Arduino N1 — Fondations : IDE, GPIO, LED, boutons, SysML

Le contexte

La PME DomotikRun (Saint-Pierre, 12 salariés, spécialisée domotique et climatisation tropicale) recrute un technicien CIEL stagiaire. Première mission : programmer des contrôleurs Arduino Uno pour deux dispositifs simples mais réels — un feu tricolore de signalisation pour un parking et une interface utilisateur de climatisation (boutons +/−, LED témoin de seuil thermique).

Pour y arriver, le technicien doit prendre l’IDE Arduino en main, configurer les GPIO en entrée/sortie, lire des datasheets (LED, microcontrôleur), dimensionner ses résistances de protection, et documenter son travail avec des diagrammes SysML (BDD + STM). Pas de magie : on part des composants et on construit des prototypes fonctionnels sur breadboard.

Problématique : Comment programmer un microcontrôleur Arduino pour piloter des composants électroniques (LED, boutons) dans un système domotique, en exploitant la documentation technique et en modélisant le système avec SysML ?

Livrables observables — Programme Blink modifié + montage LED/bouton fonctionnel + fiche calcul de résistances + diagrammes SysML + projet feu tricolore (circuit + code + vidéo + rapport) + projet interface climatisation.

Le plan séance par séance

Séance	Durée	Type	Objectif
S1	2 h	TP	Installation IDE Arduino, premier upload (Blink), modification du délai
S2	2 h	TD	Anatomie Arduino : brochage, GPIO, lecture des datasheets
S3	2 h	Cours	GPIO en code (digitalWrite, digitalRead, pinMode), calcul résistance, intro SysML
S4	2 h	TP	Montage breadboard LED + bouton, anti-rebond, premier programme conditionnel
S5	4 h	Projet	Feu tricolore : 3 LEDs séquencées, arrêt d’urgence, modélisation SysML complète
S6	4 h	Projet	Interface climatisation : 2 boutons temp +/−, LED témoin, Serial Monitor
S7	2 h	Éval	Évaluation sommative — situation pro nouvelle

Ratio pratique / théorie : ~78 % / 22 %. Conforme à la doctrine 80/20 du Bac Pro CIEL : on manipule, on monte, on programme, et on revient à la théorie quand le terrain l’exige.

Ce que les élèves repartent capables de faire

Installer et configurer l’IDE Arduino, uploader un programme sur Arduino Uno
Lire un datasheet (LED, microcontrôleur) et en extraire les valeurs utiles (V_F, I_max, brochage)
Dimensionner une résistance de protection (loi d’Ohm appliquée à une LED)
Programmer les GPIO en entrée/sortie : pinMode, digitalWrite, digitalRead
Câbler un montage breadboard propre : LED + résistance + bouton avec pull-up/pull-down
Gérer le rebond logiciel d’un bouton (delay ou millis)
Modéliser un système avec SysML : Block Definition Diagram (BDD) + State Machine (STM)
Tracer le lien entre le modèle SysML et le code C++ Arduino
Rédiger un rapport technique court avec schéma, code commenté, et procédure de test

Compétences référentielles ciblées

C03 — Participer à un projet : organisation binôme, gestion des étapes, restitution
C04 — Analyser une structure matérielle et logicielle : lecture datasheet, brochage, structure d’un sketch Arduino
C07 — Réaliser des maquettes, prototypes ou produits : montage breadboard, code Arduino, intégration

Pour aller plus loin

C’est le N1 d’un parcours Arduino sur 3 ans :

Arduino N1 — Fondations (cette séquence) — IDE, GPIO numériques, LED, boutons
Arduino N2 — Acquisition & pilotage (séquence suivante) — ADC, PWM, capteurs analogiques, actionneurs
Arduino N3 — Communication IoT (terminale) — WiFi ESP32, MQTT, dashboard Node-RED

La progression est pensée pour qu’en fin de Terminale, l’élève soit capable de contribuer à concevoir et adapter un objet connecté complet — pas de prétendre à un niveau BTS, mais de savoir où il met les mains.

Co-intervention : la séquence se prête bien à un travail commun avec Mathématiques (loi d’Ohm, calcul de résistance) et Français (rédaction du rapport technique, lexique pro).