Centrale DCC









  
  
  



                        





La CENTRALE DCC

Le rôle de la centrale DCC est de générer la trame DCC nécessaire à la commande des locomotives ou accessoires.

Nous allons décrire ici, une centrale DCC très simple, qui permet :
• De commander 16 locomotives,
• De générer une trame idle,
• De générer une trame d'arrêt d'urgence,
• D'utiliser une commande de vitesse sur 28 pas.
• La marche avant et arrière.

La centrale utilise une trame sur 3 octets qui permet en théorie de commander 127 locomotives et un réglage de vitesse sur 14 ou 28 pas de vitesse.

Cette première centrale DCC permettra de se familiariser avec :
• L'arduino,
• Le branchement des différents composants nécessaires au fonctionnement de la centrale,
• A la programmation de l'arduino (en restant très simple sans utiliser trop de commande compliquée ou trop abstraite. Même si l'écriture du code pourrait être plus simple ou plus efficace, il permet de mieux comprendre le fonctionnement du programme et de faciliter les modifications ultérieures),
• D'utiliser un booster simple 4A qui permet la commande des locomotives du réseau :
      La consommation d'une locomotive étant de :
           • Une locomotive en HO (1/87ème) consomme entre 0.4 et 0.8 ampère, (cela permet de commander entre 4 à 5 locomotives). Veillez à utiliser un feeder pour doubler le rail).
           • Une locomotive en N (1/160ème) consomme entre 0.2 et 0.4 ampère,  (cela permet de commander entre 6 à 9 locomotives). Veillez à utiliser un feeder pour doubler le rail).

DESCRIPTION de la CENTRALE DCC
Partie commande.

La centrale se compose de :
4 interrupteurs :
     • Un interrupteur pour générer une trame idle,
     • Un interrupteur pour le choix du sens de marche,
     • Un interrupteur pour le choix des locomotives,
     • Un interrupteur pour générer une trame d'urgence.

3 leds :
     • Une led pour indiquer le sens avant,
     • Une led pour indiquer le sens arrière,
     • Une led pour indiquer l'état de la centrale,

1 commutateur rotatif pour la sélection des locomotives en conjugaison avec l'interrupteur choix des locomotives,

Un potentiomètre pour le réglage de la vitesse.

centrale dcc
Centrale DCC

Partie électronique.

La centrale DCC est articulée autour d'un arduino uno et d'un booster à base de L298.

arduino
                                            
l298
                                                                                       Arduino uno                                                                                                                                      L298

L'arduino uno permet grâce au programme enregistré de générer la trame DCC nécessaire à la commande des décodeurs des locomotives. Cela représente la partie commande.

signal dcc en sortie d'arduino
Signal DCC en sortie d'Arduino

Le signal en sortie de booster doit avoir une alternance positive et une alternance négative pour permettre la circulation des locomotives en sens avant ou en sens arrière.

Pour cela l'arduino fournit 2 signaux DCC identiques mais décalées de 180° au booster.

signaux dcc en sortie
Signaux DCC en sortie d'Arduino décalés de 180°

Le booster permet d'alimenter les moteurs des locomotives et représente la partie puissance.

Lorsque les deux circuits sont combinés ensemble, cela permet de transmettre la puissance modulé par le signal de commande.

signal dcc en sortie de booster
Signal DCC en sortie de booster

Le décodeur reçoit le signal DCC en sortie de booster et alimente le moteur de la locomotive par un signal PWM (Pulse Width Modulation) ou (Modulation de Largeur d'Impulsions (MLI).
Se reporter à la vidéo 

traitement du signal par le decodeur
Traitement du signal DCC par le décodeur
Tension moyenne FAIBLE
Tension MOYENNE
Tension moyenne HAUTE
La PARTIE ÉLECTRONIQUE de la CENTRALE DCC

L'utilisation d'un arduino et d'un booster permet de limiter au maximum la partie électronique.

