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TP : Introduction aux Objets Connectés avec la carte Micro:bit

Objectifs de la séance

  • Comprendre ce qu'est un objet connecté (capteur, traitement, actionneur).
  • Découvrir l'interface de programmation en Python de la carte Micro:bit.
  • Réactiver ses connaissances en Python (variables, boucles, conditions).
  • Créer un programme interactif simulant un objet connecté.

1. Découverte de l'environnement

Pour ce TP, nous n'avons pas forcément besoin de la carte physique, nous allons utiliser un simulateur très puissant intégré au navigateur !

  1. Rendez-vous sur le site officiel : https://python.microbit.org/v/3
  2. Cliquez sur l'onglet Reference (ou Référence) en haut ou sur le côté de la page pour voir toutes les commandes possibles avec la carte. C'est votre "dictionnaire" !

La carte Micro:bit est équipée de : * Capteurs (qui captent l'environnement) : Boutons A et B, capteur de lumière, de température, accéléromètre (détection de mouvement)... * Actionneurs (qui agissent sur l'environnement) : Un écran de 25 LEDs (5x5).

Mission 1 : Le "Hello World" des objets connectés

Sur l'interface, effacez tout le code présent dans l'éditeur et copiez ce code de base :

from microbit import *

display.scroll('Bonjour !')
  1. Cliquez sur le bouton Play (le triangle) sous la carte Micro:bit virtuelle à droite pour simuler le code.
  2. Que se passe-t-il ? (Rappelez-vous, display est l'écran, et scroll veut dire faire défiler).

2. L'écran (Actionneur) et les Images

Faire défiler du texte, c'est bien, mais afficher des images, c'est mieux ! La carte possède plusieurs images pré-enregistrées.

Mission 2 : Afficher des émotions

Testez le code suivant :

from microbit import *

display.show(Image.HEART)
sleep(2000) # Fait une pause de 2000 millisecondes (2 secondes)
display.show(Image.SKULL)

Travail à faire : Modifiez le code pour créer une animation : un cœur qui bat ! Pour cela, faites alterner Image.HEART et Image.HEART_SMALL avec des pauses courtes de 500ms entre chaque. Astuce : Vous aurez besoin de réutiliser la fonction sleep() plusieurs fois !

3. Interagir avec l'utilisateur : Les Boutons (Capteurs)

Un objet connecté réagit à son environnement. Nous allons utiliser la boucle infinie while True: qui permet à la carte de vérifier en permanence ce qu'il se passe (sinon le programme s'arrête tout de suite). (Rappel Python : l'indentation, c'est-à-dire le décalage vers la droite, est obligatoire après le while et les if !)

Mission 3 : Les conditions (Si ... Sinon)

Copiez et simulez ce code :

from microbit import *

while True:
    if button_a.is_pressed():
        display.show(Image.HAPPY)
    elif button_b.is_pressed():
        display.show(Image.SAD)
    else:
        display.clear() # Efface l'écran si on ne touche à rien
  1. Testez en cliquant sur les boutons A et B sur le simulateur.
  2. Expliquez avec vos propres mots sur votre compte-rendu ce que fait la ligne elif button_b.is_pressed():.

4. Mesurer l'environnement : La Température

La carte possède des capteurs intégrés. Lisons la température ambiante !

Mission 4 : Un thermomètre intelligent

Voici comment lire la température avec la fonction temperature() :

from microbit import *

while True:
    if button_a.is_pressed():
        temp = temperature() # On stocke la température dans la variable 'temp'
        display.scroll(temp)

Indice : Sur le simulateur, une jauge de température (un petit thermomètre jaune) apparaît quand vous utilisez la fonction temperature(). Vous pouvez cliquer dessus et la faire glisser pour simuler le froid ou le chaud !

Défi : Améliorez ce programme en utilisant la variable temp et les conditions (if / else) ! L'objectif est d'afficher sur l'écran : * L'image d'un flocon de neige (ou un parapluie Image.UMBRELLA) SI la température est strictement inférieure à 15°C. * L'image d'un soleil (Image.HAPPY ou dessinez un soleil) SINON (c'est-à-dire si elle est supérieure ou égale à 15°C).

5. Le Dé Électronique

Maintenant, à vous de jouer, presque sans aide !

Objectif : Créer un dé de jeu électronique (de 1 à 6) qui se lance lorsqu'on secoue la carte.

Pour cela, vous aurez besoin de deux nouveaux éléments : 1. Détecter la secousse du capteur (accéléromètre) : on utilise accelerometer.was_gesture('shake'). 2. Choisir un nombre au hasard. En Python, on importe la bibliothèque random tout en haut du programme et on utilise random.randint(1, 6).

Structure de code attendue : 

from microbit import *
import random # Très important pour ajouter du hasard !

while True:
    if accelerometer.was_gesture('shake'):
        # 1. Choisir un nombre aléatoire entre 1 et 6 et le stocker dans une variable
        # 2. L'afficher à l'écran
        # 3. Mettre une petite pause pour avoir le temps de lire
    else:
        # Afficher une petite image d'attente

Test : Sur le simulateur, pour secouer la carte, passez votre souris rapidement de gauche à droite au-dessus de la carte Micro:bit virtuelle (un bouton "SHAKE" blanc peut aussi apparaître).

6. Pour aller plus loin : Les Défis (Bonus)

Si vous avez terminé, voici des missions supplémentaires pour tester vos talents de programmeur !

Défi Bonus 1 : La veilleuse automatique

La carte Micro:bit peut aussi mesurer la quantité de lumière qui frappe son écran (oui, les LEDs peuvent servir de capteurs de lumière !) : on utilise la fonction display.read_light_level(). Celle-ci renvoie un nombre entre 0 (nuit totale) et 255 (pleine lumière).

Mission : Créez un programme qui agit comme une veilleuse intelligente. * Si le niveau de lumière est inférieur à 100, la carte allume toutes ses LEDs (utilisez Image.SQUARE par exemple) pour éclairer la pièce. * Sinon, elle efface son écran.

Défi Bonus 2 : Le jeu Pierre-Feuille-Ciseaux (Chifoumi)

Utilisez ce que vous avez appris avec le dé électronique (l'accéléromètre shake et l'aléatoire random.randint). Au lieu d'afficher un nombre de 1 à 6 quand on secoue la carte, générez un nombre entre 1 et 3. * Si le nombre est 1 : Affichez l'image Image.SQUARE (Feuille) * Si le nombre est 2 : Affichez l'image Image.SQUARE_SMALL (Pierre) * Si le nombre est 3 : Affichez l'image Image.SCISSORS (Ciseaux)

Défi Bonus 3 : Le compteur manuel

Créez un programme qui sert de compteur ! 1. Tout en haut de votre programme (mais avant le while True:), créez une variable compteur = 0. 2. Dans la boucle infinie, si on appuie sur le bouton A, on ajoute 1 à cette variable (compteur = compteur + 1) puis on l'affiche avec display.scroll(compteur). 3. Si on appuie sur le bouton B, on remet le compteur à 0 et on affiche le nouveau score.

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