Uno R3 + cable usb

La Uno R3 est la carte avec laquelle presque tout le monde commence, et celle vers laquelle on revient : un microcontrôleur ATmega328P, un connecteur USB type B solide, quatorze entrées-sorties et un logiciel gratuit qui fonctionne sur Windows, macOS et Linux. Elle est livrée avec son câble USB.

C’est une carte compatible Uno R3 : mêmes dimensions, mêmes brochages, mêmes programmes que la carte d’origine. Un montage décrit sur internet pour une Uno R3 fonctionne ici sans rien modifier, et les shields au format Uno s’enfichent directement.

À quoi sert une carte Uno R3 ?

La carte se programme depuis un ordinateur, par le câble USB, et exécute ensuite son programme toute seule dès qu’on lui fournit du courant. Elle lit des capteurs sur ses broches d’entrée, commande des LED, des relais, des moteurs ou des écrans sur ses broches de sortie, et peut parler à un ordinateur ou à un autre module par sa liaison série.

Trois usages reviennent le plus souvent :

• Apprendre et prototyper — un montage se modifie en quelques secondes sur une plaque d’essai, sans soudure ni carte à jeter.
• Automatiser un objet réel — allumer une lampe selon la lumière, ouvrir un portail, compter des pièces, arroser un jardin.
• Servir de cœur à un projet plus grand — la même carte reste le cerveau pendant qu’on lui ajoute des shields et des modules.

Caractéristiques techniques

Brochage : les repères à connaître

La masse se relie toujours en premier et se débranche en dernier. Deux montages qui ne partagent pas leur masse ne peuvent pas communiquer, même quand le câblage des signaux est juste.

Alimentation : trois façons de faire

• Par le câble USB — 5 V fournis par l’ordinateur. C’est le mode de la programmation et de tous les projets peu gourmands.
• Par le jack d’alimentation — un adaptateur de 7 à 12 V continu. En dessous de 7 V, le régulateur de la carte ne tient plus la sortie 5 V ; au-dessus de 12 V, il chauffe sans raison.
• Par la broche VIN — pour reprendre une alimentation déjà présente dans le montage, toujours entre 7 et 12 V. Y envoyer du 5 V ne suffit pas à faire fonctionner le régulateur.

Les gros consommateurs ne se branchent pas sur la carte. Servomoteurs, moteurs, bandeaux de LED et modules relais réclament leur propre alimentation, avec la masse reliée à celle de la carte. Faire passer ce courant par la Uno fait chauffer le régulateur et provoque des redémarrages inexpliqués.

Mettre la carte en service

Trois réglages, une seule fois, suffisent à faire clignoter la LED de la carte :

• Brancher la carte à l’ordinateur avec le câble USB fourni. Les témoins d’alimentation s’allument.
• Choisir la carte dans le menu des outils du logiciel : « Arduino Uno ». Le port se choisit juste à côté ; il apparaît dès que la carte est branchée.
• Téléverser un premier programme, par exemple l’exemple de clignotement fourni avec le logiciel. La petite LED marquée « L » clignote alors une fois par seconde.

Si le téléversement refuse de démarrer, vérifiez le port dans un premier temps, puis retirez tout module branché sur les broches 0 et 1 : c’est la cause la plus fréquente.

Mini-projet : une veilleuse qui s’allume quand la pièce s’assombrit

Ce montage fait le tour de l’essentiel : une mesure analogique d’un côté, une sortie de l’autre, et un seuil qui décide entre les deux. Une fois monté, il fonctionne sans ordinateur, alimenté par un simple adaptateur.

Ce qu’il faut

Le câblage

La résistance est là pour limiter le courant qui traverse la LED. Elle n’a pas de sens : elle peut se placer entre la broche 8 et la LED, ou entre la LED et la masse. Une LED branchée sans résistance s’allume quelques instants, puis s’éteint pour de bon.

Le programme

À copier dans le logiciel de programmation, puis à téléverser :

/*
 * Uno R3 : veilleuse qui s'allume quand la piece s'assombrit
 * Carte : Arduino Uno R3 (ATmega328P)
 * Montage : module LDR sur A0, LED sur la broche 8
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const int PIN_LDR = A0;      // sortie analogique du module de lumiere
const int PIN_LED = 8;       // la LED, protegee par sa resistance

const int SEUIL = 500;       // mesure faite une fois pour toutes, puis ajustee

void setup() {
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);

  // Liaison USB : sert a lire les mesures et a choisir le seuil.
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int lumiere = analogRead(PIN_LDR);       // 0 quand il fait sombre, vers 1023 en plein jour

  // min() renvoie la plus petite des deux valeurs.
  // Elle vaut la mesure tant que la piece est plus sombre que le seuil.
  bool sombre = (min(lumiere, SEUIL) == lumiere);

  if (sombre) {
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
  }

  // Envoi de la mesure a l'ordinateur : sert uniquement au reglage.
  Serial.println(lumiere);
  delay(200);
}

