Analyse comportementale. Nom de l élève : Classe : Date : Matériels ressources : _ robot explorateur _ logiciel : Arduino 1.0.5

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1 Nom de l élève : Classe : Date : Matériels ressources : _ robot explorateur _ logiciel : Arduino Documents ressources : _ dossier technique _ présentation de la carte Arduino _ présentation du logiciel de programmation Compétences attendues : Identifier sur un matériel réel ou sur sa représentation virtuelle, la liaison réalisée par un assemblage ou un guidage. Pour un assemblage ou un guidage, identifier et décrire les surfaces contribuant à sa réalisation. Associer un composant à sa représentation schématique à l aide d une documentation. C2 - Représenter - Communiquer Activités Rendre compte, sous forme écrite ou orale, des résultats d une analyse, d une expérience, d une recherche et d une réflexion. Analyser et représenter graphiquement une solution à l aide d un code courant de représentation technique. C3 - Simuler, mesurer un comportement Activités Identifier un principe scientifique en rapport avec un comportement d un système. Simuler le comportement d un système technique à partir de l évolution d un paramètre d entrée ou de sortie. Notions Représentations symboliques (fonctionnelle, structurelle, temporelle) Représentation numérique du réel. Notions Relations entrée/sortie d un système. Grandeurs physiques caractéristiques et unités en entrée et sortie d un constituant, d une chaîne, d un système. Prévision de l ordre de grandeur des résultats. Parties Objectifs Durée 1 Découvrir le langage de programmation en implantant différents programmes simples. 75 min. 2 Réaliser un cycle de fonctionnement : suivre une trajectoire rectangulaire. 45 min. 1

2 Objectif Découvrir le langage de programmation en implantant différents programmes simples. Durée conseillée: 75 min. Matériel : _ robot explorateur Ressource : _ dossier technique _ présentation de la carte Arduino _ présentation du logiciel de programmation Critères d évaluation : _ Atteinte de l'objectif _ Respect des délais _ Autonomie _ Aptitude à travailler en équipe _ Qualité du compte rendu _ Respect du matériel _ Respect du groupe Travail demandé Partie n 1 1. Découverte de la carte Arduino : Lire dans les ressources la présentation de la carte Arduino. 2. Installation du logiciel de programmation : Sur votre bureau ouvrir le répertoire Mes groupes Ouvrir le groupe SI (1 ou 2) Ouvrir le répertoire Ressources Copier le répertoire Arduino r2 sur votre bureau La copie terminée ouvrer ce répertoire du bureau et exécuter le programme arduino.exe 3. Lire dans les ressources la présentation du logiciel de programmation. 4. Votre premier programme. A l aide du logiciel Arduino, implanter le programme : Avance_continue_en_ligne_droite_sans_fonction voir listing en annexe et compléter l en-tête (date et noms) Le robot dévie légèrement sur la droite ou sur la gauche, modifier légèrement la vitesse du moteur droit ou du moteur gauche pour corriger ce défaut. Validation professeur 2

3 Partie n 1 (suite et fin) 5. Votre deuxième programme. A l aide du logiciel Arduino, implanter le programme : Avance_en_ligne_droite_pendant_4s_sans_fonction voir listing en annexe. Modifier la durée de fonctionnement et corriger l avance du robot. A l aide du logiciel Arduino, implanter le programme : Avance_en_ligne_droite_pendant_4s voir listing en annexe. À l aide de la présentation du logiciel Arduino expliquer la différence entre les deux programmes précédents. Validation professeur 6. Votre troisième programme. A l aide du logiciel Arduino, implanter le programme : Rotation_une_roue_a_droite voir listing en annexe. Modifier la durée de rotation pour faire une rotation de 90 (1/4 de tour). Modifier le sens de rotation pour tourner à gauche de 90 (1/4 de tour). 7. Votre quatrième programme. A l aide du logiciel Arduino, implanter le programme : Rotation_deux_roues voir listing en annexe. Modifier la durée de rotation pour faire une rotation de 90 (1/4 de tour). Modifier le sens de rotation pour tourner à gauche de 90 (1/4 de tour). Validation professeur 3

