STI2D SIN - Cours Algorithmes avec FlowCode

Qu'est-ce qu'un algorithme ?

Imagine que tu expliques à un ami comment faire un gâteau : tu lui donnes une liste d'instructions précises dans le bon ordre. C'est exactement ça, un algorithme ! C'est une suite d'étapes logiques que tu donnes à un processeur pour résoudre un problème.

Tu peux représenter ton algorithme de deux façons : soit avec un algorigramme (un diagramme avec des formes), soit en écrivant les étapes avec des mots. L'algorigramme, c'est comme une carte routière visuelle de ton programme.

Pour dessiner ton algorigramme, tu utilises des symboles normalisés : des rectangles pour les calculs, des losanges pour les décisions, des cercles pour le début et la fin. Chaque forme a sa fonction précise.

À retenir : Un algorigramme bien fait va toujours du haut vers le bas et de gauche à droite, avec des flèches qui montrent le chemin à suivre.

Les structures de base des algorithmes

Tous les programmes que tu vas créer utilisent seulement trois types de structures : linéaire, alternative et répétitive. C'est comme les trois types de mouvements au basket : dribble, passe, tir !

La structure linéaire, c'est le plus simple : tu fais action 1, puis action 2, puis action 3. Comme suivre une recette étape par étape, sans jamais revenir en arrière.

La structure alternative te permet de faire des choix. Tu testes une condition (par exemple "la température est-elle supérieure à 20°C ?"). Si c'est vrai, tu fais une action, sinon tu en fais une autre (ou rien du tout dans l'alternative réduite).

À retenir : Ces structures sont les briques de base de tous tes programmes. Maîtrise-les et tu pourras créer n'importe quel algorithme !

Les boucles : répéter intelligemment

Les structures répétitives (ou boucles) évitent de réécrire le même code cent fois. C'est comme mettre ta playlist en repeat !

La boucle RÉPÉTER... JUSQU'À exécute d'abord l'action, puis vérifie la condition. Elle s'exécute donc au moins une fois. Parfait quand tu veux que quelque chose se passe au moins une fois.

La boucle TANT QUE... FAIRE vérifie d'abord la condition avant d'agir. Si la condition est fausse dès le début, l'action ne se fera jamais. C'est plus prudent dans certains cas.

Astuce pratique : Utilise "RÉPÉTER... JUSQU'À" pour des menus (afficher au moins une fois), et "TANT QUE... FAIRE" pour des vérifications de sécurité.

La boucle POUR et le logiciel Flowcode

La boucle POUR est parfaite quand tu sais exactement combien de fois tu veux répéter quelque chose. Elle utilise une variable compteur (souvent appelée I) qui augmente ou diminue automatiquement.

Flowcode révolutionne ta façon de programmer ! Au lieu d'apprendre un langage de programmation complexe, tu dessines ton programme avec des symboles. C'est comme passer du calcul mental au calcul avec une calculatrice graphique.

La barre des symboles te donne tous les outils : lecture d'entrée (Input), écriture de sortie (Output), temporisation (Delay), décision, boucle, etc. Tu glisses-déposes simplement les symboles pour construire ton programme.

Conseil : Commence toujours par dessiner ton algorithme sur papier, puis transpose-le dans Flowcode. C'est plus rapide et tu fais moins d'erreurs !

Simulation avec Flowcode

Avant de programmer ton microcontrôleur pour de vrai, tu peux tester ton programme avec la simulation de Flowcode. C'est comme jouer à un jeu vidéo avant de conduire une vraie voiture !

Les composants de simulation imitent le matériel réel : LEDs, écrans LCD, boutons-poussoirs, capteurs... Tu peux connecter virtuellement ces composants à ton microcontrôleur et voir si ton programme fonctionne.

Tu as plusieurs catégories de composants : Commun (LEDs, écrans), Entrées (claviers, capteurs), Sorties (afficheurs), Communications (WiFi, Bluetooth), et Mécatronique (moteurs, servos). Chaque catégorie correspond à un type d'application.

L'exemple montré utilise un capteur sur le PORT A qui incrémente un compteur à chaque détection, puis affiche le résultat sur le PORT B. C'est un compteur d'objets basique mais très utile !

Truc de pro : Teste toujours ton programme en simulation avant de le télécharger sur le microcontrôleur. Tu gagnes du temps et tu évites de griller tes composants !

