Détection d’obstacles avec Micro:bit et capteur FC-51

Plan de tutoriel

1- Présentation du projet

2- Matériel nécessaire

3- Schéma de câblage du système

4- Programmation de la carte Micro:bit

Présentation du projet

L’objectif de ce projet est de concevoir un système embarqué capable de détecter la présence d’un obstacle en utilisant la carte Micro:bit, le capteur infrarouge FC-51 et un afficheur LCD I2C. Ce système permet d’informer l’utilisateur en temps réel de l’état de l’environnement (présence ou absence d’un obstacle). Il peut être utilisé dans plusieurs applications pratiques, notamment les robots éviteurs d’obstacles, les systèmes de sécurité ou encore des dispositifs d’automatisation domestique.

Le fonctionnement du système repose sur le principe de la détection infrarouge. Le capteur FC-51 émet un faisceau infrarouge qui se réfléchit lorsqu’il rencontre un objet. Lorsque cette réflexion est détectée, le capteur change l’état de sa sortie numérique. La carte Micro:bit lit en permanence cet état logique à travers une de ses broches d’entrée. Si un obstacle est détecté, le signal passe généralement à l’état bas (LOW), sinon il reste à l’état haut (HIGH).

Une fois l’information lue, la Micro:bit exécute un traitement simple basé sur une condition logique. Si un obstacle est détecté, elle déclenche l’affichage d’un message d’alerte sur l’écran LCD I2C. Dans le cas contraire, elle affiche un message indiquant qu’aucun obstacle n’est présent. La communication entre la Micro:bit et l’écran LCD se fait via le protocole I2C, qui utilise deux lignes principales (SDA pour les données et SCL pour l’horloge), permettant ainsi de simplifier le câblage.

Le système fonctionne en boucle continue, ce qui garantit une surveillance en temps réel. À chaque cycle, la Micro:bit lit l’état du capteur, traite l’information et met à jour l’affichage. Ce fonctionnement simple et efficace permet d’obtenir une réponse rapide tout en restant peu gourmand en ressources.

Matériel nécessaire

1- Carte Micro:bit

La carte Micro:bit représente l’unité de traitement du système. Elle est responsable de la lecture des données provenant du capteur FC-51, du traitement logique de ces données et de la communication avec l’afficheur LCD. Grâce à la carte d’extension GPIO, ses broches (P0, P1, P2, 3V, GND, etc.) sont facilement exploitables pour alimenter et interfacer les différents composants.

2- Carte d'Extension GPIO pour Micro:bit

La carte d’extension GPIO joue également un rôle important dans la stabilité du montage. Elle permet une distribution propre de l’alimentation (3.3V et GND) vers tous les modules et réduit les erreurs de câblage. De plus, elle facilite l’ajout de composants supplémentaires, sans avoir à modifier profondément le circuit existant.

3. Capteur FC-51

Le capteur FC-51 est un capteur infrarouge utilisé pour la détection d’obstacles à courte distance. Il dispose généralement de trois broches : VCC, GND et OUT. En utilisant la carte d’extension GPIO, la connexion devient directe : VCC est relié à 3V, GND à la masse, et la sortie OUT est connectée à une broche numérique de la Micro:bit (par exemple P0). Ce capteur intègre un potentiomètre permettant de régler la sensibilité de détection.

4. Afficheur LCD I2C

L’afficheur LCD I2C est utilisé pour afficher les informations du système. Il affiche les messages tels que « obstacle détecté » ou « aucun obstacle ».

6. Câbles de Connexion (Jumper Wires)

Les fils de connexion permettent de relier les différents composants entre eux.

7- Breadboard (Plaque d'essai) :

Une breadboard est utile pour créer un circuit temporaire et connecter facilement les composants entre eux.

Schéma de câblage du système

1- Connexion du capteur FC-51 à la carte Micro:bit

2- Connexion de l’afficheur LCD I2C à la carte Micro:bit

Programmation de la carte Micro:bit

1- Ouvrir l’éditeur MakeCode (https://makecode.microbit.org/).

2- Commencez un nouveau projet.

3- Ajoutez l'extension nécessaire pour utiliser un écran LCD. Pour cela, cliquez sur l'icône de la roue dentée en bas à gauche de l'éditeur, puis sélectionnez "Extensions". Recherchez et ajoutez l'extension "LCD I2C".

Ce programme réalisé avec MakeCode pour Micro:bit permet de détecter un obstacle à l’aide d’un capteur connecté à la broche P0, puis d’afficher un message sur un écran LCD I2C et de générer un signal sonore.

Explication du programme :

Au début du programme, l’instruction I2C_LCD1602.LcdInit(39) initialise l’afficheur LCD I2C. La valeur 39 correspond à l’adresse I2C du module (0x27 en hexadécimal), ce qui permet à la carte Micro:bit de communiquer correctement avec l’écran via le bus I2C.

Ensuite, le programme entre dans une boucle infinie grâce au bloc toujours. Cela signifie que la Micro:bit exécute en permanence les instructions contenues dans cette boucle, assurant ainsi une surveillance continue de l’environnement.

À chaque itération, la carte lit la valeur analogique provenant de la broche P0 avec l’instruction lire la broche analogique (P0). Cette valeur dépend du signal fourni par le capteur FC-51. Un seuil est fixé à 400 pour distinguer la présence ou l’absence d’un obstacle.

Si la valeur mesurée est inférieure à 400, cela indique qu’un obstacle est détecté. Dans ce cas, le programme affiche le message "Object Deteted !" sur la première ligne de l’écran LCD à partir de la position (colonne 0, ligne 0). Ensuite, un signal sonore est émis grâce à la fonction music.play, qui joue une séquence de notes (C5 répétée) à un tempo de 120 battements par minute. Le mode UntilDone bloque l’exécution du programme jusqu’à la fin du son.