{"id":5863,"date":"2020-01-06T16:19:45","date_gmt":"2020-01-06T15:19:45","guid":{"rendered":"https:\/\/telefab.fr\/?p=5863"},"modified":"2026-04-30T17:33:32","modified_gmt":"2026-04-30T15:33:32","slug":"article-de-blog-sur-la-solution-technique-mindpeace","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hub.imt-atlantique.fr\/fablab\/article-de-blog-sur-la-solution-technique-mindpeace\/","title":{"rendered":"MindPeace – Solution Technique"},"content":{"rendered":"

Auteurs:\u00a0 GHANDI Sanaa- LAFEUILLADE Timoth\u00e9e- Ilona MALLEIN-GERIN<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Plan:<\/b><\/h3>\n

I-Contexte<\/h4>\n

II-Pr\u00e9sentation de la solution technique de mani\u00e8re synth\u00e9tique<\/h4>\n

III-Pr\u00e9sentation de la solution de mani\u00e8re d\u00e9taill\u00e9e<\/h4>\n

IV-Lien vers le code<\/h4>\n

V-Protocole de communication<\/h4>\n

VI-Justification des choix techniques<\/h4>\n

VII-Perspectives<\/h4>\n

VIII-Sources<\/h4>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

I-Contexte<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

Dans le cadre de notre projet TAF COOC, nous \u00e9tions amen\u00e9s \u00e0 r\u00e9aliser un objet permettant d\u2019optimiser l\u2019apprentissage des enfants atteints de troubles d\u2019attention. Ces derniers sont souvent sujets \u00e0 des crises de panique et ont une faible capacit\u00e9 de concentration, ce qui les freine dans leur \u00e9ducation. Nous avons ainsi con\u00e7u un objet communicant qui a pour fonction de rassurer ces enfants et de raviver ponctuellement leur attention, lorsqu\u2019ils doivent effectuer une t\u00e2che par exemple.<\/span><\/p>\n

Nous avons r\u00e9alis\u00e9 un prototype de cet objet qui gr\u00e2ce \u00e0 une LED et un \u00e9cran LCD affiche des messages et diffuse des lumi\u00e8res douces. Nous avons aussi d\u00e9velopp\u00e9 une application permettant aux parents de choisir les couleurs et les messages \u00e0 afficher sur l\u2019objet. Gr\u00e2ce \u00e0 cela, l\u2019objet est personnalisable pour chaque enfant.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

II-Pr\u00e9sentation de la solution technique de mani\u00e8re synth\u00e9tique<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

1) L\u2019objet<\/h5>\n

L\u2019objet a la forme d\u2019une boule. D\u2019un c\u00f4t\u00e9, l\u2019objet repr\u00e9sente une t\u00eate d\u2019ours. Du tissu doux est coll\u00e9 sur toute cette moiti\u00e9 de l\u2019objet. De l\u2019autre c\u00f4t\u00e9, la place est laiss\u00e9e pour l\u2019\u00e9cran qui peut afficher des messages. Le chapeau, fait d\u2019un mat\u00e9riau translucide, s\u2019illumine gr\u00e2ce \u00e0 une LED Neopixel.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>\"\"<\/a><\/p>\n

Fig1: Face arri\u00e8re de l’objet: ours (\u00e0 gauche),\u00a0 Face devant de l’objet contenant l’\u00e9cran (\u00e0 droite)<\/em><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

\u00a0Fig2: La face avant de l’objet est personnalisable<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

2) L\u2019application<\/h5>\n

Sur l\u2019\u00e9cran d\u2019accueil, il faut d\u2019abord se connecter en BlueTooth \u00e0 l\u2019objet. Le menu propose ensuite deux actions possibles : choisir les couleurs du chapeau et programmer un message.<\/span><\/p>\n

Pour le chapeau, l\u2019utilisateur choisit 3 couleurs qui vont d\u00e9filer en continu sur l\u2019objet. Il s\u00e9lectionne les couleurs sur la roue des couleurs. Pour les messages, seuls les messages de 32 caract\u00e8res sont compatibles avec l\u2019\u00e9cran. L\u2019utilisateur rentre le message directement dans le champs de saisie et clique sur valider.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>\"\"<\/a>\"\"<\/a><\/p>\n

