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Projet Tutoré
Présenté en vue de l’obtention de
La Licence fondamentale en Sciences et Technologie de l’Information et
des Communications : Electronique et Informatique
Réalisé par
Marwa BHOURI
Chaima BOUIDA
Rania FERCHICHI
Intitulé
Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre
basé sur le réseau sans fil
Soutenu le 06/06/2015 devant le jury composé de :
Année Universitaire
2014 / 2015
Mme Najoua CHALBI Présidente
Mme Ibtihel NOUIRA Rapporteur
Mr Haythem BELGACEM Encadrant
République Tunisienne
*****
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
*****
Université de Monastir
*****
Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir
*****
Département de Technologie
Projet Tutoré
Présenté en vue de l’obtention de
La Licence fondamentale en Sciences et Technologie de l’Information et
des Communications : Electronique et Informatique
Réalisé par
Marwa BHOURI
Chaima BOUIDA
Rania FERCHICHI
Intitulé
Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre
basé sur le réseau sans fil
Mr Haythem BELGACEM
Année Universitaire
2014 / 2015
Sous la direction de
République Tunisienne
*****
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
*****
Université de Monastir
*****
Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir
*****
Département de Technologie
Remerciements
Nous tenons tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux,
qui nous a donné la force et la patience d’accomplir ce travail.
En second lieu, Nous tenons également à remercier chaque personne qui nous a
donné l’aide, le soutien et la formation assurée lorsdelaréalisationdeceprojet.
Noustenonsàremercieràtraverscescourteslignes:
Notre encadreur pédagogique Mr Haythem BELGACEM, nous serons
vaniteux si nous nous devons énumérer en ces quelques lignes vos remarquables
qualités humaines et professionnelles, veuillez trouver ici l’expression de
témoignage de notre gratitude ressentie. Nous tenons d’emblée à vous remercier
spécialement de tout l’intérêt que vous aviez bien voulu porter à notre travail,
vos conseils, vos explications, vos directions et remarques, que ce modeste travail
vous honore et vous témoigne nos reconnaissances .
Nos respectueux remerciements s’adressent égalementàladirectiondenotre institut
ISIMM qui nous a offert l’occasion et la chance d’effectuer notre P.F.E dansdes
conditionsfavorables.Noustenonscompteàremerciertousnosenseignants.
Nous tenons à exprimer bien évidemment notre gratitude et nos remerciements
aux membres de jury Mme Najoua CHALBI et Mme Ibtihel NOUIRA qui
ont accepté de juger ce travail. Veuillez accepter notre sincère respect et notre
profonde reconnaissance.
merci à tous…
Dédicaces
Aucun mot ne pourrait exprimer des sentiments comme la gratitude, l’amour, le respect ou la
reconnaissance.
Je dédie ce modeste travail à :
 A mon cher père Fethi, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues
années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire
en sorte que ce travail porte son fruit ; Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le
soutient permanent venu de toi.
 Ma chère mère Lamia, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son
soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour toute son assistance et sa
présence dans ma vie, reçois à travers ce travail aussi modeste soit-il, l'expression de mes
sentiments et de mon éternelle gratitude.
Nul mot ne saurait exprimer à sa juste valeur le dévouement et le profond respect que je
porte envers vous. Rien au monde ne pourrait compenser tout ce que vous avez fait pour moi.
Que ce travail soit le témoignage de ma gratitude et de mon grand amour.
Que DIEU vous accorde, santé, bonheur et prospérité.
 A ma chère amie et véritable sœur Wiem Attia
A celle que j’aime beaucoup et qui m’a soutenue tout au long de ma vie, aucun mot ne peut
exprimer ma joie de t’avoir dans ma vie.
Vos remarquables qualités humaines ont toujours suscité ma profonde admiration.
Je remercie le bon DIEU qui a illuminé ma vie par ta présence.
Je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon profond respect.
Que DIEU te préserve.
 A mon cher petit frère Marwen
Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement.
Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité.
 A ma tendre grand-mère Fatma
A la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur. A celle qui a
passé sa vie, les mains levées, me souhaitant la grâce et la bénédiction. Au-delà de tous les
mots de remerciements que je vous adresse, je veux louer en vous votre courtoisie et votre
générosité.
Veuillez trouver dans ce modeste travail l’expression de mon affection la plus sincère.
Que Dieu le tout puissant, vous protège et vous garde.
 A la mémoire de mes grands parents : Mahfoud, Saleh, Chedlia et mon oncle
Alela
Que Dieu vous accorde sa miséricorde.
 A mes chers oncles et tantes
Vous étiez toujours de vrais parents pour moi.
Vos encouragements et votre soutien m’ont toujours aidé à aller vers l’avant.
Je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon profond respect.
 A mes chers cousins et cousines
Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement.
Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité
 A mon cousin Iyed
Le petit ange de la famille, qui égaye notre vie.
Que DIEU vous préserve
 A tous les membres de ma famille, petits et grands
Pour votre soutien et vos encouragements.
Je vous dédie ce travail avec toute mon affection et ma plus grande estime.
 J’adresse aussi mes sincères remerciements à tous mes professeurs qui
m’ont étudié durant ces trois dernières années de licence, qui par leurs paroles, leurs
écrits, leurs conseils et leurs critiques ont guidé mes réflexions et ont accepté à me
rencontrer et répondre à mes questions durant mes études.
 A mes binômes Rania Ferchichi, Chaima Bouida et à toute la famille
Ferchichi et Bouida.
En souvenir de ces moments agréables passé ensembles, je vous prie de trouver dans ce
travail l’expression de mon estime et mon profond respect.
Je n’oublierai jamais les bons moments qu’on a passé ensembles et qu’on passera
inchaeallah.
Que DIEU vous réserve une vie heureuse.
 A mes aimables amis et collègues d’étude qui m’ont toujours aidé et
encouragé, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnaient durant mon
chemin d’études supérieures.
Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement.
Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité.
A tous mes amis que j’ai involontairement oublié de citer et qui n’en demeurent pas moins
cher.
Et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin pour que ce projet soit possible, je vous
dis merci.
Puisse ce rapport apporter la pleine satisfaction à tous ceux qui la lisent.
Bhouri Marwa…
Dédicaces
Dieu merci de m’avoir donné la capacité d’écrire et de réfléchir, la
force d’y croire, la patience d’aller jusqu’au bout du rêve et du bonheur.
Du profond de mon cœur je dédie ce modeste travail à celui qui m’a
donné la vie, la joie et la persévérance, à celui qui ma appris à vivre, à
espérer et à pardonner, à mon très cher père « ABDELHAFIDH » source
d’amour, d’affection, de générosité et de sacrifices, qui a été mon ombre
durant toutes les années des études, et qui a veillé tout au long de ma vie à
m’encourager, à me donner l'aide et à me protéger.
Qui avait toujours confiance en ma volonté…
À celle qui a cultivé en moi toutes les vertus du monde, à celle qui a
éveillé en moi la tendresse et la force, la responsabilité et la tolérance, la
joie de vivre et la dignité, en un seul mot, à mon ange gardien : Ma
mère « MOUFIDA »... symbole de douceur pour ses sacrifices, son soutien,
sa générosité et sa tendresse. Elle était toujours là près de moi pour me
soutenir, m’encourager et me guider avec ses précieux conseils.
Aucun mot ne saurait exprimer ma grande reconnaissance, ma
gratitude et mon profond amour.
Que ce travail soit l’expression de mon indéfectible attachement et ma
reconnaissance pour tous les efforts que vous m’avez consentis tout au long
de mes études
Aucune dédicace ne pourrait exprimer mon respect, ma considération
et mes profonds sentiments envers eux.
Je prie le tout puissant de les bénir, de veiller sur eux, en espérant qu’ils
seront toujours fiers de moi.
Et que Dieu vous préserve bonne santé et longue vie.
À mon cher frère RAMI bientôt médecin dentiste, à mes chères sœurs
RANA et RIHEM Pour leurs soutiens et leurs encouragements. Merci d’être
toujours à mes côtés par votre présence et amour dévoué. Je vous souhaite
une bonne vie calme, joyeuse et pleine de succès.
À mon cher ami Pour m’accompagner et m’encourager durant les
moments difficiles.
À Mes très chères tantes Fatma et ZOUHAIR
Vous n’avez cessé de me soutenir et de m’encourager durant mes études,
vous avez toujours été présente à mes cotés pour me consoler quand il
fallait.
À ma chère grand-mère : Aicha
Que Dieu vous préserve santé et longue vie.
Aux personnes qui m’ont toujours aidées et encouragées, qui étaient
toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnées durant mes d’études
supérieures, mes aimables cousines SONDES et SOUHIR.
À mon oncle SAHBI et son épouse NAJWA que dieu protège leurs
deux petits anges YOUSSEF et YAHYA.
À mes binômes MARWA et CHAIMA Pour leur gentillesse, leur
disponibilité et leur patience.
À mes chères amies : MARWA, RIHAB, EMNA
Je vous remercie pour les moments inoubliables que nous avons partagés
ensemble et pour le plaisir dont j’ai jouis avec vous. Succès et joie sont mes
sincères vœux pour vous.
À tous ceux que j’aime, et à tous ceux qui me sont chers. À tous ceux
qui me connaissent de près ou de loin.
FERCHICHI RANIA …
Dédicaces
Avec l’expression de ma reconnaissance, je dédie ce modeste travail à
ceux qui, quels que soient les termes embrassés, je n’arriverais jamais à
leur exprimer mon amour sincère.
 A l’homme, mon précieux offre du dieu, qui doit ma vie, ma
réussite et tout mon respect : mon cher père Wahid.
 A la femme qui a souffert sans me laisser souffrir, qui n’a
jamais dit non à mes exigences et qui n’a épargné aucun effort
pour me rendre heureuse : mon adorable mère Latifa.
 A mon fiancé Hatem, pour l'amour et le respect qu’il m’a porté,
pour son aide, son encouragement et sa disponibilité, ‘JE te
remercie infiniment’’.
 A mes chères sœurs Intissar, Amel, Takwa qui n’ont pas cessée
de me conseiller, encourager et soutenir tout au long de mes études.
Que Dieu les protège et leurs offre la chance et le bonheur.
 Spécialement à mon cher neveu Raslen, Que Dieu te garde et te
préserve une vie pleine de bonheur et de réussite.
 A mon adorable Cousine et petite sœur Safa qui sait toujours
comment me procurer la joie et le bonheur.
 A mes grands-parents, mes oncles et mes tantes et mes cousins et
cousines et les amis que j’ai connu jusqu’à maintenant. Merci
pour leurs amours et leurs encouragements.
 A la mémoire de ma chère tante: Souad Qui a été toujours dans
mon esprit et dans mon cœur, je te dédie aujourd’hui ma réussite.
Que Dieu, le miséricordieux, t’accueille dans son éternel paradis.
Chaima…
Sommaire
AVANT PROPOS .................................................................................................................... 1
Introduction générale............................................................................................................... 1
Chapitre I: Etude de l’existant................................................................................................ 3
I. Introduction................................................................................................................................... 4
II. Cadre du projet............................................................................................................................. 4
III. Problématique du projet et analyse fonctionnelle des besoins..................................................... 4
III.1 Expression fonctionnel des besoins......................................................................................... 5
III.2 Identifications des fonctions et services ................................................................................. 5
III.3 Cycle de vie de l’analyse fonctionnelle.................................................................................. 7
III.3.1 Analyse fonctionnelle externe ............................................................................................. 7
III.3.2 Analyse fonctionnelle interne............................................................................................... 8
IV. La solution proposée ..................................................................................................................... 9
V. Transmission des données dans les réseaux sans fil par les ondes radioélectriques ................... 10
V.1 Introduction générale sur la transmission par les ondes radios ............................................. 10
V.2 Emission des ondes radioélectriques ...................................................................................... 12
V.3 Réception des ondes radioélectrique ...................................................................................... 13
V.4 Codage et décodage................................................................................................................ 14
VI. Conclusion .................................................................................................................................. 15
Chapitre II: Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires........................ 16
I. Introduction................................................................................................................................. 17
II. Présentation de différentes composants électroniques utilisés................................................. 17
II.1 Les microcontrôleurs .............................................................................................................. 17
II.1 .1 Présentation de l’architecture de Microcontrôleur PIC 16F877 ........................................ 18
II.1 .2 Principales caractéristiques du PIC 16F877 ...................................................................... 19
II.1.3 Brochage du PIC 16F877..................................................................................................... 20
II.1 .4 Choix du microcontrôleur PIC 16F877............................................................................... 21
II.2 Quartz et composants associés................................................................................................ 21
II.3 La signalisation...................................................................................................................... 22
II.3.1 Le bipeur............................................................................................................................. 22
II.3.2 Une diode électroluminescente........................................................................................... 23
II.4 Afficheur lcd........................................................................................................................... 23
II.4 .1 Introduction......................................................................................................................... 23
II.4 .2 Schéma fonctionnel............................................................................................................. 24
II.4.3 Branchement....................................................................................................................... 25
II.5 Le module de transmission ..................................................................................................... 26
II.5.1 Le protocole de transmission sans fil Zigbee....................................................................... 26
II.5.2 Caractéristiques des modules XBee..................................................................................... 27
II.5.4.Carte d'interface rs232 pour xbee ........................................................................................ 28
II.6 Régulateur 3. 3 V................................................................................................................... 29
II.7 Clavier 12 touches .................................................................................................................. 29
III. Développements logiciel du système......................................................................................... 30
III.1 Microsoft Visual Studio ....................................................................................................... 30
III.2 SQL Server Compact............................................................................................................. 33
IV. Conclusion .................................................................................................................................. 36
Chapitre III: Conception et Réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le
réseau sans fil.......................................................................................................................... 37
I. Introduction................................................................................................................................. 38
II. Structure générale du système..................................................................................................... 38
III. Partie Conception........................................................................................................................ 40
III.1 Conception assistée par ordinateur.................................................................................... 40
III.2 Schéma synoptique................................................................................................................ 40
III.2.1 Montage complet sur ISIS.................................................................................................. 41
III.2.2 Etude des différents blocs................................................................................................... 43
III.2.2.1 Le système d’affichage.................................................................................................... 43
III.2.2 .2 Clavier 4*3 .................................................................................................................... 44
III.2.2.3 Module de transmission.................................................................................................. 45
III.2.2 .4 système de signalisation ................................................................................................. 46
III.2.3 Simulation de la carte sur Isis............................................................................................. 47
IV. Partie réalisation.......................................................................................................................... 51
IV.1 Schéma fonctionnel............................................................................................................ 51
IV.2 Réalisation sur une plaque à essaie ....................................................................................... 52
IV.3 Fabrication du circuit imprimé.............................................................................................. 52
IV.4 Maintenance et Réalisation finale de système....................................................................... 56
V. Conclusion .................................................................................................................................. 56
Conclusion Générale .............................................................................................................. 58
Bibliographie........................................................................................................................... 60
Annexes ................................................................................................................................... 59
Liste des figures
Figure 1 : Schéma d'identification des fonctions..................................................................................... 5
Figure 2: Schéma d'identification des services........................................................................................ 6
Figure 3: schéma de solutions technologiques recherchées .................................................................... 6
Figure 4:schéma typique de cycle de vie de l’analyse fonctionnelle de système.................................. 7
Figure 5: schéma typique de l’analyse fonctionnelle externe de système............................................. 7
Figure 6: schéma typique de l’analyse fonctionnelle interne de système.............................................. 8
Figure 7: vision préliminaire du système .............................................................................................. 10
Figure 8 : Chaîne de transmission numérique ....................................................................................... 11
Figure 9: Chaîne d’émission Radio fréquentielle de base..................................................................... 12
Figure 10: Chaîne de réception Radio fréquentielle de base................................................................. 14
Figure 11 : architecture interne d’un microcontrôleur........................................................................... 17
Figure 12: architecture interne simplifiée d’un PIC .............................................................................. 18
Figure 13: Schéma de Bloc Pic 16F877 ................................................................................................ 20
Figure 14: Brochage du PIC 16F877..................................................................................................... 21
Figure 15: Quartz 4MHz ....................................................................................................................... 22
Figure 16: condensateurs associés au quartz......................................................................................... 22
Figure 17: Image d’un Bipeur ............................................................................................................... 23
Figure 18: Image d’une Led .................................................................................................................. 23
Figure 19 : afficheur Lcd....................................................................................................................... 24
Figure 20 : Schéma fonctionnel d’un LCD ........................................................................................... 24
Figure 21: Mode de brochage d’un afficheur LCD............................................................................... 25
Figure 22: Pins du module Xbee ........................................................................................................... 28
Figure 23: connexion de module Xbee avec la carte interface RS232.................................................. 28
Figure 24: Régulateur de tension LM1117T ........................................................................................ 29
Figure 25 : clavier 12 touches ............................................................................................................... 29
Figure 26: structure interne du clavier................................................................................................... 29
Figure 27: Interface d’accueil................................................................................................................ 30
Figure 28: interface affichage de commandes....................................................................................... 31
Figure 29: interface de gestion des commandes.................................................................................... 31
Figure 30: Interface gestion de Menu.................................................................................................... 32
Figure 31:Interface caissier ................................................................................................................... 32
Figure 32:interface historique des commandes ..................................................................................... 33
Figure 33 : les différentes tables de base de données........................................................................... 34
Figure 34: diagramme descriptive de contenu de table « food »........................................................... 34
Figure 35: interface table de base de données « food »........................................................................ 34
Figure 36: interface table de base de données « demande »................................................................. 35
Figure 37: interface table de base de données « demandes »............................................................... 35
Figure 38: Schéma synoptique du système à réaliser............................................................................ 39
Figure 39: Schéma électronique sur ISIS (partie client)........................................................................ 41
Figure 40: Schéma électronique sur ISIS (partie cuisinier)................................................................... 42
Figure 41: Branchement du PIC 16F877 au différent bloc du montage................................................ 42
Figure 42: Le premier bloc sur la carte ................................................................................................. 43
Figure 43: Schéma interne du l’ LCD ................................................................................................... 43
Figure 44: Brochage de l’LCD avec le PIC sur ISIS............................................................................. 44
Figure 45: Bloc 2 sur le circuit imprimé .............................................................................................. 44
Figure 46: branchement de clavier avec le pic sur Isis.......................................................................... 45
Figure 47: Bloc 2 sur le circuit imprimé .............................................................................................. 45
Figure 48: Brochage du régulateur 3.3 V avec le module Xbee............................................................ 46
Figure 49: Bloc 5 à l’état final............................................................................................................... 46
Figure 50 : branchement de système de signalisation avec le pic sur Isis............................................. 46
Figure 51: Bloc 6 à l’état final............................................................................................................... 47
Figure 52: Montage ISIS du test de système d’affichage...................................................................... 47
Figure 53: configuration des paramètres de terminal virtuel COMPIM sur ISIS.................................. 48
Figure 54: test d’émission sur Isis (carte client).................................................................................... 49
Figure 55: test de réception sur Isis (carte client).................................................................................. 49
Figure 56: test de réception sur Isis (carte cuisinier)............................................................................. 50
Figure 57: test d’émission sur Isis (carte cuisinier)............................................................................... 50
Figure 58: Analyse fonctionnelle du projet........................................................................................... 51
Figure 59: Réalisation du montage sur plaque à essai........................................................................... 52
Figure 60:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte cuisinier............................................... 53
Figure 61:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte client.................................................... 53
Figure 62: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte client..................................................... 54
Figure 63: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte cuisine .................................................. 54
Figure 64:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte client .................................................... 55
Figure 65:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte cuisinier................................................ 55
Figure 66 : Système d'ordre intelligent à distance................................................................................ 56
Liste des tableaux
Tableau 1 : brochage des pins de LCD................................................................................................. 26
Tableau 2: tableau illustratif de différents protocoles de transmission ................................................. 27
Tableau 3: tableau de désignation des boutons de clavier.................................................................... 44
AVANT PROPOS
RESUME
Le travail présenté dans ce rapport, a été effectué au sein d’institut supérieur d’informatique
et de mathématique Monastir(ISIMM), durant la période de 3 mois allant de 19 janvier au 31
mai 2015, et c’est dans le cadre du projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme de
Licence Fondamentale en Sciences et Technologies de l’information et des Communications :
Electronique et Informatique.