Il suffit de rajouter quelques composants pour compléter le montage.

cablage cote arduino
                            
cablage cote booster
                                                     Câblage côté arduino                                                                                                                            Câblage côté booster


Liste des composants
La liste n'est pas très longue, dû au fait de l'intégration poussée de l'ARDUINO.

1 ARDUINO UNO,

1 booster à base de L298,

4 interrupteurs :
     • Un interrupteur I1 pour le choix du sens de marche,
     • Un interrupteur I2 pour générer une trame idle,
     • Un interrupteur I3 pour le choix des locomotives,
     • Un interrupteur I4 pour générer une trame d'urgence.

3 leds :
     • Une led orange pour indiquer le sens avant,
     • Une led verte pour indiquer le sens arrière,
     • Une led rouge pour indiquer l'état de la centrale : 
               • Clignotant : Envoi de la trame DCC,
               • Fixe : Génération d'une trame Idle ou d'Urgence.

• 3 résistances pour limiter le courant dans les LEDS.
    • R1 et R2 = 150 Ω ,
    • R3 = 100 Ω,

1 commutateur rotatif K (au minimum 8 positions) pour la sélection des locomotives en conjugaison avec l'interrupteur choix des locomotives,

Un potentiomètre P de 100 KΩ pour le réglage de la vitesse.

Câblage côté ARDUINO.

Le schéma côté ARDUINO est très simple mais il est nécessaire de bien respecter le câblage car l'implantation des composants est combinée avec le programme enregistré dans l'Arduino.

Si des modifications de ce câblage sont réalisées, ils doivent obligatoirement être pris en compte dans le programme sous peine de non-fonctionnement.

La broche A du commutateur, les cathodes des LEDS, une des broches du potentiomètre et un côté des interrupteurs sont à relier au GND de l'arduino (Fil noir).

cablage cote arduino
Câblage côté arduino
Câblage côté BOOSTER

Les deux signaux DCC (Sdcc et Sdcc2) générées par la centrale sont à relier aux broches :

Sdcc (broche 2 de l'ARDUINO)
• Aux broches IN1 et IN4 du BOOSTER,

Sdcc2 (broche 9 de l'ARDUINO)
• Aux broches IN2 et IN3 du BOOSTER,

Les broches ENA et ENB sont à relier au +5v présent sur la carte par un cavalier.

cablage broche booster
Câblage du booster pour signaux DCC

L'alimentation extérieure de 18 volts est à relier :
+18 volts à la broche VCC,
• Le 0 volt à la broche GND (Important : la masse de l'arduino est à relier impérativement à la broche GND du booster).

Nota
: L’amplitude du signal de commande numérique ne devra jamais dépasser ± 22V.

alimentation exterieure booster
Alimentation extérieure booster

La sortie du booster est à relier à la voie du réseau à alimenter :
• La sortie OUT1 est à relier à la sortie OUT4 pour le rail 1,
• La sortie OUT2 est à relier à la sortie OUT3 pour le rail 2.

Comme le L298 est un double pont en H, le fait de brancher les sorties en parallèle permet de doubler la puissance disponible.
• Un canal peut supporter 2A en continu et 3A en pointe.
• En parallèle on obtient 4A en continu et 6A en pointe.

Ne pas oublier que l'alimentation extérieure doit pouvoir supporter une intensité correspondant au nombre de locomotive que l'on souhaite faire circuler simultanément sur le réseau.


cablage sortie booster
Câblage du booster pour la sortie : Alimentation de la voie
Le PROGRAMME

Le programme est le coeur du système. C'est lui qui permet de donner vie à la centrale.

Il se décompose en 4 parties :
1. Déclaration des variables,
2. Déclaration des constantes:
     • Déclaration des Pins de l'Arduino en entrée ou sortie,
     • Positionnement de certaines variables fixes,
3. Coeur du programme (programme principal),
4. Fonctions appelées pendant le déroulement du programme principal.

