243-BA Technologie de l électronique : Télécommunications. PONDÉRATION : Théorie : «T» Pratique : «P» Étude personnelle : 2

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1 243-2N5-EM Hiver 2021 Département Technologie de l électronique Plan de cours COURS : PROGRAMME : DISCIPLINE : Électronique numérique 2 : Microcontrôleurs 243-BA Technologie de l électronique : Télécommunications 243 Technologie du génie électrique PONDÉRATION : Théorie : «T» Pratique : «P» Étude personnelle : 2 Enseignante Bureau Téléphone Courriel Marie-Ève Baron C #2251 marie-eve.baron@cegepmontpetit.ca Période de disponibilité aux étudiants LUNDI MARDI MERCREDI JEUDI VENDREDI Avant-midi Après-midi Autre De 13h à 16h C154 C156 ou Teams De 11h à 12h C156 Veuillez prendre rendez-vous par message Teams ou MIO. Coordonnateur du département Bureau Téléphone Courriel Charles Tounou C #2447 charles.tounou@cegepmontpetit.ca

2 1 PLACE DU COURS DANS LA FORMATION DE L ÉTUDIANT Ce cours offert en 2 e session est la suite du contenu du cours «243-1N4-EM Électronique numérique 1 : Principes». Il présente les notions de programmation dans un langage bas niveau d un microcontrôleur. Il prépare l étudiant pour le cours «243-3N5-EM Électronique numérique 3 : modules programmables» qui contient un langage de programmation évolué. L introduction aux microcontrôleurs et ses éléments internes permettront de concevoir des circuits numériques plus ou moins complexes. Le microcontrôleur sera le circuit principal pour la réalisation d un montage donné et le langage assembleur permettra d écrire des programmes qui accompliront les tâches demandées. Ce plan de cours doit être conservé par l étudiant tout au long de ses études, car il sera utile au moment de l activité d intégration. 2 COMPÉTENCE(S) DU PORTRAIT DU DIPLÔMÉ Diagnostiquer un problème d électronique 3 COMPÉTENCE(S) MINISTÉRIELLE(S) 037F Diagnostiquer un problème d électronique numérique (75 heures) 4 OBJECTIF TERMINAL DE COURS À la fin du cours, l étudiant sera en mesure de modifier un système d électronique numérique pour en assurer son fonctionnement. 5 ORIENTATIONS PÉDAGOGIQUES Le cours comporte 2 heures de théorie et 3 heures de laboratoire par semaine. Les cours théoriques (MS Teams): Les cours théoriques seront donnés virtuellement en mode synchrone sur Teams et seront enregistrés. Les enregistrements seront accessibles aux étudiants du cours seulement. Les étudiants assisteront à des exposés magistraux et des documents écrits seront distribués via LEA. Les étudiants prendront des notes. Entre deux exposés, les étudiants assisteront à des démonstrations, à des exemples pratiques et participeront à des séances d exercices. Les laboratoires (C-154): Une fois par semaine, les étudiants compléteront une expérience en laboratoire en présentiel. Celles-ci les amèneront à interpréter des spécifications techniques en vue de réaliser le montage d un circuit fonctionnel ayant comme élément central un microcontrôleur. Pour ce faire, ils devront inspecter l intégrité de l assemblage et appliquer une démarche de dépannage au besoin. Les consignes de l expérience seront distribuées à l avance sur LEA ou en classe. Tous les étudiants devront préparer l expérience prévue avant la séance. La préparation consistera à lire l expérience, monter le circuit demandé et produire un ordinogramme qui sera traduit en code durant la période de laboratoire. 2