4 Objectif Réaliser un cycle de fonctionnement qui permet de suivre une trajectoire rectangulaire. Durée conseillée : 45 min Matériels : _robot Ressources : _ dossier technique _ présentation de la carte Arduino _ présentation du logiciel de programmation Critères d évaluation : _ Atteinte de l objectif _ Respect des délais _ Autonomie _ Aptitude à travailler en équipe _ Qualité du compte rendu _ Respect du matériel _ Respect du groupe Partie n 2 Travail demandé Nous allons étudier l assemblage entre la carrosserie sup et le support de la caméra. 1. A partir du travail exécuté précédemment on vous demande de créer un programme réalisant un rectangle de 4s de grand côté et de 2s de petit côté. 2. A l aide du logiciel Arduino, implanter votre programme. 3. Sauvegarder dans votre répertoire «Nom.Prénom» sous «Robot dessine un rectangle AV» 4. Téléverser le programme dans l Arduino et simuler Validation professeur 5. Modifier votre programme pour qu il dessine le rectangle en marche avant puis en marche arrière. 6. Sauvegarder dans votre répertoire «Nom.Prénom» sous «Robot dessine un rectangle AVAR» 7. Téléverser le programme dans l Arduino et simuler Validation professeur 4

5 /* **20** Nom Prénom Robot sur châssis Pololu Avance en ligne droite en continue sans fonction Annexe 1 /* Déclaration des constantes int pwm_droit = 3 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 3 par PWM int pwm_gauche = 11 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 11 par PWM int dir_droit = 12 ; // Sens de rotation du moteur droit sur borne 12 int dir_gauche = 13 ; // Sens de rotation du moteur gauche sur borne 13 int vitesse_nulle = 0 ; // Valeur de vitesse nulle int vitesse_lente = 100 ; // Valeur de vitesse lente 100/255 = 39 % int vitesse_moyenne = 180 ; // Valeur de vitesse moyenne 180/255 = 70 % int vitesse_rapide = 255 ; // Valeur de vitesse rapide 255/255 = 100 % /* procédure d initialisation exécutée une seule fois void setup () pinmode (pwm_droit, OUTPUT) ; // Initialise les E/S de l Arduino pinmode (pwm_gauche, OUTPUT) ; pinmode (dir_droit, OUTPUT) ; pinmode (dir_gauche, OUTPUT) ; } /* procédure principale exécutée en boucle void loop () digitalwrite (dir_droit, HIGH) ; // Moteur droit marche avant analogwrite (pwm_droit, vitesse_lente) ; // Définie la vitesse du moteur droit à vitsse lente digitalwrite (dir_gauche, HIGH) ; // Moteur gauche marche avant analogwrite (pwm_gauche, vitesse_lente) ; // Définie la vitesse du moteur gauche à vitsse lente } 5

6 /* **20** Nom Prénom Robot sur châssis Pololu Avance en ligne droite pendant 4s sans fonction Annexe 2 /* Déclaration des constantes int pwm_droit = 3 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 3 par PWM int pwm_gauche = 11 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 11 par PWM int dir_droit = 12 ; // Sens de rotation du moteur droit sur borne 12 int dir_gauche = 13 ; // Sens de rotation du moteur gauche sur borne 13 int vitesse_nulle = 0 ; // Valeur de vitesse nulle int vitesse_lente = 100 ; // Valeur de vitesse lente 100/255 = 39 % int vitesse_moyenne = 180 ; // Valeur de vitesse moyenne 180/255 = 70 % int vitesse_rapide = 255 ; // Valeur de vitesse rapide 255/255 = 100 % int nb_cycle = 1 ; // Nombre de cycle de programme à exécuter initialisé à 1 /* procédure d initialisation exécutée une seule fois void setup () pinmode (pwm_droit, OUTPUT) ; // Initialise les E/S de l Arduino pinmode (pwm_gauche, OUTPUT) ; pinmode (dir_droit, OUTPUT) ; pinmode (dir_gauche, OUTPUT) ; } // Fin procédure setup /* procédure principale exécutée en boucle void loop () while (nb_cycle! = 0) // Exécuter tant que le compteur de cycle n est pas égale à 0 digitalwrite (dir_droit, HIGH) ; // Moteur droit marche avant analogwrite (pwm_droit, vitesse_lente) ; // Définie la vitesse du moteur droit à vitesse lente digitalwrite (dir_gauche, HIGH) ; // Moteur gauche marche avant analogwrite (pwm_gauche, vitesse_lente) ; // Définie la vitesse du moteur gauche à vitesse lente delay (4000) ; // Avance pendant 4 secondes analogwrite (pwm_droit, vitesse_nulle) ; // Définie la vitesse du moteur droit à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) analogwrite (pwm_gauche, vitesse_nulle) ; // Définie la vitesse du moteur gauche à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) nb_cycle = nb_cycle - 1 ; // Décrémente le compteur de cycle de 1 } // Fin boucle while } // Fin procédure loop 6