Synoptique du programme : 

Je ne rentrerai pas dans le détail du programme, sauf bien sur pour ce que ça intéresse, mais je vous donnerai les grandes lignes du programme.
J'ai essayé de commenter le plus possible le programme pour permettre sa compréhension.
Bien évidemment le programme est disponible, à télécharger sur le site en format PDF. Il suffit de le copier coller dans le logiciel de l'Arduino.

1. Déclaration des variables.
Les variables sont indispensables dans un programme et se trouvent au début.
Cette partie du programme n'est exécutée qu'une seule fois.

//Déclaration des variables d'Interruption 
byte interrupt = 0; //A mettre à 1 pour appel du clignotement 
int ComptageInterrupt = 120; //Fréquence clignotement LedCS 

//Déclaration des variables LedCS  
byte varCompteur = 0; // La variable compteur interruption 
#define LedCS digitalWrite (LedAR, !digitalRead(LedAR)) // Changement d'état de la LED changement Signal 
 
//Déclaration des variables des LED 
unsigned char LedAvant = A0; //Sortie led sortie A0 
unsigned char LedArriere = A1; //Sortie led sortie A1 
unsigned char LedAR = A3; //Sortie led accusé réception sortie A3 
 
//Déclaration des variables du signal DCC 
unsigned char sdcc = 2; //Sortie signal DCC sur sortie 2 
unsigned char sdcc2 = 9; //Sortie signal DCC sur sortie 9 
 
//Déclaration des variables des Locomotives 
unsigned char NbreLoc2; //Choix des locomotives 
unsigned char PremiereLoc = A4; //Un bouton sur la broche 1 
unsigned char DeuxiemeLoc = A5; //Un bouton sur la broche 2 
unsigned char TroisiemeLoc = 3; //un bouton sur la broche 3 
unsigned char QuatriemeLoc = 4; //un bouton sur la broche 4 
unsigned char CinquiemeLoc = 5; //un bouton sur la broche 5 
unsigned char SixiemeLoc = 6; //un bouton sur la broche 6 
unsigned char SeptiemeLoc = 7; //un bouton sur la broche 7 
unsigned char HuitiemeLoc = 8; //un bouton sur la broche 8 
 
//Déclaration des boutons en entrée 
unsigned char ArretUrg = 10; //Déclaration bouton Arrêt Urgence Pin 10 
unsigned char NbreLoc = 11; //Déclaration bouton Nombre de Loc Pin 11 
unsigned char VarNbreLoc; //Variable état nombre de loc 
unsigned char ValidTrame = 12; //Déclaration bouton Valid Trame Pin 12 
 
//Déclaration du bouton en entrée 
unsigned char SensdeMarche = 13; //Déclaration bouton Sens de Marche Pin 13 
unsigned char VarComm5; //Variable état sens de marche 
 
//Déclaration variable valeur Lue pour potentiomètre de vitesse 
unsigned int ValeurLue; //Détermination de la vitesse par le potentiomètre 
 
//Déclaration variable de boucle trame de synchronisation 
unsigned char i; //Variable pour la boucle 
 
//Déclaration des variables de sélection du numéro de locomotive 
int etat1;int etat2;int etat3;int etat4;int etat5;int etat6;int etat7;int etat8; 
 
//Déclaration des variables de sélection de l'adresse de la locomotive (octet d'adresse)
unsigned char adr0;unsigned char adr1;unsigned char adr2;unsigned char adr3; 
unsigned char adr4;unsigned char adr5;unsigned char adr6;unsigned char adr7; 

 
//Déclaration des variables de commande de la locomotive (octet de commande)
unsigned char comm0;unsigned char comm1;unsigned char comm2;unsigned char comm3; 
unsigned char comm4;unsigned char comm5;unsigned char comm6;unsigned char comm7; 

