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Musée (version Arduino)

Organisation

Le mini-projet "gestion d'un musée (version Arduino)" sera réalisé par 4 élèves

Objectifs

Gestion de l'accès et de la surveillance d'un petit musée

 

 

Les élèves devront être capables de :

  • de répondre au cahier des charges.
  • de produire un rapport par groupe : avec une partie commune en tête du rapport (explications générales, planning, …),  ensuite les parties individuelles (6 à 10 pages par élève) et enfin les annexes
  • de présenter à l'oral (individuellement) leur travail

 

Pièces jointes

  • TOUTES les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles ici ou auprès du professeur

Toutes les documentations ou les informations nécessaires sont fournies. Il n'y a donc pas de recherche à faire sur internet.

Il est donc important de commencer par prendre connaissance de tous les documents fournis.

Il y a aussi plein d'infos utiles dans la partie "fiches d'aides"

Le seul site autorisé (et utile) est le site Arduino.

    Situation par rapport au projet de terminale :

    Le mini-projet de cette année correspond globalement à la partie « conception détaillée » du projet de terminale. Comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessous, le projet de terminale comporte 6 parties. La partie "avant-projet" a permis de choisir les solutions techniques (matériels, logiciels, …). Vous allez mettre en œuvre ces solutions techniques.


     
    Notation / évaluation:

    Le rapport final donnera lieu à une note ainsi que l’oral de présentation (10' en français et 2' en anglais). Cette note comptera dans votre moyenne d'ETS.



    Durée / organisation / planning:

    Le projet portera sur 8 à 10 séances soit à peu près 30 heures (sans compter le travail à la maison)

    Séance N°1 :

    • TP : La conduite de projet sous gantt  (2H) – découverte du logiciel
    • Découverte de votre projet et élaboration de votre planning sous gantt (2h)

    Autres séances (+ travail à la maison) :

    • Élaboration du projet : étude, calculs, mise en œuvre, simulation, essais et rédaction d’un dossier par groupe.

    Dernière séance :

    • oral de présentation individuel en français (10 min) puis un résumé en anglais (2 à 3 min).




    Principe (cahier des charges succinct):


    Votre étude portera sur :

    • les essais des éléments d'interface (clavier, écran, ..)
    • les essais des capteurs proposés
    • la mise en œuvre du programme Arduino.
    • L'implantation, le paramétrage de la base de données et l'affichage de ces données sur une page web


    Architecture technique du mini-projet :




    La répartition du travail :


    Élève N°1 : gestion du contrôle d'accès au musée (partie 1)

    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Mega
    • un Shield clavier Arduino EF02014 (à câbler hors de l'arduino, sur une breadbord)
    • une carte Grove Base Shield (connexion)
    • un écran LCD : LCD1602LC

     

    Cahier des charges du travail à faire (ce n'est pas forcément dans l'ordre):

    1. Test et essai des éléments (clavier, écran). Vous expliquerez leur rôle et leur fonctionnement.
    2. Pour vérifier que vous avez bien saisi le fonctionnement des 2 éléments vous ferez le programme suivant:
      • Quand on tape un code sur le clavier, il s'affiche, au fur et à mesure, sur l'écran. Si le code rentré est  "16584", vous afficherez "code bon" sinon code mauvais.
    3. Faire le programme de gestion de l'accès au musée (pour le personnel) - A faire avec l'élève N°2:
      • il n'y a qu'une seule entrée à gérer
      • la serrure est électrique. Pour ouvrir la porte il faut alimenter pendant 30 secondes un des relais (qui sera lui relié à la serrure électrique).
      • pour rentrer, il y a 2 manières de faire :
        • soit la personne tape le code (6 chiffres). La serrure est bloquée pendant 10 minutes après 3 échecs. Le code sera "794613".
        • soit la personne passe avec sa carte RFID (si le code de la carte est faux 3 fois de suite la serrure est bloquée 10 minutes). Pour faire les essais, vous utiliserez les cartes et badges fournis et vous en choisirez 2 comme étant des badges du musée, les autres étant considérés comme ne permettant pas l'accès au musée. Comme on n'a pas prévu d'écrire sur la puce RFID (on ne possède qu'un lecteur), le numéro envoyé par la puce RFID servira de référence. Cela fonctionnera car chaque carte RFID possède un numéro unique.
      • L'écran LCD va afficher les messages suivants :
        • pour rentrer tapez le code ou utilisez votre carte
        • si le code est bon ou la carte correcte : "bonjour. Poussez la porte pour rentrer"
        • le nombre de personnes qui sont rentrés (un BP permettra de simuler la sortie d'une personne)