7 /* **20** Nom Prénom Robot sur châssis Pololu Avance en ligne droite pendant 4s Utilisation de fonctions et de procédures Annexe 3 /* Déclaration des constantes int pwm_droit = 3 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 3 par PWM int pwm_gauche = 11 ; // Variation vitesse moteur droit sur borne 11 par PWM int dir_droit = 12 ; // Sens de rotation du moteur droit sur borne 12 int dir_gauche = 13 ; // Sens de rotation du moteur gauche sur borne 13 int vitesse_nulle = 0 ; // Valeur de vitesse nulle int vitesse_lente = 100 ; // Valeur de vitesse lente 100/255 = 39 % int vitesse_moyenne = 180 ; // Valeur de vitesse moyenne 180/255 = 70 % int vitesse_rapide = 255 ; // Valeur de vitesse rapide 255/255 = 100 % int nb_cycle = 1 ; // Nombre de cycle de programme à exécuter initialisé à 1 int avant = HIGH ; // Sens de rotation moteur marche avant int arriere = LOW ; // Sens de rotation moteur marche arrière /* procédure d initialisation exécutée une seule fois void setup () pinmode (pwm_droit, OUTPUT) ; // Initialise les E/S de l Arduino pinmode (pwm_gauche, OUTPUT) ; pinmode (dir_droit, OUTPUT) ; pinmode (dir_gauche, OUTPUT) ; } // Fin procédure setup /* procédure principale exécutée en boucle void loop () while (nb_cycle! = 0) // Exécuter tant que le compteur de cycle n est pas égale à 0 avance_en_ligne_droite (avant, vitesse_lente) ; // Avance en ligne droite, en marche avant à vitesse lente delay (4000) ; // Avance pendant 4 secondes arret () ; nb_cycle = nb_cycle - 1 ; // Décrémente le compteur de cycle de 1 } // Fin boucle while } // Fin procédure loop 7

8 /* procédures et fonctions void avance_en_ligne_droite (boolean sens, int vitesse) digitalwrite (dir_gauche, sens) ; // Moteur gauche marche avant ou arrière analogwrite (pwm_gauche, vitesse) ; // Définie la vitesse du moteur gauche digitalwrite (dir_droit, sens) ; // Moteur droit marche avant ou arrière analogwrite (pwm_droit, vitesse) ; // Définie la vitesse du moteur droit } // Fin procédure avance_en_ligne_droite void arret () analogwrite(pwm_droit, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur droit à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) analogwrite(pwm_gauche, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur gauche à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) } // Fin procédure arrêt 8