Fig3: L’application: fonctionnalit\u00e9 de changement de couleur<\/em><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig4: Le chapeau s’illumine par les couleurs choisies<\/em><\/p>\n

\"\"<\/a>\"\"<\/a><\/p>\n

Fig5: Fonctionnalit\u00e9 d’envoi de message, affichage du message sur l’\u00e9cran LCD<\/em><\/p>\n

Voici une vid\u00e9o du fonctionnement (qui est pas mal! )<\/p>\n\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

III-Pr\u00e9sentation de la solution de mani\u00e8re d\u00e9taill\u00e9e<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

1)Diagramme d\u2019architecture mat\u00e9rielle\/logicielle<\/h5>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig6: Diagramme d’architecture mat\u00e9rielle et logicielle<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Liste du mat\u00e9riel<\/span><\/p>\n

– Une carte Arduino UNO Rev3<\/span><\/p>\n

– Un afficheur LCD 2×16 I2C<\/span><\/p>\n

– Une LED Neopixel Unique<\/span><\/p>\n

– Un mini haut-parleur dynamique 2W<\/span><\/p>\n

– Un module BlueTooth HC-05<\/span><\/p>\n

– Des c\u00e2bles<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

2)Mat\u00e9riel utilis\u00e9 et montage \u00e9lectronique<\/h5>\n

 <\/p>\n

a-Carte Arduino UNO [4]<\/h6>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig7: Carte Arduino Uno<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

b-Afficheur LCD 2×16 I2C [3]<\/h5>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig8: Afficheur LCD<\/em><\/p>\n

ll se compose de deux parties: un \u00e9cran LCD \u201cclassique\u201d et au dos un module d\u2019interface I2C.<\/span><\/p>\n

La communication avec une carte Arduino se fait avec le protocole I2C (voir internet pour plus de d\u00e9tails) sur deux lignes d\u00e9nomm\u00e9es SCL et SDA. Il faut ajouter les lignes d\u2019alimentation Vcc et GND.<\/span><\/p>\n

Pour le c\u00e2blage:<\/strong><\/p>\n

on relie le VCC au 5V et le GND au GND de l\u2019Arduino<\/span><\/p>\n

le SDA sur A4<\/span><\/p>\n

le SCL sur A5<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig9: Cabl\u00e2ge du LCD<\/em><\/p>\n

Biblioth\u00e8ques install\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

LiquidCrystal_I2C<\/span><\/p>\n

Fonctions utilis\u00e9es:<\/strong>\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0\u00a0lcd.init();\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \/\/ initialise le lcd<\/span><\/p>\n

\u00a0\u00a0lcd.backlight();<\/span><\/p>\n

\u00a0\u00a0lcd.print(\u00ab\u00a0Hello, MindPeace!\u00a0\u00bb);\u00a0 \/\/ Affiche le message sur le LCD.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

c-LED Neopixel Unique<\/h5>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig10: Neopixel<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Pour le c\u00e2blage:<\/strong><\/p>\n

On relie le 5V au VCC<\/span><\/p>\n

Le GND au GND\u00a0<\/span><\/p>\n

Et le in au Pin\u00a0 5<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig11: Cabl\u00e2ge du Neopixel<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Biblioth\u00e8ques install\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

Adafruit_NeoPixel<\/span><\/p>\n

Fonctions utilis\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

\u00a0\u00a0Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(24, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);<\/span><\/p>\n

\/\/ Pour d\u00e9finir qu\u2019on utilise bien l\u2019ordre GRB et non pas RGB, et pour dire qu\u2019on travaille \u00e0 800KHz<\/span><\/i><\/p>\n

\u00a0\u00a0strip.begin(); <\/span>\/\/ initialisation des neopixels<\/span><\/i><\/p>\n

\u00a0\u00a0strip.show(); <\/span>\u00a0\/\/ applique l\u2019effet sur le neopixel ici il va s\u2019\u00e9teindre<\/span><\/i><\/p>\n

