The hardware section :


Vous vous trouvez dans la section hardware de la console.

Ici vous apprendrez le fonctionnement complet de la machine, des informations et de l'aide pour la réaliser voir l'améliorer.

En première partie sera abordé les concepts éssentiels de base de l'électronique logique et (un peu) analogique car l'éssentiel du système est plutôt axé logique.

Dans un second temps vous pourrez explorer "la partie" de la console dont vous voulez connaitre le fonctionnement plus en détail. Ce site requiert un niveau de connaissance intermédiaire en électronique. N'hésitez pas à vous reporter à des cours papiers ou sur le net pour de plus amples explications.

Réalisez votre PicBox ! Faites la à partir du modèle original ou en total freestyle avec un certain cahier des charges à respecter pour que votre modèle soit "agréé PicBox" et que les programmes réalisées par la communauté pour les PicBox standard restent compatibles, le but étant que tout le monde puisse exécuter les programmes des autres.

Premièrement vous devez vous procurez la documentation éssentielle, c'est à dire tous les schémas techniques et datasheets relatives au projet. Pour vous faciliter la tâche, le site web héberge les datasheets des principaux composants utilisés, par contre, elles sont toutes rédigées dans la langue de Shakespear.

Si les composants que vous avez achetés ou que vous possédez déjà ne sont pas du même constructeur mais de la même référence, les datasheets sont tout de même valables, mises à part peut être quelques valeurs maxi, mini, tolérances et autres températures de fonctionnement. Si vous désirez vraiment prendre connaissance des caractéristiques officiels de votre composant, n'hésitez pas à faire une recherche ou à consulter directement le site officiel du fabricant.


Datasheets



Datasheet du 16F870

Datasheet du LM324N

Datasheet du 74LS373
Datasheet du 74LS00

Datasheet du transistor 2N2222
Datasheet du transistor BC337

Datasheet du régulateur 7805

Datasheet du contôleur KS0108B
Datasheet du contôleur B6B0108

Concepts de base :

Partie Analogique

Commençons tout d'abord par définir la notion d'électronique, différente de celle électrique. L'électronique est la conception et l'étude de circuits aux courants faibles (moins de 1 Ampère). L'électricité concerne les circuits dits de puissance avec de forts courants et de fortes tensions. Il s'agit donc bien de deux domaines différents mais liés par des lois communes.

La tension

La tension est une différence de potentiel électrique entre deux points du circuit et s'éxprime en Volts. Les tensions peuvent êtres positives commes négatives tout dépend du sens de la mesure.

Pour cette application, la tension utilisée sera 5V tout rond, tension délivrée par le 7805 qui la régule. Avec une tension quelconque en entrée (supérieure à 5V et inférieure à 15V, on aura toujours 5V (+/- 5%) en sortie ce qui est très pratique.

La console n'utilise que cette tension de référence que l'on n'appellera E. Cela va vous permettre de mieux comprendre le fonctionnement global du système.

Dans une "maille" suite de dipôles (composants) Ohmniques en série, la somme des tensions traversant chacun de ses composants est égale à la tension du générateur c'est à dire E dans notre cas.

Les dipôles "se partagent" cette tension en fonction de leur résistance.
Le courant

Le courant quant à lui est plutôt assimilable à un débit de charges électriques et s'éxprime en Ampères. Il est le même partout dans une maille du circuit, et traverse donc tous les dipôles de la maille.

La somme des courants traversant chaque maille du circuit est égale au courant fourni par le générateur que l'on nommera IG.

Pour cette application, le courant total circulant dans tout l'ensemble du circuit est faible, de l'ordre de 0,1 A. On ne s'attachera pas beaucoup à la consommation de l'ensemble mais la notion de courant est indispensable pour pouvoir calculer des valeurs de résistances.

La loi d'Ohm

Elle permet d'établir un lien entre le courant et la tension dans le circuit et aux bornes de chaque dipôle. La résistance R n'est pas forcément un résistor (communément appellé résistance), mais peut être aussi la résistance interne d'un dipole ou bien une somme de résistance et elle s'exprime en Ohms. Qui n'a jamais entendu parlé de la célèbre équation :

U = R x I

Concrêtement, cette formule permet de déterminer en chaque point du circuit le courant qui circule en fonction de la tension et inversement et elle permet aussi de calculer une valeur de résistance adéquate pour obtenir un certain courant dans une maille où bien une certaine tension.

On peut tout de suite se rendre compte que, à courant fixé, plus la résistance est importante, plus la tension entre ses deux bornes sera importante et à tension fixée, plus la résistance sera importante, plus le courant sera faible.

La puissance d'un dispositif

Tout comme la loi d'Ohm, il éxite une loi simple qui permet de faire un lien entre le courant et la tension mais cette fois ci pour déterminer une puissance qui s'exprime en watt.