Ce travail concerne la conception et la réalisation d’un système de commande intelligent à
distance dans un restaurant, à l’aide de module de communication sans fil XBee et un
microcontrôleur PIC, l’interface homme machine, est conçu sous l’environnement Microsoft
Visual Basic.
Ce travail vise à offrir une solution ergonomique, simple à utiliser pour les restaurateurs, qui
permettra de minimiser le temps d’attente, améliorer la qualité de service, et économiser les
coûts.
Mots clés : commande à distance, communication sans fil, XBee, PIC, VB, Restauration.
ABSTARCT
The work presented in this report, which was performed within ISIMM, during the three
month period from 19 January to 31 May 2015 is part of the graduation project, is part of the
graduation project in order to obtain the Basic license in Science and Technology of
Information and Communications specialty of Electronics and Communications. Besides, it
concerns the design and implementation of an intelligent control system in a restaurant, using
XBee module and a PIC microcontroller.
This project aims to improve the service quality at the restaurant and save the cost of hiring
more workforces.
Keywords: remote control, wireless communication, XBee, PIC, VB, Restoration.
1
Introduction générale
De nos jours, Les signaux échangés à travers des réseaux de télécommunications ont été
initialement de nature analogique, c'est-à-dire à variation continue en fonction de temps.
Malgré les progrès des techniques de traitement du signal, cette caractéristique a toujours
rendu difficile la restitution du signal reçu avec une qualité voisine de celle du signal émis.
La transformation du signal analogique en signal numérique est alors apparue comme une
solution particulièrement prometteuse pour résoudre ce problème de qualité, tout en offrant
bien d'autres perspectives. Dans ce contexte, on distingue deux types de transmission
numériques : transmission filaire et celle sans fil.
En effet, grâce aux réseaux sans fils, un utilisateur a la possibilité de rester connecté tout en se
déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu, c'est la raison pour laquelle
on entend parfois parler de "mobilité" et de " contrôle à distance " .
Aujourd’hui, des nombreuses technologies sans fils standardisées comme le Wifi, le
Bluetooth ou l’infrarouge, ont fait leur apparition, sans qu’aucune d’entre elles ne soit
réellement parfaite.
Il existe principalement, deux méthodes pour la transmission sans fil: la transmission par les
ondes infrarouges et la transmission par les ondes radios. Dans ce cadre, notre projet
intitulé : «Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre basé sur le réseau sans fil » va
porter sur le développement d’un système de commande intelligent, qui est réalisée par le
protocole de communication sans fils Zigbee et qui traduit un nouveau type de dialogue
homme –machine ou machine-machine.
Notre système de commande intelligent est composé d’un environnement électronique et
d’un environnement logiciel.
La partie électronique, comporte une carte à base d’un microcontrôleur qui a pour rôle de
gérer l’affichage de menu sur un écran LCD coté client et les commandes à préparer coté
cuisinier. Et aussi d’un module xbee qui servira comme un émetteur / récepteur de données
entre les différentes acteurs de système.
La partie logicielle a été développée sous l’environnement Microsoft Visual Basic 2012. Nous
avons conçu une interface homme machine (IHM) qui permettra à l’administrateur
l’acquisition et la gestion des commandes des différentes tables et de confirmer la bonne
réception.
2
Notre système sera capable de :
 Pouvoir afficher le menu sur l’écran LCD coté client dès que ce dernier le demande.
 Assurer la fiabilité de transmission bidirectionnelle des commandes entre le client -
l’administrateur et entre l’administrateur-cuisinier.
 Avoir une gestion des commandes en temps réel.
Tout au long de ce rapport, nous allons exposer les différentes étapes de réalisation de notre
projet, en commençant dans le premier chapitre, par une présentation des notions
fondamentales relatives à la compréhension de notre sujet, ensuite nous présenterons les
différentes solutions existantes et dans la deuxième partie, on donnera une description
détaillée de la solution formulée et à la fin de ce chapitre nous allons se focaliser sur les
communications à distance et la technologie choisie pour réaliser le travail requis. Ceci sera
d’une importance majeure pour prédire le comportement de notre système.
Dans le deuxième chapitre, nous allons passer au premier lieu ,à la présentation de
différentes composants électroniques utilisés et nécessaires pour la conception de notre
système avec une étude comparative entre les produits similaires du marché. Et la dernière
partie sera consacrée à la présentation de l’environnent utilisé pour la conception de
l’interface graphique qui sera utile pour la gestion de commandes et l’enregistrement dans la
base de données.
Ensuite, dans le troisième chapitre nous étudions les schémas synoptiques des circuits. Ce
dernier chapitre, est d’une importance majeure pour prédire le comportement de notre
système. Enfin, nous passons à la présentation de la démarche suivie pour la réalisation
pratique de nos cartes électroniques. Les résultats de simulation et de synthèse sont également
donnés.
Et pour finir, nous allons clôturer ce manuscrit par une conclusion générale.
Chapitre I: Etude de l’existant
Chapitre1 : Etude de l’existant
4
I. Introduction
Dans ce premier chapitre, nous allons mettre notre projet dans son cadre général, nous allons
expliquer le besoin de réaliser un tel projet, les solutions potentielles pour résoudre les
problèmes liés au service de la clientèle ainsi que le principe de fonctionnement de notre
système.
II. Cadre du projet
Dans tous les secteurs d’activité, améliorer le service client reste vital pour réussir. Dans nos
jours, suite à l’augmentation du la concurrence, et tout en profitant de l’évolution
technologique, les entrepreneurs, les sociétés commerciales et surtout les restaurateurs sont
toujours à la recherche de nouvelles idées et des technologies innovatrices qui leurs
permettront d'aller au-delà des données brutes et d'identifier leurs faiblisses, d’améliorer leurs
performances tout en motivant leurs employés à être proactifs et d’améliorer et contrôler la
qualité de leurs services, afin de garder toujours une bonne réputation chez ses clients.
III. Problématique du projet et analyse fonctionnelle des besoins
Pour aboutir à un système embarqué flexible, intelligent et qui répond aux besoins
demandés par les différents clients potentiels (entrepreneurs et consommateurs), il est
important de se focaliser en premier lieu sur les problématiques du projet pour pouvoir
s’organiser. Dans ce contexte, nous allons aboutir à une étude fonctionnelle qui sera présenté
grâce à des outils clairement définis afin d’avoir un produit qui satisfaire les besoins de son
utilisateur.
On trouve ainsi :
 La Méthode APTE a été créée par Gilbert Barbey en 1964. Elle est aujourd'hui
une marque déposée par la société APTE. Elle désigne une méthode d’analyse
fonctionnelle et d’analyse de la valeur pour la conduite de projets d’innovation et
d’optimisation.
Chapitre1 : Etude de l’existant
5
III.1 Expression fonctionnel des besoins
 Bête à Cornes
La bête à corne (voir figure 1) est un outil d’analyse fonctionnelle du besoin. Elle est l'outil de
la représentation des 3 questions fondamentales qui sont :
 A qui rend service ce système ?
 Sur quoi agit-il ?
 Dans quel but ?
Ce diagramme permet d’exprimer la recherche du besoin de nos clients potentiels
(entrepreneurs et consommateurs).
Figure 1 : Schéma d'identification des fonctions
III.2 Identifications des fonctions et services
 Diagramme de pieuvre
Le diagramme pieuvre permet de définir les liens (c’est-à-dire les fonctions de service
offert) entre le système et son environnement. Ce diagramme permet de recenser la plupart
des fonctions du notre système (les fonctions principaux (FP) et les fonctions contraintes
(FC)). (Voir figure 2)
Chapitre1 : Etude de l’existant
6
Figure 2: Schéma d'identification des services
FP1 : faire entrer le choix de nourriture en pressant sur des chiffres bien déterminés du
clavier.
FP2 : envoie de commandes.
FP3 : gestion de commande.
FP4 : système de payement.
FC1 : remettre le menu à chaque table du client.
FC2 : utilisation de la carte d’interface.
FC3 : enregistrement des commandes dans la base de données puis calcul et représentation
du prix totale de chaque table.
FC4 : affichage des commandes chez le cuisinier.
FC5 : résister à la poussière, chaleur, sueur.
FC6 : alimentation du système.
 Méthode de SADT
Le diagramme SADT (Modélisation du système par la méthode SADT) qui permet la
recherche de solutions technologiques à aboutir par notre système. (Voir figure 3)
Figure 3: schéma de solutions technologiques recherchées
Chapitre1 : Etude de l’existant
7
III.3 Cycle de vie de l’analyse fonctionnelle
Figure 4:schéma typique de cycle de vie de l’analyse fonctionnelle de système
III.3.1 Analyse fonctionnelle externe
Ce type d’analyse concerne l’expression fonctionnelle du besoin tel qu’exprimé par le
client-utilisateur du notre produit: Il s’agit de mettre en évidence les fonctions de service
ou d’estime du produit étudié. Le produit est considéré comme une «boite noire» et ne fait
pas partie de l'analyse. (Voir figure 5)
Figure 5: schéma typique de l’analyse fonctionnelle externe de système
Chapitre1 : Etude de l’existant
8
III.3.2 Analyse fonctionnelle interne
Ce type d’analyse concerne le produit lui-même, car l'objectif est d'améliorer son
fonctionnement ou ses propriétés, de réduire son prix d'achat, son coût d'utilisation, son coût
d'entretien…Il s'agit de comprendre l'intérieur de la boite pour en comprendre l'architecture,
la combinaison des constituants, les fonctions techniques. (Voir figure 6)
Figure 6: schéma typique de l’analyse fonctionnelle interne de système
En effet, aujourd’hui, chaque établissement gâche un temps inconsidéré, pendant que leurs
clients choisissent les produits qui leurs plaisent le plus, mais également durant la prise de
commandes sur le terminal de ventes, et de la gestion des paiements.
Des recherches et des projets ont été réalisée afin d’entreprendre ces problèmes, mais la
plupart d’elles n’ont pas été réussis. En effet, elles n’ont eu qu’un succès mitigé en raison
des difficultés à intégrer les différents éléments.
Auparavant, la connectivité était synonyme de communication unidirectionnelle, où les
périphériques chargés de capturer les données et envoyaient celles-ci à un système
d’entreprise.
Chapitre1 : Etude de l’existant
9
IV. La solution proposée
La solution recherché est un système réellement intelligent exigent une communication
bidirectionnelle entre les équipements et les systèmes centraux. Pour permettre aux
entreprises de renvoyer les données et les informations ainsi acquises au périphérique, afin de
les exploiter au point d’interaction avec le client.
En outre, L’amélioration du temps dédié à la prise de commandes constitue effectivement une
part essentielle de notre activité. Diminuer cette étape revient à augmenter considérablement
le nombre de clients que nous pouvons servir simultanément. Notre recherche pour optimiser
cette étape nous a orientés vers une solution qui donne au client la possibilité de passer sa
commande directement depuis sa table sans faire appel à un serveur.
Cela nous a permis non pas d’optimiser, mais de supprimer entièrement la perte de temps liée
à la prise de commandes et à la gestion des paiements. Une telle opportunité permettra de
satisfaire un nombre nettement plus considérable de clients, tout en éliminant les fils d'attente.
Dans ce cadre, notre projet porte sur le développement d’un système de commande
automatisé (libre-service (SROS)) dans un restaurant, ordonnée par l'intermédiaire d’un
réseau sans fil qui porte sur le principe de la communication série RS232 à l'aide d’un
module Xbee.
Pour se faire, on va disposer à chaque table d’un module xbee qui joue le rôle d’un
émetteur-récepteur pour la transmission de données à distance et d’un afficheur lcd relié à
un clavier, pour passer la commande et leurs choix de plats passent directement sans avoir
besoin des services d’un serveur.
La commande sera envoyée à l’administrateur pour faire la gestion des commandes et sera
enregistrés dans une base de données à l’aide d’un système développé sous l’environnement
Visual Basic 2012.
Ensuite, l’administrateur va porter le cuisinier à la connaissance du choix de nourriture de
clients, qui sera affiché sur un écran lcd disposer dans la cuisine et mettre en courant le client
que sa commande a été bien reçue. Ces données reviennent alors au périphérique, afin
d’améliorer l’interaction avec le client en temps réel.
Finalement, lorsque la cuisson est terminée, le chef va informer l’administrateur pour faire
appeler le serveur.
Chapitre1 : Etude de l’existant
10
Figure 7: vision préliminaire du système
V. Transmission des données dans les réseaux sans fil par les ondes
radioélectriques
V.1 Introduction générale sur la transmission par les ondes radios
Durant ces dernières décennies, les transmissions par les ondes radios ont été en forte
évolution avec un impact important sur un grand nombre d’applications des domaines civils et
Militaires etc.
En effet, l’histoire des techniques d'émission radio a commencé avec les premières
expériences de Hertz, s’est poursuit avec les découvertes d'Édouard Branly, les travaux et
essais de Guglielmo Marconi, de Camille Tissot, du général Gustave Ferrié et de quelques
autres inventeurs..
La transmission radio consiste à utiliser comme support de transmission d'un message , une
onde radioélectrique.
Elle a l’avantage de ne pas être arrêtés par les obstacles.
En fait, l’onde radio (radio fréquence) est faite référence à un courant alternatif qui, lorsqu'il
est introduit dans une antenne, génère un champ électromagnétique qui permet la
communication sans fil. Ces fréquences couvrent une portion signifiante du spectre de
Chapitre1 : Etude de l’existant
11
radiation électromagnétique, s'étendent de 9 kilohertz (9kHz) à plusieurs centaines de
gigahertz (GHz) et qui peuvent atteindre au maximum 300 GHZ.
Lorsqu'une fréquence radio est transmise à une antenne, cela génère un champ
électromagnétique qui se propage dans l'air. Ce champs est souvent appelé un champ RF, ou
"onde radio". Tous les champs RF ont une longueur d'onde qui est inversement
proportionnelle à la fréquence.
La tâche de transmission consiste à acheminer l’information de la source vers le destinataire
avec le maximale de fiabilité (voir figure 8). Le but d'une modulation est de transmettre
faiblement des informations d'un émetteur à un récepteur, a travers un canal de transmission.
Ce canal possède un certain nombre de caractéristiques et de contraintes qu'il faut prendre en
compte. Par exemple, un canal sélectif en fréquence attenue le signal dans certaines bandes de
fréquences et l'amplifie dans d'autres bandes, et ces perturbations doivent être prises en
compte par le système de transmission. Ainsi les données numériques doivent subir un certain
nombre de transformations avant d'être transmises, et une autre série de transformations est
effectuée dans le récepteur pour obtenir à nouveau les données numériques envoyées.
On parle de modulation de fréquence par opposition à la modulation d'amplitude. En
modulation de fréquence, l'information est portée par une modification de la fréquence de la
porteuse, et non par une variation d'amplitude. La modulation de fréquence est plus robuste
que la modulation d'amplitude pour transmettre un message dans des conditions difficiles.
Figure 8 : Chaîne de transmission numérique
Chapitre1 : Etude de l’existant
12
V.2 Emission des ondes radioélectriques
Un émetteur d’ondes radioélectriques est un équipement électronique de télécommunications,
qui par l’intermédiaire d’une antenne radioélectrique, rayonne des ondes électromagnétiques
dans l’espace hertzien .Pour le côté émetteur, on a une source qui émet un message numérique
sous la forme de suite d’élément binaire.
Les composants essentiels d’un émetteur sont un générateur d’oscillation, servant à convertir
le courant électrique en oscillation d’une fréquence radioélectrique déterminé, des
amplificateurs, permettant d’augmenter l’intensité de ces oscillations tout en conservant la
fréquence désirée ; et un transducteur, convertissant l’information à transmettre en tension
électrique variable, proportionnelle à chaque instant à l’intensité du phénomène. Pour la
transmission du son le transducteur sera microphone.
L’architecture d’un émetteur varie beaucoup selon les applications, particulièrement selon
qu’il est mono fréquence, comme en radiodiffusion, multifréquence comme en
radiotéléphonie, à large bande comme en communications militaires, ainsi que selon le type
de modulation.
L’émetteur la plus simple mono fréquence et modulation d’amplitude comporte (voir figure
9) :
 Une source à la fréquence de porteuse, généralement issue d’un oscillateur à
quartz.
 Un amplificateur de puissance modulé en amplitude par le signal amplifié.
 Une antenne couplée à la sortie de l’amplificateur.
Figure 9: Chaîne d’émission Radio fréquentielle de base
La variété des antennes utilisées selon les applications est plus grande que celle des schémas
d’émetteur .Dans tous les cas, l’adaptation des impédances entre l’étage amplificateur final et
l’antenne, ainsi que la ligne de transmission éventuelle, sont critiques.
Un circuit passif adaptateur d’antenne est utilisé si l’antenne ne présente pas l’impédance
Chapitre1 : Etude de l’existant
13
Caractéristique demandée par l’étage de sortie .La ligne de transmission peut être de type
coaxial, de type guide d’onde en faisceaux hertziens ou radars, ou encore une ligne haute
impédance bifilaire.
V.3 Réception des ondes radioélectrique
Les techniques de réception des ondes radioélectriques permettent de restituer les
informations analogiques ou numériques portées par une onde radioélectrique : divers
schémas de récepteurs, de filtrage, de démodulation sont utilisés, en fonction des applications
et les fréquences.
Les circuits de « réception » commencent à la sortie de l’antenne, le signal étant sous forme
électrique, jusqu’à la sortie du démodulateur analogique principal. Ce signal en « bande de
base » étant à niveau suffisant et permettant la démodulation ultérieure de ses diverses
composantes, puis leur traitement et décodages éventuels.
Les caractéristiques d’interface et d’utilisation sont très liées au type d’application :
 Impédance d’antenne ; généralement 50 Ω, mais certains récepteurs sont
munis d’une entrée haute impédance pour les modulations de fréquences
 Tension et plage d’alimentation
 Limites d’environnement (humidité, température, etc.)
 Rayonnement de l’entrée antenne
L’architecture des récepteurs a évolué progressivement depuis le simple détecteur, jusqu’aux
schémas à multiple conversion et synthétiseurs. Les étapes principales de définition d’un
récepteur pour une application nouvelle, ou une amélioration d’un concept existant, sont
destinées à assurer les performances demandées :
 L’analyse de la chaîne de gain
 L’analyse du plan de fréquence
 L’analyse des filtrages
 L’analyse du facteur de bruit global tous étages compris
 L’analyse des oscillateurs locaux et de leur méthode de génération
L a structure de ce récepteur est très simple (voir figure 10) :
 Un ou plusieurs étages d’amplification portent le signal d’antenne à un niveau
suffisant pour permettre un fonctionnement correct du modulateur
(typiquement 300 mV)
 Un filtre de bande élimine les signaux indésirables
Chapitre1 : Etude de l’existant
14
 Le démodulateur extrait du signal modulé le signal modulant, c’est-à-dire
l’information originale.
Dans cette structure, la sensibilité et la sélectivité sont déterminées par l’amplificateur RF. Le
récepteur à amplification directe n’est utilisé que dans des applications simples pour capter
un seul émetteur, dont le signal est relativement fort. Il était utilisé par exemple dans les
premiers récepteurs de télévision.
Figure 10: Chaîne de réception Radio fréquentielle de base
V.4 Codage et décodage
Vers la fin des années 30, Claude Shannon démontra qu’à l’aide de « contacteurs »
(Interrupteurs) fermés pour « vrai » et ouverts pour « faux » il était possible d’effectuer des
opérations logiques en associant le nombre « 1 » pour « vrai » et « 0 » pour « faux ».
Les ordinateurs fonctionnent donc suivant une logique à deux états (0 et 1) qui
Déterminent une logique binaire. Ce codage de l’information est nommé base binaire .C’est
avec ce codage que fonctionnent les ordinateurs. Il consiste à utiliser deux états (représentés
par le chiffre 0 et 1) pour coder les informations.
