CI 1 : La chaîne d'information
Séquence 1 - Séance 3
Le site présente le Pérou et les lieux les plus magiques du pays. Ces informations viennent du site
wikipédia
Allons-y !!
Présentation
Le Pérou, en espagnol Perú, est un pays situé à l'ouest de l'Amérique du sud.
Il est entouré par l'équateur, la Colombie, le Brésil, la Bolivie, le Chili et l'océan Pacifique
Il est le troisième plus grand pays du sous-continent par sa superficie : 1 285 220 km².
En juillet 2008, 29,1 millions d'habitants ont été recensés.
Lima, une vaste aire urbaine de 9 millions d'habitants, est la capitale et la plus grande ville du pays.
1. Introduction :
Plutôt qu'un long
discours, un rapide comparatif entre l'Homme et la puce
informatique sur leurs manières respectives de
décrire le Monde:
Reconnaissons-le: le processeur
au coeur d'un ordinateur ou autre système autonome
est capable de manipuler un tas d'informations a priori
très différentes: nombres, texte, sons,
images....
Tous nos fichiers informatiques,
sans exception, sont en réalité constitués
d'une très très longue séquence uniquement
composée de deux symboles: 0 et 1... Dès
lors, toute information que vous voulez rendre compréhensible
à un ordinateur doit auparavant subir un codage
binaire (binary coding) afin de la transformer en une
séquence uniquement composée de ces deux
symboles (0 et 1).
Mais alors ? Pourquoi le
binaire ? on pourrait franchement douter de la pertinence
et de la fiabilité de l'information binaire pour
restituer correctement l'information humaine. Mais alors,
pourquoi avoir conçu l'ordinateur de telle manière
qu'il ne comprenne que cette dernière ?
- Pour sa simplicité,
- Pour l'univocité
de l'information binaire; ce qui n'est pas "0"
est "1", et ce qui n'est pas "1" est
"0": difficile de faire moins ambigu !
- Pour la reproductibilité
de l'information binaire, qualité primordiale lorsque
l'on sait qu'un ordinateur est une fourmillière
numérique dont les composants ne cessent de s'échanger
des flots de données binaires.
- Pour l'universalité
du codage binaire qui s'avère capable, en théorie,
de représenter toute information structurelle,
quelle que soit sa nature.
2. Schéma de la chaîne d'information
:
Cliquer sur l'image pour
y voir correctement.
3. La chaîne d'information :
Définition
: C'est la partie du système autonome
qui détecte ou capte l'information
concernant son environnement (information logique ou grandeur
physique) et qui la traite.
On peut découper
cette chaîne en plusieurs blocs fonctionnels
3. Acquérir : Comment
un objet numérique est-il capable de prendre possession
de son environnement ?
Définition
: L'acquisition de l'information consiste à
faire entrer une situation réelle (une information
logique ou grandeur physique) dans objet technique, par
le biais d'un détecteur ou d'un capteur et de transformer
cette information en codage numérique. Voir
document ressource: "Les capteurs et les détecteurs".
Exemples de composant assurant
la fonction acquérir :
a) Les détecteurs
:
Les détecteurs sont
utilisés pour acquérir des informations
logiques de nature "tout ou rien" (marche /
arrêt, porte ouverte / fermée, présence
ou non d'une personne...). Voir
document ressource : "Les capteurs et les détecteurs".
La nature de
l'information à la sortie du détecteur
:
L'objectif du détecteur
est d'envoyer une information numérique à
la puce électronique qui la traitera, semblable
à l'information logique qu'il doit acquérir.
Comment le détecteur va t-il s'y prendre ?
Prenons un exemple :
Le détecteur de
présence doit donner l'information de la présence
ou non d'un individu autour de la piscine. Le système
utilise de l'énergie électrique pour fonctionner.
On distingue deux états, haut et bas, associés
à deux potentiels électriques : 0 et 12
volts. D'un point de vue logique, on considère
que ces deux états correspondent à deux
valeurs, à deux bits : 0 (absence de courant) qui
signifie "il n'y a personne autour de la piscine"
et 1 (présence de courant) qui signifie "il
y a une présence autour de la piscine". Voir
l'animation ci-dessous.
