IMA4 2016/2017 ECP5

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Révision datée du 23 juin 2017 à 07:56 par Rtoin (discussion | contributions) (→‎Avancement du Projet)

Cahier des charges

Contexte

L'élève est en stage à l'INRIA donc peut se déplacer à l'école.

Présentation générale du projet

Il est vous est demandé de réaliser une carte électronique avec des composants de surface pour gérer une matrice de LEDs. Appuyez-vous sur les erreurs commises dans le projet original pour obtenir une carte opérationnelle : Carte_contrôleur_de_matrice_de_LEDs.

En particulier l'empreinte pour le buffer n'était pas correcte ni le câblage des connecteurs. Le routage n'était pas optimal non plus.

Il est aussi demandé de partir sur la même liste de composants (voir ci-après).

Liste de composants

Description Fabricant Référence Fabricant Fournisseur Code commande Quantité Prix unitaire HT Lien fournisseur
Microcontrôleur ATMEL ATMEGA328P-AU Farnell 1715486 1 2,74 http://fr.farnell.com/atmel/atmega328p-au/mcu-8bit-atmega-20mhz-tqfp-32/dp/1715486
Afficheur matrice de point 8x8 KINGBRIGHT TC23-11EWA Farnell 2290408 1 6,16 http://fr.farnell.com/kingbright/tc23-11ewa/display-dot-matrix-2-3-8x8-red/dp/2290408
Barrette femelle 1x6 SAMTEC SSM-106-L-SV Farnell 1668257 1 1,98 http://fr.farnell.com/samtec/ssm-106-l-sv/embase-2-54mm-vert-6voies/dp/1668257
Barrette mâle 1x6 SAMTEC TSM-106-02-L-SH-K-TR Farnell 2417064 1 1,01 http://fr.farnell.com/samtec/tsm-106-02-l-sh-k-tr/connecteur-header-2-54mm-1x6/dp/2417064
Barrette femelle 1x8 SAMTEC SSM-108-L-SV Farnell 1668259 2 2,26 http://fr.farnell.com/samtec/ssm-108-l-sv/embase-2-54mm-vert-8voies/dp/1668259
Barrette mâle 2x3 TE CONNECTIVITY 5-146130-2 Farnell 2311147 1 1,1 http://fr.farnell.com/te-connectivity/5-146130-2/connecteur-male-2-54mm-6-voies/dp/2311147
Registre à décalage NXP 74HC595D Farnell 1201269 1 0,469 http://fr.farnell.com/nxp/74hc595d/circuit-logique-74hc-cms/dp/1201269
Quartz EPSON Q22FA23800181 FA-238 16 MHZ 12.5PF Farnell 1712816 1 0,61 http://fr.farnell.com/epson/q22fa23800181-fa-238-16-mhz-12-5pf/quartz-fa-238-16mhz-50ppm-12pf/dp/1712816
Buffer TEXAS INSTRUMENTS ULN2803ADWR Farnell 1652419 1 0,93 http://fr.farnell.com/texas-instruments/uln2803adwr/array-darlington-8-x-50v-18soic/dp/1652419?CMP=os_Google-FR_ProductDetail_Redirect&_ga=1.205781847.597929948.1454953943
Condensateur 100 nF MULTICOMP MC0201X104K6R3CT Farnell 2320753 3 0,0116 http://fr.farnell.com/multicomp/mc0201x104k6r3ct/condensateur-mlcc-x5r-100nf-6/dp/2320753
Résistance 10 KOhm MULTICOMP MCMR04X1002FTL Farnell 2072517 1 0,0134 http://fr.farnell.com/multicomp/mcmr04x1002ftl/res-ceramique-10k-1-0-063w-0402/dp/2072517
Résistance 1 MOhm MULTICOMP MCMR04X1004FTL Farnell 2072521 1 0,0134 http://fr.farnell.com/multicomp/mcmr04x1004ftl/res-ceramique-1m-1-0-0625w-0402/dp/2072521
Résistance 470 Ohm MULTICOMP MC0063W06035470R Farnell 9332146 1 0,0097 http://fr.farnell.com/multicomp/mc0063w06035470r/res-couche-epaisse-470r-5-0-063w/dp/9332146
LED KINGBRIGHT KP-1608MGC Farnell 8529825 1 0,281 http://fr.farnell.com/kingbright/kp-1608mgc/led-0603-vert/dp/8529825


Avancement du Projet

Choix techniques

  • La carte sera alimenté avec une tension continue de 5V; l'alimentation se fera par connecteur SPI
  • Un montage oscillateur à quartz sera implémenté afin de fournir un signal d'horloge d'une fréquence de 16 MHz au microcontrôlleur
  • La matrice de LED 8x8 sera connectée avec des barrettes de connexion femelles située sur la couche 'bottom' de notre carte
  • Un registre à décalage (fonctionnant en SIPO de l'Atmega vers la matrice) permettra de choisir directement les rangées de la matrice à activer via l'Atmega
  • Un buffer permettra de réaliser une amplification de courant en entrée de la matrice et permettra d'activer les colonnes de la matrice
  • Un Spi-header permettra de programmer l'Atmega de notre carte
  • Une LED de contrôle est ajoutée pour s'assurer de la qualité du soudage qui sera effectué
  • Le logiciel Eagle sera utilisé pour la conception de la carte