Nous travaillons en général avec 10 chiffres (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9),on parle alors de base
décimale. Toute information le long d’une chaine numérique doit être représentée sous forme
binaire aussi bien en interne que sur les « fils » qui permettent de transmettre l’information
aux autres composants.
La transmission numérique consiste à faire transiter les informations sur le support physique
de communication sous forme de signaux numériques. Ainsi, des données analogiques
devront préalablement être numérisées avant d’être transmises.
Chapitre1 : Etude de l’existant
15
Toutefois, les informations numériques ne peuvent pas circuler sous format de 0 et de 1
directement, il s’agit donc de les coder sous format d’un signal possédant deux états, par
exemple :
 Deux niveaux de tension par rapport à la masse
 La différence de tension entre deux fils
 La présence /absence de courant dans un fil
 La présence /absence de lumière
Le codage en bande de base consiste à faire correspondre un signal électrique à plusieurs
éléments binaire à la source. Les codeurs transforment une suite de bits à une suite symbole.
En effet le but finale de notre projet, est de concevoir un système qui joue un rôle décisif en
offrant un échange d’informations bidirectionnel ,permettant de clore la boucle du retour
d’information et offre l’opportunité au administrateur de collecter des données de ces
équipements et de porter l’interaction à un niveau inédit.
VI. Conclusion
L’analyse des besoins du notre système, nous a permis d’avoir une vision plus précise sur le
sujet et une compréhension plus profonde des tâches à réaliser. Elles mènent également à
prévoir les besoins matériels et logiciels nécessaires pour atteindre l’objectif. Ce qui nous
viendrons de parler dans le chapitre suivant.
Chapitre II: Analyse et spécification
de matériels et logiciels nécessaires
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
17
I. Introduction
Après une étude de l’existant, et après l’étude fonctionnelle de notre nouveau système de
commande à distant, nous allons présenter dans ce chapitre quelques notions et technologies
utiles qui vont servir à mieux comprendre notre sujet.
Ce chapitre sera composé de deux parties qui seront réparties comme suit.
La première partie, sera consacrée à la présentation du principe et concept des solutions
existantes et leurs nouveaux enjeux avec une étude comparative entre les produits similaires
du marché. Et la dernière partie sera consacrée à la présentation de l’environnent utilisé pour
la conception de l’interface graphique qui sera utile pour la gestion de commandes et
l’enregistrement dans la base de données.
II. Présentation de différentes composants électroniques utilisés
II.1 Les microcontrôleurs
Le microcontrôleur est l’élément central du notre projet. C'est un circuit intégré qui rassemble
les éléments essentiels d'un ordinateur, il est composé :
- D'un microprocesseur.
- D'une mémoire vive type mémoire RAM.
- D'une mémoire morte type mémoire Flash.
- D'interfaces d'entrées/sorties parallèles, séries.
- D'interfaces d'entrées/sorties analogiques.
- De Timers (registres compteurs de temps ou d'évènements).
- D'autres modules plus au moins sophistiqués selon la taille des µC.
Figure 11 : architecture interne d’un microcontrôleur
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
18
IL est généralement moins puissant qu'un microprocesseur en terme de rapidité ou de taille
mémoire et se contente le plus souvent d'un bus 8 ou 16 bits. Ainsi, sa grande souplesse
d’utilisation et sa facilité de programmation permettent de concevoir des applications très
robustes.
En effet, un microcontrôleur peut être programmé une fois pour toutes afin qu'il effectue une
ou des tâches précises pour une ou des applications précises. Mais les µC récents peuvent être
reprogrammés et ceci grâce à leur mémoire reprogrammable de type FLASH (d'où le terme
flasher quelque chose).
Les microcontrôleurs, quelque soit leurs constructeurs, ont des architectures très similaires et
sont constitués de modules fondamentaux assurant les mêmes fonctions :
- UAL.
- Ports d'E/S.
- Interfaces parallèles, série.
- Interfaces analogiques.
- Timers et horloge temps réels ...
On peut dire que seul le langage de programmation (Assembleurs, langages évolués (C, Basic,
Pascal...) constitue la différence majeure entre deux microcontrôleur (similaires).
II.1 .1 Présentation de l’architecture de Microcontrôleur PIC 16F877
Un PIC est un microcontrôleur, c'est à dire une unité de traitement de l'information de type
microprocesseur à laquelle on a ajouté des circuits internes permettant de réaliser des
montages sans nécessiter l'ajout de composants externes.
Les Pics sont des composants RISC (Reduced Instructions Set Computer), ou encore
(composant à jeu d'instructions réduit).
Le microcontrôleur pic est d’architecture Harvard : Seul les bus de données (data ou
instruction) sont représentées.
Figure 12: architecture interne simplifiée d’un PIC
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
19
Différentes familles des Pics : La famille des Pics est subdivisée à l'heure actuelle en 3
grandes familles :
· Base-line : c'est une famille qui utilise des mots d'instructions de 12 bits.
· Mid-range : c'est une famille qui utilise des mots de 14 bits (dont font partie les 16F84
16F876 et 16F877).
· High-end : c'est une famille qui utilise des mots de 16 bits.
II.1 .2 Principales caractéristiques du PIC 16F877
Le PIC 16F877 est caractérisé par :
- Une fréquence de fonctionnement élevée, jusqu'à 20 MHz.
- Jeu d’instructions de 35 instructions.
- Une mémoire de données vive de type RAM de 368 octets.
- Une mémoire morte EEPROM de 256 octets pour la sauvegarde des données.
- Une mémoire de programme de type FLASH de 8 Kmots (1mot = 14 bits).
- Chien de garde WDT.
- Une pile (Stack) à 8 niveaux.
- 14 sources d’interruptions.
- 33 lignes d'entrées /sorties. Chaque sortie peut sortir un courant maximum de 25 mA.
Ces 33 port entrées/ sorties répond parfaitement à toutes ces exigences :
 Port A : 6 pins I/O numérotées de RA0 à RA5.
 Port B : 8 pins I/O numérotées de RB0 à RB7.
 Port C : 8 pins I/O numérotées de RC0 à RC7.
 Port D : 8 pins I/O numérotées de RD0 à RA7.
 Port E : 3 pins I/O numérotées de RE0 à RE2.
-3 Temporisateurs :
 TIMER0 (compteur 8 bits avec pré diviseur).
 TIMER1 (compteur 16 bits avec pré diviseur et possibilité d'utiliser une horloge
externe réseau RC ou QUARTZ).
 TIMER2 (compteur 8 bits avec pré diviseur et post diviseur).
- 2 entrées de captures et de comparaison avec PWM (Modulation de largeur d'impulsions).
- Un convertisseur Analogique Numérique 10 bits avec 8 entrées multiplexées.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
20
- Une interface de communication série asynchrone et synchrone (USART/SCI). - Une
interface de communication série synchrone (SSP/SPI et I2C).
- Une tension d'alimentation entre 2 et 5.5 V.
Figure 13: Schéma de Bloc Pic 16F877
II.1.3 Brochage du PIC 16F877
L'intégration du PIC 16F877 dans un schéma électronique est des plus aisées. L'alimentation
se fait au travers de deux broches VDD qui requièrent une tension de 5V. Un découplage au
travers d'un condensateur est recommandé par le constructeur.
La broche MCLR sert à initialiser le microcontrôleur en cas de la mise sous tension, de remise
à zéro externe, de chien de garde et en cas de la baisse de tension d’alimentation. Les broches
VDD (broches 11 et 32) et VSS (broches 12 et 31) servent à alimenter le PIC comme indique
la Figure 14. Toutes ces caractéristiques sont accessibles sur un boitier de type DIP, organisé
selon la Figure 14.
Le boîtier du PIC 16F877 comprend 40 pins :
- 33 pins d’entrées/sorties.
- 4 pins pour l’alimentation.
- 2 pins pour l’oscillateur.
- un pin pour le Reset (MCLR).
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
21
Figure 14: Brochage du PIC 16F877
II.1 .4 Choix du microcontrôleur PIC 16F877
Notre choix du microcontrôleur s’est dirigé vers le PIC 16F877 vu ces différentes
caractéristiques (leur faible coût en permet une large utilisation dans des domaines variés) et
aussi l’application envisagée. Tout d’abord, ses entrées/sorties sont suffisantes pour
commander l’afficheur LCD et le reste des composants de la carte. Finalement, il possède un
port RS232 pour communiquer avec les différentes parties de système.
II.2 Quartz et composants associés
Le quartz sert à créer une horloge qui donne la cadence au microcontrôleur.
La fréquence d'un quartz est choisie en fonction du programme intégré dans le
microcontrôleur et du protocole choisi pour communiquer avec l'extérieur de la carte
électronique.
Les différences de valeurs s'expliquent par le type de microcontrôleur et les nécessités de
vitesse d'exécution des instructions du programme. Nous choisissons toujours notre quartz de
manière à ce que le contrôleur soit capable de supporter une transmission Midi full speed (flot
d'informations ininterrompu) tout en réalisant les opérations prévues pour la carte. (Voir
figure 15)
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
22
Figure 15: Quartz 4MHz
Un quartz est associé à deux condensateurs, de capacités de l'ordre de dizaine de picofarads.
Sur notre montage, il s'agit de capacités de 27 pF. (Voir figure 16)
Figure 16: condensateurs associés au quartz
II.3 La signalisation
Le module de signalisation comporte deux éléments nécessaires pour informer le cuisinier de
nouvelles commandes. On peut citer comme suite :
II.3.1 Le bipeur
Le bipeur (en anglais beeper ou buzzer) est un élément électromécanique ou piézoélectrique
qui produit un son caractéristique quand on lui applique une tension : le bip. Certains
nécessitent une tension continue, d'autres nécessitent une tension alternative.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
23
Figure 17: Image d’un Bipeur
 La diode 1N4001 dite « de roue libre » permet d’évacuer le courant créer lorsque le
Buzzer ralentie alors qu’il n’est plus alimenter. (Voir figure 17)
II.3.2 Une diode électroluminescente
Une diode électroluminescente (en anglais : Light-Emitting Diode), est un composant
optoélectronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant
électrique et elle ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens et produit un
rayonnement monochromatique ou poly chromatique.
Elle est utilisé lors d’envoie de commandes chez le client et lors de réception des
commandes chez le cuisinier. (Voir figure 18)
Figure 18: Image d’une Led
II.4 Afficheur lcd
II.4 .1 Définition
Les afficheurs LCD (Liquid Crystal Display) sont devenues incontournables dans toutes
applications qui demandent la visualisation de paramètres, il s’agit donc d’une interface
Homme/Machine. Ils sont très utilisés dans les montages à microcontrôleur, et permettent une
grande convivialité. Ils peuvent aussi être utilisés lors de la phase de développement d’un
programme, car on peut facilement y afficher les valeurs de différentes variables.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
24
Plusieurs afficheurs sont disponibles sur le marché et diffèrent les uns des autres, par leurs
dimensions, (de 1 à 4 lignes de 6 à 80 caractères), et aussi par leurs caractéristiques
techniques et leur tension de service.
Les afficheurs nécessaires dans notre système sont :
-un afficheur LCD 2*16 chez le client.
-un afficheur LCD 4*20 chez le cuisinier.
Figure 19 : afficheur Lcd
II.4 .2 Schéma fonctionnel
Figure 20 : Schéma fonctionnel d’un LCD
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
25
Comme il le montre le schéma fonctionnel, l'affichage comporte d'autres composants que
l'afficheur à cristaux liquides (LCD) seul. Un circuit intégré de commande spécialisé, le LCD
Controller, est chargé de la gestion du module. Le "contrôleur" remplit une double fonction:
d'une part il commande l'affichage et de l'autre se charge de la communication avec
l'extérieur.
II.4.3 Branchement
Quelque soit le nombre de lignes ou de colonnes disponibles dans un écran LCD, les pins
gardent le même type de brochage et les mêmes fonctionnalités.
 Voici les broches présentes sur le module :
Figure 21: Mode de brochage d’un afficheur LCD
Au dessous de l’écran à cristaux liquides proprement dit, on trouve une série de 16 broches
ayant pour rôle : (voir Tableau 1)
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
26
Tableau 1 : brochage des pins de LCD
Les broches 15 et 16 ne sont présentes que sur les afficheurs LCD avec retro-éclairage.
Il existe deux modes de branchements :
 8 bits : les connecteurs D0 à D7 seront utilisés pour envoyer des données à l’afficheur.
 4 bits : seuls les connecteurs D4 à D7 seront utilisés pour envoyer des données à
l’afficheur. Les données seront envoyées en 2 fois. Dans ce mode, D0 ... D3 sont à
connecter à la masse.
Les deux modes donnent accès aux mêmes fonctionnalités.
Dans notre projet, nous utiliserons le mode 4 bits, seulement 7 fils nécessaires pour contrôler
l’afficheur.
II.5 Le module de transmission
II.5.1 Le protocole de transmission sans fil Zigbee
Le zigbee est un protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à
consommation réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension
personnelle (Wireless Personal Area Networks : WPAN).
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
27
La spécification initiale de zigbee propose un protocole lent dont le rayon d’action est
relativement faible, mais dont la fiabilité est assez élevée, le prix de revient faible et la
consommation considérablement réduite. Il est utilisé aussi bien pour des applications grand
public telles que celles liées à la domotique, que pour des domaines plus liés aux
communications sans fil en milieu industriel. On retrouve donc ce protocole dans des
environnements embarqués où la consommation est un critère de sélection.
 Zigbee par rapport à d’autres protocoles sans fil
Dans le tableau suivant, on a signalé quelques différences entre l’alliance zigbee et d’autres
fameux protocoles : Bluetooth et Wifi.
Tableau 2: tableau illustratif de différents protocoles de transmission
Comme il est illustré dans ce tableau ci dessus, le choix de protocole de transmission dépend
de plusieurs critères de sélections (consommation d’énergie, prix, portée, vitesse de
transmission etc.) qui défèrent d’un protocole à un autre. Dans notre système, nous allons
adapter le protocole zigbee comme module de transmission qui a la faveur d’avoir une
transmission des donnés a long porté (100m), a faible cout et facile a utilisé avec une
consommation d’énergie moine importante que les autres protocoles.
II.5.2 Caractéristiques des modules XBee
Les modules XBee présentent des hautes performances en termes de transmission RF, de
consommation électrique et de gestion réseaux.
En effet le XBee permet de recevoir et d'émettre des données en même temps, on dit qu'il
est full duplex, contrairement à la radio FM qui envoient les informations dans un seul sens
(simplex) et au talkie-walkie qui ne permet pas à deux émetteurs de parler en même temps
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
28
(half-simplex). On dit aussi que le XBee est un transceiver qui est la contraction de
transmitter (émetteur) et de receiver (récepteur).
Figure 22: Pins du module Xbee
 Communication RF
Les modules XBee présentent une puissance de sortie RF de 10 mW (0dbm). Concernant la
portée intérieure, elle peut atteindre au maximum les 30 mètres suivant la nature des
obstacles. Pour la portée extérieure, elle est au maximum de 100 mètres en champ libre. Le
débit RF est de 250 Kbps alors que le débit à l’interface est au maximum de 115.2 Kbps.
Enfin, le récepteur possède une sensibilité de -92 dbm.
 Consommation
Le module XBee est alimenté sous une tension comprise entre 2.8 et 3.4 V. Pour une
alimentation de 3.3 V, la consommation est de 45 mA en émission et elle vaut 50 mA en
réception.
II.5.4.Carte d'interface rs232 pour xbee
Cette carte interface a été conçue pour permettre une connexion simple et fiable entre un PC,
un capteur, un périphérique et un module radio XBee. Tous les produits XBee 2.4GHz et
868MHz sont supportés. Grâce à l’utilisation de cette carte interface intégrée entre un PC et
un module de communication XBee, vous transformerez toutes vos liaisons câblées en une
connexion ‘‘wireless’’. (Voir figure 23)
Figure 23: connexion de module Xbee avec la carte interface RS232
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
29
II.6 Régulateur 3. 3 V
Figure 24: Régulateur de tension LM1117T
Nous savons que le module Xbee nécessite une tension d’alimentation maximale de 3.3V.
Alors pour le pouvoir alimenter à partir de VCC (5V) nous avons choisi d'utiliser un
régulateur LM1117T, ce composant permettant d'obtenir une tension de sortie stable de
3.3V. (Voir figure 24)
II.7 Clavier 12 touches
Le clavier (en anglais Keyboard) permet, à la manière des machines à écrire, de saisir des
caractères (lettres, chiffres, symboles ...). Le clavier 12 touches est constitué de 12 boutons
poussoirs interconnectés de façon à former une matrice 4x3 (4 lignes x 3 colonnes). Une
touche enfoncée provoque un court-circuit entre la ligne et la colonne qui est matérialisé par
un niveau logique 0 et tout le reste est à 1 (voir figure 26).
Figure 25 : clavier 12 touches
Figure 26: structure interne du clavier
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
30
III. Développements logiciel du système
 Outils et Environnement logiciel utilisés
Le long de la phase de développement, nous avons utilisé l’environnement logiciel
suivant : Microsoft Visual Studio 2012, SQL Server Compact.
III.1 Microsoft Visual Studio
 Microsoft Visual Studio est une suite de logiciels de développement
pour Windows conçue par Microsoft. La dernière version s'appelle Visual Studio 2015.
Visual Studio est un ensemble complet d'outils de développement permettant de générer
des applications Web ASP.NET, des Services Web XML, des applications bureautiques et
des applications mobiles. Visual Basic, Visual C++, Visual C# et Visual J# utilisent tous le
même environnement de développement intégré (IDE, Integrated Development
Environment), qui leur permet de partager des outils et facilite la création de solutions
faisant appel à plusieurs langages. Par ailleurs, ces langages permettent de mieux tirer parti
des fonctionnalités du Framework .NET, qui fournit un accès à des technologies clés
simplifiant le développement d'applications Web ASP et de Services Web XML grâce
à Visual Web Developer.
Pour avoir une interaction de l’administrateur de restaurant en temps réel nous avons pensé
d’implémenter une interface graphique, dans le but de l’aider à déployer rapidement un
système intelligent pour un retour sur investissement plus rapide.
 Implémentation de l’application
Dans cette section, nous mettons l’accent sur la réalisation de l’application graphique chez
l’administrateur. Ainsi, nous vous présentons des exemples d’imprimes écran des
interfaces.
Figure 27: Interface d’accueil
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
31
La figure 27 présente l’interface d’accueil de l’application .Lorsque l’administrateur lance
l’application, cette interface s’affiche .Il a besoin de faire entrer le numéro du port COM de
connexion pour gérer la communication avec les autres xbee.
Figure 28: interface affichage de commandes
La figure 28 présente l’interface d’affichage de demandes à préparer, lors de validation de
l’interface Demande sera affichée.
Figure 29: interface de gestion des commandes
Figure 29 présente l’interface de gestion des commandes, qui facilite au l’administrateur
l’envoie des commandes à préparer au cuisinier et informer le client de la réception de ses
commandes.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
32
Figure 30: Interface gestion de Menu
Figure 30 présente l’interface de gestion de Menu qui offre à l’administrateur d’un restartant
l’opportunité d’ajouter, supprimer ou modifier les noms des plats et leur prix.
Figure 31:Interface caissier
La figure 31 prèsente l’ interface caissier qui permet de faciliter le payement , à partir de
laquelle l’administrateur peut avoir accéder au prix total de chaque table et avoir rapidement
le reste de payement sans faire de calcul .
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
33
Figure 32:interface historique des commandes
La figure 32 prèsente l’historique des commandres vendues (numéro de table ,demande,
quantité,prix avec date et heure de la réception des commandes).
III.2 SQL Server Compact
 SQL Server Compact est un moteur de base de données incorporé qui permet de
stocker facilement la base de données. Cela ne nécessite pas l'exécution d'un processus
d'installation ou l'installation d'un serveur de base de données. Il peut être utilisé avec les
applications avec un niveau de confiance moyen qui sont exécutées dans un environnement
d'hébergement Web. SQL Server Compact est un bon choix pour une utilisation dans des
contextes de développement, de test et de production avec un volume de trafic faible.
