Ce livre s'adresse aussi bien aux professeurs des écoles, professeurs de technologie, animateurs et parents qui souhaitent découvrir le fonctionnement de l'Arduino et appréhender l’apprentissage de l’électronique et du codage, qu’aux utilisateurs, amateurs de DIY qui cherchent à rafraîchir leurs connaissances ou trouver des idées pour la réalisation de projets maker nécessitant un microcontrôleur (détecteur de CO2, robot, jeux...).

Tout au long du livre l'auteur s'appuie sur des exemples concrets et ludiques : gérer des feux de circulation, envoyer un message en morse, créer un appareil enregistrant l'évolution des températures, jouer de la musique avec des bananes, contrôler plusieurs types de robots (mBot, Zumo, OTTO, Keyestudio 4WD Mecanum...), fabriquer un chapeau clignotant, un panneau de LED RGB, une manette de jeu, une télécommande pour ordinateur ou un clone du jeu Simon... Dans cette nouvelle édition, un nouveau chapitre présente désormais différentes cartes Arduino avec de nombreux exemples d'utilisation.

Pour commencer, vous ferez connaissance avec le matériel nécessaire, et particulièrement l'Arduino Uno. L'auteur consacre un chapitre aux notions indispensables d'électricité.

Vous découvrirez les principaux langages de programmation de l'Arduino et l'utilisation de l'IDE Arduino (versions 1 et 2) sous Windows, Mac OS X, Linux et Android. Vous étudierez la programmation par blocs avec Scratch, mBlock et Vittascience.

Pour illustrer les principes de base du codage, vous travaillerez sur des exemples concrets et vous utiliserez les composants électroniques les plus courants au format modules Grove ou Breadboard (LED, boutons, résistances, potentiomètres, buzzer) puis des composants et modules plus spécialisés comme les capteurs (analogiques ou numériques), les LED adressables (Neopixel), les relais, les différents types de moteurs ou les modules d'affichage (à LED ou LCD), de lecture/écriture (RFID, carte SD) ou de gestion du temps (horloge en temps réel).
Afin de faciliter l'apprentissage, tous les programmes de base sont présentés en deux versions : langage blocs et langage Arduino.

Dans un chapitre dédié, l'auteur explore différents modes de communication de l'Arduino (bus I2C, liaisons série, Bluetooth, radio, infrarouge, Ethernet, et USB avec le Raspberry Pi). Il poursuit avec la présentation d'autres modèles de cartes électroniques comme l'Arduino UNO Mini Limited Edition, l'Arduino Nano, l'Arduino Nano Every, l'Arduino Leonardo, l'Arduino Micro, l'Arduino Mega 2560, l'Arduino Zero, les Arduino MKR, l'Arduino Due et les mini cartes XIAO de Seeed Studio. La fabrication d'un Arduino avec le kit "Make Your UNO" ou à partir d'un microcontrôleur ATmega328P (et de quelques composants électroniques) est également détaillée.

Le dernier chapitre regroupe les principales instructions de l'IDE Arduino permettant de retrouver facilement une fonction pour en vérifier la syntaxe.

Les sketchs utilisés dans les chapitres 6 à 10 sont disponibles en téléchargement sur le site www.editions-eni.fr (et le code Vittascience est partagé sur le site).

Téléchargements

• Des fichiers complémentaires (938 Ko)

Avant-propos

1. Introduction

Présentation de l'Arduino

1. Introduction
2. Présentation générale
3. Évolution de l’Arduino
4. Faites-le vous-même
   1. 1. La culture maker
   2. 2. Les Fab Labs, Hackerspaces et Makerspaces
   3. 3. Le rôle de l’Arduino
5. Que faire avec l’Arduino ?

