du signal analogique à l'ordinateur

[invitea38a0dfb]

Bonjour,
Prof de techno au collège, j'aurai besoin d'un petit rappel voir d'un cours!
Je fais découvrir à mes élèves de 4ème ce qu'est la domotique:
j'ai commencer par leur faire découvrir les différents capteurs (et détecteurs), actionneur, interfaces de commande et puissance à l'aide de manipulation sur maquette réelles et virtuelles, la chaine d'information et la chaine d'énergie.
Désormais je m'attaque à la programmation et par conséquent voici ma démarche:
- identification des signaux émis par les différents capteurs (numérique, analogique et tor)
- analyse de programme (type losange, réctangle,...) avec maquettes virtuelles pour apprendre à utiliser le graphcet
- déduction des différentes fonctions logiques (et, ou, non et oui) avec table de vérité et chronogramme et symbolisation des portes
- conception d'une maquette (légo automatisé) de portail automatique,... avec création du programme en passsant par le graphcet,...

Mais pour cela je souhaitrai leur faire comprendre en amont, le chemain que va faire l'information en partant du capteur jusqu'au pc.

je me pose quelques questions:
Je part du principe que l'ordinateur ne comprend que des 0 ou 1:

- le signal d'un capteur numérique est-il le même qu'un signal d'un détecteur (tor)?
- comment le signal d'un capteur analogique est-il transformé en signal numérique?
- comment passe t-on d'un signal analogique en signal numérique?
- est-ce que les "o" ou "1" des tables de vérité correspondent t-ils au "0" ou "1" que comprend l'ordinateur?
- a quoi servent les base hexadécimal,...?
- l'ordinateur comprend t-il que des "0" ou "1"?
- comment est-on passé du boulier chinois à l'ordinateur?
- comment l'ordinateur peut -il mémoriser des "0" ou "1"?

Je suis un embrouiller avec tout ça, je ne demande pas de réponse détaillées mais je veux simplement comprendre pour pouvoir l'expliquer simplement et clairement à mes élèves,
merci d'avance
Davos
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[inviteede7e2b6]

- le signal d'un capteur numérique est-il le même qu'un signal d'un détecteur (tor)?
- comment le signal d'un capteur analogique est-il transformé en signal numérique?
- comment passe t-on d'un signal analogique en signal numérique?
- est-ce que les "o" ou "1" des tables de vérité correspondent t-ils au "0" ou "1" que comprend l'ordinateur?
- a quoi servent les base hexadécimal,...?
- l'ordinateur comprend t-il que des "0" ou "1"?
- comment est-on passé du boulier chinois à l'ordinateur?
- comment l'ordinateur peut -il mémoriser des "0" ou "1"?

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[gienas]

Bonjour davos28 et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

... Je part du principe que l'ordinateur ne comprend que des 0 ou 1 ...

Enfin, son organisation binaire, fait qu'il gère des bits, qui ne peuvent prendre que ces deux états.

... le signal d'un capteur numérique est-il le même qu'un signal d'un détecteur (tor)? ...

Non, on ne peut pas dire cela. Un capteur TOR, ne "traite" qu'un bit, sur un seul fil, dont l'état fermé ou ouvert, conduit, à tout moment, aux deux seuls états 0 ou 1.

Un capteur numérique est supposé "sortir" (fournir) plus de deux états. Le plus simple devrait avoir 2 bits, donc 4 états (2^nbbits) et un moyennement complexe en comporte 8 (bits), ce qui donne 2^8=256 combinaisons ou valeurs.

Pour entrer dans le (ou sortir du) micro, il n'y a que deux solutions principales:

1- on sort en parallèle: les n bits donnent lieu à n fils de sortie, un pour chaque bit. il suffit de lire l'état de tous ces bits pour en déterminer la valeur sortie. L'inconvénient, c'est que cela utilise beaucoup de connexions, ce n'est donc valable que pour des liaisons courtes. (exemple les montages interfaces sur port parallèle)

2- on sort en série: sur un seul fil, on sort une séquence codée, qui comporte une succession d'états 0 et 1, qui "recopient" l'état du mot numérique que l'on désire échanger. L'inconvénient, c'est qu'il faut "un certain temps" pour sortir la valeur numérique, et il faut un mécanisme pour rétablir la valeur numérique. (exemple, liaison série RS232)

... comment le signal d'un capteur analogique est-il transformé en signal numérique? ...