 
//Déclaration des variables pour le calcul du OU exclusif (octet de contrôle)
unsigned char cont0;unsigned char cont1;unsigned char cont2;unsigned char cont3; 
unsigned char cont4;unsigned char cont5;unsigned char cont6;unsigned char cont7;
 

2. Déclaration des constantes : (void setup)
     • Déclaration des Pins de l'Arduino en entrée ou sortie,
     • Positionnement de certaines variables fixes,
Cette partie du programme n'est exécutée qu'une seule fois.
void setup() 

//Déclaration Interruption 
 
cli(); // Désactive l'interruption globale 
bitClear (TCCR2A, WGM20); // WGM20 = 0 //Mise à 0 bit WG20 du registre TCCR2A 
bitClear (TCCR2A, WGM21); // WGM21 = 0 //Mise à 0 bit WG21 du registre TCCR2A 
TCCR2B = 0b00000110; // Mise à 0 bit WG22 du registre TCCR2B et Réglage CS22 à 1, CS21 à 1 et CS20 à 0 pour une division par 256 (soit 16 micro-s) du signal d'horloge 
TIMSK2 = 0b00000001; // Bit TOIE2 à 1 pour autoriser les interruptions locales 
sei(); // Active l'interruption globale 
/////////////////////////////////// 
//Déclaration des PINS analogiques en numériques sauf celui utilisé pour la détermination de la vitesse (A2) 
pinMode(A0, OUTPUT); 
pinMode(A1, OUTPUT); 
pinMode(A3, OUTPUT); 
pinMode(A4, OUTPUT); 
pinMode(A5, OUTPUT);
 
//////////////////////////////////// 
//Déclaration sortie DCC  
pinMode(sdcc, OUTPUT); //Pin 2 en sortie pour signal SDCC 
pinMode(sdcc2,OUTPUT); //Pin 9 en sortie pour signal SDCC 2
//////////////////////////////////// 
//Données constante de la trame DCC 
adr7 = 0; //Le bit7 d'adresse à 0 signale un octet d'adresse courte 
comm7 = 0; //Le bit7 de commande à 0 signale un octet de commande, indique un codage de vitesse de 14 ou 28 pas 
comm6 = 1; //Le bit6 de commande à 1 signale un octet de commande, indique un codage de vitesse de 14 ou 28 pas 
//////////////////////////////////// 
//Déclaration des boutons en entrées  
pinMode(ArretUrg, INPUT_PULLUP); //On met le bouton en entrée 10 
pinMode(NbreLoc, INPUT_PULLUP); //On met le bouton en entrée 11 
pinMode(ValidTrame, INPUT_PULLUP); //On met le bouton en entrée 12 
pinMode(SensdeMarche, INPUT_PULLUP); //On met le bouton en entrée 13 
//////////////////////////////////// 
//Déclaration des Locs en entrées 
digitalWrite(PremiereLoc, INPUT_PULLUP); //On active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 
digitalWrite(DeuxiemeLoc, INPUT_PULLUP); //On active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 
digitalWrite(TroisiemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 

digitalWrite(QuatriemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 

digitalWrite(CinquiemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 

digitalWrite(SixiemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 

digitalWrite(SeptiemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 
digitalWrite(HuitiemeLoc, INPUT_PULLUP); //on active la résistance de pull-up en mettant la broche à l'état haut  
//(mais cela reste toujours une entrée) 
 }

3. Coeur du programme (programme principal).(void loop)
Cette partie du programme est exécutée en boucle, à l'infini.

Si d'un point de vue vitesse d'exécution du programme, les deux premières parties ne sont pas critiques, il n'en va pas de même pour la partie principale du programme.

La trame DCC doit être générée en permanence, il faut donc veiller à ne pas utiliser d'instructions ou créer des boucles qui interrompraient le programme principal sous peine d'arrêt des locomotives du réseau.