\u00a0\u00a0strip.setPixelColor(0, strip.Color(0, 0, 255));<\/span> \/\/ on choisit la couleur qu\u2019on veut afficher ici le \u00a0 \u00a0 bleu , c\u2019est un code GRB ( green,red, blue)<\/span><\/i><\/p>\n

\u00a0\u00a0strip.show();<\/span> \/\/ ici le neopixel s\u2019allume en bleu<\/span><\/i><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

<\/h5>\n
d-Mini Haut Parleur dynamique 2W [2]<\/span><\/h5>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/h5>\n

Fig12: Haut-parleur<\/em><\/p>\n

Pour le c\u00e2blage:<\/strong><\/p>\n

On relie un pin au VCC et l\u2019autre au pin 8 de l\u2019arduino.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/h5>\n

Fig13: Cabl\u00e2ge du Haut-parleur<\/em><\/p>\n

Fonctions utilis\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

tone(8, 293, 112.5);\u00a0<\/span><\/p>\n

Ce qui veut dire \u00e9mettre le son de fr\u00e9quence 293 Hz pendant 112.5 ms sur le pin 8\u00a0<\/span><\/i><\/p>\n

<\/h5>\n

Autres possibilit\u00e9s:\u00a0<\/strong><\/p>\n

Programmer des musiques comme en utilisant le format midi puis en le convertissant en un code arduino sous forme de suite de commande tone. [6]<\/span><\/p>\n

Ou d\u2019utiliser une carte SD qui contient d\u00e9j\u00e0 des sons sous format .wav [7]<\/span><\/p>\n

<\/h5>\n

 <\/p>\n

e-Module Bluetooth HC-05 [1]<\/h5>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/h5>\n

Fig14: Cabl\u00e2ge du module Bluetooth<\/em><\/p>\n

Le comportement utilis\u00e9 est \u00ab\u00a0ma\u00eetre\/esclave\u00a0\u00bb. Un esclave pourra parler avec un seul ma\u00eetre, mais un ma\u00eetre pourra dialoguer avec plusieurs esclaves. Son utilisation, se passe en plusieurs \u00e9tapes\u202f:<\/span><\/p>\n

<\/h5>\n

Le ma\u00eetre se met en mode \u00ab\u00a0reconnaissable\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

L\u2019esclave trouve le ma\u00eetre et demande \u00e0 s\u2019y connecter<\/span><\/p>\n

Le ma\u00eetre accepte la connexion<\/span><\/p>\n

Les p\u00e9riph\u00e9riques sont alors appair\u00e9s (ou associ\u00e9s)<\/span><\/p>\n

La communication peut commencer [5]<\/span><\/p>\n

<\/h5>\n

Remarque:<\/strong><\/p>\n

Quand vous appareillez votre module Bluetooth sur votre t\u00e9l\u00e9phone le code que vous devez entrer est souvent 1234\u00a0<\/span><\/p>\n

Pour le c\u00e2blage: [1]<\/strong><\/p>\n

On relie le GND au GND, le 5V au VCC<\/span><\/p>\n

Et nous avions reli\u00e9 le RX au pin 11 et le TX au pin 12<\/span><\/p>\n

Biblioth\u00e8ques install\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

SoftwareSerial<\/span><\/p>\n

Fonctions utilis\u00e9es:\u00a0<\/strong><\/p>\n

SoftwareSerial bt(11, 10); \/\/ (RX, TX) (pin Tx BT, pin Rx BT) ( nous avons choisi d’appeler notre module bluetooth bt )<\/span><\/p>\n

Serial.begin(9600); \/\/ Sur les PCs du fablab il faut choisir 9600 Bauds afin que les messages que vous imprimer puissent s\u2019afficher\u00a0<\/span><\/p>\n

bt.begin(9600);\u00a0 \/\/ d\u00e9marrage du bluetooth \u00e0 9600 bauds<\/span><\/p>\n

while(bt.available() > 0) \/\/ v\u00e9rifie qu\u2019il y\u2019a encore des donn\u00e9es \u00e0 lire re\u00e7ues par bluetooth<\/span><\/p>\n

l_char = bt.read() \/\/ lis le caract\u00e8re re\u00e7u et le stock dans la variable l_char<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