Schématique

(cf partie 'Carte Electronique' pour l'image de la schématique)

La bibliothèque Sparkfun a été utilisée afin d'avoir des modèles pour les composants utilisés. La schématique proposée se base sur celle proposée l'an dernier. Plusieurs différences sont à noter:

  • Le modèle de l'Atmega utilisé semble différent (au moins pour sa représentation sur PCB)
  • De même pour le modèle du registre à décalage
  • Les connecteurs utilisés sont bien des connecteurs femelles CMS contrairement à l'année dernière où il s'agissait de connecteurs traversants
  • Le buffer a été modifié et possède désormais un modèle correspondant à la taille réelle du composant (c'était l'un des problèmes majeur de l'année dernière)
  • Les branchements entre le registre à décalage et la matrice, et le buffer et la matrice ont été réalisés en suivant la documentation de la matrice de LED (ci-dessous).
Documentation de la matrice de LED

PCB

(cf partie 'Carte Electronique' pour les images du PCB)

Pour la réalisation du PCB le point le plus important est de correctement placer les connecteurs pour la matrice. Le modèle de la carte à comme dimension 59,7*59,7mm. Comme visible sur le PCB, les connecteurs de la matrice ont été espacés de 45,72 mm ce qui correspond à la valeur recommandée sur la documentation de la matrice LED. De plus, il a fallut s'assurer de placer l'un des connecteurs dans le sens inverse (pivoté de 180°) afin de s'assurer que les branchements avec la matrice soient conformes.

Les connecteurs pour la matrice ont été placés sur la face bottom. Après avoir fait au mieux pour placer tous les composants de manière optimale, il a été décidé de tous les conserver sur la face top car après modélisation, le routage ne gagnait pas vraiment en efficacité en plaçant des composants supplémentaires sur la face bottom.

Finalement, seul le circuit de la LED de contrôle semble un peu trop éloigné.

Carte électronique

Liste des composants

Aucun composant n'a été commandé, tout a été réalisé avec les stocks de l'école. La grosse différence avec la liste précédente est que les barrettes de connexion utilisées sont bien les composants CMS indiqués ci-dessous, ce qui n'était pas le cas dans le projet précédent.

Description Fabricant Référence Fabricant Fournisseur Code commande Quantité Prix unitaire HT Lien fournisseur
Microcontrôleur ATMEL ATMEGA328P-AU Farnell 1715486 1 2,74 http://fr.farnell.com/atmel/atmega328p-au/mcu-8bit-atmega-20mhz-tqfp-32/dp/1715486
Afficheur matrice de point 8x8 KINGBRIGHT TC23-11EWA Farnell 2290408 1 6,16 http://fr.farnell.com/kingbright/tc23-11ewa/display-dot-matrix-2-3-8x8-red/dp/2290408
Barrette femelle 1x6 SAMTEC SSM-106-L-SV Farnell 1668257 2 1,98 http://fr.farnell.com/samtec/ssm-106-l-sv/embase-2-54mm-vert-6voies/dp/1668257
Barrette femelle 1x8 SAMTEC SSM-108-L-SV Farnell 1668259 2 2,26 http://fr.farnell.com/samtec/ssm-108-l-sv/embase-2-54mm-vert-8voies/dp/1668259
Registre à décalage NXP 74HC595D Farnell 1201269 1 0,469 http://fr.farnell.com/nxp/74hc595d/circuit-logique-74hc-cms/dp/1201269
Quartz EPSON Q22FA23800181 FA-238 16 MHZ 12.5PF Farnell 1712816 1 0,61 http://fr.farnell.com/epson/q22fa23800181-fa-238-16-mhz-12-5pf/quartz-fa-238-16mhz-50ppm-12pf/dp/1712816
Buffer TEXAS INSTRUMENTS ULN2803ADWR Farnell 1652419 1 0,93 http://fr.farnell.com/texas-instruments/uln2803adwr/array-darlington-8-x-50v-18soic/dp/1652419?CMP=os_Google-FR_ProductDetail_Redirect&_ga=1.205781847.597929948.1454953943
Condensateur 100 nF MULTICOMP MC0201X104K6R3CT Farnell 2320753 3 0,0116 http://fr.farnell.com/multicomp/mc0201x104k6r3ct/condensateur-mlcc-x5r-100nf-6/dp/2320753
Résistance 10 KOhm MULTICOMP MCMR04X1002FTL Farnell 2072517 1 0,0134 http://fr.farnell.com/multicomp/mcmr04x1002ftl/res-ceramique-10k-1-0-063w-0402/dp/2072517
Résistance 1 MOhm MULTICOMP MCMR04X1004FTL Farnell 2072521 1 0,0134 http://fr.farnell.com/multicomp/mcmr04x1004ftl/res-ceramique-1m-1-0-0625w-0402/dp/2072521
Résistance 470 Ohm MULTICOMP MC0063W06035470R Farnell 9332146 1 0,0097 http://fr.farnell.com/multicomp/mc0063w06035470r/res-couche-epaisse-470r-5-0-063w/dp/9332146
LED KINGBRIGHT KP-1608MGC Farnell 8529825 1 0,281 http://fr.farnell.com/kingbright/kp-1608mgc/led-0603-vert/dp/8529825

Schematic

Schematic

PCB

PCB
PCB avec plan de masse

Programme C

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