C'est pourquoi la LedCS (rouge sur la centrale) est gérée par une interruption pour ne pas bloquer le programme.
void loop() 
 { 
interrupt = 0;
//Remise à zéro de la variable interrupt pour éteindre la LEDCS 
 //////////////////////////////////// 
// Détermination de la combinaison des boutons activés, ArrêtUrg ou ValidTrame avec priorité au bouton ArrêtUrg 
//Trame Arrêt Urgence 
while (digitalRead(ArretUrg) == HIGH && digitalRead(ValidTrame) == LOW) // Tant que ArretUrg est High et ValidTrame est LOW = Trame Urgence Envoyée Centrale Inopérente pour le reste 

digitalWrite(LedAR,HIGH); //Lampe CS Allumée, centrale bloquée 
 TrameArretUrg(); //Envoie Trame Arrêt Urgence 

//Si Arrêt Urgence est HIGH et ValidTrame est HIGH 
//Trame Arrêt Urgence 
while (digitalRead(ArretUrg) == HIGH && digitalRead(ValidTrame) == HIGH) // Tant que ArretUrg est High et ValidTrame est HIGH = Trame Urgence Envoyée Centrale Inopérente pour le reste 

digitalWrite(LedAR,HIGH); 
//Lampe CS Allumée, centrale bloquée 
TrameArretUrg(); //Envoie Trame Arrêt Urgence 
 } 
// Trame Validation Trame 
while (digitalRead(ValidTrame) == HIGH && digitalRead(ArretUrg) == LOW) // Tant que ValidTrame est High et ArretUrg est LOW = ValidTrame Envoyée Centrale Inopérente pour le reste 
{digitalWrite(LedAR,HIGH); //Lampe CS Allumée, centrale bloquée 
 ArretValidTrame(); //Envoie Trame ValidTrame 
} 
////////////////////////////////////
//Détermine si le bouton nombre de loc est actif 
//valeur bit commande nombre de machine 
VarNbreLoc = digitalRead(NbreLoc); 
 
if (VarNbreLoc == HIGH) 
{NbreLoc2=1;}
// Huit deuxième loc 
 
if (VarNbreLoc == LOW) 
{NbreLoc2=0;}
// Huit première loc 
//////////////////////////////////////////////////////////
//Détermine le sens de marche 
//valeur bit commande 5 sens de marche 
VarComm5 = digitalRead(SensdeMarche); //valeur bit 5 octet commande : bit sens de marche, un seul bouton pour toutes les locs.  
 
//Choisir le sens en fonction du mouvement de la loc avant d'envoyer la salve 
if (VarComm5 == HIGH) 

comm5=1; 
PORTC |= (1<<0); 
//Equivalent à digitalWrite(LedAvant,HIGH) 
PORTC &=~ (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(LedArriere,LOW) 
 } 
if (VarComm5 == LOW) 

comm5=0; 
//Sens marche arrière 
PORTC &=~ (1<<0); //Equivalent à digitalWrite(LedAvant,LOW) 
PORTC |= (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(LedArriere,HIGH) 
 } 
////////////////////////////////////
//Détermine le numéro de la locomotive sélectionnée avec position du bouton "nombre de loc" 
//Première Loc 
etat1 = digitalRead(PremiereLoc); //Choix Loc 1 ou 9 
if (etat1 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc1(); 
//Appel Adresse loc 1 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat1 == LOW && (NbreLoc2) == 1)
//Choix Loc 9 

AdresseLoc9();
//Appel Adresse loc 9 (66) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Deuxième Loc 
etat2 = digitalRead(DeuxiemeLoc); //Choix Loc 2 ou 10 
if (etat2 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc2();
//Appel Adresse loc 2 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat2 == LOW && (NbreLoc2) == 1)
//Choix Loc 1 ou 10 

AdresseLoc10();
//Appel Adresse loc 10 (67) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Troisième Loc 
etat3 = digitalRead(TroisiemeLoc); //Choix Loc 3 ou 11 
if (etat3 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc3();
//Appel Adresse loc 3 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat3 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 