Rien de plus simple: on utilise un convertisseur analogique/numérique. Ce n'est pas tout simple, mais, pour des élèves de quatrième, on peut considérer que c'est une brique qui existe. Chaque grandeur analogique (on prend sa valeur maximale), peut être convertie en autant de bits que l'on veut (cela porte le nom de résolution). Simplement, plus il y en a, et plus c'est cher.

... comment passe t-on d'un signal analogique en signal numérique? ...

Je pense avoir répondu.

... est-ce que les "o" ou "1" des tables de vérité correspondent t-ils au "0" ou "1" que comprend l'ordinateur? ...

Oui, heureusement.

... à quoi servent les base hexadécimal ...

Je pense que là, c'est un malentendu. Tu devrais aller voir google.

Il n'existe, en fait que du binaire. Mais, quand la résolution augmente, que le nombre de bits augmente, les nombres deviennent lourds à porter.

Pour exprimer la valeur 12 (du décimal), en binaire, il faut, au moins 4 bits. Comme 12 c'est 8+4, cela s'écrit: 1100b. (le b signifie binaire, pour bien voir en quelle base on s'exprime)

Si tu dois écrire le nombre 100111000011001b, qui est difficile à retenir, on va faire des "paquets" (au CP, j'ai appris, avec les bûchettes, à faire des fagots) de 4 bits, que l'on va nommer des quartets ou nibbles en anglais, et l'on va donner, à chacun de ces paquets, les 16 symboles possibles, comme on le pratique en décimal, qui, lui, n'a que 10 symboles. On reprend des mêmes que pour le décimal, et on complète par A, B, C, D, E et F. On a donc inventé l'hexadécimal.

0000 0
0001 1
0010 2
0011 3
0100 4
0101 5
0110 6
0111 7
1000 8
1001 9 -> fin du décimal
1010 A qui vaut 11d ou 11 décimal
1011 B qui vaut 12d
1100 C qui vaut 12d
1101 D qui vaut 13d
1110 E qui vaut 14d
1111 F qui vaut 15d -> fin du code hexadécimal

En utilisant l'artifice, le nombre de tout à l'heure:

100111000011001b,

s'écrirait

100 1110 0001 1001 en séparant les paquets, comme on le faisait "autrefois".

Pour formater tous les caractères au même nombre de bits, on ajoutera un zéro non significatif devant le premier, ce qui donnera:

0100 1110 0001 1001

et que l'on convertira en

8E19 en convertissant chaque paquet en sa valeur du tableau de conversion, et que l'on écrira

8E19h pour dire hexa. On peut aussi écrire en minuscules: 8e19h

En mettant deux quartets côte à côte, on forme un mot de 8 bits, que l'on nomme octet (ou byte en anglais), qui comporte 256 combinaisons, qui vont de 00h à FFh.

... l'ordinateur comprend t-il que des "0" ou "1"? ...

Oui, mais je ne saisis pas le sens "profond" de ta question.

... comment est-on passé du boulier chinois à l'ordinateur? ...

Vaste programme.

... comment l'ordinateur peut -il mémoriser des "0" ou "1"? ...

Monsieur de la Palisse dirait dans une mémoire.

La mémoire, c'est un composant fondamental de l'ordinateur. La mémoire élémentaire d'un bit, utilise une bascule, qui conserve l'état actuel (o ou 1) tant que l'alimentation est là, et/ou tant que l'on ne change pas son état. Cette mémoire est volatile: mémoire vive ou RAM . Quand on coupe et qu'on rallume, l'état est inconnu.

Pour avoir des mémoires non volatiles il faut d'autres type. Il y a les ROM (programmée une fois pour toutes) les eprom, reprogrammables, les eeprom reprogrammables électriquement ...

Pour être utilisables, les mémoires sont organisées en octets (par paquets de 8 bits) et comportent un nombre de "lignes" dépendant de la capacité totale de la mémoire. Par exemple:

8 fois 8 bits

256 octets

1024 octets, que l'on appelle à tort le kilo octet

4096 octets

...

1024 fois 1024 octets que l'on appelle le mégaoctet ...

A toi de jouer, à présent, tu as du pain sur la planche.

[invitea38a0dfb]

merci à tous pour ces réponses, désormais à moi d'être pédagogue pour leur expliquer!
merci encore

[A voir en vidéo sur Futura]