P = U x I

Cette loi ne nous permettra uniquement ici que de déterminer si une ou deux résistances peuvent dissiper une certaine puissance mais comme dit précédemment, la console n'utilise qu'une très basse tension et de faibles courants donc la notion de puissance n'est pas vraiment de mise ici.

Partie Logique

Présentation :

Outre l'électronique analogique présenté ci-dessus il éxiste une autre branche dite logique car ne faisant intervenir plus que des "niveaux logiques" binaires, autrement dit des 0 et des 1. Ces niveaux peuvent être incarnés par des valeurs de tension ou bien par des courants. La logique utilisé par la console (et ses circuits) est faite en sorte qu'un potentiel de 5V représente un 1 logique et un potentiel de 0V un 0 logique. On admettra qu'il éxiste un seuil dans les valeurs de tension intermédaires pour distinguer un niveau logique haut (1) d'un niveau logique bas (0) avec une plage incertaine (aux alentours de 3 V). Pour éviter toute érreur d'interprétation on s'arrangera toujours pour que le niveau logique soit le plus franc possible, 0V ou 5V et non pas 0.4V ou 4.6V.

Que représentent ces niveaux :

Ces niveaux ont pour signification de base le couple VRAI (1) / FAUX (0). Ils peuvent, à plusieurs représenter des nombres en base 2, autrement dit en binaire avec un maximum de 2^n valeurs possibles, avec n le nombre de niveaux logiques, nombres de fils dans un bus.

Exemple : BUS de 8 bits (8 fils)
2^8 = 256, les nombres de 0 à 255 pourront donc être représentés par 8 valeurs de 1 ou de 0.

Les nombres binaires :

Pour se représenter un nombre en binaire, on peut employer une table facile à griffoner ou à imaginer qui est la suivante :

Table binaire 8 bits :

128 64 32 16  8  4  2  1
  x  x  x  x  x  x  x  x

Exemple d'un nombre en
écriture binaire :

0x01100101

Convertion en décimal :

128 64 32 16  8  4  2  1
  0  1  1  0  0  1  0  1

0x01100101 = 64 + 32 + 4 + 1
           = 101

La convertion inverse se fait aisément
avec cette table.
Il éxiste d'autres techniques de convertions et d'autres représentations comme l'héxadécimal, mais nous n'allons pas nous étendre plus la dessus, des sites spécialisés vous renseigneront de manière plus didactique et plus complète.

L'algèbre de Bool :

Un notion moins connue des non-électroniciens est l'algèbre de Bool. Il s'agit en fait de rêgles de calculs applicables uniquements aux niveaux logiques avec des opérations particulières. Ces rêgles permettent de simplifier des équations booléenes et de créér des circuits avec portes logiques.

Ici on ne s'étendra pas sur les théorèmes de calculs d'expressions booléennes tels que ceux de De Morgan et autres, ni sur les méthodes de simplification des équations. Si vous êtes curieux de ces méthodes, n'hésitez pas à consulter le paragraphe dédié aux infos supplémentaires.

La complémentation ou le NON logique

L'opération de complémentation autrement nommée NOT est notée /x avec une barre généralement située au dessus du niveau logique de sorte que :

/0 = 1
"0 barre est égal à 1"

/1 = 0
"1 barre est égal à 0"

Le OU Logique

L'opération de OU logique autrement appellée OR est notée + comme l'opération d'addition. Cette opération combine des niveaux logiques de manière à ce que, si au moins un des niveaux logiques est à 1 alors toute l'expression vaut 1.
Exemple :

0 + 0 = 0
"0 ou 0 est égal à 0"

1 + 0 = 1
"1 ou 0 est égal à 1"

1 + 1 = 1
"1 ou 1 est égal à 1"

Le ET Logique

L'opération de ET logique autrement appellée AND est notée . ou x comme une opération de multiplication. Cette opération combine des niveaux logiques de manière à ce que, la combinaison valle 1 si et seulement si tous les niveaux logiques qui la compose sont à 1.
Exemple :

0 . 0 = 0
"0 et 0 est égal à 0"

1 . 0 = 0
"1 et 0 est égal à 1"

1 . 1 = 1
"1 et 1 est égal à 1"

Le OU exclusif Logique

L'opération de OU exclusif logique appellée XOR par les anglophones et notée (+) (un signe plus dans un cercle). Cette opération est identique à celle du OU normal mise à part le fait qu'il faille qu'un unique et seul niveau logique 1 pour que toute l'expression valle 1.
Exemple :

0 (+) 0 = 0
"0 ou exclusif 0 est égal à 0"

1 + 0 = 1
"1 ou exclusif 0 est égal à 1"

1 + 1 = 0
"1 ou exclusif 1 est égal à 0"

Pour plus d'informations :

N'hésitez pas à consulter des sites sur l'électronique et de dialoguer sur des forums spécialisés pour obtenir plus d'informations, le but n'étant pas ici de proposer un cours complet sur l'électronique qui meriterait la création d'un site dédié



Les modules :

Pour comprendre le fonctionnement de la machine et pas seulement l'utiliser vous devez avoir lu le chapitre précédent ou connaitre déjà sur le bout des doigts les notions abordées.