Description technique

1. Introduction
2. Le circuit imprimé
3. Le microcontrôleur
4. Les entrées et les sorties
5. Le contrôleur USB
6. L’alimentation électrique

Matériel nécessaire

1. L’Arduino Uno
2. Carte officielle, clones et contrefaçon ?
   1. 1. Un vrai Arduino
   2. 2. Les clones 100 % compatibles
   3. 3. Les clones spéciaux
   4. 4. La contrefaçon
3. Les outils
   1. 1. Le multimètre
      1. a. Choisir un multimètre
      2. b. Voltmètre
      3. c. Ampèremètre
      4. d. Ohmmètre
      5. e. Testeur
   2. 2. Le fer à souder
   3. 3. Les tournevis
   4. 4. Les pinces
   5. 5. Les cutters et les couteaux
4. Les composants électroniques
5. Les modules à relier
6. Les kits
7. Les shields (cartes d’extension)
   1. 1. Easy Module Shield
   2. 2. Shield multifonction
   3. 3. Et les autres
8. Les connecteurs spéciaux
   1. 1. Grove (Seeed)
   2. 2. Gravity (DFRobot)
   3. 3. mBot (Makeblock)
9. Recyclez (c'est mieux pour la planète et votre portefeuille)

Connaissances de base

1. Comprendre l'électronique et l'électricité
   1. 1. L’électricité
   2. 2. Les types de courant
   3. 3. Le sens de circulation
   4. 4. L’intensité et la puissance
   5. 5. L’électronique
2. Alimenter l’Arduino
   1. 1. La prise USB (5 V)
   2. 2. La prise jack (7 à 12 V)
   3. 3. Les broches d’alimentation
   4. 4. Quel transformateur choisir ?
   5. 5. Modifier une vieille alimentation de PC
   6. 6. Câbler un connecteur USB
   7. 7. Le module d’alimentation
   8. 8. Autres sources d’énergie
      1. a. L’alternateur
      2. b. Le panneau solaire
      3. c. Le module Peltier
3. Les principaux composants électroniques
   1. 1. La breadboard (platine d’expérimentation)
   2. 2. Les résistances fixes
   3. 3. Les résistances variables
      1. a. Le potentiomètre
      2. b. Le capteur de luminosité (photorésistance)
      3. c. La thermistance
   4. 4. Les diodes
   5. 5. Les LED
   6. 6. Les condensateurs
   7. 7. Le quartz (oscillateur)
   8. 8. Le buzzer
   9. 9. Les capteurs analogiques
   10. 10. Le transistor
   11. 11. Le relais
   12. 12. Les circuits intégrés
   13. 13. Les moteurs
       1. a. Le moteur à courant continu
       2. b. Le servomoteur
       3. c. Le moteur pas-à-pas

Les langages de programmation

1. L’IDE, le programme officiel
   1. 1. Téléchargement et installation
      1. a. Windows
      2. b. Mac OS X
      3. c. Linux
      4. d. Arduino Web Editor, l’IDE en ligne
      5. e. ArduinoDroid
   2. 2. Problèmes de drivers
   3. 3. Utilisation de l’IDE
   4. 4. Arduino IDE 2.0
2. Programmation par blocs
   1. 1. Scratch
   2. 2. mBlock
   3. 3. Vittascience
3. Les bibliothèques (libraries)
4. Déboguer mon programme
   1. 1. Messages d’erreur
   2. 2. Le moniteur série
5. L'optimisation du code