Ils traduisent une pensée
logique sous forme informatique : « vrai/ faux »,
« oui/non », « circuit ouvert/fermé
» et en binaire, « 0/1 ». (L'algèbre
de Boole, conçu par George Boole en 1854).
Le bit signifie «
binary digit », c'est-à-dire 0 ou 1 en numérotation
binaire. C’est la plus petite information manipulable
par une machine numérique. Avec un bit, il est
donc possible d'obtenir deux états, donc d'identifier
deux situations différentes.
b) Les capteurs
:
Les capteurs sont utilisés
pour acquérir des informations analogique de nature
physique. (température, luminosité, vitesse
du vent...). Voir document ressource
: "Les capteurs et les détecteurs"
Effectivement Le codage
des informations par l'ordinateur en données binaires
a pour la machine des avantages précieux, mais
elle le confine dans un univers quasi incompatible avec
notre monde réel.
En effet, la plupart des
informations que nous, humains, échangeons avec
notre environnement sont de type analogique. En d'autres
termes, les stimuli et grandeurs physiques auxquels nous
sommes sensibles (sons, lumières, températures,
pression...) sont pour la plupart issus de phénomènes
naturels dont les variations sont parfaitement "fluides".
Ainsi, par exemple, la
voix de votre interlocuteur est assimilable à une
onde sonore continue qui varie au gré de ses intonations
en une infinité de fréquences voisines.
De la même manière, on ne peut pas dire qu'il
fait chaud ou froid (2 états différents)
mais que la température varie en continue en fonction
du temps qui s'écoule.
La nature de
l'information à la sortie du capteur :
L'objectif du capteur est
d'envoyer à la puce électronique qui traitera
l'information, une information numérique semblable
à la grandeur physique qu'il doit acquérir.
Comment le capteur va t-il s'y prendre ?
Prenons un exemple : L'enregistrement
d'un son par un microphone (capteur analogique)
Pour acquérir du
son, on utilise un microphone (capteurs analogiques).Le
principe de l’analogique est de reproduire le signal
à enregistrer (audio , vidéo…) sous
forme similaire. Par exemple lorsque l’on enregistre
un signal audio, le microphone suivra les mêmes
amplitudes (" la même courbe ") que l’onde
sonore (avec plus ou moins de fidélité).
L'onde sonore sera traduite en en signaux électriques
par le micro. Ainsi l’amplitude électrique
du signal analogique sera l’image plus ou moins
fidèle du signal à enregistrer (audio ,
vidéo…).
Les informations
analogiques : Le signal prend donc la forme d'une
"courbe" qui varie :
Voir
document ressource :"Acquisition d'un signal".
Ce signal pour être
exploité par un ordinateur doit être convertit
en numérique. Le signal analogique enregistré
est converti en numérique grâce à
un convertisseur analogique>numérique . Après
cette conversion le signal n’est plus qu’une
suite de " 0 " et de " 1 " c’est
à dire un signal à deux amplitudes au lieu
d’une infinité en analogique . La
numérisation d'un signal analogique facilite
le traitement et la communication entre objet techniques.
-
Pour numériser cette
grandeur physique, on ne peut pas utiliser le bit. On
utilise l’octet qui est une unité d’information
composée de 8 bits. L'octet permet d’améliorer
l’acquisition des informations. Une unité
d'information composée de 16bits est généralement
appelée mot (enanglais word). Une unité
d'information de 32 bits de longueur est appelée
motdouble (en anglais double word , d'où l'appellation
dword ).
Le matériel à
notre disposition ne travaille que sous 8 bits, donc 1
octet. Pour un octet, le plus petit nombre est 0 (représenté
par huit « zéros »00000000), et le
plus grand est 255 (représenté par huit
« un » 11111111), ce qui représente
256 possibilités de valeurs différentes.
Voici donc les unités
standardisées :
- Un kilooctet (ko ou kB) = 1000octets
- Un Mégaoctet (Mo ou MB) =1000 ko = 1 000 000
octets
- Un Gigaoctet (Go ou GB) = 1000Mo = 1 000 000 000 octets
- Un Téraoctet (To) = 1000 Go = 1000 000 000 000
octets.
Les informations
numériques : Le signal prend la forme
d'une suite de 0 et de 1 :
Voir
document ressource :"Acquisition d'un signal".
