mardi 26 septembre 2017

Détecteur de mouvement infrarouge passif (PIR) et Raspberry Pi

Je vous explique aujourd'hui comment faire en sorte que votre Raspberry Pi détecte un mouvement grâce à un capteur à infrarouge passif (ou PIR, pour passive infrared).  Nous utiliserons un script en langage python.

Si vous n'avez encore jamais utilisé un capteur PIR, je crois que ce serait une très bonne idée de lire d'abord ce billet:  vous y trouverez entre autres choses des informations concernant leur principe de fonctionnement et les réglages qu'on peut effectuer au moyen de leurs potentiomètres. Si vous préférez utiliser une carte Arduino plutôt qu'un Raspberry Pi il existe également un petit tutoriel à ce sujet.

Connexions

Le capteur nécessite une tension d'alimentation
d'au moins 5 V, mais sa sortie délivre malgré tout une tension de 3,3 V qui est tout à fait appropriée pour notre Raspberry Pi.

En théorie, les branchements sont donc:
  • +5 V du PIR : 5V du Raspberry
  • OUT du PIR : N'importe quel GPIO du Raspberry Pi, j'ai choisi la pin #16 (GPIO 23).
  • GND du PIR:  GND du Raspberry Pi

J'ai précisé "en théorie" car, bien que tous les tutoriels que j'ai consultés prétendent que tout fonctionne très bien de cette façon, mon module PIR était à toute fin pratique inutilisable si je l'alimentais au moyen d'une des sorties 5 V du Raspberry Pi (il détectait continuellement un mouvement, même lorsqu'il n'y en avait pas).

Si vous constatez ce genre de problème de votre côté également, la solution est simple:  utiliser une alimentation autonome pour le capteur PIR (en n'oubliant pas de relier la borne négative de l'alimentation à la masse (GND) du Rasbperry Pi, pour que toutes les parties de votre système mesurent la tension en utilisant la même référence).

Le circuit que j'ai utilisé était donc plutôt celui-ci:



Script python simple

Voici un premier script en python qui allume une LED (branchée à la pin #18: GPIO 24) lorsqu'un mouvement est détecté (un message indiquant qu'un mouvement a été détecté est également affiché à l'écran).



Émission d'un son lorsque le mouvement est détecté

Attaquons-nous maintenant à un projet un tout petit peu plus élaboré, qui pourrait s'avérer très amusant:  lorsque quelqu'un s'approchera du Raspberry Pi, celui-ci émettra un son (qui, espérons-le, surprendra notre intrus...).

Le son qui sera joué est le contenu d'un fichier ".wav".  Si vous voulez, vous pouvez créer vous-même ce fichier, au moyen d'un logiciel comme Audacity (par exemple, on pourrait vous entendre crier "SORTEZ D'ICI IMMÉDATEMENT!").  Pour réaliser cette expérience, je me suis rendu sur le site LaSonotheque.org, qui est une banque de sons libres de droits.  J'ai choisi ce rire un peu inquiétant, je l'ai téléchargé sur mon Raspberry Pi, et j'ai rebaptisé le fichier "mon_son.wav" (bien entendu, vous choisissez le nom que vous voulez, mais le script ci-dessous suppose qu'il s'appelle "mon_son.wav").

Avant d'aller plus loin, ce serait une bonne chose de vous assurer que votre Raspberry Pi est en mesure de produire le son décrit par ce fichier.  Vous vous assurez donc que des enceintes multimédia sont branchées sur la sortie jack audio de votre Raspberry Pi, ou encore que votre moniteur HDMI est en mesure de produire un son.

Une façon de jouer votre fichier ".wav", c'est d'entrer la commande "aplay mon_son.wav" dans le terminal.


Si vous n'entendez rien, ça pourrait être parce la sortie audio n'est pas correctement définie.

Pour forcer le son à être émis par le jack audio, vous écrivez cette commande:  "amixer cset numid=3 1"
Pour acheminer le son par la sortie HDMI, vous utilisez plutôt:  "amixer cset numid=3 2"


Maintenant que vous vous êtes assuré que le Rasbperry Pi joue correctement votre fichier ".wav", vous pouvez exécuter le script python ci-dessous (attention:  ce script doit se trouver dans le même répertoire que le fichier .wav).  Pour jouer le son, le script utilise la bibliothèque pygame, qui est déjà installée par défaut dans Rasbpian.

Il va sans dire que le capteur PIR est toujours branché à la pin #16 (GPIO 23), comme dans l'activité précédente.  La LED, toutefois, n'est pas nécessaire.



Chaque fois que quelqu'un s'approche du Rasbperry Pi, ce dernier émet un rire lugubre...

Photographie automatique

Si vous avez une Pi Camera, il est relativement facile de fabriquer un dispositif qui prendra une photographie ou une vidéo de tout intrus qui entre dans la pièce.  Puisqu'il s'agit d'un projet classique qui a souvent été traité ailleurs, je vous réfère à ce tuto (en anglais) par la Raspberry Pi Foundation.

Yves Pelletier (Twitter) (Facebook)

vendredi 22 septembre 2017

Afficheur 8 chiffres, 8 LEDs, 8 boutons TM1638 et ATTiny85

Un défi auquel nous devons fréquemment faire face lorsque nous développons des prototypes impliquant l'ATTiny85, c'est le faible nombre d'entrées/sorties.  Par exemple, un afficheur LCD conventionnel muni d'un pilote HD44780 accapare à lui seul 6 sorties, alors que l'ATTiny85 n'en comporte que 5.

Il y a quelques semaines, je vous présentais un module comportant 8 chiffres, 8 LEDs et 8 boutons pilotés par un TM1638, et qui n'utilise que 3 entrées/sorties de votre microcontrôleur. J'en ai fait l'essai avec un ATTiny85, et ça fonctionne parfaitement bien.