Premiers sketchs

1. Blink, le programme de base
   1. 1. Que se passe-t-il ?
   2. 2. Examinons le programme Blink
      1. a. Les commentaires
      2. b. Les fonctions (ou sous-programmes)
      3. c. La fonction setup ()
      4. d. La fonction loop ()
      5. e. Organigramme de programmation du sketch Blink
      6. f. La version Vittascience
      7. g. Modification du sketch
      8. h. Problèmes de communication
      9. i. Bugs dans le programme
2. Faire du Morse avec une LED externe
   1. 1. LED externe, le branchement
   2. 2. Les variables et les constantes
      1. a. Les variables
      2. b. Les constantes
      3. c. Les opérateurs arithmétiques
      4. d. Exemple d’utilisation d’une constante (ou d’une variable)
   3. 3. L’alphabet Morse
   4. 4. Le programme SOS
   5. 5. Une première solution
   6. 6. Les fonctions sans arguments
   7. 7. SOS, en utilisant des fonctions
3. Inverser la LED
4. Les feux tricolores
5. Les sorties analogiques
   1. 1. Le fonctionnement des sorties PWM (ou MLI)
   2. 2. Les boucles
      1. a. La boucle while (tant que)
      2. b. La boucle do... while (fait... tant que)
      3. c. La boucle infinie avec une sortie
      4. d. La boucle for (pour)
   3. 3. La condition if (si)
      1. a. Exemple d’utilisation
      2. b. Optimiser un peu le code
      3. c. Notation simplifiée
   4. 4. La fonction switch... case (passer d’un cas à l’autre)
   5. 5. Liste des opérateurs logiques utilisables
      1. a. Opérateurs logiques de comparaison
      2. b. Opérateurs logiques booléens
6. Le bouton poussoir
   1. 1. Programmation d’un bouton
   2. 2. Branchements
      1. a. Résistance en mode pull-down
      2. b. Résistance en mode pull-up
      3. c. Résistance de pull-up interne
7. Le passage piéton
8. Le clignotement sans blocage
   1. 1. Fonction millis
   2. 2. Interruptions
9. Le compteur binaire
   1. 1. Gérer l’incrémentation du compteur
   2. 2. Le problème du rebond
   3. 3. Principe du langage binaire
   4. 4. L’affichage du compteur en binaire
10. Le potentiomètre
    1. 1. Programmation d’une entrée analogique
    2. 2. Utilisation du potentiomètre
11. La LED RGB
12. Les LED adressables (Neopixel)
    1. 1. Bandes et anneaux
    2. 2. Le chapeau de Maker
13. L'encodeur rotatif
14. Le buzzer
    1. 1. Utilisation du buzzer
    2. 2. Le tableau
    3. 3. Le fichier pitches.h
    4. 4. Brancher un haut-parleur
15. Le piano banane
    1. 1. Principe du bouton banane
    2. 2. Utilisation d’une entrée analogique
    3. 3. Utilisation d’une entrée numérique
    4. 4. Fabrication du piano banane
16. Le jeu Simon
    1. 1. Le branchement
    2. 2. Le code
    3. 3. L’étape suivante

Montages avancés

1. Les capteurs
   1. 1. Capteur de luminosité (photorésistance)
   2. 2. Capteurs de température
      1. a. Les capteurs analogiques (LM35 ou TMP36)
      2. b. Le capteur numérique DS18B20
      3. c. Les capteurs DHT11 et DHT22
   3. 3. Capteur de distance à ultrasons HC-SR04
   4. 4. Capteur infrarouge de mouvement (PIR)
   5. 5. Capteurs d’humidité du sol et de niveau d’eau
      1. a. Branchement direct sur l’Arduino
      2. b. Utilisation du module
   6. 6. Capteur d’inclinaison (tilt sensor)
   7. 7. Capteur magnétique
   8. 8. Détecteur de CO2
      1. a. Programmation avec Vittascience
      2. b. Utilisation de l’IDE Arduino
      3. c. Calibration du capteur
   9. 9. Autres capteurs
2. Le cadran analogique (galvanomètre)
3. Le relais
   1. 1. Contrôle de deux ampoules
   2. 2. Le chauffage des poussins
4. Les moteurs
   1. 1. Le moteur à courant continu
      1. a. Utilisation d’un transistor
      2. b. Le pont en H
      3. c. Le module L298N
   2. 2. Le servomoteur
   3. 3. Le servomoteur à rotation continue
      1. a. Boutons poussoirs
      2. b. Encodeur rotatif
   4. 4. Le moteur pas-à-pas
5. L'afficheur sept segments
   1. 1. Branchement direct sur l’Arduino
   2. 2. Utiliser un registre à décalage
   3. 3. Chaîner plusieurs registres à décalage
6. La matrice de LED
   1. 1. Utilisation de la matrice seule (sans le module MAX7219)
   2. 2. Utilisation du module (MAX7219)
7. Les matrices de LED Neopixel
   1. 1. Adafruit Neopixel Shield
      1. a. Installation des bibliothèques Adafruit
      2. b. Affichage d’un texte défilant
      3. c. Affichage d’une image
   2. 2. Écran de LED
      1. a. Choisir l’alimentation
      2. b. Branchement
      3. c. Programmation
      4. d. Afficher des données
      5. e. Agrandir l’affichage
8. L'afficheur alphanumérique LCD
   1. 1. Connexion parallèle
   2. 2. Shield
   3. 3. Connexion série (bus I2C)
   4. 4. Grove-LCD RGB Blacklight
      1. a. Affichage d’un texte
      2. b. Affichage de la température et de l’humidité (DHT11)
      3. c. Affichage de la qualité de l’air
9. Le module RFID RC522
   1. 1. Test du module
   2. 2. Barrière RFID
10. L'horloge en temps réel
11. Le lecteur de cartes SD (ou microSD)
    1. 1. Les fonctions de la bibliothèque SD
    2. 2. L’enregistreur de température
    3. 3. La récupération des données