3 6 PLANIFICATION DU COURS OBJECTIFS D APPRENTISSAGE 1. Interpréter des spécifications techniques; 2. Inspecter l intégrité de l assemblage; 3. Analyser la cohérence des résultats prévus et observés; 4. Monter un circuit fonctionnel; 5. Appliquer une démarche de dépannage; 6. Justifier le diagnostic; SEM NUMÉRO DE LOBJECTIF CONTENU MODE DE FONCTIONNEMENT ET LES ACTIVITÉS D APPRENTISSAGE RESSOURCES ET OUTILS TECHNOLOGIQUES 1 1 à Communication sérielle asynchrone : RS232 et le UART Type Fonctionnement Signaux : direction, niveaux et temps. Connecteurs et circuits usuels : DB9; MAX232, FTDI. Vitesse et débit Détection d erreurs Communications sérielles synchrones : I 2 C et SPI: Fonctionnement Signaux : direction, niveaux et temps. Adaptation de niveaux bidirectionnelle 3.3V <-> 5V Notion : M/S Notion de BUS série Vitesse et débit Détection d erreurs sur le fonctionnement et les chronogrammes des communication séries. Démonstration d une communication série null-modem entre deux ordinateurs et des chronogramme associés. Le laboratoire au C154 (synchrone) : Labo 1 (4 hrs): À l aide de circuits logiques, et des spécifications techniques associées, l étudiants réalisera un montage d un générateur de caractères par RS-232. Il devra concevoir une horloge à la fréquence donnée. Labo 2 (3 hrs) : À l aide d un logiciel fourni, lire et écrire dans une mémoire non-volatile I 2 C. Tracer les chronogrammes. Arduino Uno pour fin de démonstration. Des spécifications techniques Des registres à décalage, des compteurs, un capteur, une mémoire série et des composants électroniques simples. Arduino Uno R3 (programme fourni). 4 1 à 4 Les mémoires : Type: SRAM, DRAM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH Fonctionnement Signaux : direction, niveaux et temps. Largeur du BUS de données et l adressage. 5 1 à 4 Examen Théorique 1 (1 heure) Cours 1 à 4 Introduction aux systèmes embarqués : Survol historique des microprocesseurs. sur le fonctionnement des divers types de mémoires à l aide des chronogrammes des lectures et/ou d écriture. Une démonstration du circuit de laboratoire. Le laboratoire au C154 (synchrone) : Labo 3 (3 hrs): À l aide de circuits logiques et de mémoires EEPROM préprogrammées l étudiants réalisera un montage permettant de lire une mémoire préprogrammée. sur le fonctionnement des systèmes embarqués et notions de base sur Des spécifications techniques Des compteurs, une mémoire ROM et des composants électroniques simples. 3

4 Von Neumann vs Harvard Jeux d instructions réduit vs complexe. 6 1 à 6 Les microprocesseurs : Notion de multitâche Système d exploitation Temps de réponses aux évènements externes. Le microcontrôleur ATMEGA328P utilisé dans le Arduino Uno R3. Schéma bloc interne La mémoire, ALU, arithmétique binaire. Registres internes La pile. 7 1 à 6 Le microcontrôleur ATMEGA328P utilisé dans le Arduino Uno R3. Plages d adresses Registres des périphériques Horloges Entrées et sorties Périphériques. Interruptions 8 1 à 6 Examen Théorique 2 (1 heure) Cours 5 à 7 Introduction Programmation en C Environnement de programmation et compilateur Fichiers.c,.h,.o,.hex, etc. Organisation de la rédaction : indentation et commentaires. 9 1 à 6 Programmation embarquée en C 10 1 à à à à 6 Programmation procédurale Fonctions Compilation Structures de contrôles Fonctions Utilisation du UART Utilisation du I 2 C ou du SPI. Utilisation des Timers Utilisation des Interruptions 14 1 à 6 Examen théorique final (2 heures) Cours 1 à 13 l architecture de microprocesseurs. Démonstration du laboratoire. Le laboratoire au C154 (synchrone) : Labo 4 (3 hrs): À l aide du Arduino, de Atmel Studio, et des spécifications techniques associées, l étudiants réalisera un montage et modifiera logiciel en assembleur pour faire clignoter les DELs d un afficheur 7- segments. Labo 5 (3 hrs): Avec le circuit du laboratoire 5 et de Atmel Studio 7 l étudiants réalisera un logiciel en assembleur pour faire afficher des chiffres 0 à 9 sur un afficheur 7- segments. sur le fonctionnement des systèmes embarqués et notions de base sur l architecture de microprocesseurs. Démonstration du laboratoire. Examen de