Etude et Réalisation d’une carte d’acquisition de signaux physiologiques, interface USB

Fonctionnement du PIC 18F2550

Les entrées/sorties Dans cette partie, nous allons voir les différentes possibilités de chaque patte, en les désignant par leur numéro. A noter, qu’une seule fonction est disponible à la fois, par patte.
PATTE 1 : E numérique RE3, reset.
PATTE 2 : E/S numérique RA0, CAN0.
PATTE 3 : E/S numérique RA1, CAN1.
PATTE 4 : E/S numérique RA2, CAN2, tension de référence du comparateur, référence basse CAN.
PATTE 5 : E/S numérique RA3, CAN3, référence haute CAN.
PATTE 6 : E/S numérique RA4, entrée comptage timer 0, sortie comparateur 1, E module USB externe.
PATTE 7 : E/S numérique RA5, CAN4, sélection de périphérique synchrone, sortie de comparateur 2.
PATTE 8 : Masse.
PATTE 9 : Entrée oscillateur, entrée horloge.
PATTE 10 : Entrée oscillateur, sortie horloge, S numérique RA6.
PATTE 11 : E/S numérique RC0, sortie horloge timer 1.
PATTE 12 : E/S numérique RC1, entrée horloge timer 1, sortie PWM 2, S module USB externe.
PATTE 13 : E/S numérique RC2, sortie PWM 1.
PATTE 14 : Référence de tension USB 3,3V (condensateur de 470 nF).
PATTE 15 : E/S numérique RC4, E/S – USB, E module USB externe VM.
PATTE 16 : E/S numérique RC5, E/S + USB, E module USB externe VP.
PATTE 17 : E/S numérique RC6, S RS232, S horloge synchronique.
PATTE 18 : E/S numérique RC7, E RS232, E donnée synchrone, sortie donnée SPI.
PATTE 19 : Masse.
PATTE 20 : Alimentation positive +5V.
PATTE 21 : E/S numérique RB0, CAN12, interruption externe 0, entrée d’erreur PWM, entrée SPI, E/S IIC.
PATTE 22 : E/S numérique RB1, CAN10, interruption externe 1, horloge SPI, horloge I²C.
PATTE 23 : E/S numérique RB2, CAN8, interruption externe 2, S module USB externe VM.
PATTE 24: E/S numérique RB3, CAN9, S PWM 2, S module USB extern VP.
PATTE 25 : E/S numérique RB4, CAN11, interruption de changement 0.
PATTE 26 : E/S numérique RB5, interruption de changement 1.
PATTE 27 : E/S numérique RB6, interruption de changement 2.
PATTE 28 : E/S numérique RB7, interruption de changement 3.
Les E/S se configurent via TRISA, TRISB, TRISC

Composition du câble USB

   La liaison USB est composée d’un câble quad filaire. Deux conducteurs fins servent à la transmission de données (D+ et D-), deux conducteurs de section plus importante assurant l’alimentation des appareils sous 5V et à un courant de 500mA au maximum (GND et Vcc).Il n’est plus nécessaire ainsi de doter certains petits périphériques tels que modems et lecteurs de cartes, de leur propre alimentation. Il existe les applications critiques, une variante de câble blindé. En version Low Speed le blindage n’est pas obligatoire (ce qui assure une plus grande souplesse de manipulation en particulier pour une liaison souris)  Le câble USB est composé de deux fiches bien différentes, en amont d’une fiche appelée connecteur USB de type A, branché au host (PC). L’extrémité en aval par contre peut se retrouver en deux versions : Connecteur USB du type B et un mini connecteur de type B.Ce dernier est réservé aux dispositifs de très faible dimension tels que les appareils photo numérique.

Le typon :

   Pour préparer le typon on a recours au même logiciel de simulation qui est ISIS produit par la société LABCENTER ELECTRONICS. L’ISIS est un éditeur de création de schémas électroniques ; il fait de même toutes les manipulations de simulation analogique et logique afin d’atteindre un résultat bien précis. Un typon est une image du circuit imprimé. Les pistes sont en noir et le reste doit être transparent à la lumière. L’idéal est d’imprimer avec une imprimante jet d’encre sur du papier transparent spécial jet d’encre. Il faut régler l’impression sur ‘papier photo épais’ pour avoir un maximum d’encre sur le papier et obtenir un noir plus opaque. La photocopieuse et l’imprimante laser convient aussi.