Comment ça marche

• analogRead() renvoie un nombre entre 0 et 1023 qui traduit la lumière reçue par la photorésistance. Plus la pièce est claire, plus ce nombre est grand.
• min(lumiere, SEUIL) compare la mesure au seuil : le résultat vaut la mesure tant que celle-ci reste sous le seuil. La comparaison tient donc en une seule égalité, et le seuil se lit d’un coup d’œil en haut du programme.
• digitalWrite() avec HIGH fait passer la broche 8 à 5 V et allume la LED ; LOW la remet à la masse et l’éteint.
• Serial.println() envoie la mesure à la fenêtre du moniteur série. C’est ce qui permet de régler le seuil : on relève la valeur obtenue dans la pénombre, puis en plein jour, et on place SEUIL entre les deux.
• delay(200) espace les mesures de 200 millisecondes. Sans lui, le moniteur série défile trop vite pour être lu et la LED oscille sans raison au moindre changement.

Pour aller plus loin

• Ajouter une temporisation — une lampe qui s’allume au passage d’un nuage est plus gênante qu’utile. Exiger deux mesures sombres d’affilée avant d’allumer, c’est trois lignes de plus.
• Passer au 220 V — pour commander une vraie lampe de chevet, un module relais 5 V se branche sur une broche de sortie. Le secteur se câble uniquement sur les contacts du relais, jamais sur la carte.
• Afficher l’état — un afficheur LCD 16×02 avec interface I2C se branche sur A4 et A5, laissant toutes les entrées analogiques libres pour les capteurs.
• Sortir du salon — le même montage avec un capteur de mouvement infrarouge PIR allume une pièce au passage plutôt qu’à la tombée du jour.

Variante : la même carte en version CMS

Il existe une seconde version du même circuit, la Uno R3 en composants soudés en surface. Le microcontrôleur y est soudé directement sur la carte au lieu d’être enfiché sur un support. Les programmes, les brochages, les dimensions et les shields sont identiques : le choix se fait sur l’usage que vous prévoyez.

Questions fréquentes

L’ordinateur ne reconnaît pas la carte. Que faire ?

Regardez le petit circuit carré situé juste à côté du connecteur USB : c’est lui qui fait la conversion entre l’USB et le processeur. S’il porte la référence ATmega16U2, l’ordinateur le reconnaît sans rien installer. S’il porte la référence CH340, il faut installer son pilote une seule fois, et toute la famille de cartes qui l’utilisent fonctionnera ensuite. Dans les deux cas, la carte à choisir dans le logiciel est « Arduino Uno ».

Peut-on remplacer le microcontrôleur ?

Oui, sur la version à support : la puce se retire et se remplace. La pièce de rechange doit porter le chargeur d’amorçage de la carte, sinon le téléversement par USB ne fonctionnera pas et il faudra la programmer par un autre moyen. Une puce neuve vendue pour la Uno est déjà équipée.

Les shields pour Uno sont-ils tous compatibles ?

Oui. Le format, l’entraxe des rangées de broches et le brochage sont ceux de la Uno R3, donc un shield de prototypage, un shield à capteurs ou un bornier à vis s’enfichent directement. Un shield prévu pour la Mega, en revanche, ne tombe pas sur les bonnes broches : la Mega 2560 est plus longue.

Quelle alimentation choisir pour un montage autonome ?

Un adaptateur de 9 V sur le jack est le choix habituel : la carte reste alimentée, protégée par son régulateur, et rien ne dépend de l’ordinateur. Le câble d’alimentation 9 V convient directement. Si le montage comprend aussi des modules gourmands, une alimentation 5 V 2 A les prendra en charge séparément, la masse restant reliée à celle de la carte.

Combien de courant puis-je tirer des sorties ?

Comptez 20 mA au maximum par broche d’entrée-sortie, et quelques centaines de milliampères pour l’ensemble des sorties réunies. La sortie 3,3 V ne fournit que 50 mA : elle est faite pour un petit module, pas pour un moteur ni un bandeau de LED. Au-delà, la tension s’écroule et la carte redémarre sans prévenir.

À combiner avec

Pour remplacer les câbles par un support qui s’enfiche directement sur la carte, le shield de prototypage au format Uno reprend tout le brochage. Pour brancher proprement des fils sur des sorties définitives, le bornier à vis se visse sur la carte. Une fois le montage terminé, le boîtier pour Uno R3 laisse passer le jack, le câble USB et les rangées de broches. Si vous débutez, le KIT Starter réunit la plaque d’essai, les fils, les résistances et les capteurs livrés avec une carte équivalente — ceux qui suivent un cours peuvent aussi regarder la carte Nano, plus petite et prévue pour être soudée à demeure.