           3. faire la programmation de la modification du code d'entrée

    Élève N°2 : gestion du contrôle d'accès au musée (partie 2)

    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Uno
    • un lecteur RFID (Grove - 125KHz RFID Reader 113020002)
    • des cartes et badges avec puces RFID
    • des relais : module 4 relais 5 Vcc EF03006-5
    • un bouton poussoir

    Cahier des charges du travail à faire (ce n'est pas forcément dans l'ordre):

    1. Test et essai des éléments (relais, capteur RFID, BP). Vous expliquerez leur rôle et leur fonctionnement.
    2. Pour vérifier que vous avez bien saisi le fonctionnement des 3 éléments vous ferez le programme suivant:
      • quand vous passez une des cartes RFID (à vous de choisir laquelle), le relais est activé
      • quand vous passez une autres des cartes RFID (à vous de choisir laquelle), le relais est désactivé
    3. Faire le programme de gestion de l'accès au musée (pour le personnel) - A faire avec l'élève N°1:
      • il n'y a qu'une seule entrée à gérer
      • le programme de gestion des badges sera fait sur la carte Arduino Uno, le reste des programmes sur une 2ème carte Arduino (Mega). Quand un badge valide est lu, la carte Uno mettra une sortie à 1 (pendant pas exemple 20 secondes). Cette sortie sera reliée à une entrée TOR (digitale) de la carte Arduino Mega. 
      • la serrure est électrique. Pour ouvrir la porte il faut alimenter pendant 30 secondes un des relais (qui sera lui relié à la serrure électrique).
      • pour rentrer, il y a 2 manières de faire :
        • soit la personne tape le code (6 chiffres). La serrure est bloquée pendant 10 minutes après 3 échecs. Le code sera "794613".
        • soit la personne passe avec sa carte RFID (si le code de la carte est faux 3 fois de suite la serrure est bloquée 10 minutes). Pour faire les essais, vous utiliserez les cartes et badges fournis et vous en choisirez 2 comme étant des badges du musée, les autres étant considérés comme ne permettant pas l'accès au musée. Comme on n'a pas prévu d'écrire sur la puce RFID (on ne possède qu'un lecteur), le numéro envoyé par la puce RFID servira de référence. Cela fonctionnera car chaque carte RFID possède un numéro unique.
      • L'écran LCD va afficher les messages suivants :
        • pour rentrer tapez le code ou utilisez votre carte
        • si le code est bon ou la carte correcte : "bonjour. Poussez la porte pour rentrer"
        • le nombre de personnes qui sont rentrés (un BP permettra de simuler la sortie d'une personne)

           3. faire la programmation de la modification du code d'entrée




    Élève N°3 : gestion de la surveillance du musée

    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Mega
    • un capteur de température et d'humidité DTH22
    • relais : Module 4 relais 5 Vcc EF03006-5
    • 2 capteurs de flamme (flame sensor) : DFR0076
    • 2 capteur de présence (Motion Detector Module PIR 101100001)

    Cahier des charges du travail à faire : (ce n'est pas forcément dans l'ordre):

         1. test et essai des capteurs. Pour la capteur de température :

      • faites une série d'essais (au moins 6 mesures) en relevant la valeur du capteur et la température réelle (celle-ci peut être mesurée avec un appareil de mesure fiable et sera alors considérée comme la valeur réelle)
      • A partir des notions de d'erreur absolue et d'erreur relative (document explicatif fourni) :
        • calculez l'erreur absolue pour chaque mesure.
        • calculez l'erreur relative (en pourcentage) pour chaque mesure.
        • Vous mettrez les résultats (capteur, mesure réelle, erreurs) dans 2 tableaux.
        • conclure sur la précision du capteur
      • expliquez, si possible, le principe de fonctionnement du capteur

                Pour les autres capteurs vous les essayez et vous expliquerez leur rôle, leur fonctionnement, leur utilisation, ...

            2. test et essai des éléments (clavier, relais). Vous expliquerez leur rôle et leur fonctionnement.