La réalisation :

Avant de commencer, imprimez donc la liste des composants essentiels dont vous aurez besoin, liste qui vous sera bien utile lorsque vous devrez passer commande (références, descriptions plus quantitées). Avoir les documents en version imprimée peut être indispensable si votre espace de travail, établi est éloigné de votre ordinateur, de plus il est plus facile d'y reporter des notes et de contrôler sa carte.

Pensez aussi à imprimer le schéma fonctionnel du système qui est le document clef de la réalisation en vous détaillant toutes les connections entre les composants et leur agencement.

Une fois la liste imprimé procurez vous toutes ces valeurs, en étant péssimiste, vous en aurez pour une quarantaine d'euros. Certains composants nécessites une attention plus particulière quand au conditionnement et au choix.

Choix du LCD :

Un grand dileme en perspective. Tout d'abord réfléchissez bien avant d'acheter, le coût de la PicBox étant majoritairement lié au coût de l'écran. Choisissez en un avec rétroéclairage si possible, de préférence un modèle dont le contraste est important et le plus robuste possible (avec un cadre en métal, avec une vitre).

Les caractéristiques éssentielles sont les suivantes:

-Le LCD doit être muni d'un port de communication 8bits compatible TTL (logique 0-5v).
-Le LCD doit être piloté par un contrôleur de type KS0108 ou équivalent, n'hésitez pas à consulter la documentation constructeur.
-La tension d'alimentation doit comprendre +5v, sans aucune tension négative.
-La résolution doit être de 128x64 pixels.

Choix des composants TTL :

Comme vous le savez peut être les composants TTL 74x ont étés fabriqués en maintes déclinaisons, séries en passant par standard, L, H, S, LS, AS, ALS, F ... Choisissez vos composants UNIQUEMENT dans la série LS ou F, quoique le F soit fortement déconseillé du fait de la consommation élevée de courant que ces circuits engendrent. Les versions HC ou HCT risquent fort d'être incompatibles avec la carte, je ne les ai pas testés.

Choix des autres composants :

Vous êtes libre de choisir les composants dans les tolérances et les technologies que vous voulez, ou que vous pouvez.

Toute résistance standard 1/4 de Watt en céramique convient, les valeurs des résistances étant calculées (à la louche) vous pouvez même remplacer quelques résistances avec des valeurs proches, pull-up ... Mais évitez de trop vous éloigner du plan si vous ne possédez pas les compétences suffisantes, vous risqueriez de détériorer vos composants. Si vous êtes amené à utiliser un haut-parleur de faible impédance n'hésitez pas à mettre une résistance R10 plus importante et si celle-ci venait à chauffer alors que l'haut-parleur n'est pas suralimenté, remplacez la par une résistance de 1/2 Watt. Ne la retirez surtout pas, même si le circuit pourrait fonctionner !

Pour les condensateurs choisissez pour C5 et C3 des condensateurs électrolithiques (attention polarisés, respectez bien le sens d'insertion) Pour C1 et C2 prenez plutôt des condensateurs céramiques (à cause de la fréquence élevée) et pour C6 ce que vous voulez.

Les diodes peuvent être de n'importe quelle référence, pas trop petites, mais de simples diodes de redressement standard suffisent.

Le régulateur de tension doit être dans un gros boitier avec dissipateur, un boitier TO220 mais TO92, vous me remercierez peu être un jour.

Un haut-parleur de 8 Ohm, 0.25W ou 0.50W fera l'affaire. Choisissez en un petit qu'il puisse rentrer dans une future coque par exemple.

La led, de la couleur que vous voulez pardi !

Ou commander :

Le LCD que je possède a été acheté sur le site :
http://www.lextronic.fr
à la page :

http://www.lextronic.fr/ODT/128x64b.htm

Il est de très bonne facture et fonctionne parfaitement. Ne vous laissez pas impressioner par le BLEU/BLANC qui offre en fin de compte un très bon contraste et une bonne lisibilité.

Les autres composants peuvent être achetés n'importe où et même à l'étranger (en allemagne les prix sont plus bas). Quelques sites internets dignes de confiance :

http://www.lextronic.fr
http://www.conrad.fr
http://www.electronique-diffusion.fr/

J'ai rencontré quelques déboires avec le magasin Selectronic que je ne vous recommande donc pas.
N'hésitez pas à grouper vos commandes pour éconmiser des frais de port et peut être obtenir de meilleurs tarifs.

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