9 /* **20** Nom Prénom Robot sur châssis Pololu Rotation vers la droite avec une roue Utilisation de fonctions et de procédures Annexe 4 /* Déclaration des constantes int pwm_droit = 3; // Variation vitesse moteur droit sur borne 3 par PWM int pwm_gauche = 11; // Variation vitesse moteur droit sur borne 11 par PWM int dir_droit = 12; // Sens de rotation du moteur droit sur borne 12 int dir_gauche = 13; // Sens de rotation du moteur gauche sur borne 13 int vitesse_nulle = 0; // Valeur de vitesse nulle int vitesse_lente = 100; // Valeur de vitesse lente 100/255 = 39% int vitesse_moyenne = 180; // Valeur de vitesse moyenne 180/255 = 70% int vitesse_rapide = 255; // Valeur de vitesse rapide 255/255 = 100% int nb_cycle = 1; // Nombre de cycle de programme à exécuter initialisé à 1 int avant = HIGH; // Sens de rotation moteur marche avant int arriere = LOW; // Sens de rotation moteur marche arrière /* procédure d'initialisation exécutée une seule fois void setup() pinmode(pwm_droit, OUTPUT); // Initialise les E/S de l'arduino pinmode(pwm_gauche, OUTPUT); pinmode(dir_droit, OUTPUT); pinmode(dir_gauche, OUTPUT); } // Fin procédure setup /* procédure principale exécutée en boucle void loop() while (nb_cycle!=0) // Exécuter tant que le compteur de cycle n'est pas égale à 0 rotation_a_droite_une_roue(avant, vitesse_lente); // Avance en ligne droite, en marche avant à vitesse lente delay (1000); // Rotation pendant 1 secondes arret(); nb_cycle = nb_cycle - 1; // Décrémente le compteur de cycle de 1 } // Fin boucle while } // Fin procédure loop 9

10 /* procédures et fonctions void rotation_a_droite_une_roue(boolean sens, int vitesse) digitalwrite(dir_gauche, sens); // Moteur gauche marche avant ou arrière analogwrite(pwm_gauche, vitesse); // Définie la vitesse du moteur gauche } // Fin procédure rotation_a_droite_une_roue void arret() analogwrite(pwm_droit, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur droit à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) analogwrite(pwm_gauche, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur gauche à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) } // Fin procédure arrêt 10

11 /* **20** Nom Prénom Robot sur châssis Pololu Rotation deux roues Utilisation de fonctions et de procédures Annexe 5 /* Déclaration des constantes int pwm_droit = 3; // Variation vitesse moteur droit sur borne 3 par PWM int pwm_gauche = 11; // Variation vitesse moteur droit sur borne 11 par PWM int dir_droit = 12; // Sens de rotation du moteur droit sur borne 12 int dir_gauche = 13; // Sens de rotation du moteur gauche sur borne 13 int vitesse_nulle = 0; // Valeur de vitesse nulle int vitesse_lente = 100; // Valeur de vitesse lente 100/255 = 39% int vitesse_moyenne = 180; // Valeur de vitesse moyenne 180/255 = 70% int vitesse_rapide = 255; // Valeur de vitesse rapide 255/255 = 100% int nb_cycle = 1; // Nombre de cycle de programme à exécuter initialisé à 1 int avant = HIGH; // Sens de rotation moteur marche avant int arriere = LOW; // Sens de rotation moteur marche arrière /* procédure d'initialisation exécutée une seule fois void setup() pinmode(pwm_droit, OUTPUT); // Initialise les E/S de l'arduino pinmode(pwm_gauche, OUTPUT); pinmode(dir_droit, OUTPUT); pinmode(dir_gauche, OUTPUT); } // Fin procédure setup /* procédure principale exécutée en boucle void loop() while (nb_cycle!=0) // Exécuter tant que le compteur de cycle n'est pas égale à 0 rotation_deux_roues(avant, vitesse_lente); // Avance en ligne droite, en marche avant à vitesse lente delay (1000); // Avance pendant 1 secondes arret(); nb_cycle = nb_cycle - 1; // Décrémente le compteur de cycle de 1 } // Fin boucle while } // Fin procédure loop 11

12 /* procédures et fonctions void rotation_deux_roues(boolean sens, int vitesse) int sens_inv; // Variable pour inversion de sens if (sens==avant) // inversion du sens pour le moteur droit sens_inv = arriere; } else sens_inv = avant; } digitalwrite(dir_gauche, sens); // Moteur gauche marche avant ou arrière analogwrite(pwm_gauche, vitesse); // Définie la vitesse du moteur gauche digitalwrite(dir_droit, sens_inv); // Moteur droit marche avant ou arrière analogwrite(pwm_droit, vitesse); // Définie la vitesse du moteur droit } // Fin procédure rotation_a_droite_une_roue void arret() analogwrite(pwm_droit, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur droit à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) analogwrite(pwm_gauche, vitesse_nulle); // Définie la vitesse du moteur gauche à vitesse nulle (permet de stopper le moteur) } // Fin procédure arrêt 12