3)Sch\u00e9ma de l\u2019application<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Fig15: Sch\u00e9ma du fonctionnement de l’application<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

IV-Lien vers le code<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

Vous trouverez le code arduino, le code MIT sur Github par ici<\/span><\/p>\n

https:\/\/github.com\/Ghandisanaa\/MindPeace<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

V-Protocole de communication<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

Nous avions choisi pour l\u2019envoi de nos propres messages une communication unidirectionnelle de l\u2019application vers arduino via bluetooth car nous n\u2019avions pas estim\u00e9 n\u00e9cessaire l\u2019envoi d\u2019acquittements ou autres messages de confirmations par le programme impl\u00e9ment\u00e9 sur l\u2019Arduino.<\/span><\/p>\n

Nous n\u2019avons pas pr\u00e9vu de correction d\u2019erreurs ni de num\u00e9rotation de messages pour d\u00e9tecter si un paquet a \u00e9t\u00e9 perdu.<\/span><\/p>\n

En effet, l\u2019existence d\u2019une latence due au Bluetooth faisait que le syst\u00e8me n\u2019arrivait plus \u00e0 bien d\u00e9chiffrer les messages re\u00e7us s\u2019il re\u00e7oit plusieurs requ\u00eates de suite dans le cas o\u00f9 l\u2019utilisateur manipule trop vite l\u2019application. Ce qui fait qu\u2019il serait peut \u00eatre int\u00e9ressant de mettre en place un syst\u00e8me d\u2019acquittement et de num\u00e9rotation des messages envoy\u00e9s.<\/span><\/p>\n

Nous avons par contre opt\u00e9 pour une classification des messages par types ( Texte, changement de couleur 1 ou 2 ou 3) afin de faciliter le traitement de ces requ\u00eates par la carte arduino, ce qui fait que pour l\u2019envoi des rappels nous avions mis au d\u00e9but de chaque message une lettre \u201cT\u201d et pour l\u2019envoi du changement de lumi\u00e8re nous avons mis pour la premi\u00e8re couleur la lettre \u201cI\u201d, pour la deuxi\u00e8me \u201cJ\u201d et \u201cK\u201d pour la derni\u00e8re.\u00a0<\/span><\/p>\n

Le codage \u00e9tait en utf_8<\/span><\/p>\n

La taille des diff\u00e9rents messages envoy\u00e9s \u00e9tait limit\u00e9e:\u00a0 15 bits pour les couleurs car nous avions utilis\u00e9 un code RGB,\u00a0 et 34 bits pour les messages textes (ou rappels) car nous \u00e9tions limit\u00e9s par la taille de l\u2019\u00e9cran LCD utilis\u00e9 qui ne pouvait afficher que 32 caract\u00e8res.<\/span><\/p>\n

Afin de pouvoir d\u00e9limiter les diff\u00e9rentes parties de chaque message nous avons opt\u00e9 pour de point-virgules afin de faciliter l\u2019 unpacking du message\u00a0<\/span><\/p>\n

La nature des messages \u00e9tait \u00e9galement toujours\u00a0 connu au pr\u00e9alable des int ou des char et donc on convertissait les informations extraites si cela est n\u00e9cessaire.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

VI-Justification des choix techniques<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

Bluetooth<\/h5>\n

Nous avons choisi Bluetooth comme technologie de communication car celle-ci est relativement facile d\u2019acc\u00e8s et d\u2019utilisation. En effet, nous avions \u00e0 disposition des modules Bluetooth compatibles avec Arduino et notre langage de programmation disposait de fonctions pr\u00e9d\u00e9finies permettant la communication via la technologie Bluetooth.<\/span><\/p>\n

Cependant, cette technologie de communication a une tr\u00e8s faible port\u00e9e qui n\u2019est pas adapt\u00e9 \u00e0 l\u2019utilisation finale de notre objet. Dans un futur d\u00e9veloppement de notre objet, il faudrait changer de protocole de communication. Pour notre premier prototype ici pr\u00e9sent\u00e9, utiliser le Bluetooth suffisait amplement.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Arduino uno<\/h5>\n