Communication

1. Introduction
2. Bus I2C
   1. 1. Le mode Master Writer (le maître écrit)
   2. 2. Le mode Master Reader (le maître lit)
3. Liaison série
4. Bluetooth
5. Radio (433 MHz)
   1. 1. Le branchement
   2. 2. La bibliothèque
   3. 3. Le code
6. Infrarouge
   1. 1. L’installation de la bibliothèque
   2. 2. Le branchement
   3. 3. Décoder le signal
   4. 4. Télécommander l’Arduino
   5. 5. Fabriquer une télécommande
7. Réseau (câble Ethernet)
8. Télécommande FlySky FS-I6
9. Raspberry Pi (en USB)
   1. 1. Envoi de données de l’Arduino vers le RaspberryPi
   2. 2. Envoi de données du Raspberry Pi vers l’Arduino
10. Cafetière connectée

Robots

1. mBot
   1. 1. Clé Bluetooth Makeblock
   2. 2. Test du robot
      1. a. (Ré)Installation du programme de démonstration
      2. b. Utilisation du programme de démonstration
   3. 3. Langages de programmation
      1. a. mBlock
      2. b. mBlock Blockly
      3. c. Vittascience
      4. d. IDE Arduino
   4. 4. Commandes de base
      1. a. Buzzer et LED RGB
      2. b. Capteur lumineux
      3. c. Moteurs
   5. 5. Évitement d’obstacles
   6. 6. Suivi de ligne
   7. 7. Robot télécommandé
      1. a. Télécommande infrarouge
      2. b. Manette Bluetooth
      3. c. Makeblock App
   8. 8. Extensions du robot
      1. a. Matrice de LED
      2. b. Mini-pince
      3. c. Pack Servo mBot
      4. d. Pack lanceur de balles mBot
      5. e. Pack roue codeuse
      6. f. Pack chenilles mBot
      7. g. Pack 6 pattes mBot
      8. h. Créez, partagez, imprimez
2. Zumo
   1. 1. Installation de la bibliothèque
   2. 2. Bouton poussoir, LED et buzzer
   3. 3. Contrôle des moteurs
   4. 4. Suivi de ligne
   5. 5. Compétitions de mini-Sumo
3. Robot bipède Otto
   1. 1. Premiers pas
      1. a. Blockly
      2. b. IDE Arduino
   2. 2. Capteur de distance à ultrasons
   3. 3. Otto DIY App
4. Keyestudio 4WD Mecanum
   1. 1. Installation des bibliothèques
   2. 2. Contrôle des LED
   3. 3. Servomoteur
   4. 4. Moteurs
   5. 5. Télécommande infrarouge
   6. 6. Suivi de ligne
   7. 7. Détection d’obstacles
   8. 8. Allez plus loin
5. Fabriquer son robot
   1. 1. Moteurs à courant continu
   2. 2. Servomoteurs à rotation continue
   3. 3. Contrôle du robot
6. Yeux animatroniques