laboratoire 1 (3 heures) sur le fonctionnement et les chronogrammes des communication séries. Le laboratoire au C154 (synchrone) : Labo 6 (6 hrs): Avec Atmel Studio 7 l étudiants réalisera un logiciel en C permettant d offrir une interface de type ligne de commande pour contrôler les périphériques du Arduino. Labo 7 (6 hrs): Avec Atmel Studio 7 l étudiants réalisera un projet intégrant des composantes et du logiciel afin d interagir avec des événements extérieurs. Labo 8 (6 hrs): Avec Atmel Studio 7 l étudiants réalisera un projet intégrant des composantes et du logiciel afin d interagir avec des événements extérieurs grâce à une ligne de commande. Examen de laboratoire final (3 heures) Cours 1 à 13 Arduino Uno R3 Kit de pièce Kuman : 7- segments. Arduino Uno pour fin de démonstration. Arduino Uno R3 (programme fourni). Kit de pièce Kuman. Des spécifications techniques Arduino Uno R3 (programme fourni). Kit de pièce Kuman. 4

5 7 MODALITÉS D ÉVALUATION SOMMATIVE Mode d évaluation et description de l activité Théorique 1 Examen à courts développements où l'étudiant devra rechercher et d interpréter des spécifications techniques, des normes et des protocoles. Durée : 1 heure Sujet : Les circuits numériques présenté aux semaines 1 à 4. Théorique 2 Examen où l étudiant aura à écrire le code d un programmer ou à modifier un programme en tenant compte des directives et du contexte précisé. Il aura aussi à répondre à des questions sur le µc. Durée 1 heure Sujet : portant sur le µc ATMEGA328P Théorique 3 terminale Examen à courts développements permettant à l étudiant d expliquer les étapes qu il réaliserait pour identifier le problème, trouver une solution et apporter des correctifs à ce problème en fonction de la situation décrite. Durée : 1 heure Sujet : portant sur la programmation embarquée. Examen de laboratoire 1 Durée de 3 heures L étudiant réalise et diagnostique circuit d électronique numérique jumelé à un logiciel en assembleur. Examen terminal de laboratoire L étudiant réalise et diagnostique un système embarqué complet. Contexte de réalisation Moodle Moodle Moodle Réalisé au laboratoire Réalisé au laboratoire Objectif(s) d apprentissage 1 à 3 Critères d évaluation Échéance (date) Pondération (%) Semaine 5 15 % 1 à 3 Justesse de calculs. Interprétation appropriée des spécifications techniques. Analyser la cohérence des résultats prévus et observés; Interprétation correcte de chronogrammes des protocoles étudiés Semaine 8 10 % 1 à 6 Semaine % Réalisation fonctionnelle de l assemblage du système. 1 à 3 Interprétation juste du logiciel en fonction des résultats obtenus. Interprétation appropriée des spécifications techniques. Interprétation correcte de signaux Semaine 7 30 % 1 à 6 des protocoles étudiés Application adéquate d une démarche de dépannage afin de justifier le diagnostic. Semaine % TOTAL 100 % 5

6 8 MATÉRIEL REQUIS OBLIGATOIRE Kit Kuman 9 BIBLIOGRAPHIE Spécification technique du ATmega328P Mazidi, Naimi and Naimi, «The AVR microcontroller and embedded systems using assembly and C», 2 nd edition. 2017, Micro Digital Edition Deitel et Deitel, «Comment programmer en C++» 2 ième édition, Éditions Reynald Goulet CONDITIONS DE RÉUSSITE AU COURS 1. Note de passage La note de passage du cours (PIEA, article 5.1m) est de 60 %. 2. Présence aux évaluations sommatives La présence aux activités d évaluation sommative est obligatoire (PIEA ). 