L’utilisation pratique du circuit

a. Insolation : Le temps d’insolation est très important. Si ce dernier est trop long les rayons UV passeront au travers les zones noires du typon, et inversement on aura du mal à révéler notre plaque. Les étapes à suivre pour réaliser cette opération on suit la démarche ci-dessous :
 Découper la plaque d’époxy à la taille du typon en laissant une marge de 1 cm au moins.
 Positionner le typon dans le bon sens sur la vitre de l’insoleuse. (vue coté composant)
 Retirer la pellicule protectrice de la plaque (au dernier moment).
 Poser cette plaque avec le coté vert sur le typon dans l’insoleuse et fermer le capot.
 Insoler environ 1 à 5 minutes.

b. Révélation :Cette étape va dissoudre la résine qui a été exposée aux UV. Ce qui mettra le cuivre à nu et les pistes resteront protégés par la résine verte. Préparation du révélateur : Ce révélateur pourra vous servir pour une bonne dizaine de circuits.

c. Gravure : La gravure consiste à plonger le circuit dans un bain d’acide (Perchlorure de fer). Le cuivre mis à nu lors de la révélation sera dissous. Seules les pistes protégées par la résine resteront.

d. Perçage : L’opération de perçage est l’ultime étape dans la réalisation d’un circuit imprimé, si l’on fait abstraction de la mise en place des composants et du soudage.
 Une simple petite perceuse alimenté en 12 V suffit.

e. Test du circuit imprimé: Si vous doutez de votre carte, utiliser un Ohmmètre ou un testeur de continuité pour vérifier :
 La continuité des pistes.
 L’absence de court-circuit.

f. Soudure : L’opération de soudure est faite à l’aide d’un fer à souder et l’étain. On commencera par: Des composants neutres: supports de Circuit .Intégrés, connectiques…

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
Chapitre 1 : PIC 18F2550
1. Caractéristiques du PIC 18F2550
2. Fonctionnement du PIC 18F2550
2.1 Les entrées/sorties
2.2 La tension de référence
2.3 Les comparateurs
2.4 La PWM
Chapitre 2 : PROTOCOLE USB
1. Introduction
2. Naissance de l’USB
3. Composition du câble USB
4. Le bus USB
4.1 Principe du bus USB
4.2 Topologie du bus USB
5. Les types de paquet USB
6. Structure des paquets
6.1 Les paquets Jetons
6.2 Les paquets Data
6.3 Les paquets Handshake
6.4 Les paquets SOF
7. Explication des différents champs des paquets d’une trame USB 
7.1 Synchronisation
7.2Paquet ID
7.3 Paquet adresse
7.4 Paquet ENDP
7.5 Paquet CRC
7.6 Paquet EOP
8. les types de transferts
9. Temps de connexion et de déconnexion
10. Les descripteurs 
10.1 Device descriptor (descripteur d’appareil)
10.2 Configuration descriptor (descripteur de configuration)
10.3 Interface descriptor (descripteur d’interface)
10.4 Endpoint dsecriptor (descripteur de point terminal)
11. La classe Human Interface Device (HID) 
12. La gestion du dispositif USB/HID 
13. Conclusion
Chapitre 3 : Programmation et Interface
1. Introduction
2. Programme du pic 18F2550
2.1 Présentation de l’environnement de programmation
2.2 Pour débuter avec MPLAB
2.3 Caractéristiques
3. Le fonctionnement général du programme
4. La configuration des registres
a. La conversion analogique / numérique
b. L’émission et réception des données
5. L’interface sur le PC
a. Partie paramètre
b. Partie valeur
c. Partie traceur
6. Organigramme 
Chapitre 4 : L’étude Pratique 
1. Introduction 
2. Le traitement numérique du signal et la communication avec le PC
2.1 Le circuit réalisé
2.2 Le Quartz
2.3 Le branchement USB
2.4 Le circuit de conversion
2.5 Le circuit de diviseur de tension
3. Les étapes de réalisation pratique de la carte
3.1 Le typon
3.2 L’utilisation pratique du circuit
4. Le traçage des signaux 
5. Les avantages et les inconvénients du projet
6. Conclusion
Conclusion générale
Liste des composants
Annexe

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