Numériser un signal
analogique consiste à prélever quelques
échantillons et à les coder en binaire.
La suite de codes obtenus est regroupée dans un
fichier numérique.
Il existe des capteurs
qui récupère l'information directement numériser.
Exemples : scanner, lecteur magnétique, appareil
photo numérique, caméra numique, ect...
Voir document ressource :"Acquisition
d'un signal". Nous n'aborderons pas ce sujet
cette année.
Attention :
Après une exploitation, un transport et un stockage
en numérique tout signal (vidéo ou audio)
devra revenir à sa forme analogique de départ.
Par exemple un signal audio sera converti de numérique>analogique
pour ensuite être amplifié ; en effet nos
oreilles ne savent entendre en numérique! Il faut
bien garder à l’esprit que le numérique
ne sert (dans le cas d’un signal audio ou vidéo)
qu’au transport et au stockage des données.
4. Travail :
En 50 minutes :
----------
Aidez-vous
des documents ressources "Les capteurs et les actionneurs"
et "Acquisition d'un signal".
1) A la suite du cours,
noter en titre "4. La chaîne d'information"
et faire une synthèse des parties 1 et 3.
2) Réaliser la fiche
d'activté n ° 1 : L'acquisition du signal.
Vous
devez là demander au professeur ou l'imprimer à
la maison.
3 Exercice maison :
A
l'aide de la fiche ressource : "les capteurs et les
détecteurs":
a) Quels capteurs ou détecteurs
y a-t-il dans les objets techniques suivants :
La cafetière ou
bouilloire / L'alarme de fumée / La barrière
automatique / La porte automatique / La manette de jeu
/ L'essui glace automatique / Le robinet automatique
A
l'aide de la fiche ressource : "Acquisition d'un
signal ":
b) Je veux récupérer
sur mon ordinateur différentes informations numériques
suivantes pour pouvoir les exploiter :
Une image / qu'il fait
froid à l'extérieur / le passage d'une carte
magnétique.
- Quels dispositifs me
faudra t-il pour acquérir les informations ci-dessus
?
- Comment seront mes informations
à la sortie de chaque dispositif ? (numérique
ou analogique)
- Quel dispositif n'est
pas adapté pour être relié directement
à mon ordinateur ? Pourquoi et que faudra t-il
faire pour traiter l'information ?
c) Convertir 218 en valeur
binaire sur 8 bits
d) Convertir 10110101 en
valeur décimal
1) A la suite du cours,
noter en titre "4. La chaîne d'information"
et faire une synthèse des parties 1 et 3.
2) Réaliser la fiche
d'activté n ° 1 : L'acquisition du signal.
Vous
devez là demander au professeur ou l'imprimer à
la maison.
3 Exercice maison :
A
l'aide de la fiche ressource : "les capteurs et les
détecteurs":
a) Quels capteurs ou détecteurs
y a-t-il dans les objets techniques suivants :
La cafetière ou
bouilloire / L'alarme de fumée / La barrière
automatique / La porte automatique / La manette de jeu
/ L'essui glace automatique / Le robinet automatique
A
l'aide de la fiche ressource : "Acquisition d'un
signal ":
b) Je veux récupérer
sur mon ordinateur différentes informations numériques
suivantes pour pouvoir les exploiter :
Une image / qu'il fait
froid à l'extérieur / le passage d'une carte
magnétique.
- Quels dispositifs me
faudra t-il pour acquérir les informations ci-dessus
?
- Comment seront mes informations
à la sortie de chaque dispositif ? (numérique
ou analogique)
- Quel dispositif n'est
pas adapté pour être relié directement
à mon ordinateur ? Pourquoi et que faudra t-il
faire pour traiter l'information ?
c) Convertir 218 en valeur
binaire sur 8 bits
d) Convertir 10110101 en
valeur décimal
5. Traiter :
Définition
: C'est le rôle du microcontrôleur.
Un microcontrôleur
est un circuit intégré qui rassemble les éléments
essentiels d'un ordinateur : processeur, mémoires
(mémoire morte pour le programme, mémoire
vive pour les données), et ports d'entrées-sorties.