3. Remise des travaux Les travaux exigés par un professeur doivent être remis à la date, au lieu et au moment fixés. Les pénalités entraînées par les retards sont établies selon les règles départementales (PIEA, article ). En cas de retard, les pénalités départementales sont : Les travaux remis après l échéance fixée par le professeur seront soumis à des pénalités de 10% par jour de retard. Ces travaux ne seront plus acceptés si le professeur a remis les travaux corrigés au reste du groupe ou que les corrections ont eu lieu en classe. «L étudiant doit présenter ses travaux en un français correct. Il s agit d une exigence de forme qui autorise le professeur à en retarder l acceptation jusqu à ce qu elle soit satisfaite.» (Article de la PIEA) Les retards à remettre les travaux sont alors soumis aux pénalités prévues au point précédent. Le département exige le respect des normes de présentation des travaux écrits adoptées par le cégep à défaut de quoi le professeur refuse les travaux en question qui sont alors soumis aux pénalités prévues pour les retards. 4. Présentation matérielle des travaux L étudiant doit respecter les «Normes de présentation matérielle des travaux écrits» adoptées par le Cégep. Ces normes sont disponibles à l adresse suivante : Les pénalités départementales concernant le non-respect des normes de présentation matérielle des travaux (PIEA, article 5.3.2) sont : Le travail est retourné à l étudiant pour correction. 5. Qualité de la langue française L évaluation de la qualité de la langue (PIEA, article 5.3.1) doit respecter les critères et les valeurs établis par le département. Article de la PIEA : «La maîtrise de la langue des étudiants est évaluée dans tous les cours où le français est la langue d enseignement.» Au regard de l importance d une bonne maîtrise du français, nous vous invitons à consulter le site du Cégep Le français s affiche ( La procédure départementale d évaluation de la qualité du français est : Jusqu à 10% de la note peut être attribuée à la qualité du français. Il n y pas de possibilité de corriger ses fautes pour récupérer les points perdus pour la langue. 6

7 11 MODALITÉS DE PARTICIPATION AU COURS Voir Règles départementales à la rubrique 12. CAS DE COURS OFFERT PAR VISIOCONFÉRENCE En participant à un cours donné à distance par le biais d une plateforme de visioconférence, l étudiant comprend et accepte que son image et sa voix puissent être captées dans le cadre de la prestation de cours. Cette captation sera uniquement visible en direct, par le professeur et les autres étudiants du groupe. Pour des raisons pédagogiques, certaines captations pourraient être enregistrées. Le professeur devra informer clairement les étudiants, avant le début chaque enregistrement, que leur image et leur voix seront enregistrées. Si un étudiant s oppose à ce que son image et/ou sa voix soient enregistrés, il pourra participer au cours en fermant sa caméra et son micro et communiquer par écrit selon les modalités précisées par le professeur. Autrement, l étudiant qui utilise sa caméra ou son micro sera réputé avoir donné son consentement à l enregistrement de sa voix et de son image. Les enregistrements de cours par visioconférence pourront être mis à la disposition uniquement des étudiants de tous les groupes du cours pour la durée de la session. Il est interdit de diffuser ces enregistrements de façon publique ou d en faire une utilisation autre que pédagogique. Aucun enregistrement d un cours donné par visioconférence ne peut être fait par un étudiant sans obtenir l accord du professeur au préalable. Les étudiants dont les renseignements (voix et images) sont recueillis peuvent exercer les recours pour les droits d accès et de rectification prévus par la Loi sur l accès aux documents des organismes publics et sur la protection des renseignements personnels auprès de la Secrétaire générale du Cégep. 