue folle, son câblage à un motor drive et à un capteur Ultrasonic, et le code qui avance jusqu'à un obstacle puis s'arrête.14:50
  8. Mise en œuvre du projet Smart Car Partie UnPremière partie du projet Smart Car : câbler boutons de commande et moteurs aux broches Arduino, écrire des commentaires pour chaque broche, tester les signaux, et une boucle qui déplace la voiture selon le bouton pressé.23:40
  9. Mise en œuvre du projet Smart Car Partie DeuxDeuxième partie de la Smart Car : écrire les fonctions de mouvement comme forward, reverse, droite et gauche, tester le sens de chaque moteur, et définir la vitesse avec define pour la modifier à un seul endroit.22:38
  10. Mise en œuvre du projet Smart Car Partie TroisTroisième partie de la Smart Car : résoudre des problèmes comme une roue qui tourne à l'envers ou des moteurs à vitesses différentes, en compensant la vitesse d'un moteur, et combiner plusieurs fonctions à la fois.6:10

Formateur

Ing. Mohamed Al-Kashef

Ing. Mohamed Al-Kashef

Ingénieur électricien chez Top Electric 2M, formateur en Arduino, Matlab, Android, Java, PLC et SCADA. Impliqué dans divers projets de développement de robotique.
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