AdresseLoc11();
//Appel Adresse loc 11 (68) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Quatrième Loc 
etat4 = digitalRead(QuatriemeLoc); //Choix Loc 4 ou 12 
if (etat4 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc4();
//Appel Adresse loc 4 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat4 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 

AdresseLoc12();
//Appel Adresse loc 12 (69) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LED 
} 
//Cinquième Loc 
etat5 = digitalRead(CinquiemeLoc); //Choix Loc 5 ou 13 
if (etat5 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc5();
//Appel Adresse loc 5 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat5 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 
{AdresseLoc13();
//Appel Adresse loc 13 (70) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Sixième Loc 
etat6 = digitalRead(SixiemeLoc); //Choix Loc 6 ou 14 
if (etat6 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc6();
//Appel Adresse loc 6 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat6 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 

AdresseLoc14();
//Appel Adresse loc 14 (71) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Septième Loc 
etat7 = digitalRead(SeptiemeLoc); //Choix Loc 7 ou 15 
if (etat7 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc7();
//Appel Adresse loc 7 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat7 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 

AdresseLoc15();
//Appel Adresse loc 15 (72) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//Huitième Loc 
etat8 = digitalRead(HuitiemeLoc); //Choix Loc 8 ou 16 
if (etat8 == LOW && (NbreLoc2) == 0) 

AdresseLoc8();
//Appel Adresse loc 8 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 

if (etat8 == LOW && (NbreLoc2) == 1) 

AdresseLoc16();
//Appel Adresse loc 16 (73) 
interrupt=1; //Permet le clignotement de la LEDCS 
} 
//////////////////////////////////// 
//Valeur Lue par le convertisseur analogique/numérique en fonction de la position du potentiomètre de vitesse  
ValeurLue = analogRead(A2); //la valeur lue sera comprise entre 0 et 1023 (potentiomètre) sur la broche A2 
 