12 RÈGLES DÉPARTEMENTALES COURS THÉORIQUES L étudiant qui arrive en retard ne peut rentrer en classe qu au début de la période suivante. Occasionnellement, le professeur peut accorder un sursis de 10 minutes. La nourriture ne peut être consommée dans le local de classe. Le manque de respect envers le professeur ou les collègues peut entraîner une expulsion de la classe et/ou une expulsion du cours. En cas d absence, l étudiant doit s'informer auprès des autres étudiants de la classe de ce qui a été fait durant son absence et des travaux qui ont été donnés pour se maintenir à jour avec le reste de la classe. Le professeur n est pas tenu de répéter la matière à un étudiant absent sans excuse valable. Les sacs à dos et les coffres à crayons sont interdits durant les examens. L'utilisation du téléphone cellulaire est interdite en classe. Les cellulaires doivent être fermés durant les heures de cours. Tout usage du cellulaire durant un examen sera considéré comme du plagiat et entraînera la note zéro pour cet examen. Les reprises d examens durant la session sont soumises aux règles fixées par le collège dans la PIEA (art ). Le professeur et le département ne sont pas responsables de toute copie d examen perdue si l étudiant n a pas signé au préalable la feuille de présence préparée à cet effet. Les examens écrits ne sont pas obligatoirement remis à l étudiant. Par contre, celui-ci peut les consulter dans un délai fixé par le professeur pour fin de révision de notes ou autres. Par ailleurs les travaux faits en cours de session sont retournés à l étudiant (PIEA article 5.2.6). La reprise de l examen final est soumise aux règles fixées par le collège dans la PIEA (article ). Le plagiat est soumis aux règles fixées par le collège dans la PIEA (article 5.6.1). Les révisions de notes sont faites tel que prévu dans la PIEA (article 5.6.2). LABORATOIRES L étudiant qui arrive en retard ne peut rentrer au laboratoire qu au début de la période suivante. Occasionnellement, le professeur peut accorder un sursis de 10 minutes. 7

8 Le seul matériel permis dans les locaux de travaux pratiques est le cahier de laboratoire ainsi que les outils pédagogiques. Les manteaux, les valises, les casquettes, les téléphones cellulaires et les pagettes que les étudiants ne mettent pas dans leurs casiers doivent être mis à côté de la porte au risque de les perdre. La nourriture ainsi que le café ou toutes autres boissons sont défendus dans les locaux de laboratoire. L'utilisation du téléphone cellulaire est interdite en classe. Les étudiants doivent garder leur position de travail propre. Le rapport de laboratoire doit être remis à la fin de chaque séance de laboratoire à moins d indication contraire dans le plan de cours. Les laboratoires peuvent être ouverts seulement en présence d un membre du département. Les exigences supplémentaires propres à chaque cours sont définies par le professeur dans son plan de cours et font l objet d une approbation départementale. Remise des travaux Les travaux remis après l échéance fixée par le professeur seront soumis à des pénalités de 10% par jour de retard. Ces travaux ne seront plus acceptés si le professeur a remis les travaux corrigés au reste du groupe ou que les corrections ont eu lieu en classe. «L étudiant doit présenter ses travaux en un français correct. Il s agit d une exigence de forme qui autorise le professeur à en retarder l acceptation jusqu à ce qu elle soit satisfaite.» (Article de la PIEA) Les retards à remettre les travaux sont alors soumis aux pénalités prévues au point précédent. Le département exige le respect des normes de présentation des travaux écrits adoptées par le cégep à défaut de quoi le professeur refuse les travaux en question qui sont alors soumis aux pénalités prévues pour les retards. 