          3. Faire le programme de gestion de l'alarme et de l'alerte du musée:

      • le déclenchement d'une alerte (alerte = problème) se fait à partir des capteurs de flamme, de température et de présence (si l'alarme est en service)
      • l'alarme est mise en service par un code rentré sur le clavier (code 784512)
      • l'alarme est arrêtée par un code rentré sur le clavier (code 784512)
      • lorsque l'alerte est déclenchée, une sonnerie retentit. Elle est commandée par un relais.
      • L'alerte est arrêté par la rentrée d'un code sur le clavier (code 784512)





    Élève N°4 : gestion de la base de données et de l'affichage web


    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Mega
    • un shield Ethernet

    Cahier des charges du travail à faire :

    1. création et paramétrage de la base de données (en local, à l'aide du programme Wamp)
    2. écriture des données dans la base de données (arduino en mode client + mode GET)
    3. effacement, quand c'est nécessaire, des données de la base de données
    4. affichage sur la page web (le site n'aura qu'une seule page) des données (capteurs, alertes/alarmes, …), du nombre de personnes

    Si vous avez le temps :

           5. en dessous de l'affichage des données, faire le tracé des courbes de température et d'humidité (voir le TP2 de la série 3 et l'utilisation des fonctions pChart).


    Pré-requis : les TP sur la réalisation de site internet doivent être maîtrisés, notamment le TP2.4 qui aborde la création d'un site web évolué (organisé) ainsi que la gestion des bases de données. Si vous n'avez pas fini ou fait ces TP il faut les faire chez vous avant la séance N°2.

    Le site internet doit répondre à l'organisation suivante :

    • une entête (header)
    • un pied de page (footer)
    • l'article qui contiendra les différents éléments à afficher

    La mise en page sera réalisée dans le fichier CSS (style.css)
    La page s'appellera  index.html

    Cahier des charges "graphique":

    • le site sera sur fond blanc
    • l'entête et le pied de page seront séparé par une bande ou un cadre rouge (A91101)
    • L'écriture se fera en noir. Les liens en violet (660099)
    • L'entête contiendra 2 images : le dessin du plan du musée (gauche), le logo du lycée (droite) et le nom du projet au centre
    • Le pied de page contiendra 2 logos à droite (logiciels libres et le logo de Arduino) et à gauche les liens suivants : site du lycée, site de la section STI EE/SIN, site Arduino
     




    Pour vous aider, voici une proposition d'organisation du travail en différentes étapes:

    Quelques remarques préliminaires:

    • la rédaction du rapport se fait au fur et à mesure de l'avancement du mini-projet ( il se fait en parallèle donc et essentiellement à la maison). Une fois qu'une question a été résolue, qu'un élément technique a été essayé et approuvé, il faut l'intégrer au rapport.
    • les professeurs vérifieront l'avancée du projet et la rédaction du rapport au fur et à mesure.
    • la présentation d'un programme informatique (par exemple sur Arduino) sera présenté sous forme d'algorigramme dans le rapport et à l'oral seul de courts extraits "pertinents" peuvent apparaître dans le rapport. Le programme réel sera mis dans les annexes du rapport.
    • les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles ici ou auprès du professeur
    • pour tout problème concernant la programmation Arduino ou le contenu d'une bibliothèque Arduino le seul site de référence fiable est le site Arduino : https://www.arduino.cc/ (par exemple : menu "Learning" puis "Reference" pour les instructions Arduino)




    Étape N°1: planning sous gantt        - travail individuel -

    • Faites le TP : "La conduite de projet sous gantt"  (durée : 2H) – découverte du logiciel



    Étape N°2: planning du projet       - travail collectif -

    • Lisez bien votre projet et rédiger votre planning de projet sous gantt.




    Étape N°3: choix des variables communes (et de leur type)       - travail collectif -

    Choisissez ensemble le nom et le type des variables que vous allez utiliser et partager avec les autres. Par exemple la variable issue de la mesure de température va être mise à jour par l'élève chargé de gérer le capteur, mais cette variable va aussi être utilisée par celui qui s'occupe de la sauvegarder dans la base de donnée. Vous allez donc définir toutes les variables communes (issues de mesures ou celles issues du programme Arduino pour signaler une alarme, un incendie, ….)

    Pensez à vous concerter pour l'attribution des entrées/sorties de la carte Arduino. Cela peut se faire au fur et à mesure de l'avancement de votre travail personnel (partie suivante).



    Étape N°4 : travail personnel

    • Chacun fait son travail personnel.
    Les fonctions delay et delayMicroseconds sont interdites afin de ne pas bloquer le programme à un endroit (sauf si le temps est suffisamment court pour ne pas perturber le reste du programme).



    Étape N°5 : mise en commun       - travail collectif -

    • Maintenant on regroupe les différents programmes Arduino sur un seul programme et on essaie pour voir si tout fonctionne.



    Étape N°6 : rapport et oral      - travail collectif et individuel -

    • Finalisation du rapport commun à partir des rapports de chaque élève.
    • Préparation de l'oral (diaporama).



    Étape finale : oral     - travail individuel -