//La tension est égale à : ((ValeurLue*5)/1024) 
//En fonction du résultat du convertisseur analogique/numérique, positionnement des bits pour régler le pas de vitesse dans la trame. 
if (ValeurLue < 10)(comm4=0,comm3=0,comm2=0,comm1=0,comm0=0); //0 
else if (ValeurLue > 10 && ValeurLue <= 30)(comm4=0,comm3=0,comm2=0,comm1=1,comm0=0);
//1 
else if (ValeurLue > 30 && ValeurLue <= 65)(comm4=1,comm3=0,comm2=0,comm1=1,comm0=0);
//2 
else if (ValeurLue > 65 && ValeurLue <= 100)(comm4=0,comm3=0,comm2=0,comm1=1,comm0=1);
//3 
else if (ValeurLue > 100 && ValeurLue <= 138)(comm4=1,comm3=0,comm2=0,comm1=1,comm0=1);
//4 
else if (ValeurLue > 138 && ValeurLue <= 175)(comm4=0,comm3=0,comm2=1,comm1=0,comm0=0);
//5 
else if (ValeurLue > 175 && ValeurLue <= 212)(comm4=1,comm3=0,comm2=1,comm1=0,comm0=0);
//6 
else if (ValeurLue > 212 && ValeurLue <= 249)(comm4=0,comm3=0,comm2=1,comm1=0,comm0=1); //7 
else if (ValeurLue > 249 && ValeurLue <= 285)(comm4=1,comm3=0,comm2=1,comm1=0,comm0=1); //8 
else if (ValeurLue > 285 && ValeurLue <= 320)(comm4=0,comm3=0,comm2=1,comm1=1,comm0=0); //9 
else if (ValeurLue > 320 && ValeurLue <= 360)(comm4=1,comm3=0,comm2=1,comm1=1,comm0=0); //10 
else if (ValeurLue > 360 && ValeurLue <= 395)(comm4=0,comm3=0,comm2=1,comm1=1,comm0=1); //11 
else if (ValeurLue > 395 && ValeurLue <= 432)(comm4=1,comm3=0,comm2=1,comm1=1,comm0=1); //12 
else if (ValeurLue > 432 && ValeurLue <= 467)(comm4=0,comm3=1,comm2=0,comm1=0,comm0=0); //13 
else if (ValeurLue > 467 && ValeurLue <= 504)(comm4=1,comm3=1,comm2=0,comm1=0,comm0=0); //14 
else if (ValeurLue > 504 && ValeurLue <= 540)(comm4=0,comm3=1,comm2=0,comm1=0,comm0=1); //15 
else if (ValeurLue > 540 && ValeurLue <= 577)(comm4=1,comm3=1,comm2=0,comm1=0,comm0=1); //16 
else if (ValeurLue > 577 && ValeurLue <= 603)(comm4=0,comm3=1,comm2=0,comm1=1,comm0=0); //17 
else if (ValeurLue > 603 && ValeurLue <= 649)(comm4=1,comm3=1,comm2=0,comm1=1,comm0=0); //18 
else if (ValeurLue > 649 && ValeurLue <= 687)(comm4=0,comm3=1,comm2=0,comm1=1,comm0=1); //19 
else if (ValeurLue > 687 && ValeurLue <= 723)(comm4=1,comm3=1,comm2=0,comm1=1,comm0=1); //20 
else if (ValeurLue > 723 && ValeurLue <= 760)(comm4=0,comm3=1,comm2=1,comm1=0,comm0=0); //21 
else if (ValeurLue > 760 && ValeurLue <= 796)(comm4=1,comm3=1,comm2=1,comm1=0,comm0=0); //22 
else if (ValeurLue > 796 && ValeurLue <= 833)(comm4=0,comm3=1,comm2=1,comm1=0,comm0=1); //23 
else if (ValeurLue > 833 && ValeurLue <= 869)(comm4=1,comm3=1,comm2=1,comm1=0,comm0=1); //24 
else if (ValeurLue > 869 && ValeurLue <= 906)(comm4=0,comm3=1,comm2=1,comm1=1,comm0=0); //25 
else if (ValeurLue > 906 && ValeurLue <= 941)(comm4=1,comm3=1,comm2=1,comm1=1,comm0=0); //26 
else if (ValeurLue > 941 && ValeurLue <= 977)(comm4=0,comm3=1,comm2=1,comm1=1,comm0=1); //27 
else if (ValeurLue > 977 && ValeurLue < 1024)(comm4=1,comm3=1,comm2=1,comm1=1,comm0=1); //28 
//////////////////////////////////// 
//Calcul du OU Exclusif 
cont0 = adr0 ^ comm0; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 0 Octet de contrôle 
cont1 = adr1 ^ comm1; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 1 Octet de contrôle 
cont2 = adr2 ^ comm2; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 2 Octet de contrôle 
cont3 = adr3 ^ comm3; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 3 Octet de contrôle 
cont4 = adr4 ^ comm4; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 4 Octet de contrôle 
cont5 = adr5 ^ comm5; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 5 Octet de contrôle 
cont6 = adr6 ^ comm6; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 6 Octet de contrôle 
cont7 = adr7 ^ comm7; // ^ Calcul du OU EXCLUSIF bit 7 Octet de contrôle 
//////////////////////////////////// 
// Génération des paquets DCC 
// Octet de synchronisation 
for ( i=0; i <= 16; i++) 

bitun();
// La centrale transmet 16 bits à 1 
}  
//////////////////////////////////// 
bitzero(); // Bit à 0 de séparation 
//////////////////////////////////// 
// Octet d'adresse  
//La centrale transmet l'octet d'adresse 
bitzero(); //adr 7 
 