Dans ce contexte , on a pensé de concevoir à l’aide de SQL Server Compact une base de
donnée locale pour faciliter l’analyse des données chez l’administrateur et qui permet
d'accéder à des informations à jour et exactes.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
34
Figure 33 : les différentes tables de base de données
Notre base de données comprend trois composants principaux.(voir figure 33)
Le premier est la table alimentaire (table food ) qui est utilisée pour stocker les menus
comprenant noms des plats , prix voir (Figure 34 et 35).
Figure 34: diagramme descriptive de contenu de table « food »
Figure 35: interface table de base de données « food »
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
35
Figure 36: interface table de base de données « demande »
La seconde est la table Demande pour stocker des renseignements concernant les demandes
vendues . Elle inclut le numéro de table, demande, quantitéprix, date de réception de
commande comme illustré à la Figure 36.
Figure 37: interface table de base de données « demandes »
La troisième est la table Demandes pour stocker les renseignements temporaires concernant
les demandes vendues . Elle inclut le numéro de table, demande, quantité,prix, date de
réception de commande comme illustré à la figure 37.
Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
36
IV. Conclusion
Dans ce deuxième chapitre, nous avons présenté une étude bibliographique sur les
composantes utilisées dans notre système de commande intelligent, essentiellement le
microcontrôleur 16F877, le module de transmission sans fil Xbee et aussi nous avons
présenté une brève introduction sur les autres composants principaux qui vont être utiles avec
une description détaillées de l’interface graphique élaboré par l’environnement Visual studio
2012.
Ainsi, nous nous sommes intéressés à la planification de notre travail avant de passer à la
phase de conception. Cette étape sera bien décrite dans le chapitre suivant.
Chapitre III:Conception et Réalisation
d’un système d’ordre intelligent basé sur
le réseau sans fil
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
38
I. Introduction
Ce chapitre constitue le dernier volet du rapport de notre projet. Il a pour objectif d'exposer le
travail achevé. Pour ce faire, nous allons présenter les travaux que nous avons mené dans le
cadre de notre projet pour la réalisation des cartes de commande et d’affichage du notre
modèle en abordant la conception détaillée de chaque partie du système afin d’obtenir une
schématisation complète. Et dans la deuxième partie nous allons décrire les éléments
constitutifs de la solution envisagée. Enfin, nous allons présenter le travail réalisé.
II. Structure générale du système
Les systèmes intelligents représentent aujourd’hui, les moyens novateurs de rendre votre
restaurant plus attrayant, plus intéressant, plus haute-technologie. Ce ne sont pas seulement
des «captures» et certainement pas de nouveaux éléments de décor, plutôt, ils créent une
atmosphère unique dans un lieu qui fera partie de la vie urbaine, l'attraction principale qui est
à ne pas manquer.
Notre projet consiste à l’étude et la réalisation d’un système d'ordres intelligent dans un
restaurant, basé sur le réseau sans fil.
Le schéma synoptique de la Figure 37 désigne une présentation, en général graphique, qui
permet de saisir d'un seul coup d'œil l'ensemble d'informations liées au notre système.
Les différents blocs du système sont les suivants comme illustre la figure 38 :
 L’alimentation : pour faire alimenter le PIC, on a besoin d’une tension stabilisé de
l’ordre de 5V, délivré par un chargeur.
 La partie Client : constituée de deux boutons poussoirs( valider et retour) , d’un pic,
d’un afficheur LCD et d’un module Xbee .Elle désigne la partie de choix des
commandes .Elle a pour rôle de gérer l’affichage de menu sur un écran LCD coté
client et envoyées le choix de nourriture à l’administrateur.
 La partie Administrateur : Elle est constitué d’un adaptateur série RS232, un Xbee
et d’une interface graphique afin de gérer les commandes reçues et les faire transférer
au cuisinier.
 La partie Cuisinier : constituée de deux boutons poussoirs, d’un pic, d’un afficheur
LCD, d’un Buzzer et d’un module Xbee. Elle permet l’affichage des commandes à
préparer coté cuisinier.
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
39
Figure 38: Schéma synoptique du système à réaliser
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
40
III. Partie Conception
Le système d’ordre intelligent permet au client de commander ses choix directement sans
l’intervention d’un serveur .Ceci en pressant sur des chiffres bien déterminés à travers un
clavier, qui sera disposé sur chaque une des tables dans un restaurant.
Ce système emploie un affichage pour permettre au client et au cuisiner de lire les messages
affichés sur un écran LCD, commandé par un microcontrôleur performant Pic 16F877, et
envoyés par le module de transmission Xbee.
En fait ce dernier, offre un échange d’informations bidirectionnel qui permet de clore la
boucle du retour d’information et qui joue le rôle d’un émetteur-récepteur pour la
transmission de données à distance. Un système intelligent permet aux restaurants de collecter
des données de ces équipements et de porter l’interaction à un niveau inédit. Ces données
reviennent alors au périphérique, afin d’améliorer l’interaction avec le client en temps réel.
III.1 Conception assistée par ordinateur
Après l’analyse de besoin et la validation de cahier de charge, la première étape dans la phase
de la réalisation des deux cartes électroniques coté client et coté cuisinier consiste tout
d’abord, à la conception et à la simulation des différentes fonctions à assurer.
Dans ce contexte, nous allons utiliser le logiciel ISIS de PROTEUS qui est principalement
connu pour éditer et simuler les schémas électriques, ce qui permet de détecter certaines
erreurs dès l'étape de conception.
A la suite, une fois les tests ont été effectués, nous avons utilisés le logiciel ARES qui est un
outil d'édition et de routage qui complète parfaitement ISIS. Ce logiciel permet de placer
automatiquement les composants et de réaliser le routage soit automatiquement soit
manuellement.
III.2 Schéma synoptique
Dans cette partie, nous présentons la partie électronique qui comporte deux cartes l’une pour
la validation des commandes chez le client (qui comporte essentiellement le PIC 16F877 qui
est l’unité de traitement, des boutons poussoirs, le clavier 4*3, ainsi que l’écran LCD et sans
oublier le module de transmission série Xbee), et une autre analogue à la première qui serve à
l’affichage des commandes dans la cuisine(qui comporte le PIC 16F877, des boutons
poussoirs pour la validation des commandes , ainsi que l’écran LCD ,le module de
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
41
transmission série Xbee et sans oublier le Buzzer pour informer le cuisinier de nouvelles
Commandes ). Dans ce que suit, nous présentons ces différentes parties.
III.2.1 Montage complet sur ISIS
Pour assurer un bon fonctionnement et faciliter la conception, nous choisissons de subdiviser
les deux cartes en blocs dont nous les détaillons par la suite.
La carte coté client est composée de plusieurs blocs : (voir figure 39)
Bloc 1 : Le microcontrôleur PIC 16F877 est le processeur de la carte.
Bloc 2 : afficheur lcd.
Bloc3 : clavier 4*3.
Bloc4 : module de transmission : Ce bloc est formé de deux composants :
 module de transmission Xbee
 un régulateur de tension 3.3 V : C’est un bloc d’alimentation pour le Xbee.
Ce bloc consiste à réduire la tension d’alimentation du 5V vers 3.3V. Cette
fonction est assurée par le circuit intégré LM1117 qui est un régulateur de
tension à sortie fixe égale à 3.3V.
Bloc 5 : la signalisation comporte le Buzzer ou bien une diode led, alerté lors
d’envoie de commandes chez le client ou lors de réception des commandes chez le
cuisinier.
Figure 39: Schéma électronique sur ISIS (partie client)
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
42
La carte coté cuisinier est composé de même blocs que la carte coté client, sauf le bloc 3
(clavier 4*3), comme il est illustrée dans la figure 40.
Figure 40: Schéma électronique sur ISIS (partie cuisinier)
La figure 41 illustre le branchement des différents blocs de notre carte sur les pins du PIC
16F877.
Figure 41: Branchement du PIC 16F877 au différent bloc du montage
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
43
Figure 42: Le premier bloc sur la carte
III.2.2 Etude des différents blocs
III.2.2.1 Le système d’affichage
L’LCD : représente l’interface homme machine, est utilisé afin de faciliter la communication
entre la machine et l’utilisateur.
Comme le montre le schéma fonctionnel de la figure 43, le bloc d’affichage est commandé
par le microcontrôleur pic 16F877.
Figure 43: Schéma interne du l’ LCD
Cet écran est branché aux pins (RB0, RB1, RB2, RB4 à RB5, RB6, RB7) de pic 16F877
comme nous montre la figure 44.
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
44
Figure 44: Brochage de l’LCD avec le PIC sur ISIS
La figure 45 montre le branchement du PIC et de l’LCD sur le circuit final.
Figure 45: Bloc 2 sur le circuit imprimé
III.2.2 .2 Clavier 4*3
Pour faciliter la commande de choix, nous avons pensée d’utiliser un clavier matriciel 4*3
chez le client comme le montre le tableau 3.
Tableau 3: tableau de désignation des boutons de clavier
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
45
Ce clavier est branché aux pins pull-up (RD1, RD2, RD3, RD4) et aux pins (RD5, RD6, RD7)
de pic comme nous montre la figure 46.
Figure 46: branchement de clavier avec le pic sur Isis
La figure 47 montre le branchement du PIC et du clavier 4* 3 sur la carte de commande chez
le client.
Figure 47: Bloc 2 sur le circuit imprimé
III.2.2.3 Module de transmission
La communication avec le module XBee s'établit par une communication série asynchrone.
Pour assurer le brochage de ce module, il suffit de quatre fils : deux pour l'alimentation (la
masse et une tension stabilisé de l’ordre de 3.3V, délivré par le pin Vout de régulateur
LM1117), un pour la réception et un pour l'émission (qui sont reliés aux deux pins de
transmissions série RX (RC6) et TX(RC7) de Pic 16F877) comme nous montre la figure 48.
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
46
Figure 48: Brochage du régulateur 3.3 V avec le module Xbee
La figure 49 représente le brochage du Xbee et le régulateur 3.3 V après la soudure de la
carte.
Figure 49: Bloc 5 à l’état final
III.2.2 .4 système de signalisation
Le système de signalisation comporte un Buzzer et une diode led. Comme il est indiqué dans
le schéma fonctionnel de la figure 50.
Figure 50 : branchement de système de signalisation avec le pic sur Isis
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
47
En fait pour commander le buzzer, on a besoin d’un transistor de type 122, dont sa base est
commandée par une tension de 5v relié au pin RD0 de microcontrôleur.
La figure 51 représente le brochage du système de signalisation et le PIC après la soudure
de la carte.
Figure 51: Bloc 6 à l’état final
III.2.3 Simulation de la carte sur Isis
La fonction principale de notre système est de faciliter la tâche de prise des commandes dans
un restaurant, tout en exigent une communication bidirectionnelle entre les équipements et les
systèmes centraux.
Au cours de la phase de programmation, nous avons attribué à chaque bouton de clavier 4*3,
un message bien spécifié qui sera affiché sur l’écran LCD et qui permet de faciliter le choix
de commande chez le client.
Pour tester le fonctionnement de notre système, nous avons choisi de commencer en premier
lieu, par le test de deux composants principaux de la carte client (écran LCD et le pic
16F877). (Voir figure 52)
Figure 52: Montage ISIS du test de système d’affichage
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
48
Quand on appui par exemple sur le bouton 1 de clavier, on va avoir le message « repas »
afficher sur l’LCD, pour choisir les sous catégories de menu « repas » ,on a besoin d’appuyer
sur le bouton « valider » à coté de pic 16F877.Dans ce cas ,le client a le choix de
commander : une pizza (bouton 1 de clavier), un sandwitch (bouton2),un chapati (bouton 3 ),
ou bien une poulet rôti (bouton 4 ).
Et pour assurer une variation de choix dans le même sous catégorie, on ajouté un bouton
« retour » qui permet d’avoir un feedback aux catégories principales : «repas », « boissons »,
« menu de jour » et sans oublier le bouton #, qui assure un reset de l’écran lcd.
En deuxième lieu, nous avons pensée de tester l’envoi et la réception des données.
Dans ce niveau, pour avoir testé l’envoi et la réception sur Isis, on besoin d’utiliser au lieu de
module Xbee, le COMPIM qui est intégrés dans la bibliothèque de porteuse et qui permet à
n'importe quel matériel de monde réel équipé d'un port série d’interagir avec une simulation
Proteus VSM.
En fait, le modèle COMPIM est un modèle d'Interface physique d'un port série. Les données
entrantes de série sont mis en mémoire tampon et présentées au circuit comme un signal
numérique, tandis que les données numériques série générées par un modèle de CPU ou
UART apparaissent au port de COM du PC physique.
La partie physique de COM comprend également le port COM virtuel sur USB et Bluetooth
avec une solution de contournement.
Le modèle COMPIM prévoit aussi pour la traduction de taux baud, ainsi que facultatif
handshaking matériel ou logiciel sur les deux côtés physiques et virtuels de l'appareil. (Voir
figure 53)
Figure 53: configuration des paramètres de terminal virtuel COMPIM sur ISIS
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
49
En effet, le test de transmission des commandes se fait en deux niveaux.
D’abord, on a testé l’envoi et la réception des commandes coté client-administrateur comme il
est illustré dans les figures suivantes. (Voir figure 54, 55)
Figure 54: test d’émission sur Isis (carte client)
Figure 55: test de réception sur Isis (carte client)
Ensuite, nous avons testé l’envoi et la réception des commandes coté administrateur-cuisinier
comme il est illustré dans les figures suivantes. (Voir figure 56, 57)
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
50
Figure 56: test de réception sur Isis (carte cuisinier)
Figure 57: test d’émission sur Isis (carte cuisinier)
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
51
IV. Partie réalisation
Dans cette partie, nous allons illustrer les démarches abouties pour la réalisation de deux
cartes en tenant compte de la phase de conception.
IV.1 Schéma fonctionnel
La figure 58 présente les différentes étapes que nous avons effectuées pour la réalisation de
notre système :
Figure 58: Analyse fonctionnelle du projet
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
52
IV.2 Réalisation sur une plaque à essaie
Après la réalisation du Schéma de deux cartes sur Isis, nous avons passé à la phase de test sur
plaque à essaie comme le montre la figure ci-dessous. Nous commençant tout d’abord, par la
présentation du test des messages affichés sur l’LCD.
Figure 59: Réalisation du montage sur plaque à essai
IV.3 Fabrication du circuit imprimé
Cette étape est consacrée pour la partie pratique de notre projet, nous avons réalisé nos cartes
en tenant compte de notre conception et en respectant les étapes nécessaires à suivre :
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
53
Figure 60:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte cuisinier
Figure 61:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte client
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
54
La figure 62 ,63 montre les deux cartes après le passage par les étapes de fabrication de deux
cartes (face composant).
Figure 62: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte client
Figure 63: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte cuisine
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
55
La figure 64 et 65 montre les deux cartes après le passage par les étapes précédentes (face
cuivre).
Figure 64:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte client
Figure 65:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte cuisinier
Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau
sans fil
56
IV.4 Maintenance et Réalisation finale de système
Finalement, après la réalisation de deux cartes, il ne reste plus qu’à attacher le module xbee à
son support avec la carte interface RS232 et le lier à l’ordinateur sachant qu’il est déjà
préconfiguré.
Le montage final de notre système de commande intelligent est illustré sur la Figure 66.
Figure 66 : Système d'ordre intelligent à distance
V. Conclusion
Au long de ce chapitre, nous avons présenté les étapes nécessaires pour la conception de notre
système. Nous avons commencé par la présentation de différents blocs nécessaires au
fonctionnement de notre projet.
Ensuite, nous avons présenté les étapes pratiques que nous avons effectuées pour préparer
nos cartes électroniques avec la bonne solution qui répond à notre besoin.
Enfin, nous avons terminé par la simulation finale des deux cartes électroniques.
58
Conclusion Générale
Dans le cadre de ce projet, nous avons proposé une solution électronique permettant la
réalisation d’un système performant pour la gestion des commandes à distance dans un
restaurant. Il exige également seulement un petit budget, avec technologie commune de
matériel facilement trouvable et qui rendre capable de mettre en œuvre tous les restaurants.
Ces systèmes sont devenus l’une des ressources les plus stratégiques de la grande distribution
et du tourisme .ils visent à améliorer les normes de service dans un restaurant et aussi conçu
pour réduire le nombre de main-d'œuvre en ordonnant tâche, dans le but de minimiser
l'erreur et le temps qui sera consacré à faire des commandes et de payer les factures, de sorte
que le coût mensuel pour le restaurant et la puissance de l'homme peuvent être également
optimisées.
Ce scénario et cette technologie peuvent être applicables à d’autres secteurs d’activité tels que
les hôtels, les restaurants, les banques, les hôpitaux, etc. Pour l’essentiel, les équipements
embarqués interagissant avec les systèmes intelligents fonctionnent partout où les clients sont
physiquement en contact avec la société.
En termes de perspectives pour ce travail, nous proposons de remplacer la carte client par une
tablette qui offre aux clients, la possibilité de passer ses commandes et de payer en quelques
clics, directement depuis leurs tables.
L’élaboration de la carte nous a permis d'être en contact direct envers les problèmes concrets
de la vie professionnelle.
Ce projet nous a offert l’occasion d’une source de découverte de plusieurs domaines rattachés
à notre formation de base et une occasion précieuse pour approfondir nos connaissances.
59
Bibliographie
[1] http://www.universalis.fr/encyclopedie/telecommunications-la-revolution-numerique/
[2] http://www.unlockintelligence.com/
[3] http://www.storific.com/
[4] http:// www.adafruit.com/datasheets/XBee%20ZB%20User%20Manual.pdf
[5] http://www.elektronique.fr/logiciels/proteus.php
[6] http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010241
60
Annexes
Annexe 1 :
On présente ici une estimation de coût de notre système
 Liste des composants utilisés carte client :
Composants Quantités Prix
Pic 16F877 1 23000
Module Xbee 1 50 000
Clavier 4*3 1 10000
Ecran LCD 1 22000
Cristal 4Mhz 1 600
capacités 27pf 2 1000
résistance 10 KOhms 4 1000
Boutons poussoirs 2 500
Prix total =100,000 TND
 Liste des composants utilisés carte cuisinier:
Composants Quantités Prix
Pic 16F877 1 23000
Module Xbee 1 50000
Buzzer 1 1000
Ecran LCD 4*20 1 25000
Cristal 4Mhz 1 600
capacités 27pf 2 1000
Boutons poussoirs 2 500
Prix total =100,000 TND
61
Annexes 2 :
 Comment aboutir une analyse fonctionnelle d’un projet :
L’analyse fonctionnelle1
est une démarche qui « consiste à rechercher et à caractériser les
fonctions offertes par un produit pour satisfaire les besoins de son utilisateur. »
La démarche est généralement conduite en mode projet et peut être utilisée pour créer
(conception) ou améliorer (reconception) un produit.
L'objet visé par la démarche peut être un objet, un matériel, un processus matériel ou vivant,
une organisation, un logiciel, etc.
Les besoins sont de toute nature et sont exprimés de façon individuelle ou collective,
objective ou subjective, avec des degrés de justification disparates.
Le cadre de l'étude doit être aussi pris en compte : contraintes ou variables déduites de
l'environnement, la réglementation, des usages, etc.
 Analyse fonctionnelle externe
Elle concerne l’expression fonctionnelle du besoin tel qu’exprimé par le client-utilisateur du
produit: Il s’agit de mettre en évidence les fonctions de service ou d’estime du produit étudié.
Le produit est considéré comme une «boite noire» et ne fait pas partie de l'analyse.
 Analyse fonctionnelle interne
Elle concerne le produit lui-même, car l'objectif est d'améliorer son fonctionnement ou ses
propriétés, de réduire son prix d'achat, son coût d'utilisation, son coût d'entretien…Il s'agit de
comprendre l'« intérieur de la boite » pour en comprendre l'architecture, la combinaison des
constituants, les fonctions techniques.