Les microcontrôleurs
sont fréquemment utilisés dans les systèmes
embarqués et autonomes, comme les contrôleurs
des moteurs automobiles, les télécommandes,
les appareils de bureau, l'électroménager,
les jouets, la téléphonie mobile, baladeurs,
récepteurs GPS, électroménager, automobile,
transport aérien/maritime/fluvial, etc.
C'est dans le microcontrôleur
qu'on intègre un programme informatique (nous verrons
en détail ce sujet dans un chapitre suivant). Le
microcontrôleur permet de réaliser la fonction
"traiter", il récupère les informations
envoyaient par les capteurs et détecteurs, les analyses
et en fonction du programme intégré, il transmet
des ordres à la chaîne d'énergie donc
aux actionneurs ou/et communique des informations aux utilisateurs.
6. Travail :
En 55 minutes :
----------
1) Réaliser l'activité
n°2 : Le traiment d'un signal.
Vous
devez là demander au professeur ou l'imprimer
à la maison.
7. Communiquer / Transmettre
:
a) Communiquer
:
Le système est capable
d'établir une communication avec l'utilisateur ou
inversement.
- soit par l'intermédiaire
d'une interface (écran + bouton) qui permet de donner
ou de rentrer des consignes.
Exemple
: interface d'un système de chauffage
- Soit par l'intermédiaire
d'actionneurs qui permettent de communiquer avec l'utilisateur
avec des signaux lumineux ou signaux sonores.
Exemple
: Buzzer d'un four micro-ondes qui sonne à la fin
d'une cuisson ou DEL sur un ordinateur pour signaler qu'il
est allumé.
b) Transmettre
:
Pour transmettre un signal,
il existe différents modes de transmission (filaire
ou non filaire).
Un signal électrique
: c'est une grandeur électrique mesurable variant
dans le temps et permettant de transporter une information.
Quand il est possible de placer un fil conducteur,
c'est la solution la moins coûteuse (souris informatique
filaire, cordon de guitare électrique, téléphone
filaire fixe,...)
Un signal lumineux
: Une fibre optique est un fil en verre
ou en plastique très fin qui a la propriété
d'être un conducteur de la lumière et sert
dans la transmission de données. Elle offre un débit
d'informations nettement supérieur (300 000 000 m/s)
à celui des câbles électriques (273
000 000 m/s) et supporte un réseau « large
bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la
télévision, le téléphone, la
visioconférence ou les données informatiques.
Les fibres optiques ont constitué l'un des éléments
clef de la révolution des télécommunications
optiques. Ses propriétés sont également
exploitées dans le domaine des capteurs (température,
pression, etc.), dans l'imagerie et dans l'éclairage.
Les lumières infrarouges
sont utilisées pour transporter des informations
sur de petites distances et en l'absence
d'obstacle (souris sans fil, télécommande
de téléviseur, casque d'écoute sans
fil porté 12 m,...)
Les ondes radio (hertzienne)
définissent la transmission des sons : la voix humaine
et les signaux audio par les ondes. Ces ondes se propagent
dans l'atmosphère terrestre à la vitesse de
la lumière (c’est-à-dire presque instantanément
à l'échelle humaine) et avec une atténuation
importante (proportionnelle au carré de la distance
parcourue). Elles sont relativement faciles à émettre
et à recevoir avec des appareils simples et peu coûteux.
Elles sont donc un support très important pour la
transmission de l'information (notamment radio
et TV).
Les micro-ondes
sont employées dans les transmissions de grande
distance par satellite parce que cette fréquence
traverse facilement l'atmosphère terrestre et avec
moins d'interférences pour les longueurs d'onde les
plus élevées (c'est le cas notamment des GPS,
la télévision, Internet). La téléphonie
mobile repose aussi sur les micro-ondes, ainsi les commandes
de porte de garage ou le casque d'écoute sans fil
pour des portées supérieur à 100 m.
Pour l'accès Internet en réseau local
on utilise de plus en plus latransmission
sans fil tels que Wi-Fi (portée
de 100 m avec obstacle), Bluetooth (portée
100 m sans obstacle) qui emploient également des
micro-ondes.
8. Travail :
En 20 minutes :
----------
Aidez-vous
d'Internet et du cours b) transmettre pour réaliser
l'activité.
1) Réaliser l'activité
n°3 : Les modes de transmission.
Vous
devez là demander au professeur ou l'imprimer à
la maison.