Autres cartes Arduino

1. Introduction
2. Cartes fonctionnant sous 5 V
   1. 1. Arduino Uno Mini Limited Edition
   2. 2. Arduino Nano
   3. 3. Arduino Nano Every
   4. 4. Arduino Leonardo
      1. a. Émuler la souris
      2. b. Émuler le clavier
   5. 5. Arduino Micro
      1. a. Télécommander un ordinateur
      2. b. Télécommander une souris
      3. c. Télécommande vidéo
   6. 6. Arduino Mega 2560
3. Cartes fonctionnant sous 3,3 V
   1. 1. Arduino Zero
      1. a. Ajout des cartes SAMD21 dans l’IDE Arduino
      2. b. Périphériques USB
      3. c. Interface de débogage
   2. 2. La gamme MKR
      1. a. Arduino MKR Zero
      2. b. Autres cartes Arduino MKR
      3. c. Cartes d’extension
   3. 3. Arduino Due
   4. 4. Les mini cartes XIAO de Seeed Studio
      1. a. XIAO-SAMD21
      2. b. XIAO-nRF52840 Sense
      3. c. XIAO-ESP32C3
      4. d. XIAO RP2040
      5. e. Cartes shield
4. Fabriquez votre Arduino
   1. 1. Arduino Make Your Uno Kit
   2. 2. Construire un clone de l’Arduino Uno
   3. 3. Le bootloader
      1. a. La fréquence
   4. 4. Transformation de l’Arduino en programmeur
      1. a. La gravure du bootloader
      2. b. Les broches du microcontrôleur
      3. c. Le montage du clone
      4. d. Téléverser un sketch

Le langage Arduino

1. Introduction
2. Structure d'un sketch
   1. 1. Point-virgule
   2. 2. Accolades
   3. 3. Commentaires
   4. 4. #define
   5. 5. #include
3. Fonctions
   1. 1. Fonctions de base
   2. 2. Fonctions personnalisées
      1. a. Fonctions sans arguments - void
      2. b. Fonctions avec arguments
   3. 3. Entrées/sorties numériques
      1. a. Fonction pinMode
      2. b. Fonction digitalRead
      3. c. Fonction digitalWrite
   4. 4. Entrées/sorties analogiques
      1. a. Fonction analogRead
      2. b. Fonction analogWrite
      3. c. Fonction analogReference
   5. 5. Entrées/sorties avancées
      1. a. Fonctions tone et noTone
      2. b. shiftOut
      3. c. shiftIn
      4. d. pulseIn
   6. 6. Mesure du temps
      1. a. Fonction delay
      2. b. Fonction delayMicroseconds
      3. c. Fonction millis
      4. d. Fonction micros
   7. 7. Mathématiques et trigonométrie
      1. a. Fonction min
      2. b. Fonction max
      3. c. Fonction abs
      4. d. Fonction constrain
      5. e. Fonction map
      6. f. Fonction pow
      7. g. Fonction sq
      8. h. Fonction sqrt
      9. i. Fonction sin
      10. j. Fonction cos
      11. k. Fonction tan
      12. l. Fonction degrees
      13. m. Fonction radians
      14. n. Constante PI
   8. 8. Caractères
   9. 9. Nombres aléatoires
      1. a. Fonction randomSeed
      2. b. Fonction random
   10. 10. Communication (moniteur série)
   11. 11. Fonctions spécifiques
       1. a. analogReadResolution
       2. b. analogWriteResolution
4. Constantes et variables
   1. 1. Types de données
   2. 2. Portée des variables
      1. a. Variables globales
      2. b. Variables locales
   3. 3. Constantes
      1. a. Constantes prédéfinies
      2. b. Constantes personnalisées
   4. 4. Système de numération
   5. 5. Conversion
   6. 6. Tableaux
      1. a. Déclaration du tableau
      2. b. Tableau à une dimension
      3. c. Tableau à deux dimensions
   7. 7. Chaînes de caractères
      1. a. Tableau de caractères
      2. b. Tableaux de chaînes de caractères
   8. 8. Utilitaires
      1. a. sizeof
      2. b. PROGMEM
5. Structures de contrôle
   1. 1. if… else
   2. 2. switch... case
   3. 3. for
   4. 4. while
   5. 5. do... while
   6. 6. break
   7. 7. continue
   8. 8. return
   9. 9. goto
6. Opérateurs
   1. 1. Opérateurs arithmétiques
   2. 2. Opérateurs composés
   3. 3. Opérateurs logiques de comparaison
   4. 4. Opérateurs logiques booléens
   5. 5. Opérateurs binaires
      1. a. Opérateur binaire & (ET)
      2. b. Opérateur binaire | (OU)
      3. c. Opérateur binaire ^ (XOR)
      4. d. Opérateur binaire ~ (NON)
      5. e. Décalage de bits << (à gauche)ou >> (à droite)