 Caractéristiques des fonctions
L’expression des fonctions est normalisée par l’AFNOR : une fonction se compose d’un verbe
ou d’un groupe verbal caractérisant l’action, et de compléments représentant les éléments du
milieu extérieur concernés par la fonction. Le sujet de la phrase n’apparait pas, mais il renvoie
toujours au produit. La définition d’une fonction est donnée par la norme AFNOR X50-151 :
« Action d’un produit ou de l’un de ses constituants exprimée exclusivement en termes
de finalité ».
Outre cette définition formelle, certaines règles d’usage sont à respecter :
la formulation selon une forme passive ou une forme négative sont à éviter
la formulation de la fonction doit être indépendante des solutions susceptibles de la réaliser
la formulation doit être la plus concise et la plus claire possible.
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  • 1. Projet Tutoré Présenté en vue de l’obtention de La Licence fondamentale en Sciences et Technologie de l’Information et des Communications : Electronique et Informatique Réalisé par Marwa BHOURI Chaima BOUIDA Rania FERCHICHI Intitulé Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre basé sur le réseau sans fil Soutenu le 06/06/2015 devant le jury composé de : Année Universitaire 2014 / 2015 Mme Najoua CHALBI Présidente Mme Ibtihel NOUIRA Rapporteur Mr Haythem BELGACEM Encadrant République Tunisienne ***** Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ***** Université de Monastir ***** Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir ***** Département de Technologie
  • 2. Projet Tutoré Présenté en vue de l’obtention de La Licence fondamentale en Sciences et Technologie de l’Information et des Communications : Electronique et Informatique Réalisé par Marwa BHOURI Chaima BOUIDA Rania FERCHICHI Intitulé Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre basé sur le réseau sans fil Mr Haythem BELGACEM Année Universitaire 2014 / 2015 Sous la direction de République Tunisienne ***** Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ***** Université de Monastir ***** Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir ***** Département de Technologie
  • 3.
  • 4. Remerciements Nous tenons tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui nous a donné la force et la patience d’accomplir ce travail. En second lieu, Nous tenons également à remercier chaque personne qui nous a donné l’aide, le soutien et la formation assurée lorsdelaréalisationdeceprojet. Noustenonsàremercieràtraverscescourteslignes: Notre encadreur pédagogique Mr Haythem BELGACEM, nous serons vaniteux si nous nous devons énumérer en ces quelques lignes vos remarquables qualités humaines et professionnelles, veuillez trouver ici l’expression de témoignage de notre gratitude ressentie. Nous tenons d’emblée à vous remercier spécialement de tout l’intérêt que vous aviez bien voulu porter à notre travail, vos conseils, vos explications, vos directions et remarques, que ce modeste travail vous honore et vous témoigne nos reconnaissances . Nos respectueux remerciements s’adressent égalementàladirectiondenotre institut ISIMM qui nous a offert l’occasion et la chance d’effectuer notre P.F.E dansdes conditionsfavorables.Noustenonscompteàremerciertousnosenseignants. Nous tenons à exprimer bien évidemment notre gratitude et nos remerciements aux membres de jury Mme Najoua CHALBI et Mme Ibtihel NOUIRA qui ont accepté de juger ce travail. Veuillez accepter notre sincère respect et notre profonde reconnaissance. merci à tous…
  • 5. Dédicaces Aucun mot ne pourrait exprimer des sentiments comme la gratitude, l’amour, le respect ou la reconnaissance. Je dédie ce modeste travail à :  A mon cher père Fethi, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire en sorte que ce travail porte son fruit ; Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venu de toi.  Ma chère mère Lamia, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, son soutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour toute son assistance et sa présence dans ma vie, reçois à travers ce travail aussi modeste soit-il, l'expression de mes sentiments et de mon éternelle gratitude. Nul mot ne saurait exprimer à sa juste valeur le dévouement et le profond respect que je porte envers vous. Rien au monde ne pourrait compenser tout ce que vous avez fait pour moi. Que ce travail soit le témoignage de ma gratitude et de mon grand amour. Que DIEU vous accorde, santé, bonheur et prospérité.  A ma chère amie et véritable sœur Wiem Attia A celle que j’aime beaucoup et qui m’a soutenue tout au long de ma vie, aucun mot ne peut exprimer ma joie de t’avoir dans ma vie. Vos remarquables qualités humaines ont toujours suscité ma profonde admiration. Je remercie le bon DIEU qui a illuminé ma vie par ta présence. Je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon profond respect. Que DIEU te préserve.  A mon cher petit frère Marwen Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement. Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité.  A ma tendre grand-mère Fatma A la lumière de mes jours, la source de mes efforts, la flamme de mon cœur. A celle qui a passé sa vie, les mains levées, me souhaitant la grâce et la bénédiction. Au-delà de tous les mots de remerciements que je vous adresse, je veux louer en vous votre courtoisie et votre générosité. Veuillez trouver dans ce modeste travail l’expression de mon affection la plus sincère. Que Dieu le tout puissant, vous protège et vous garde.  A la mémoire de mes grands parents : Mahfoud, Saleh, Chedlia et mon oncle Alela Que Dieu vous accorde sa miséricorde.  A mes chers oncles et tantes Vous étiez toujours de vrais parents pour moi. Vos encouragements et votre soutien m’ont toujours aidé à aller vers l’avant. Je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon profond respect.
  • 6.  A mes chers cousins et cousines Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement. Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité  A mon cousin Iyed Le petit ange de la famille, qui égaye notre vie. Que DIEU vous préserve  A tous les membres de ma famille, petits et grands Pour votre soutien et vos encouragements. Je vous dédie ce travail avec toute mon affection et ma plus grande estime.  J’adresse aussi mes sincères remerciements à tous mes professeurs qui m’ont étudié durant ces trois dernières années de licence, qui par leurs paroles, leurs écrits, leurs conseils et leurs critiques ont guidé mes réflexions et ont accepté à me rencontrer et répondre à mes questions durant mes études.  A mes binômes Rania Ferchichi, Chaima Bouida et à toute la famille Ferchichi et Bouida. En souvenir de ces moments agréables passé ensembles, je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon profond respect. Je n’oublierai jamais les bons moments qu’on a passé ensembles et qu’on passera inchaeallah. Que DIEU vous réserve une vie heureuse.  A mes aimables amis et collègues d’étude qui m’ont toujours aidé et encouragé, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnaient durant mon chemin d’études supérieures. Je vous dédie mon travail en témoignage de mon sincère attachement. Je prie DIEU pour vous donner santé, bonheur et prospérité. A tous mes amis que j’ai involontairement oublié de citer et qui n’en demeurent pas moins cher. Et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin pour que ce projet soit possible, je vous dis merci. Puisse ce rapport apporter la pleine satisfaction à tous ceux qui la lisent. Bhouri Marwa…
  • 7. Dédicaces Dieu merci de m’avoir donné la capacité d’écrire et de réfléchir, la force d’y croire, la patience d’aller jusqu’au bout du rêve et du bonheur. Du profond de mon cœur je dédie ce modeste travail à celui qui m’a donné la vie, la joie et la persévérance, à celui qui ma appris à vivre, à espérer et à pardonner, à mon très cher père « ABDELHAFIDH » source d’amour, d’affection, de générosité et de sacrifices, qui a été mon ombre durant toutes les années des études, et qui a veillé tout au long de ma vie à m’encourager, à me donner l'aide et à me protéger. Qui avait toujours confiance en ma volonté… À celle qui a cultivé en moi toutes les vertus du monde, à celle qui a éveillé en moi la tendresse et la force, la responsabilité et la tolérance, la joie de vivre et la dignité, en un seul mot, à mon ange gardien : Ma mère « MOUFIDA »... symbole de douceur pour ses sacrifices, son soutien, sa générosité et sa tendresse. Elle était toujours là près de moi pour me soutenir, m’encourager et me guider avec ses précieux conseils. Aucun mot ne saurait exprimer ma grande reconnaissance, ma gratitude et mon profond amour. Que ce travail soit l’expression de mon indéfectible attachement et ma reconnaissance pour tous les efforts que vous m’avez consentis tout au long de mes études Aucune dédicace ne pourrait exprimer mon respect, ma considération et mes profonds sentiments envers eux. Je prie le tout puissant de les bénir, de veiller sur eux, en espérant qu’ils seront toujours fiers de moi. Et que Dieu vous préserve bonne santé et longue vie. À mon cher frère RAMI bientôt médecin dentiste, à mes chères sœurs RANA et RIHEM Pour leurs soutiens et leurs encouragements. Merci d’être toujours à mes côtés par votre présence et amour dévoué. Je vous souhaite une bonne vie calme, joyeuse et pleine de succès.
  • 8. À mon cher ami Pour m’accompagner et m’encourager durant les moments difficiles. À Mes très chères tantes Fatma et ZOUHAIR Vous n’avez cessé de me soutenir et de m’encourager durant mes études, vous avez toujours été présente à mes cotés pour me consoler quand il fallait. À ma chère grand-mère : Aicha Que Dieu vous préserve santé et longue vie. Aux personnes qui m’ont toujours aidées et encouragées, qui étaient toujours à mes côtés, et qui m’ont accompagnées durant mes d’études supérieures, mes aimables cousines SONDES et SOUHIR. À mon oncle SAHBI et son épouse NAJWA que dieu protège leurs deux petits anges YOUSSEF et YAHYA. À mes binômes MARWA et CHAIMA Pour leur gentillesse, leur disponibilité et leur patience. À mes chères amies : MARWA, RIHAB, EMNA Je vous remercie pour les moments inoubliables que nous avons partagés ensemble et pour le plaisir dont j’ai jouis avec vous. Succès et joie sont mes sincères vœux pour vous. À tous ceux que j’aime, et à tous ceux qui me sont chers. À tous ceux qui me connaissent de près ou de loin. FERCHICHI RANIA …
  • 9. Dédicaces Avec l’expression de ma reconnaissance, je dédie ce modeste travail à ceux qui, quels que soient les termes embrassés, je n’arriverais jamais à leur exprimer mon amour sincère.  A l’homme, mon précieux offre du dieu, qui doit ma vie, ma réussite et tout mon respect : mon cher père Wahid.  A la femme qui a souffert sans me laisser souffrir, qui n’a jamais dit non à mes exigences et qui n’a épargné aucun effort pour me rendre heureuse : mon adorable mère Latifa.  A mon fiancé Hatem, pour l'amour et le respect qu’il m’a porté, pour son aide, son encouragement et sa disponibilité, ‘JE te remercie infiniment’’.  A mes chères sœurs Intissar, Amel, Takwa qui n’ont pas cessée de me conseiller, encourager et soutenir tout au long de mes études. Que Dieu les protège et leurs offre la chance et le bonheur.  Spécialement à mon cher neveu Raslen, Que Dieu te garde et te préserve une vie pleine de bonheur et de réussite.  A mon adorable Cousine et petite sœur Safa qui sait toujours comment me procurer la joie et le bonheur.  A mes grands-parents, mes oncles et mes tantes et mes cousins et cousines et les amis que j’ai connu jusqu’à maintenant. Merci pour leurs amours et leurs encouragements.  A la mémoire de ma chère tante: Souad Qui a été toujours dans mon esprit et dans mon cœur, je te dédie aujourd’hui ma réussite. Que Dieu, le miséricordieux, t’accueille dans son éternel paradis. Chaima…
  • 10. Sommaire AVANT PROPOS .................................................................................................................... 1 Introduction générale............................................................................................................... 1 Chapitre I: Etude de l’existant................................................................................................ 3 I. Introduction................................................................................................................................... 4 II. Cadre du projet............................................................................................................................. 4 III. Problématique du projet et analyse fonctionnelle des besoins..................................................... 4 III.1 Expression fonctionnel des besoins......................................................................................... 5 III.2 Identifications des fonctions et services ................................................................................. 5 III.3 Cycle de vie de l’analyse fonctionnelle.................................................................................. 7 III.3.1 Analyse fonctionnelle externe ............................................................................................. 7 III.3.2 Analyse fonctionnelle interne............................................................................................... 8 IV. La solution proposée ..................................................................................................................... 9 V. Transmission des données dans les réseaux sans fil par les ondes radioélectriques ................... 10 V.1 Introduction générale sur la transmission par les ondes radios ............................................. 10 V.2 Emission des ondes radioélectriques ...................................................................................... 12 V.3 Réception des ondes radioélectrique ...................................................................................... 13 V.4 Codage et décodage................................................................................................................ 14 VI. Conclusion .................................................................................................................................. 15 Chapitre II: Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires........................ 16 I. Introduction................................................................................................................................. 17 II. Présentation de différentes composants électroniques utilisés................................................. 17 II.1 Les microcontrôleurs .............................................................................................................. 17 II.1 .1 Présentation de l’architecture de Microcontrôleur PIC 16F877 ........................................ 18 II.1 .2 Principales caractéristiques du PIC 16F877 ...................................................................... 19 II.1.3 Brochage du PIC 16F877..................................................................................................... 20 II.1 .4 Choix du microcontrôleur PIC 16F877............................................................................... 21 II.2 Quartz et composants associés................................................................................................ 21 II.3 La signalisation...................................................................................................................... 22 II.3.1 Le bipeur............................................................................................................................. 22 II.3.2 Une diode électroluminescente........................................................................................... 23 II.4 Afficheur lcd........................................................................................................................... 23 II.4 .1 Introduction......................................................................................................................... 23
  • 11. II.4 .2 Schéma fonctionnel............................................................................................................. 24 II.4.3 Branchement....................................................................................................................... 25 II.5 Le module de transmission ..................................................................................................... 26 II.5.1 Le protocole de transmission sans fil Zigbee....................................................................... 26 II.5.2 Caractéristiques des modules XBee..................................................................................... 27 II.5.4.Carte d'interface rs232 pour xbee ........................................................................................ 28 II.6 Régulateur 3. 3 V................................................................................................................... 29 II.7 Clavier 12 touches .................................................................................................................. 29 III. Développements logiciel du système......................................................................................... 30 III.1 Microsoft Visual Studio ....................................................................................................... 30 III.2 SQL Server Compact............................................................................................................. 33 IV. Conclusion .................................................................................................................................. 36 Chapitre III: Conception et Réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil.......................................................................................................................... 37 I. Introduction................................................................................................................................. 38 II. Structure générale du système..................................................................................................... 38 III. Partie Conception........................................................................................................................ 40 III.1 Conception assistée par ordinateur.................................................................................... 40 III.2 Schéma synoptique................................................................................................................ 40 III.2.1 Montage complet sur ISIS.................................................................................................. 41 III.2.2 Etude des différents blocs................................................................................................... 43 III.2.2.1 Le système d’affichage.................................................................................................... 43 III.2.2 .2 Clavier 4*3 .................................................................................................................... 44 III.2.2.3 Module de transmission.................................................................................................. 45 III.2.2 .4 système de signalisation ................................................................................................. 46 III.2.3 Simulation de la carte sur Isis............................................................................................. 47 IV. Partie réalisation.......................................................................................................................... 51 IV.1 Schéma fonctionnel............................................................................................................ 51 IV.2 Réalisation sur une plaque à essaie ....................................................................................... 52 IV.3 Fabrication du circuit imprimé.............................................................................................. 52 IV.4 Maintenance et Réalisation finale de système....................................................................... 56 V. Conclusion .................................................................................................................................. 56 Conclusion Générale .............................................................................................................. 58 Bibliographie........................................................................................................................... 60 Annexes ................................................................................................................................... 59
  • 12. Liste des figures Figure 1 : Schéma d'identification des fonctions..................................................................................... 5 Figure 2: Schéma d'identification des services........................................................................................ 6 Figure 3: schéma de solutions technologiques recherchées .................................................................... 6 Figure 4:schéma typique de cycle de vie de l’analyse fonctionnelle de système.................................. 7 Figure 5: schéma typique de l’analyse fonctionnelle externe de système............................................. 7 Figure 6: schéma typique de l’analyse fonctionnelle interne de système.............................................. 8 Figure 7: vision préliminaire du système .............................................................................................. 10 Figure 8 : Chaîne de transmission numérique ....................................................................................... 11 Figure 9: Chaîne d’émission Radio fréquentielle de base..................................................................... 12 Figure 10: Chaîne de réception Radio fréquentielle de base................................................................. 14 Figure 11 : architecture interne d’un microcontrôleur........................................................................... 17 Figure 12: architecture interne simplifiée d’un PIC .............................................................................. 18 Figure 13: Schéma de Bloc Pic 16F877 ................................................................................................ 20 Figure 14: Brochage du PIC 16F877..................................................................................................... 21 Figure 15: Quartz 4MHz ....................................................................................................................... 22 Figure 16: condensateurs associés au quartz......................................................................................... 22 Figure 17: Image d’un Bipeur ............................................................................................................... 23 Figure 18: Image d’une Led .................................................................................................................. 23 Figure 19 : afficheur Lcd....................................................................................................................... 24 Figure 20 : Schéma fonctionnel d’un LCD ........................................................................................... 24 Figure 21: Mode de brochage d’un afficheur LCD............................................................................... 25 Figure 22: Pins du module Xbee ........................................................................................................... 28 Figure 23: connexion de module Xbee avec la carte interface RS232.................................................. 28 Figure 24: Régulateur de tension LM1117T ........................................................................................ 29 Figure 25 : clavier 12 touches ............................................................................................................... 29 Figure 26: structure interne du clavier................................................................................................... 29 Figure 27: Interface d’accueil................................................................................................................ 30 Figure 28: interface affichage de commandes....................................................................................... 31 Figure 29: interface de gestion des commandes.................................................................................... 31 Figure 30: Interface gestion de Menu.................................................................................................... 32 Figure 31:Interface caissier ................................................................................................................... 32 Figure 32:interface historique des commandes ..................................................................................... 33 Figure 33 : les différentes tables de base de données........................................................................... 34 Figure 34: diagramme descriptive de contenu de table « food »........................................................... 34 Figure 35: interface table de base de données « food »........................................................................ 34 Figure 36: interface table de base de données « demande »................................................................. 35 Figure 37: interface table de base de données « demandes »............................................................... 35 Figure 38: Schéma synoptique du système à réaliser............................................................................ 39 Figure 39: Schéma électronique sur ISIS (partie client)........................................................................ 41 Figure 40: Schéma électronique sur ISIS (partie cuisinier)................................................................... 42 Figure 41: Branchement du PIC 16F877 au différent bloc du montage................................................ 42 Figure 42: Le premier bloc sur la carte ................................................................................................. 43 Figure 43: Schéma interne du l’ LCD ................................................................................................... 43
  • 13. Figure 44: Brochage de l’LCD avec le PIC sur ISIS............................................................................. 44 Figure 45: Bloc 2 sur le circuit imprimé .............................................................................................. 44 Figure 46: branchement de clavier avec le pic sur Isis.......................................................................... 45 Figure 47: Bloc 2 sur le circuit imprimé .............................................................................................. 45 Figure 48: Brochage du régulateur 3.3 V avec le module Xbee............................................................ 46 Figure 49: Bloc 5 à l’état final............................................................................................................... 46 Figure 50 : branchement de système de signalisation avec le pic sur Isis............................................. 46 Figure 51: Bloc 6 à l’état final............................................................................................................... 47 Figure 52: Montage ISIS du test de système d’affichage...................................................................... 47 Figure 53: configuration des paramètres de terminal virtuel COMPIM sur ISIS.................................. 48 Figure 54: test d’émission sur Isis (carte client).................................................................................... 49 Figure 55: test de réception sur Isis (carte client).................................................................................. 49 Figure 56: test de réception sur Isis (carte cuisinier)............................................................................. 50 Figure 57: test d’émission sur Isis (carte cuisinier)............................................................................... 50 Figure 58: Analyse fonctionnelle du projet........................................................................................... 51 Figure 59: Réalisation du montage sur plaque à essai........................................................................... 52 Figure 60:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte cuisinier............................................... 53 Figure 61:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte client.................................................... 53 Figure 62: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte client..................................................... 54 Figure 63: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte cuisine .................................................. 54 Figure 64:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte client .................................................... 55 Figure 65:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte cuisinier................................................ 55 Figure 66 : Système d'ordre intelligent à distance................................................................................ 56
  • 14. Liste des tableaux Tableau 1 : brochage des pins de LCD................................................................................................. 26 Tableau 2: tableau illustratif de différents protocoles de transmission ................................................. 27 Tableau 3: tableau de désignation des boutons de clavier.................................................................... 44
  • 15. AVANT PROPOS RESUME Le travail présenté dans ce rapport, a été effectué au sein d’institut supérieur d’informatique et de mathématique Monastir(ISIMM), durant la période de 3 mois allant de 19 janvier au 31 mai 2015, et c’est dans le cadre du projet de fin d’études pour l’obtention du diplôme de Licence Fondamentale en Sciences et Technologies de l’information et des Communications : Electronique et Informatique. Ce travail concerne la conception et la réalisation d’un système de commande intelligent à distance dans un restaurant, à l’aide de module de communication sans fil XBee et un microcontrôleur PIC, l’interface homme machine, est conçu sous l’environnement Microsoft Visual Basic. Ce travail vise à offrir une solution ergonomique, simple à utiliser pour les restaurateurs, qui permettra de minimiser le temps d’attente, améliorer la qualité de service, et économiser les coûts. Mots clés : commande à distance, communication sans fil, XBee, PIC, VB, Restauration. ABSTARCT The work presented in this report, which was performed within ISIMM, during the three month period from 19 January to 31 May 2015 is part of the graduation project, is part of the graduation project in order to obtain the Basic license in Science and Technology of Information and Communications specialty of Electronics and Communications. Besides, it concerns the design and implementation of an intelligent control system in a restaurant, using XBee module and a PIC microcontroller. This project aims to improve the service quality at the restaurant and save the cost of hiring more workforces. Keywords: remote control, wireless communication, XBee, PIC, VB, Restoration.