Nous avons choisi comme microcontr\u00f4leur une carte Arduino UNO car sa programmation est relativement simple et de nombreuses ressources sont pr\u00e9sentes sur internet. Elle est de plus compatible avec un grand nombre de composants ce qui nous laissait une large marge de man\u0153uvre dans le choix des autres composants. Enfin, chaque membre de notre \u00e9quipe avait d\u00e9j\u00e0 travaill\u00e9 avec Arduino, ce qui r\u00e9duisait notre temps de formation.\u00a0<\/span><\/p>\n

pourquoi uno voir c\u2019est quoi la diff\u00e9rence\u00a0<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Afficheur LCD<\/h5>\n

Nous voulions au d\u00e9part utiliser un \u00e9cran LCD graphique couleur afin de pouvoir afficher des photos et des images. Toutefois suite \u00e0 un probl\u00e8me de mat\u00e9riel, nous n\u2019avons eu \u00e0 disposition qu\u2019un \u00e9cran LCD permettant d\u2019afficher du texte uniquement. Suite \u00e0 un \u00e9change avec des clients potentiels nous avons \u00e9tabli que cet afficheur \u00e9tait amplement suffisant pour un premier prototype. De plus, la petite taille du message possible \u00e0 afficher sur l\u2019\u00e9cran n\u2019est pas un probl\u00e8me car cela convient mieux aux enfants cibl\u00e9s, des messages trop grands pouvant les perturber ou les rebuter.\u00a0<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Neopixel unique<\/h5>\n

Nous avons choisi d\u2019utiliser une LED neopixel car celle-ci peut changer de couleur, ce qui permet d\u2019avoir \u00e0 la fois des lumi\u00e8res douces et vives afin d\u2019attirer l\u2019attention de l\u2019enfant. De plus, ce composant est facile d\u2019utilisation, poss\u00e8de une forte luminosit\u00e9 (une seule LED est n\u00e9cessaire) et compatible avec arduino.<\/span><\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

Imprimer en 3D\u00a0<\/span><\/h5>\n

Nous avons d\u00e9cid\u00e9 d\u2019imprimer l\u2019objet avec une imprimante 3D pour ce premier prototype pour des raisons pratiques. Ce proc\u00e9d\u00e9 est simple, rapide et disponible directement au fablab de notre \u00e9cole. Il est aussi compatible avec nos besoins puisque nous avons choisi de faire nous m\u00eame le design.<\/span><\/p>\n

Le plastique imprim\u00e9 est assez solide pour prot\u00e9ger tout le mat\u00e9riel \u00e9lectronique, et donc adapt\u00e9 \u00e0 une utilisation par des enfants.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

MIT App Inventor<\/h5>\n

Pour programmer l\u2019application sur smartphone, nous avons utilis\u00e9 le langage de programmation propos\u00e9e par le MIT qui s\u2019appelle App Inventor. Ce langage de programmation est assez limit\u00e9 dans ses possibilit\u00e9s, tant techniques qu\u2019esth\u00e9tiques. Nous avons toutefois choisi d\u2019utiliser cela \u00e0 cause de contraintes de temps. App Inventor \u00e9tait le seul langage de programmation d\u2019application que les membres de notre groupe connaissaient. Au vu du temps qui \u00e9tait consacr\u00e9 \u00e0 ce projet, nous n\u2019avions pas le temps de nous former \u00e0 d\u2019autres langages. Nous nous sommes donc tourn\u00e9s vers App Inventor qui est facile d\u2019utilisation et qui offre des possibilit\u00e9s suffisantes pour les besoins d\u2019un prototype.<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

VII-Perspectives<\/b><\/h4>\n

 <\/p>\n

Apr\u00e8s la conception de ce premier prototype, notre objet est encore loin d’\u00eatre termin\u00e9, et nous pourrions non seulement am\u00e9liorer les fonctionnalit\u00e9s d\u00e9j\u00e0 existante, mais aussi en d\u00e9velopper d\u2019autres.<\/span><\/p>\n

Afin d’am\u00e9liorer les fonctionnalit\u00e9s existantes, nous pourrions :<\/span><\/p>\n