13 POLITIQUES ET RÈGLES INSTITUTIONNELLES Tout étudiant inscrit au cégep Édouard-Montpetit doit prendre connaissance du contenu de quelques politiques et règlements institutionnels et s y conformer. Notamment, la Politique institutionnelle d évaluation des apprentissages (PIEA), la Politique institutionnelle de la langue française (PILF), la Politique pour un milieu d études et de travail exempt de harcèlement et de violence (PPMÉTEHV), les Conditions d admission et cheminement scolaire, la Procédure concernant le traitement des plaintes étudiantes dans le cadre des relations pédagogiques. Le texte intégral de ces politiques et règlements est accessible sur le site Web du Cégep à l adresse suivante : En cas de disparité entre des textes figurant ailleurs et le texte intégral, ce dernier est la seule version légale et appliquée. 14 LE CENTRE DE SERVICES ADAPTÉS POUR LES ÉTUDIANTS EN SITUATION DE HANDICAP Les étudiants ayant un diagnostic d un professionnel (limitations motrices, neurologiques, organiques, sensorielles, troubles d apprentissage, de santé mentale, trouble du spectre de l autisme ou autres) ou ayant une condition médicale temporaire peuvent faire une demande pour obtenir des mesures adaptées. Pour avoir accès à ce service, faites parvenir votre diagnostic soit par Mio à "Service, CSA" ou par courriel à servicesaadaptes@cegepmontpetit.ca. Si vous avez déjà un plan de mesures adaptées avec le CSA, vous êtes invités à communiquer avec votre professeur dès le début de la session afin de discuter avec lui des mesures d accommodement déterminées par le CSA. 8

9 15 ANNEXE GRILLE D ÉVALUATION DU FRANÇAIS À L ÉCRIT Le français écrit est très Le texte est clair et articulé, les idées sont exprimées avec précision. bien. Très bon usage du vocabulaire relié à la discipline. Il n y a pas de fautes de grammaire ou d orthographe (ou il y en a très peu). Le français écrit est bien. Le français écrit est problématique. Le français écrit est très faible. Le texte comporte un certain nombre d erreurs, mais cela ne nuit pas à sa compréhension. En général, bon usage du vocabulaire relié à la discipline. Certaines règles de grammaire ou l orthographe de certains mots ne sont pas maîtrisées. Certains passages du texte sont confus, imprécis ou incompréhensibles. Le vocabulaire relié à la discipline est rarement bien utilisé. Des règles courantes de grammaire ne sont pas maîtrisées. Plusieurs mots sont mal orthographiés. Le texte est difficile à comprendre; le contenu en est affecté. Le vocabulaire relié à la discipline est généralement mal utilisé. Le texte présente trop de fautes d accord ou d orthographe GRILLE D ÉVALUATION DU FRANÇAIS À L ORAL La maitrise du français est très bonne. La maitrise du français est bonne. La maitrise du français est suffisante. La maitrise du français est problématique. Le discours est très clair, cohérent et très bien structuré. Le niveau de langue de l étudiant, son débit et le ton de sa voix sont appropriés. Il utilise en tout temps un vocabulaire riche et varié et respecte les règles du code orthographique et grammatical (ou il fait très peu de fautes). L étudiant s exprime clairement. Son discours est cohérent et bien structuré. Son niveau de langue, son débit et le ton de sa voix sont généralement appropriés. Il utilise souvent un vocabulaire riche et varié. La plupart du temps, il respecte les règles du code orthographique et grammatical. Le discours manque de clarté et de cohérence et gagnerait à être mieux structuré. Le niveau de langue de l étudiant, son débit et le ton de sa voix sont rarement appropriés. Il utilise rarement un vocabulaire riche et varié. Il respecte parfois les règles du code orthographique et grammatical. Le discours de l étudiant manque vraiment de clarté et de cohérence et devrait être mieux structuré. L étudiant n utilise jamais un vocabulaire riche et varié. Son niveau de langue, son débit et le ton de sa voix ne sont pas appropriés. Il respecte peu, voire très rarement, les règles du code orthographique et grammatical