  • 16. 1 Introduction générale De nos jours, Les signaux échangés à travers des réseaux de télécommunications ont été initialement de nature analogique, c'est-à-dire à variation continue en fonction de temps. Malgré les progrès des techniques de traitement du signal, cette caractéristique a toujours rendu difficile la restitution du signal reçu avec une qualité voisine de celle du signal émis. La transformation du signal analogique en signal numérique est alors apparue comme une solution particulièrement prometteuse pour résoudre ce problème de qualité, tout en offrant bien d'autres perspectives. Dans ce contexte, on distingue deux types de transmission numériques : transmission filaire et celle sans fil. En effet, grâce aux réseaux sans fils, un utilisateur a la possibilité de rester connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu, c'est la raison pour laquelle on entend parfois parler de "mobilité" et de " contrôle à distance " . Aujourd’hui, des nombreuses technologies sans fils standardisées comme le Wifi, le Bluetooth ou l’infrarouge, ont fait leur apparition, sans qu’aucune d’entre elles ne soit réellement parfaite. Il existe principalement, deux méthodes pour la transmission sans fil: la transmission par les ondes infrarouges et la transmission par les ondes radios. Dans ce cadre, notre projet intitulé : «Etude et mise en œuvre d’un système d'ordre basé sur le réseau sans fil » va porter sur le développement d’un système de commande intelligent, qui est réalisée par le protocole de communication sans fils Zigbee et qui traduit un nouveau type de dialogue homme –machine ou machine-machine. Notre système de commande intelligent est composé d’un environnement électronique et d’un environnement logiciel. La partie électronique, comporte une carte à base d’un microcontrôleur qui a pour rôle de gérer l’affichage de menu sur un écran LCD coté client et les commandes à préparer coté cuisinier. Et aussi d’un module xbee qui servira comme un émetteur / récepteur de données entre les différentes acteurs de système. La partie logicielle a été développée sous l’environnement Microsoft Visual Basic 2012. Nous avons conçu une interface homme machine (IHM) qui permettra à l’administrateur l’acquisition et la gestion des commandes des différentes tables et de confirmer la bonne réception.
  • 17. 2 Notre système sera capable de :  Pouvoir afficher le menu sur l’écran LCD coté client dès que ce dernier le demande.  Assurer la fiabilité de transmission bidirectionnelle des commandes entre le client - l’administrateur et entre l’administrateur-cuisinier.  Avoir une gestion des commandes en temps réel. Tout au long de ce rapport, nous allons exposer les différentes étapes de réalisation de notre projet, en commençant dans le premier chapitre, par une présentation des notions fondamentales relatives à la compréhension de notre sujet, ensuite nous présenterons les différentes solutions existantes et dans la deuxième partie, on donnera une description détaillée de la solution formulée et à la fin de ce chapitre nous allons se focaliser sur les communications à distance et la technologie choisie pour réaliser le travail requis. Ceci sera d’une importance majeure pour prédire le comportement de notre système. Dans le deuxième chapitre, nous allons passer au premier lieu ,à la présentation de différentes composants électroniques utilisés et nécessaires pour la conception de notre système avec une étude comparative entre les produits similaires du marché. Et la dernière partie sera consacrée à la présentation de l’environnent utilisé pour la conception de l’interface graphique qui sera utile pour la gestion de commandes et l’enregistrement dans la base de données. Ensuite, dans le troisième chapitre nous étudions les schémas synoptiques des circuits. Ce dernier chapitre, est d’une importance majeure pour prédire le comportement de notre système. Enfin, nous passons à la présentation de la démarche suivie pour la réalisation pratique de nos cartes électroniques. Les résultats de simulation et de synthèse sont également donnés. Et pour finir, nous allons clôturer ce manuscrit par une conclusion générale.
  • 18. Chapitre I: Etude de l’existant
  • 19. Chapitre1 : Etude de l’existant 4 I. Introduction Dans ce premier chapitre, nous allons mettre notre projet dans son cadre général, nous allons expliquer le besoin de réaliser un tel projet, les solutions potentielles pour résoudre les problèmes liés au service de la clientèle ainsi que le principe de fonctionnement de notre système. II. Cadre du projet Dans tous les secteurs d’activité, améliorer le service client reste vital pour réussir. Dans nos jours, suite à l’augmentation du la concurrence, et tout en profitant de l’évolution technologique, les entrepreneurs, les sociétés commerciales et surtout les restaurateurs sont toujours à la recherche de nouvelles idées et des technologies innovatrices qui leurs permettront d'aller au-delà des données brutes et d'identifier leurs faiblisses, d’améliorer leurs performances tout en motivant leurs employés à être proactifs et d’améliorer et contrôler la qualité de leurs services, afin de garder toujours une bonne réputation chez ses clients. III. Problématique du projet et analyse fonctionnelle des besoins Pour aboutir à un système embarqué flexible, intelligent et qui répond aux besoins demandés par les différents clients potentiels (entrepreneurs et consommateurs), il est important de se focaliser en premier lieu sur les problématiques du projet pour pouvoir s’organiser. Dans ce contexte, nous allons aboutir à une étude fonctionnelle qui sera présenté grâce à des outils clairement définis afin d’avoir un produit qui satisfaire les besoins de son utilisateur. On trouve ainsi :  La Méthode APTE a été créée par Gilbert Barbey en 1964. Elle est aujourd'hui une marque déposée par la société APTE. Elle désigne une méthode d’analyse fonctionnelle et d’analyse de la valeur pour la conduite de projets d’innovation et d’optimisation.
  • 20. Chapitre1 : Etude de l’existant 5 III.1 Expression fonctionnel des besoins  Bête à Cornes La bête à corne (voir figure 1) est un outil d’analyse fonctionnelle du besoin. Elle est l'outil de la représentation des 3 questions fondamentales qui sont :  A qui rend service ce système ?  Sur quoi agit-il ?  Dans quel but ? Ce diagramme permet d’exprimer la recherche du besoin de nos clients potentiels (entrepreneurs et consommateurs). Figure 1 : Schéma d'identification des fonctions III.2 Identifications des fonctions et services  Diagramme de pieuvre Le diagramme pieuvre permet de définir les liens (c’est-à-dire les fonctions de service offert) entre le système et son environnement. Ce diagramme permet de recenser la plupart des fonctions du notre système (les fonctions principaux (FP) et les fonctions contraintes (FC)). (Voir figure 2)
  • 21. Chapitre1 : Etude de l’existant 6 Figure 2: Schéma d'identification des services FP1 : faire entrer le choix de nourriture en pressant sur des chiffres bien déterminés du clavier. FP2 : envoie de commandes. FP3 : gestion de commande. FP4 : système de payement. FC1 : remettre le menu à chaque table du client. FC2 : utilisation de la carte d’interface. FC3 : enregistrement des commandes dans la base de données puis calcul et représentation du prix totale de chaque table. FC4 : affichage des commandes chez le cuisinier. FC5 : résister à la poussière, chaleur, sueur. FC6 : alimentation du système.  Méthode de SADT Le diagramme SADT (Modélisation du système par la méthode SADT) qui permet la recherche de solutions technologiques à aboutir par notre système. (Voir figure 3) Figure 3: schéma de solutions technologiques recherchées
  • 22. Chapitre1 : Etude de l’existant 7 III.3 Cycle de vie de l’analyse fonctionnelle Figure 4:schéma typique de cycle de vie de l’analyse fonctionnelle de système III.3.1 Analyse fonctionnelle externe Ce type d’analyse concerne l’expression fonctionnelle du besoin tel qu’exprimé par le client-utilisateur du notre produit: Il s’agit de mettre en évidence les fonctions de service ou d’estime du produit étudié. Le produit est considéré comme une «boite noire» et ne fait pas partie de l'analyse. (Voir figure 5) Figure 5: schéma typique de l’analyse fonctionnelle externe de système
  • 23. Chapitre1 : Etude de l’existant 8 III.3.2 Analyse fonctionnelle interne Ce type d’analyse concerne le produit lui-même, car l'objectif est d'améliorer son fonctionnement ou ses propriétés, de réduire son prix d'achat, son coût d'utilisation, son coût d'entretien…Il s'agit de comprendre l'intérieur de la boite pour en comprendre l'architecture, la combinaison des constituants, les fonctions techniques. (Voir figure 6) Figure 6: schéma typique de l’analyse fonctionnelle interne de système En effet, aujourd’hui, chaque établissement gâche un temps inconsidéré, pendant que leurs clients choisissent les produits qui leurs plaisent le plus, mais également durant la prise de commandes sur le terminal de ventes, et de la gestion des paiements. Des recherches et des projets ont été réalisée afin d’entreprendre ces problèmes, mais la plupart d’elles n’ont pas été réussis. En effet, elles n’ont eu qu’un succès mitigé en raison des difficultés à intégrer les différents éléments. Auparavant, la connectivité était synonyme de communication unidirectionnelle, où les périphériques chargés de capturer les données et envoyaient celles-ci à un système d’entreprise.
  • 24. Chapitre1 : Etude de l’existant 9 IV. La solution proposée La solution recherché est un système réellement intelligent exigent une communication bidirectionnelle entre les équipements et les systèmes centraux. Pour permettre aux entreprises de renvoyer les données et les informations ainsi acquises au périphérique, afin de les exploiter au point d’interaction avec le client. En outre, L’amélioration du temps dédié à la prise de commandes constitue effectivement une part essentielle de notre activité. Diminuer cette étape revient à augmenter considérablement le nombre de clients que nous pouvons servir simultanément. Notre recherche pour optimiser cette étape nous a orientés vers une solution qui donne au client la possibilité de passer sa commande directement depuis sa table sans faire appel à un serveur. Cela nous a permis non pas d’optimiser, mais de supprimer entièrement la perte de temps liée à la prise de commandes et à la gestion des paiements. Une telle opportunité permettra de satisfaire un nombre nettement plus considérable de clients, tout en éliminant les fils d'attente. Dans ce cadre, notre projet porte sur le développement d’un système de commande automatisé (libre-service (SROS)) dans un restaurant, ordonnée par l'intermédiaire d’un réseau sans fil qui porte sur le principe de la communication série RS232 à l'aide d’un module Xbee. Pour se faire, on va disposer à chaque table d’un module xbee qui joue le rôle d’un émetteur-récepteur pour la transmission de données à distance et d’un afficheur lcd relié à un clavier, pour passer la commande et leurs choix de plats passent directement sans avoir besoin des services d’un serveur. La commande sera envoyée à l’administrateur pour faire la gestion des commandes et sera enregistrés dans une base de données à l’aide d’un système développé sous l’environnement Visual Basic 2012. Ensuite, l’administrateur va porter le cuisinier à la connaissance du choix de nourriture de clients, qui sera affiché sur un écran lcd disposer dans la cuisine et mettre en courant le client que sa commande a été bien reçue. Ces données reviennent alors au périphérique, afin d’améliorer l’interaction avec le client en temps réel. Finalement, lorsque la cuisson est terminée, le chef va informer l’administrateur pour faire appeler le serveur.
  • 25. Chapitre1 : Etude de l’existant 10 Figure 7: vision préliminaire du système V. Transmission des données dans les réseaux sans fil par les ondes radioélectriques V.1 Introduction générale sur la transmission par les ondes radios Durant ces dernières décennies, les transmissions par les ondes radios ont été en forte évolution avec un impact important sur un grand nombre d’applications des domaines civils et Militaires etc. En effet, l’histoire des techniques d'émission radio a commencé avec les premières expériences de Hertz, s’est poursuit avec les découvertes d'Édouard Branly, les travaux et essais de Guglielmo Marconi, de Camille Tissot, du général Gustave Ferrié et de quelques autres inventeurs.. La transmission radio consiste à utiliser comme support de transmission d'un message , une onde radioélectrique. Elle a l’avantage de ne pas être arrêtés par les obstacles. En fait, l’onde radio (radio fréquence) est faite référence à un courant alternatif qui, lorsqu'il est introduit dans une antenne, génère un champ électromagnétique qui permet la communication sans fil. Ces fréquences couvrent une portion signifiante du spectre de
  • 26. Chapitre1 : Etude de l’existant 11 radiation électromagnétique, s'étendent de 9 kilohertz (9kHz) à plusieurs centaines de gigahertz (GHz) et qui peuvent atteindre au maximum 300 GHZ. Lorsqu'une fréquence radio est transmise à une antenne, cela génère un champ électromagnétique qui se propage dans l'air. Ce champs est souvent appelé un champ RF, ou "onde radio". Tous les champs RF ont une longueur d'onde qui est inversement proportionnelle à la fréquence. La tâche de transmission consiste à acheminer l’information de la source vers le destinataire avec le maximale de fiabilité (voir figure 8). Le but d'une modulation est de transmettre faiblement des informations d'un émetteur à un récepteur, a travers un canal de transmission. Ce canal possède un certain nombre de caractéristiques et de contraintes qu'il faut prendre en compte. Par exemple, un canal sélectif en fréquence attenue le signal dans certaines bandes de fréquences et l'amplifie dans d'autres bandes, et ces perturbations doivent être prises en compte par le système de transmission. Ainsi les données numériques doivent subir un certain nombre de transformations avant d'être transmises, et une autre série de transformations est effectuée dans le récepteur pour obtenir à nouveau les données numériques envoyées. On parle de modulation de fréquence par opposition à la modulation d'amplitude. En modulation de fréquence, l'information est portée par une modification de la fréquence de la porteuse, et non par une variation d'amplitude. La modulation de fréquence est plus robuste que la modulation d'amplitude pour transmettre un message dans des conditions difficiles. Figure 8 : Chaîne de transmission numérique
  • 27. Chapitre1 : Etude de l’existant 12 V.2 Emission des ondes radioélectriques Un émetteur d’ondes radioélectriques est un équipement électronique de télécommunications, qui par l’intermédiaire d’une antenne radioélectrique, rayonne des ondes électromagnétiques dans l’espace hertzien .Pour le côté émetteur, on a une source qui émet un message numérique sous la forme de suite d’élément binaire. Les composants essentiels d’un émetteur sont un générateur d’oscillation, servant à convertir le courant électrique en oscillation d’une fréquence radioélectrique déterminé, des amplificateurs, permettant d’augmenter l’intensité de ces oscillations tout en conservant la fréquence désirée ; et un transducteur, convertissant l’information à transmettre en tension électrique variable, proportionnelle à chaque instant à l’intensité du phénomène. Pour la transmission du son le transducteur sera microphone. L’architecture d’un émetteur varie beaucoup selon les applications, particulièrement selon qu’il est mono fréquence, comme en radiodiffusion, multifréquence comme en radiotéléphonie, à large bande comme en communications militaires, ainsi que selon le type de modulation. L’émetteur la plus simple mono fréquence et modulation d’amplitude comporte (voir figure 9) :  Une source à la fréquence de porteuse, généralement issue d’un oscillateur à quartz.  Un amplificateur de puissance modulé en amplitude par le signal amplifié.  Une antenne couplée à la sortie de l’amplificateur. Figure 9: Chaîne d’émission Radio fréquentielle de base La variété des antennes utilisées selon les applications est plus grande que celle des schémas d’émetteur .Dans tous les cas, l’adaptation des impédances entre l’étage amplificateur final et l’antenne, ainsi que la ligne de transmission éventuelle, sont critiques. Un circuit passif adaptateur d’antenne est utilisé si l’antenne ne présente pas l’impédance
  • 28. Chapitre1 : Etude de l’existant 13 Caractéristique demandée par l’étage de sortie .La ligne de transmission peut être de type coaxial, de type guide d’onde en faisceaux hertziens ou radars, ou encore une ligne haute impédance bifilaire. V.3 Réception des ondes radioélectrique Les techniques de réception des ondes radioélectriques permettent de restituer les informations analogiques ou numériques portées par une onde radioélectrique : divers schémas de récepteurs, de filtrage, de démodulation sont utilisés, en fonction des applications et les fréquences. Les circuits de « réception » commencent à la sortie de l’antenne, le signal étant sous forme électrique, jusqu’à la sortie du démodulateur analogique principal. Ce signal en « bande de base » étant à niveau suffisant et permettant la démodulation ultérieure de ses diverses composantes, puis leur traitement et décodages éventuels. Les caractéristiques d’interface et d’utilisation sont très liées au type d’application :  Impédance d’antenne ; généralement 50 Ω, mais certains récepteurs sont munis d’une entrée haute impédance pour les modulations de fréquences  Tension et plage d’alimentation  Limites d’environnement (humidité, température, etc.)  Rayonnement de l’entrée antenne L’architecture des récepteurs a évolué progressivement depuis le simple détecteur, jusqu’aux schémas à multiple conversion et synthétiseurs. Les étapes principales de définition d’un récepteur pour une application nouvelle, ou une amélioration d’un concept existant, sont destinées à assurer les performances demandées :  L’analyse de la chaîne de gain  L’analyse du plan de fréquence  L’analyse des filtrages  L’analyse du facteur de bruit global tous étages compris  L’analyse des oscillateurs locaux et de leur méthode de génération L a structure de ce récepteur est très simple (voir figure 10) :  Un ou plusieurs étages d’amplification portent le signal d’antenne à un niveau suffisant pour permettre un fonctionnement correct du modulateur (typiquement 300 mV)  Un filtre de bande élimine les signaux indésirables
  • 29. Chapitre1 : Etude de l’existant 14  Le démodulateur extrait du signal modulé le signal modulant, c’est-à-dire l’information originale. Dans cette structure, la sensibilité et la sélectivité sont déterminées par l’amplificateur RF. Le récepteur à amplification directe n’est utilisé que dans des applications simples pour capter un seul émetteur, dont le signal est relativement fort. Il était utilisé par exemple dans les premiers récepteurs de télévision. Figure 10: Chaîne de réception Radio fréquentielle de base V.4 Codage et décodage Vers la fin des années 30, Claude Shannon démontra qu’à l’aide de « contacteurs » (Interrupteurs) fermés pour « vrai » et ouverts pour « faux » il était possible d’effectuer des opérations logiques en associant le nombre « 1 » pour « vrai » et « 0 » pour « faux ». Les ordinateurs fonctionnent donc suivant une logique à deux états (0 et 1) qui Déterminent une logique binaire. Ce codage de l’information est nommé base binaire .C’est avec ce codage que fonctionnent les ordinateurs. Il consiste à utiliser deux états (représentés par le chiffre 0 et 1) pour coder les informations. Nous travaillons en général avec 10 chiffres (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9),on parle alors de base décimale. Toute information le long d’une chaine numérique doit être représentée sous forme binaire aussi bien en interne que sur les « fils » qui permettent de transmettre l’information aux autres composants. La transmission numérique consiste à faire transiter les informations sur le support physique de communication sous forme de signaux numériques. Ainsi, des données analogiques devront préalablement être numérisées avant d’être transmises.