Notez tout d'abord que je programme l'ATTiny en utilisant une carte Arduino Uno comme programmateur (Arduino as ISP).  Si vous n'avez jamais programmé un ATTiny de cette façon auparavant, vous trouverez une marche à suivre détaillée ici.  J'utilise le core de David A. Mellis, avec une fréquence d'horloge de 1 MHz.

Installation de la bibliothèque

Si vous n'avez jamais utilisé ce genre de module avec une carte Arduino, vous devrez d'abord installer la bibliothèque conçue par Ricardo Batista.

Modification de la bibliothèque

Si vous tentez de compiler un sketch pour votre ATTiny85 en utilisant la bibliothèque TM1638, la compilation échoue avec un message d'erreur de ce genre:

error: 'Serial' was not declared in this scope 
Serial.println(values); 
exit status 1 
Erreur de compilation pour la carte ATtiny25/45/85

Le remède n'est pas très compliqué:

Ouvrez le document "TM1638QYF.cpp" avec un éditeur de texte (le fichier se trouve dans le dossier de votre bibliothèque TM1638, qui se trouve lui même à l'intérieur du dossier "libraries" de votre sketchbook Arduino).

Localisez la commande "Serial.println(values);" (ligne 119) et commentez-là (ou effacez-là).

Votre bibliothèque peut maintenant être utilisée pour programmer un ATTiny.


Exemples de sketch

À titre d'exemple, voici un sketch qui affiche un nouveau nombre aléatoire de 8 chiffres chaque seconde.  Pour d'autres exemples, et plus d'informations sur les fonctions disponibles, vous pouvez vous référer à cet article.



Connexions

Une fois l'ATTiny programmé, vous pouvez le connecter au module TM1638 de la façon suivante:

  • La broche STB du module TM1638 est branchée à la broche 7 du ATTiny85
  • La broche CLK du module TM1638 est branchée à la broche 6 du ATTiny85
  • La broche DIO du module TM1638 est branchée à la broche 5 du ATTiny85




Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

mardi 19 septembre 2017

Déboguer l'ATTiny85 avec le moniteur série

Si vous êtes un tant soit peu familier avec la programmation d'une carte Arduino, vous savez à quel point le moniteur série peut s'avérer utile pour débusquer les erreurs dans votre sketch:  on affiche le contenu des variables à l'écran, ce qui permet souvent de trouver ce qui ne fonctionne pas correctement.

Lorsqu'on programme un ATTiny85 en utilisant une carte Arduino comme programmateur (Arduino as ISP), cette option n'est pas directement disponible puisque l'ATTiny85 ne dispose pas de ports UART hardware. Il est toutefois possible d'utiliser la bibliothèque "software serial" qui est distribuée par défaut avec l'IDE Arduino.

Je vais supposer que vous savez déjà comment utiliser une carte Arduino Uno comme programmateur de carte ATTiny (si ne n'est pas le cas, vous pouvez vous référez à cet article que j'ai récemment mis à jour).

Notez que j'utilise le core développé par David A. Mellis, avec une fréquence d'horloge de 1 MHz.

Pour transmettre les données de l'ATTiny vers l'ordinateur, j'utilise un convertisseur USB-TTL dont la broche "RX" est reliée au GPIO de l'ATTiny que j'ai choisi pour la communication série.



Je rappelle le pinout de l'ATTiny85, c'est toujours utile:



Première option:  affichage dans le moniteur série pendant que l'ATTiny demeure branché au programmateur Arduino

Cette option est pratique car vous pouvez téléverser votre sketch dans l'ATTiny et observer le résultat dans le moniteur série sans avoir à débrancher quoi que ce soit.  Elle n'est pas toujours réalisable, toutefois, car les GPIO 0, 1 et 2 de l'ATTiny sont déjà utilisées pour la programmation; vous devez donc dédier le GPIO 3 ou 4 à la transmission série, et un seul GPIO demeure disponible pour y brancher un capteur ou autre.

Sur le schéma ci-dessous, le GPIO 4 (qui est en fait la broche numéro 3 de l'ATTiny) est utilisé pour la transmission des données vers le moniteur série.  Les autres connexions sont celles qui sont requises pour programmer l'ATTiny au moyen de l'Arduino Uno.

La masse (GND) du convertisseur USB-TTL est reliée à la masse de l'ATTiny et à celle de la carte Arduino.



Puisque la carte Arduino et le convertisseur USB-TTL sont tous les deux branchés à l'ordinateur, je dois m'assurer de sélectionner le bon port dans le menu "Outil":  le port correspondant à l'Arduino lorsque je désire téléverser le sketch dans l'ATTiny, et le port correspondant au convertisseur Série-TTL lorsque je désire afficher le moniteur série.




Deuxième option:  affichage dans le moniteur série pendant que l'ATTiny n'est plus branché au programmateur Arduino

Puisque l'ATTiny85 comporte un nombre restraint de pins GPIO, il est souvent nécessaire de le débrancher de l'Arduino pour faire nos tests.  Vous pouvez alors utiliser n'importe lequel des GPIO pour la transmission des données, et utiliser les autres pour y brancher des capteurs, LEDs, etc.  Si désiré, le convertisseur USB-TTL peut servir à l'alimentation de votre circuit.



Un exemple de sketch

Aucune installation de bibliothèque n'est nécessaire, puisque "SoftwareSerial" est inclus avec l'IDE Arduino.  Les données sont transmise par le GPIO 4, ce qui correspond aux circuits illustrés plus haut.  Dans ce cas, puisque j'envoie des données vers l'ordinateur mais je ne désire pas en recevoir, j'ai assigné un numéro de GPIO bidon pour la pin RX.





Yves Pelletier   (TwitterFacebook)
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