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L'écriture, la mise en œuvre et l'optimisation d'un programme

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Objectifs

► Prérequis
• S’approprier un cahier des charges
• Connaitre les étapes d’une démarche de projet et les solutions techniques choisies
• Repérer et comprendre la communication et la gestion de l’information
• Expliquer comment un objet programmable fonctionne de façon simple

► Attendus
• Écrire, à partir d’un cahier des charges de fonctionnement, un programme afin de commander un système ou un système programmable de la vie courante, identifier les variables d’entrée et de sortie
• Modifier un programme existant dans un système technique, afin d’améliorer son comportement, ses performances pour mieux répondre à une problématique donnée
• Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme qui commande un système réel et vérifier le comportement attendu
• Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des évènements extérieurs

1. SAVOIR - Définition

Les interfaces de programmation associées à des systèmes techniques et les outils nécessaires à l’écriture des programmes pour des projets permettent d’optimiser des programmes. C'est-à-dire qu'ils permettent de les améliorer pour obtenir une version définitive, afin de répondre parfaitement aux besoins.

2. SAVOIR-FAIRE

► Écrire, à partir d’un cahier des charges de fonctionnement, un programme afin de commander un système ou un système programmable de la vie courante, identifier les variables d’entrée et de sortie

Exemple :
Un cahier des charges spécifie les contraintes suivantes pour l’automatisation d’un portail.

Fermeture automatique après un délai de 40 secondes : si le portail est fermé, il s'ouvre puis il se referme 40 secondes plus tard (temporisation).
Arrêt instantané du moteur en cas de détection d’obstacle (sécurité du dispositif) par le capteur ou par un signal de la télécommande.
Ouverture complète du portail lorsque l’on appuie sur la télécommande.
Voyant lumineux qui indique l’ouverture ou la fermeture du portail.

Étape 1 : Identifier les éléments mis en jeu et proposer un enchainement des actions à faire pour programmer le portail à partir des documents techniques des différents capteurs et du moteur choisis.

Étape 2 : Décrire les variables d’entrées et de sorties à prendre en compte.

Entrées :

Télécommande (TE)
Portail position fermée (PF)
Portail position ouverte (PO)
Détecteur de passage (DP)

Sorties :

Ouverture du Portail (OP)
Fermeture du Portail (FP)

Étape 3 : Créer le programme et le télécharger dans la mémoire de l’automate programmable, car c’est l’automate programmable qui commandera le portail. Le programme est créé dans le langage de l’automate programmable, suivant la marque de l’automate.

► Écrire, mettre au point (tester, corriger) et exécuter un programme qui commande un système réel et vérifier le comportement attendu

Exemple : Programme d’automatisation d’un portail (en lien avec l’exemple précédent).

Différents modes permettent d’exécuter, de simuler et de corriger le programme.
On veut réaliser l’action suivante : bouton télécommande actionné → ouverture du portail.

L’écriture d’une ligne du programme est la suivante : IF TE = 1, THEN OP = 0.
Cependant, on constate que le portail reste fermé lorsque l’on appuie sur la télécommande.

Une erreur s’est glissée dans le programme, car la variable OP doit être à 1. Il faudra donc corriger la ligne de la façon suivante : IF TE = 1, THEN OP = 1.

Voici la représentation Scratch du bon programme obtenu :

Représentation Scratch du programme d'automatisation d'un portail.

► Écrire un programme dans lequel des actions sont déclenchées par des évènements extérieurs

Exemple : Représentations du fonctionnement d’un système d’alarme.

Représentation en algorigramme	Représentation Scratch

3. À RETENIR - Glossaire

Capteur : Instrument qui est utilisé pour acquérir des informations de nature analogique et qui permet de mesurer une grandeur physique.

Détecteur : Instrument de mesure, utilisé pour acquérir des informations de nature logique, qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu. Il est codé sur un bit (0 ou 1) parce que la grandeur physique est soit présente, soit absente. Les détecteurs fournissent des signaux numériques.

Actionneur : Équipement qui produit un phénomène physique à partir de l’énergie qu’il reçoit. C’est le cas d’un moteur qui génère un mouvement à partir d’un courant électrique.

Algorithme : Suite ordonnée d’opérations élémentaires qui mène à un résultat souhaité et qui permet de résoudre un problème. Un algorithme représente la structure de base d’un programme informatique.

Algorigramme : Graphique qui représente un algorithme de façon très simple et compréhensible par tous.

Programme : Suite ordonnée d’instructions et de commandes, écrites dans un langage donné, qui permet la réalisation de plusieurs tâches. Un programme représente la traduction informatique d’un algorithme dans le langage de programmation informatique choisi.

Sous-programme : Programme secondaire d'un système automatisé auquel le programme principal fait appel.

Programme principal : Programme qui gère le fonctionnement d'un système automatisé.

Programmation : Ensemble des différentes actions menées pour écrire un programme.

Instruction : Ensemble de caractères qui définit, dans un langage de programmation choisi, une opération élémentaire réalisée par un ordinateur.

Commande : Ensemble d’informations transmises aux chaines d’énergie et d’informations d’un objet technique et qui permet donc de modifier le comportement d’un objet pour respecter le cahier des charges.

Séquences d'instructions : Succession des différentes étapes d’un programme informatique.

Boucle : Partie d'un programme informatique qui permet de répéter plusieurs fois une instruction bien précise.

Instruction conditionnelle : Instruction réalisée si une condition donnée est vérifiée.

Variable : Donnée associée à un nom ou à une valeur dans un programme informatique.

Ligne de code : Texte d’un programme informatique écrit dans un langage donné.

Code source : Fichier texte qui permet de constituer un programme informatique grâce à des lignes de codes.

Temporisation : Temps défini en seconde entre deux actions d’un système automatisé.

Optimisation d’un programme : Technique qui consiste à modifier un programme informatique pour le rendre beaucoup plus efficace (par exemple par la réduction de sa taille ou par l’augmentation de la vitesse du programme), dans le but de respecter le cahier des charges.

Interface : Ensemble d’éléments matériels (composants électroniques, électriques, pneumatiques et mécaniques) ou virtuels (programmes) qui permettent l’échange d’informations entre les chaines d’énergie et d’information d’un objet technique.

Automate : Ensemble d'équipements mécaniques et électriques qui commande un système automatisé tel qu'un portail automatique.

Scratch : Logiciel qui permet de faire de la programmation graphique par blocs.