  • 30. Chapitre1 : Etude de l’existant 15 Toutefois, les informations numériques ne peuvent pas circuler sous format de 0 et de 1 directement, il s’agit donc de les coder sous format d’un signal possédant deux états, par exemple :  Deux niveaux de tension par rapport à la masse  La différence de tension entre deux fils  La présence /absence de courant dans un fil  La présence /absence de lumière Le codage en bande de base consiste à faire correspondre un signal électrique à plusieurs éléments binaire à la source. Les codeurs transforment une suite de bits à une suite symbole. En effet le but finale de notre projet, est de concevoir un système qui joue un rôle décisif en offrant un échange d’informations bidirectionnel ,permettant de clore la boucle du retour d’information et offre l’opportunité au administrateur de collecter des données de ces équipements et de porter l’interaction à un niveau inédit. VI. Conclusion L’analyse des besoins du notre système, nous a permis d’avoir une vision plus précise sur le sujet et une compréhension plus profonde des tâches à réaliser. Elles mènent également à prévoir les besoins matériels et logiciels nécessaires pour atteindre l’objectif. Ce qui nous viendrons de parler dans le chapitre suivant.
  • 31. Chapitre II: Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires
  • 32. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 17 I. Introduction Après une étude de l’existant, et après l’étude fonctionnelle de notre nouveau système de commande à distant, nous allons présenter dans ce chapitre quelques notions et technologies utiles qui vont servir à mieux comprendre notre sujet. Ce chapitre sera composé de deux parties qui seront réparties comme suit. La première partie, sera consacrée à la présentation du principe et concept des solutions existantes et leurs nouveaux enjeux avec une étude comparative entre les produits similaires du marché. Et la dernière partie sera consacrée à la présentation de l’environnent utilisé pour la conception de l’interface graphique qui sera utile pour la gestion de commandes et l’enregistrement dans la base de données. II. Présentation de différentes composants électroniques utilisés II.1 Les microcontrôleurs Le microcontrôleur est l’élément central du notre projet. C'est un circuit intégré qui rassemble les éléments essentiels d'un ordinateur, il est composé : - D'un microprocesseur. - D'une mémoire vive type mémoire RAM. - D'une mémoire morte type mémoire Flash. - D'interfaces d'entrées/sorties parallèles, séries. - D'interfaces d'entrées/sorties analogiques. - De Timers (registres compteurs de temps ou d'évènements). - D'autres modules plus au moins sophistiqués selon la taille des µC. Figure 11 : architecture interne d’un microcontrôleur
  • 33. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 18 IL est généralement moins puissant qu'un microprocesseur en terme de rapidité ou de taille mémoire et se contente le plus souvent d'un bus 8 ou 16 bits. Ainsi, sa grande souplesse d’utilisation et sa facilité de programmation permettent de concevoir des applications très robustes. En effet, un microcontrôleur peut être programmé une fois pour toutes afin qu'il effectue une ou des tâches précises pour une ou des applications précises. Mais les µC récents peuvent être reprogrammés et ceci grâce à leur mémoire reprogrammable de type FLASH (d'où le terme flasher quelque chose). Les microcontrôleurs, quelque soit leurs constructeurs, ont des architectures très similaires et sont constitués de modules fondamentaux assurant les mêmes fonctions : - UAL. - Ports d'E/S. - Interfaces parallèles, série. - Interfaces analogiques. - Timers et horloge temps réels ... On peut dire que seul le langage de programmation (Assembleurs, langages évolués (C, Basic, Pascal...) constitue la différence majeure entre deux microcontrôleur (similaires). II.1 .1 Présentation de l’architecture de Microcontrôleur PIC 16F877 Un PIC est un microcontrôleur, c'est à dire une unité de traitement de l'information de type microprocesseur à laquelle on a ajouté des circuits internes permettant de réaliser des montages sans nécessiter l'ajout de composants externes. Les Pics sont des composants RISC (Reduced Instructions Set Computer), ou encore (composant à jeu d'instructions réduit). Le microcontrôleur pic est d’architecture Harvard : Seul les bus de données (data ou instruction) sont représentées. Figure 12: architecture interne simplifiée d’un PIC
  • 34. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 19 Différentes familles des Pics : La famille des Pics est subdivisée à l'heure actuelle en 3 grandes familles : · Base-line : c'est une famille qui utilise des mots d'instructions de 12 bits. · Mid-range : c'est une famille qui utilise des mots de 14 bits (dont font partie les 16F84 16F876 et 16F877). · High-end : c'est une famille qui utilise des mots de 16 bits. II.1 .2 Principales caractéristiques du PIC 16F877 Le PIC 16F877 est caractérisé par : - Une fréquence de fonctionnement élevée, jusqu'à 20 MHz. - Jeu d’instructions de 35 instructions. - Une mémoire de données vive de type RAM de 368 octets. - Une mémoire morte EEPROM de 256 octets pour la sauvegarde des données. - Une mémoire de programme de type FLASH de 8 Kmots (1mot = 14 bits). - Chien de garde WDT. - Une pile (Stack) à 8 niveaux. - 14 sources d’interruptions. - 33 lignes d'entrées /sorties. Chaque sortie peut sortir un courant maximum de 25 mA. Ces 33 port entrées/ sorties répond parfaitement à toutes ces exigences :  Port A : 6 pins I/O numérotées de RA0 à RA5.  Port B : 8 pins I/O numérotées de RB0 à RB7.  Port C : 8 pins I/O numérotées de RC0 à RC7.  Port D : 8 pins I/O numérotées de RD0 à RA7.  Port E : 3 pins I/O numérotées de RE0 à RE2. -3 Temporisateurs :  TIMER0 (compteur 8 bits avec pré diviseur).  TIMER1 (compteur 16 bits avec pré diviseur et possibilité d'utiliser une horloge externe réseau RC ou QUARTZ).  TIMER2 (compteur 8 bits avec pré diviseur et post diviseur). - 2 entrées de captures et de comparaison avec PWM (Modulation de largeur d'impulsions). - Un convertisseur Analogique Numérique 10 bits avec 8 entrées multiplexées.
  • 35. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 20 - Une interface de communication série asynchrone et synchrone (USART/SCI). - Une interface de communication série synchrone (SSP/SPI et I2C). - Une tension d'alimentation entre 2 et 5.5 V. Figure 13: Schéma de Bloc Pic 16F877 II.1.3 Brochage du PIC 16F877 L'intégration du PIC 16F877 dans un schéma électronique est des plus aisées. L'alimentation se fait au travers de deux broches VDD qui requièrent une tension de 5V. Un découplage au travers d'un condensateur est recommandé par le constructeur. La broche MCLR sert à initialiser le microcontrôleur en cas de la mise sous tension, de remise à zéro externe, de chien de garde et en cas de la baisse de tension d’alimentation. Les broches VDD (broches 11 et 32) et VSS (broches 12 et 31) servent à alimenter le PIC comme indique la Figure 14. Toutes ces caractéristiques sont accessibles sur un boitier de type DIP, organisé selon la Figure 14. Le boîtier du PIC 16F877 comprend 40 pins : - 33 pins d’entrées/sorties. - 4 pins pour l’alimentation. - 2 pins pour l’oscillateur. - un pin pour le Reset (MCLR).
  • 36. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 21 Figure 14: Brochage du PIC 16F877 II.1 .4 Choix du microcontrôleur PIC 16F877 Notre choix du microcontrôleur s’est dirigé vers le PIC 16F877 vu ces différentes caractéristiques (leur faible coût en permet une large utilisation dans des domaines variés) et aussi l’application envisagée. Tout d’abord, ses entrées/sorties sont suffisantes pour commander l’afficheur LCD et le reste des composants de la carte. Finalement, il possède un port RS232 pour communiquer avec les différentes parties de système. II.2 Quartz et composants associés Le quartz sert à créer une horloge qui donne la cadence au microcontrôleur. La fréquence d'un quartz est choisie en fonction du programme intégré dans le microcontrôleur et du protocole choisi pour communiquer avec l'extérieur de la carte électronique. Les différences de valeurs s'expliquent par le type de microcontrôleur et les nécessités de vitesse d'exécution des instructions du programme. Nous choisissons toujours notre quartz de manière à ce que le contrôleur soit capable de supporter une transmission Midi full speed (flot d'informations ininterrompu) tout en réalisant les opérations prévues pour la carte. (Voir figure 15)
  • 37. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 22 Figure 15: Quartz 4MHz Un quartz est associé à deux condensateurs, de capacités de l'ordre de dizaine de picofarads. Sur notre montage, il s'agit de capacités de 27 pF. (Voir figure 16) Figure 16: condensateurs associés au quartz II.3 La signalisation Le module de signalisation comporte deux éléments nécessaires pour informer le cuisinier de nouvelles commandes. On peut citer comme suite : II.3.1 Le bipeur Le bipeur (en anglais beeper ou buzzer) est un élément électromécanique ou piézoélectrique qui produit un son caractéristique quand on lui applique une tension : le bip. Certains nécessitent une tension continue, d'autres nécessitent une tension alternative.
  • 38. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 23 Figure 17: Image d’un Bipeur  La diode 1N4001 dite « de roue libre » permet d’évacuer le courant créer lorsque le Buzzer ralentie alors qu’il n’est plus alimenter. (Voir figure 17) II.3.2 Une diode électroluminescente Une diode électroluminescente (en anglais : Light-Emitting Diode), est un composant optoélectronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique et elle ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens et produit un rayonnement monochromatique ou poly chromatique. Elle est utilisé lors d’envoie de commandes chez le client et lors de réception des commandes chez le cuisinier. (Voir figure 18) Figure 18: Image d’une Led II.4 Afficheur lcd II.4 .1 Définition Les afficheurs LCD (Liquid Crystal Display) sont devenues incontournables dans toutes applications qui demandent la visualisation de paramètres, il s’agit donc d’une interface Homme/Machine. Ils sont très utilisés dans les montages à microcontrôleur, et permettent une grande convivialité. Ils peuvent aussi être utilisés lors de la phase de développement d’un programme, car on peut facilement y afficher les valeurs de différentes variables.
  • 39. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 24 Plusieurs afficheurs sont disponibles sur le marché et diffèrent les uns des autres, par leurs dimensions, (de 1 à 4 lignes de 6 à 80 caractères), et aussi par leurs caractéristiques techniques et leur tension de service. Les afficheurs nécessaires dans notre système sont : -un afficheur LCD 2*16 chez le client. -un afficheur LCD 4*20 chez le cuisinier. Figure 19 : afficheur Lcd II.4 .2 Schéma fonctionnel Figure 20 : Schéma fonctionnel d’un LCD
  • 40. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 25 Comme il le montre le schéma fonctionnel, l'affichage comporte d'autres composants que l'afficheur à cristaux liquides (LCD) seul. Un circuit intégré de commande spécialisé, le LCD Controller, est chargé de la gestion du module. Le "contrôleur" remplit une double fonction: d'une part il commande l'affichage et de l'autre se charge de la communication avec l'extérieur. II.4.3 Branchement Quelque soit le nombre de lignes ou de colonnes disponibles dans un écran LCD, les pins gardent le même type de brochage et les mêmes fonctionnalités.  Voici les broches présentes sur le module : Figure 21: Mode de brochage d’un afficheur LCD Au dessous de l’écran à cristaux liquides proprement dit, on trouve une série de 16 broches ayant pour rôle : (voir Tableau 1)
  • 41. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 26 Tableau 1 : brochage des pins de LCD Les broches 15 et 16 ne sont présentes que sur les afficheurs LCD avec retro-éclairage. Il existe deux modes de branchements :  8 bits : les connecteurs D0 à D7 seront utilisés pour envoyer des données à l’afficheur.  4 bits : seuls les connecteurs D4 à D7 seront utilisés pour envoyer des données à l’afficheur. Les données seront envoyées en 2 fois. Dans ce mode, D0 ... D3 sont à connecter à la masse. Les deux modes donnent accès aux mêmes fonctionnalités. Dans notre projet, nous utiliserons le mode 4 bits, seulement 7 fils nécessaires pour contrôler l’afficheur. II.5 Le module de transmission II.5.1 Le protocole de transmission sans fil Zigbee Le zigbee est un protocole de haut niveau permettant la communication de petites radios, à consommation réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les réseaux à dimension personnelle (Wireless Personal Area Networks : WPAN).
  • 42. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 27 La spécification initiale de zigbee propose un protocole lent dont le rayon d’action est relativement faible, mais dont la fiabilité est assez élevée, le prix de revient faible et la consommation considérablement réduite. Il est utilisé aussi bien pour des applications grand public telles que celles liées à la domotique, que pour des domaines plus liés aux communications sans fil en milieu industriel. On retrouve donc ce protocole dans des environnements embarqués où la consommation est un critère de sélection.  Zigbee par rapport à d’autres protocoles sans fil Dans le tableau suivant, on a signalé quelques différences entre l’alliance zigbee et d’autres fameux protocoles : Bluetooth et Wifi. Tableau 2: tableau illustratif de différents protocoles de transmission Comme il est illustré dans ce tableau ci dessus, le choix de protocole de transmission dépend de plusieurs critères de sélections (consommation d’énergie, prix, portée, vitesse de transmission etc.) qui défèrent d’un protocole à un autre. Dans notre système, nous allons adapter le protocole zigbee comme module de transmission qui a la faveur d’avoir une transmission des donnés a long porté (100m), a faible cout et facile a utilisé avec une consommation d’énergie moine importante que les autres protocoles. II.5.2 Caractéristiques des modules XBee Les modules XBee présentent des hautes performances en termes de transmission RF, de consommation électrique et de gestion réseaux. En effet le XBee permet de recevoir et d'émettre des données en même temps, on dit qu'il est full duplex, contrairement à la radio FM qui envoient les informations dans un seul sens (simplex) et au talkie-walkie qui ne permet pas à deux émetteurs de parler en même temps
  • 43. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 28 (half-simplex). On dit aussi que le XBee est un transceiver qui est la contraction de transmitter (émetteur) et de receiver (récepteur). Figure 22: Pins du module Xbee  Communication RF Les modules XBee présentent une puissance de sortie RF de 10 mW (0dbm). Concernant la portée intérieure, elle peut atteindre au maximum les 30 mètres suivant la nature des obstacles. Pour la portée extérieure, elle est au maximum de 100 mètres en champ libre. Le débit RF est de 250 Kbps alors que le débit à l’interface est au maximum de 115.2 Kbps. Enfin, le récepteur possède une sensibilité de -92 dbm.  Consommation Le module XBee est alimenté sous une tension comprise entre 2.8 et 3.4 V. Pour une alimentation de 3.3 V, la consommation est de 45 mA en émission et elle vaut 50 mA en réception. II.5.4.Carte d'interface rs232 pour xbee Cette carte interface a été conçue pour permettre une connexion simple et fiable entre un PC, un capteur, un périphérique et un module radio XBee. Tous les produits XBee 2.4GHz et 868MHz sont supportés. Grâce à l’utilisation de cette carte interface intégrée entre un PC et un module de communication XBee, vous transformerez toutes vos liaisons câblées en une connexion ‘‘wireless’’. (Voir figure 23) Figure 23: connexion de module Xbee avec la carte interface RS232
  • 44. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 29 II.6 Régulateur 3. 3 V Figure 24: Régulateur de tension LM1117T Nous savons que le module Xbee nécessite une tension d’alimentation maximale de 3.3V. Alors pour le pouvoir alimenter à partir de VCC (5V) nous avons choisi d'utiliser un régulateur LM1117T, ce composant permettant d'obtenir une tension de sortie stable de 3.3V. (Voir figure 24) II.7 Clavier 12 touches Le clavier (en anglais Keyboard) permet, à la manière des machines à écrire, de saisir des caractères (lettres, chiffres, symboles ...). Le clavier 12 touches est constitué de 12 boutons poussoirs interconnectés de façon à former une matrice 4x3 (4 lignes x 3 colonnes). Une touche enfoncée provoque un court-circuit entre la ligne et la colonne qui est matérialisé par un niveau logique 0 et tout le reste est à 1 (voir figure 26). Figure 25 : clavier 12 touches Figure 26: structure interne du clavier
  • 45. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 30 III. Développements logiciel du système  Outils et Environnement logiciel utilisés Le long de la phase de développement, nous avons utilisé l’environnement logiciel suivant : Microsoft Visual Studio 2012, SQL Server Compact. III.1 Microsoft Visual Studio  Microsoft Visual Studio est une suite de logiciels de développement pour Windows conçue par Microsoft. La dernière version s'appelle Visual Studio 2015. Visual Studio est un ensemble complet d'outils de développement permettant de générer des applications Web ASP.NET, des Services Web XML, des applications bureautiques et des applications mobiles. Visual Basic, Visual C++, Visual C# et Visual J# utilisent tous le même environnement de développement intégré (IDE, Integrated Development Environment), qui leur permet de partager des outils et facilite la création de solutions faisant appel à plusieurs langages. Par ailleurs, ces langages permettent de mieux tirer parti des fonctionnalités du Framework .NET, qui fournit un accès à des technologies clés simplifiant le développement d'applications Web ASP et de Services Web XML grâce à Visual Web Developer. Pour avoir une interaction de l’administrateur de restaurant en temps réel nous avons pensé d’implémenter une interface graphique, dans le but de l’aider à déployer rapidement un système intelligent pour un retour sur investissement plus rapide.  Implémentation de l’application Dans cette section, nous mettons l’accent sur la réalisation de l’application graphique chez l’administrateur. Ainsi, nous vous présentons des exemples d’imprimes écran des interfaces. Figure 27: Interface d’accueil
  • 46. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 31 La figure 27 présente l’interface d’accueil de l’application .Lorsque l’administrateur lance l’application, cette interface s’affiche .Il a besoin de faire entrer le numéro du port COM de connexion pour gérer la communication avec les autres xbee. Figure 28: interface affichage de commandes La figure 28 présente l’interface d’affichage de demandes à préparer, lors de validation de l’interface Demande sera affichée. Figure 29: interface de gestion des commandes Figure 29 présente l’interface de gestion des commandes, qui facilite au l’administrateur l’envoie des commandes à préparer au cuisinier et informer le client de la réception de ses commandes.
  • 47. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 32 Figure 30: Interface gestion de Menu Figure 30 présente l’interface de gestion de Menu qui offre à l’administrateur d’un restartant l’opportunité d’ajouter, supprimer ou modifier les noms des plats et leur prix. Figure 31:Interface caissier La figure 31 prèsente l’ interface caissier qui permet de faciliter le payement , à partir de laquelle l’administrateur peut avoir accéder au prix total de chaque table et avoir rapidement le reste de payement sans faire de calcul .
  • 48. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 33 Figure 32:interface historique des commandes La figure 32 prèsente l’historique des commandres vendues (numéro de table ,demande, quantité,prix avec date et heure de la réception des commandes). III.2 SQL Server Compact  SQL Server Compact est un moteur de base de données incorporé qui permet de stocker facilement la base de données. Cela ne nécessite pas l'exécution d'un processus d'installation ou l'installation d'un serveur de base de données. Il peut être utilisé avec les applications avec un niveau de confiance moyen qui sont exécutées dans un environnement d'hébergement Web. SQL Server Compact est un bon choix pour une utilisation dans des contextes de développement, de test et de production avec un volume de trafic faible. Dans ce contexte , on a pensé de concevoir à l’aide de SQL Server Compact une base de donnée locale pour faciliter l’analyse des données chez l’administrateur et qui permet d'accéder à des informations à jour et exactes.