Variables et opérations dans Flowcode

Une variable, c'est comme une boîte étiquetée où tu stockes des informations qui peuvent changer. Dans Flowcode, tu dois préciser la taille de ta boîte selon ce que tu veux y mettre.

Pour les types de variables : bit (0 ou 1), octet (0 à 255), entier (nombres négatifs autorisés), etc. Choisis le bon type selon tes besoins - inutile de prendre une grosse boîte pour ranger un bouton !

Les opérations dans Flowcode utilisent les symboles mathématiques classiques (+, -, *, /) plus quelques opérateurs logiques (AND, OR, XOR). Tu peux comparer des valeurs (=, <, >) et faire des calculs complexes.

Les sous-programmes (macros) évitent de réécrire le même code partout. Tu écris une fois une fonction utile, tu la mets dans une macro, et tu l'appelles quand tu en as besoin. C'est de la programmation efficace !

Point important : Les masques te permettent de travailler sur un seul bit sans affecter les autres. Essentiel quand tu veux tester un bouton précis parmi plusieurs !

Utilisation des masques

Les masques sont super pratiques pour isoler un bit spécifique. Au lieu de t'occuper des 8 bits d'un port, tu peux te concentrer sur un seul - comme écouter une conversation dans une pièce bruyante.

Pour tester un bit unique (par exemple PA3), tu coches "bit unique" et tu sélectionnes le bit 3. Le résultat sera alors booléen : 0 si le bouton n'est pas pressé, 1 s'il l'est. Simple et clair !

Avec la fonction masque complète, tu peux tester plusieurs bits simultanément. Si tu coches les bits 3 et 5, tu obtiens la somme de leurs poids $8 + 32 = 40$ quand ils sont actifs. Plus complexe mais plus flexible.

Cette technique est essentielle quand tu as plusieurs boutons sur le même port mais que tu veux traiter chacun indépendamment. Sans masque, appuyer sur n'importe quel bouton déclencherait la même action !

Application concrète : Imagine une télécommande avec 8 boutons sur un port. Les masques te permettent de savoir exactement quel bouton a été pressé.

Exercices pratiques : écriture et lecture

Maintenant, passons à la pratique ! Pour allumer toutes les LEDs, tu écris simplement 255 sur le PORT B. En binaire, 255 = 11111111, donc tous les bits sont à 1 et toutes les LEDs s'allument.

Le clignotant combine écriture et temporisation : tu allumes (255), tu attends 500ms, tu éteins (0), tu attends encore 500ms, et tu recommences. C'est une boucle infinie très utile pour signaler qu'un système fonctionne.

Pour la recopie d'un port, tu lis l'état des capteurs sur PORT C dans une variable, puis tu écris cette variable sur PORT B. Résultat : chaque LED reflète l'état du capteur correspondant en temps réel.

Le chenillard crée un effet de défilement. Tu commences avec 1 (00000001), puis tu décales à gauche : 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Chaque décalage multiplie par 2 et fait "courir" la LED allumée.

Astuce : Le chenillard est parfait pour vérifier que toutes tes LEDs fonctionnent, et c'est spectaculaire visuellement !

Structures alternatives en pratique

La structure alternative réduite teste une condition simple. Si le capteur RC1 vaut 1, tu allumes toutes les LEDs (255 sur PORT B). Sinon, tu ne fais rien. C'est comme un interrupteur basique.

Cette structure est parfaite pour des systèmes de sécurité : si un capteur détecte un mouvement, déclenche l'alarme. Pas de mouvement ? Rien ne se passe. Simple et efficace.

Exemple concret : Un éclairage automatique de couloir qui s'allume quand quelqu'un passe, mais reste éteint le reste du temps pour économiser l'énergie.

Structure alternative complète et boucles

La structure alternative complète gère les deux cas possibles. Si RC3 = 1, tu allumes tout (255). Si RC3 = 0, tu éteins tout (0). Aucun état intermédiaire possible, c'est du tout ou rien.

L'exemple de structure répétitive montre un décompteur visuel : tu commences à 10, tu affiches sur les LEDs, tu attends 500ms, tu décrémentes, et tu recommences tant que N ≠ 0. C'est un compte à rebours !

Cette boucle s'arrête automatiquement quand N atteint 0. Tu obtiens un décompteur de 10 à 1, parfait pour des applications comme un minuteur visuel ou un signal de démarrage.

Application pratique : Ce type de boucle est idéal pour créer des séquences de démarrage de machines industrielles ou des comptes à rebours de systèmes automatisés.