  • 49. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 34 Figure 33 : les différentes tables de base de données Notre base de données comprend trois composants principaux.(voir figure 33) Le premier est la table alimentaire (table food ) qui est utilisée pour stocker les menus comprenant noms des plats , prix voir (Figure 34 et 35). Figure 34: diagramme descriptive de contenu de table « food » Figure 35: interface table de base de données « food »
  • 50. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 35 Figure 36: interface table de base de données « demande » La seconde est la table Demande pour stocker des renseignements concernant les demandes vendues . Elle inclut le numéro de table, demande, quantitéprix, date de réception de commande comme illustré à la Figure 36. Figure 37: interface table de base de données « demandes » La troisième est la table Demandes pour stocker les renseignements temporaires concernant les demandes vendues . Elle inclut le numéro de table, demande, quantité,prix, date de réception de commande comme illustré à la figure 37.
  • 51. Chapitre2 : Analyse et spécification de matériels et logiciels nécessaires 36 IV. Conclusion Dans ce deuxième chapitre, nous avons présenté une étude bibliographique sur les composantes utilisées dans notre système de commande intelligent, essentiellement le microcontrôleur 16F877, le module de transmission sans fil Xbee et aussi nous avons présenté une brève introduction sur les autres composants principaux qui vont être utiles avec une description détaillées de l’interface graphique élaboré par l’environnement Visual studio 2012. Ainsi, nous nous sommes intéressés à la planification de notre travail avant de passer à la phase de conception. Cette étape sera bien décrite dans le chapitre suivant.
  • 52. Chapitre III:Conception et Réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil
  • 53. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 38 I. Introduction Ce chapitre constitue le dernier volet du rapport de notre projet. Il a pour objectif d'exposer le travail achevé. Pour ce faire, nous allons présenter les travaux que nous avons mené dans le cadre de notre projet pour la réalisation des cartes de commande et d’affichage du notre modèle en abordant la conception détaillée de chaque partie du système afin d’obtenir une schématisation complète. Et dans la deuxième partie nous allons décrire les éléments constitutifs de la solution envisagée. Enfin, nous allons présenter le travail réalisé. II. Structure générale du système Les systèmes intelligents représentent aujourd’hui, les moyens novateurs de rendre votre restaurant plus attrayant, plus intéressant, plus haute-technologie. Ce ne sont pas seulement des «captures» et certainement pas de nouveaux éléments de décor, plutôt, ils créent une atmosphère unique dans un lieu qui fera partie de la vie urbaine, l'attraction principale qui est à ne pas manquer. Notre projet consiste à l’étude et la réalisation d’un système d'ordres intelligent dans un restaurant, basé sur le réseau sans fil. Le schéma synoptique de la Figure 37 désigne une présentation, en général graphique, qui permet de saisir d'un seul coup d'œil l'ensemble d'informations liées au notre système. Les différents blocs du système sont les suivants comme illustre la figure 38 :  L’alimentation : pour faire alimenter le PIC, on a besoin d’une tension stabilisé de l’ordre de 5V, délivré par un chargeur.  La partie Client : constituée de deux boutons poussoirs( valider et retour) , d’un pic, d’un afficheur LCD et d’un module Xbee .Elle désigne la partie de choix des commandes .Elle a pour rôle de gérer l’affichage de menu sur un écran LCD coté client et envoyées le choix de nourriture à l’administrateur.  La partie Administrateur : Elle est constitué d’un adaptateur série RS232, un Xbee et d’une interface graphique afin de gérer les commandes reçues et les faire transférer au cuisinier.  La partie Cuisinier : constituée de deux boutons poussoirs, d’un pic, d’un afficheur LCD, d’un Buzzer et d’un module Xbee. Elle permet l’affichage des commandes à préparer coté cuisinier.
  • 54. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 39 Figure 38: Schéma synoptique du système à réaliser
  • 55. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 40 III. Partie Conception Le système d’ordre intelligent permet au client de commander ses choix directement sans l’intervention d’un serveur .Ceci en pressant sur des chiffres bien déterminés à travers un clavier, qui sera disposé sur chaque une des tables dans un restaurant. Ce système emploie un affichage pour permettre au client et au cuisiner de lire les messages affichés sur un écran LCD, commandé par un microcontrôleur performant Pic 16F877, et envoyés par le module de transmission Xbee. En fait ce dernier, offre un échange d’informations bidirectionnel qui permet de clore la boucle du retour d’information et qui joue le rôle d’un émetteur-récepteur pour la transmission de données à distance. Un système intelligent permet aux restaurants de collecter des données de ces équipements et de porter l’interaction à un niveau inédit. Ces données reviennent alors au périphérique, afin d’améliorer l’interaction avec le client en temps réel. III.1 Conception assistée par ordinateur Après l’analyse de besoin et la validation de cahier de charge, la première étape dans la phase de la réalisation des deux cartes électroniques coté client et coté cuisinier consiste tout d’abord, à la conception et à la simulation des différentes fonctions à assurer. Dans ce contexte, nous allons utiliser le logiciel ISIS de PROTEUS qui est principalement connu pour éditer et simuler les schémas électriques, ce qui permet de détecter certaines erreurs dès l'étape de conception. A la suite, une fois les tests ont été effectués, nous avons utilisés le logiciel ARES qui est un outil d'édition et de routage qui complète parfaitement ISIS. Ce logiciel permet de placer automatiquement les composants et de réaliser le routage soit automatiquement soit manuellement. III.2 Schéma synoptique Dans cette partie, nous présentons la partie électronique qui comporte deux cartes l’une pour la validation des commandes chez le client (qui comporte essentiellement le PIC 16F877 qui est l’unité de traitement, des boutons poussoirs, le clavier 4*3, ainsi que l’écran LCD et sans oublier le module de transmission série Xbee), et une autre analogue à la première qui serve à l’affichage des commandes dans la cuisine(qui comporte le PIC 16F877, des boutons poussoirs pour la validation des commandes , ainsi que l’écran LCD ,le module de
  • 56. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 41 transmission série Xbee et sans oublier le Buzzer pour informer le cuisinier de nouvelles Commandes ). Dans ce que suit, nous présentons ces différentes parties. III.2.1 Montage complet sur ISIS Pour assurer un bon fonctionnement et faciliter la conception, nous choisissons de subdiviser les deux cartes en blocs dont nous les détaillons par la suite. La carte coté client est composée de plusieurs blocs : (voir figure 39) Bloc 1 : Le microcontrôleur PIC 16F877 est le processeur de la carte. Bloc 2 : afficheur lcd. Bloc3 : clavier 4*3. Bloc4 : module de transmission : Ce bloc est formé de deux composants :  module de transmission Xbee  un régulateur de tension 3.3 V : C’est un bloc d’alimentation pour le Xbee. Ce bloc consiste à réduire la tension d’alimentation du 5V vers 3.3V. Cette fonction est assurée par le circuit intégré LM1117 qui est un régulateur de tension à sortie fixe égale à 3.3V. Bloc 5 : la signalisation comporte le Buzzer ou bien une diode led, alerté lors d’envoie de commandes chez le client ou lors de réception des commandes chez le cuisinier. Figure 39: Schéma électronique sur ISIS (partie client)
  • 57. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 42 La carte coté cuisinier est composé de même blocs que la carte coté client, sauf le bloc 3 (clavier 4*3), comme il est illustrée dans la figure 40. Figure 40: Schéma électronique sur ISIS (partie cuisinier) La figure 41 illustre le branchement des différents blocs de notre carte sur les pins du PIC 16F877. Figure 41: Branchement du PIC 16F877 au différent bloc du montage
  • 58. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 43 Figure 42: Le premier bloc sur la carte III.2.2 Etude des différents blocs III.2.2.1 Le système d’affichage L’LCD : représente l’interface homme machine, est utilisé afin de faciliter la communication entre la machine et l’utilisateur. Comme le montre le schéma fonctionnel de la figure 43, le bloc d’affichage est commandé par le microcontrôleur pic 16F877. Figure 43: Schéma interne du l’ LCD Cet écran est branché aux pins (RB0, RB1, RB2, RB4 à RB5, RB6, RB7) de pic 16F877 comme nous montre la figure 44.
  • 59. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 44 Figure 44: Brochage de l’LCD avec le PIC sur ISIS La figure 45 montre le branchement du PIC et de l’LCD sur le circuit final. Figure 45: Bloc 2 sur le circuit imprimé III.2.2 .2 Clavier 4*3 Pour faciliter la commande de choix, nous avons pensée d’utiliser un clavier matriciel 4*3 chez le client comme le montre le tableau 3. Tableau 3: tableau de désignation des boutons de clavier
  • 60. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 45 Ce clavier est branché aux pins pull-up (RD1, RD2, RD3, RD4) et aux pins (RD5, RD6, RD7) de pic comme nous montre la figure 46. Figure 46: branchement de clavier avec le pic sur Isis La figure 47 montre le branchement du PIC et du clavier 4* 3 sur la carte de commande chez le client. Figure 47: Bloc 2 sur le circuit imprimé III.2.2.3 Module de transmission La communication avec le module XBee s'établit par une communication série asynchrone. Pour assurer le brochage de ce module, il suffit de quatre fils : deux pour l'alimentation (la masse et une tension stabilisé de l’ordre de 3.3V, délivré par le pin Vout de régulateur LM1117), un pour la réception et un pour l'émission (qui sont reliés aux deux pins de transmissions série RX (RC6) et TX(RC7) de Pic 16F877) comme nous montre la figure 48.
  • 61. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 46 Figure 48: Brochage du régulateur 3.3 V avec le module Xbee La figure 49 représente le brochage du Xbee et le régulateur 3.3 V après la soudure de la carte. Figure 49: Bloc 5 à l’état final III.2.2 .4 système de signalisation Le système de signalisation comporte un Buzzer et une diode led. Comme il est indiqué dans le schéma fonctionnel de la figure 50. Figure 50 : branchement de système de signalisation avec le pic sur Isis
  • 62. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 47 En fait pour commander le buzzer, on a besoin d’un transistor de type 122, dont sa base est commandée par une tension de 5v relié au pin RD0 de microcontrôleur. La figure 51 représente le brochage du système de signalisation et le PIC après la soudure de la carte. Figure 51: Bloc 6 à l’état final III.2.3 Simulation de la carte sur Isis La fonction principale de notre système est de faciliter la tâche de prise des commandes dans un restaurant, tout en exigent une communication bidirectionnelle entre les équipements et les systèmes centraux. Au cours de la phase de programmation, nous avons attribué à chaque bouton de clavier 4*3, un message bien spécifié qui sera affiché sur l’écran LCD et qui permet de faciliter le choix de commande chez le client. Pour tester le fonctionnement de notre système, nous avons choisi de commencer en premier lieu, par le test de deux composants principaux de la carte client (écran LCD et le pic 16F877). (Voir figure 52) Figure 52: Montage ISIS du test de système d’affichage
  • 63. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 48 Quand on appui par exemple sur le bouton 1 de clavier, on va avoir le message « repas » afficher sur l’LCD, pour choisir les sous catégories de menu « repas » ,on a besoin d’appuyer sur le bouton « valider » à coté de pic 16F877.Dans ce cas ,le client a le choix de commander : une pizza (bouton 1 de clavier), un sandwitch (bouton2),un chapati (bouton 3 ), ou bien une poulet rôti (bouton 4 ). Et pour assurer une variation de choix dans le même sous catégorie, on ajouté un bouton « retour » qui permet d’avoir un feedback aux catégories principales : «repas », « boissons », « menu de jour » et sans oublier le bouton #, qui assure un reset de l’écran lcd. En deuxième lieu, nous avons pensée de tester l’envoi et la réception des données. Dans ce niveau, pour avoir testé l’envoi et la réception sur Isis, on besoin d’utiliser au lieu de module Xbee, le COMPIM qui est intégrés dans la bibliothèque de porteuse et qui permet à n'importe quel matériel de monde réel équipé d'un port série d’interagir avec une simulation Proteus VSM. En fait, le modèle COMPIM est un modèle d'Interface physique d'un port série. Les données entrantes de série sont mis en mémoire tampon et présentées au circuit comme un signal numérique, tandis que les données numériques série générées par un modèle de CPU ou UART apparaissent au port de COM du PC physique. La partie physique de COM comprend également le port COM virtuel sur USB et Bluetooth avec une solution de contournement. Le modèle COMPIM prévoit aussi pour la traduction de taux baud, ainsi que facultatif handshaking matériel ou logiciel sur les deux côtés physiques et virtuels de l'appareil. (Voir figure 53) Figure 53: configuration des paramètres de terminal virtuel COMPIM sur ISIS
  • 64. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 49 En effet, le test de transmission des commandes se fait en deux niveaux. D’abord, on a testé l’envoi et la réception des commandes coté client-administrateur comme il est illustré dans les figures suivantes. (Voir figure 54, 55) Figure 54: test d’émission sur Isis (carte client) Figure 55: test de réception sur Isis (carte client) Ensuite, nous avons testé l’envoi et la réception des commandes coté administrateur-cuisinier comme il est illustré dans les figures suivantes. (Voir figure 56, 57)
  • 65. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 50 Figure 56: test de réception sur Isis (carte cuisinier) Figure 57: test d’émission sur Isis (carte cuisinier)
  • 66. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 51 IV. Partie réalisation Dans cette partie, nous allons illustrer les démarches abouties pour la réalisation de deux cartes en tenant compte de la phase de conception. IV.1 Schéma fonctionnel La figure 58 présente les différentes étapes que nous avons effectuées pour la réalisation de notre système : Figure 58: Analyse fonctionnelle du projet
  • 67. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 52 IV.2 Réalisation sur une plaque à essaie Après la réalisation du Schéma de deux cartes sur Isis, nous avons passé à la phase de test sur plaque à essaie comme le montre la figure ci-dessous. Nous commençant tout d’abord, par la présentation du test des messages affichés sur l’LCD. Figure 59: Réalisation du montage sur plaque à essai IV.3 Fabrication du circuit imprimé Cette étape est consacrée pour la partie pratique de notre projet, nous avons réalisé nos cartes en tenant compte de notre conception et en respectant les étapes nécessaires à suivre :
  • 68. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 53 Figure 60:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte cuisinier Figure 61:Réalisation ARES du circuit imprimé pour la carte client
  • 69. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 54 La figure 62 ,63 montre les deux cartes après le passage par les étapes de fabrication de deux cartes (face composant). Figure 62: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte client Figure 63: Vue de dessus de circuit imprimé final de la carte cuisine
  • 70. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 55 La figure 64 et 65 montre les deux cartes après le passage par les étapes précédentes (face cuivre). Figure 64:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte client Figure 65:vue de dessous de circuit imprimé final de la carte cuisinier
  • 71. Chapitre3 : Conception et réalisation d’un système d’ordre intelligent basé sur le réseau sans fil 56 IV.4 Maintenance et Réalisation finale de système Finalement, après la réalisation de deux cartes, il ne reste plus qu’à attacher le module xbee à son support avec la carte interface RS232 et le lier à l’ordinateur sachant qu’il est déjà préconfiguré. Le montage final de notre système de commande intelligent est illustré sur la Figure 66. Figure 66 : Système d'ordre intelligent à distance V. Conclusion Au long de ce chapitre, nous avons présenté les étapes nécessaires pour la conception de notre système. Nous avons commencé par la présentation de différents blocs nécessaires au fonctionnement de notre projet. Ensuite, nous avons présenté les étapes pratiques que nous avons effectuées pour préparer nos cartes électroniques avec la bonne solution qui répond à notre besoin. Enfin, nous avons terminé par la simulation finale des deux cartes électroniques.
  • 72. 58 Conclusion Générale Dans le cadre de ce projet, nous avons proposé une solution électronique permettant la réalisation d’un système performant pour la gestion des commandes à distance dans un restaurant. Il exige également seulement un petit budget, avec technologie commune de matériel facilement trouvable et qui rendre capable de mettre en œuvre tous les restaurants. Ces systèmes sont devenus l’une des ressources les plus stratégiques de la grande distribution et du tourisme .ils visent à améliorer les normes de service dans un restaurant et aussi conçu pour réduire le nombre de main-d'œuvre en ordonnant tâche, dans le but de minimiser l'erreur et le temps qui sera consacré à faire des commandes et de payer les factures, de sorte que le coût mensuel pour le restaurant et la puissance de l'homme peuvent être également optimisées. Ce scénario et cette technologie peuvent être applicables à d’autres secteurs d’activité tels que les hôtels, les restaurants, les banques, les hôpitaux, etc. Pour l’essentiel, les équipements embarqués interagissant avec les systèmes intelligents fonctionnent partout où les clients sont physiquement en contact avec la société. En termes de perspectives pour ce travail, nous proposons de remplacer la carte client par une tablette qui offre aux clients, la possibilité de passer ses commandes et de payer en quelques clics, directement depuis leurs tables. L’élaboration de la carte nous a permis d'être en contact direct envers les problèmes concrets de la vie professionnelle. Ce projet nous a offert l’occasion d’une source de découverte de plusieurs domaines rattachés à notre formation de base et une occasion précieuse pour approfondir nos connaissances.
  • 73. 59 Bibliographie [1] http://www.universalis.fr/encyclopedie/telecommunications-la-revolution-numerique/ [2] http://www.unlockintelligence.com/ [3] http://www.storific.com/ [4] http:// www.adafruit.com/datasheets/XBee%20ZB%20User%20Manual.pdf [5] http://www.elektronique.fr/logiciels/proteus.php [6] http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010241
  • 74. 60 Annexes Annexe 1 : On présente ici une estimation de coût de notre système  Liste des composants utilisés carte client : Composants Quantités Prix Pic 16F877 1 23000 Module Xbee 1 50 000 Clavier 4*3 1 10000 Ecran LCD 1 22000 Cristal 4Mhz 1 600 capacités 27pf 2 1000 résistance 10 KOhms 4 1000 Boutons poussoirs 2 500 Prix total =100,000 TND  Liste des composants utilisés carte cuisinier: Composants Quantités Prix Pic 16F877 1 23000 Module Xbee 1 50000 Buzzer 1 1000 Ecran LCD 4*20 1 25000 Cristal 4Mhz 1 600 capacités 27pf 2 1000 Boutons poussoirs 2 500 Prix total =100,000 TND
  • 75. 61 Annexes 2 :  Comment aboutir une analyse fonctionnelle d’un projet : L’analyse fonctionnelle1 est une démarche qui « consiste à rechercher et à caractériser les fonctions offertes par un produit pour satisfaire les besoins de son utilisateur. » La démarche est généralement conduite en mode projet et peut être utilisée pour créer (conception) ou améliorer (reconception) un produit. L'objet visé par la démarche peut être un objet, un matériel, un processus matériel ou vivant, une organisation, un logiciel, etc. Les besoins sont de toute nature et sont exprimés de façon individuelle ou collective, objective ou subjective, avec des degrés de justification disparates. Le cadre de l'étude doit être aussi pris en compte : contraintes ou variables déduites de l'environnement, la réglementation, des usages, etc.  Analyse fonctionnelle externe Elle concerne l’expression fonctionnelle du besoin tel qu’exprimé par le client-utilisateur du produit: Il s’agit de mettre en évidence les fonctions de service ou d’estime du produit étudié. Le produit est considéré comme une «boite noire» et ne fait pas partie de l'analyse.  Analyse fonctionnelle interne Elle concerne le produit lui-même, car l'objectif est d'améliorer son fonctionnement ou ses propriétés, de réduire son prix d'achat, son coût d'utilisation, son coût d'entretien…Il s'agit de comprendre l'« intérieur de la boite » pour en comprendre l'architecture, la combinaison des constituants, les fonctions techniques.  Caractéristiques des fonctions L’expression des fonctions est normalisée par l’AFNOR : une fonction se compose d’un verbe ou d’un groupe verbal caractérisant l’action, et de compléments représentant les éléments du milieu extérieur concernés par la fonction. Le sujet de la phrase n’apparait pas, mais il renvoie toujours au produit. La définition d’une fonction est donnée par la norme AFNOR X50-151 : « Action d’un produit ou de l’un de ses constituants exprimée exclusivement en termes de finalité ». Outre cette définition formelle, certaines règles d’usage sont à respecter : la formulation selon une forme passive ou une forme négative sont à éviter la formulation de la fonction doit être indépendante des solutions susceptibles de la réaliser la formulation doit être la plus concise et la plus claire possible.