if (adr6==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr6==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr5==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr5==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr4==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr4==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr3==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr3==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr2==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr2==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr1==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr1==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (adr0==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (adr0==0) bitzero(); // Si bit à 0 
//////////////////////////////////// 
// Bit à zéro de séparation 
bitzero();  
//////////////////////////////////// 
// Octet de commande 
//La centrale transmet l'octet de commande 
bitzero(); //comm 7 
bitun(); //comm 6 
 
if (comm5==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm5==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (comm4==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm4==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (comm3==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm3==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (comm2==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm2==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (comm1==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm1==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (comm0==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (comm0==0) bitzero(); // Si bit à 0  
//////////////////////////////////// 
// Bit à zéro de séparation 
bitzero();  
 
//////////////////////////////////// 
// Envoi de l'octet de contrôle 
//La centrale transmet l'octet de contrôle 
if (cont7==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont7==0) bitzero();
// Si bit à 0 
if (cont6==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont6==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont5==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont5==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont4==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont4==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont3==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont3==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont2==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont2==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont1==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont1==0) bitzero(); // Si bit à 0 
if (cont0==1) bitun(); // Si bit à 1 
if (cont0==0) bitzero(); // Si bit à 0  
//////////////////////////////////// 
// Bit à un de fin de transmission 
bitun();  
//////////////////////////////////// 
// Pause émission de 25 zéros (5ms) avant nouvelle transmission 
for ( i=0; i<=25; i++) 
bitzero();  

//////////////////////////////////// 
}//Fermeture void loop

4. Fonctions appelées pendant le déroulement du programme principal.

Les fonctions sont appelées par le programme principal au moment opportun. Elles sont exécutées une fois à chaque appel. Le programme reprenant ensuite son déroulement normal.

Ici pour certaines fonctions, j'ai utilisé des fonctions particulières, par exemple :
• Pour la génération des bits à 0 ou 1 au lieu d'utiliser la fonction :
     • digitalWrite (Pin, LOW) ou digitalWrite (Pin, HIGH), j'utilise une fonction différente :
     • PORTD &=~ (1<<2); ou PORTB |= (1<<1);  
     POURQUOI ?

La fonction digitalWrite nécessite 60 cycles d'horloge pour être exécutée, alors qu'avec les instructions de manipulation des ports du microcontroleur, la fonction PORTB |= par exemple, nécessite seulement 3 cycles d'horloge.

La vitesse d'exécution est donc 20 fois plus rapide. Bien sûr on parle en microseconde mais cette fonction est appelée en permanence par le programme principal, et la rapidité avec laquelle l'instruction est exécutée permet des commutations pour les semi-conducteurs qui sont extrèmement rapides et permet d'obtenir des signaux très propres.

Pour la fonction qui génère un bit à 0, il est d'usage d'utiliser une durée qui soit le double d'un bit à 1, à savoir 116 µs * 2 = 232 µs. 
La norme DCC impose pour un bit à 0, une durée supérieure à 100 µs, il n'est donc pas nécessaire d'utiliser des temps beaucoup plus long.
C'est pourquoi j'ai réduit la durée à 105 µs * 2 = 210 µs.
Fonction pour générer les bits 0 et 1
// Génère un bit ZERO 
void bitzero() 
{  
PORTD &=~ (1<<2); 
//Equivalent à digitalWrite(sdcc,LOW), Sortie sdcc, état bas 
PORTB |= (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(sdcc2,HIGH), Sortie sdcc2, état haut 
delayMicroseconds(105); // Pause de 105 microsecondes 
PORTD |= (1<<2); //Equivalent à digitalWrite(sdcc,HIGH), Sortie sdcc, état haut 
PORTB &=~ (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(sdcc2,LOW), Sortie sdcc2, état bas 
delayMicroseconds(105); // Pause de 105 microsecondes  

//////////////////////////////////// 
// Génère un bit à UN 
void bitun() //Génère un bit à 1 

PORTD &=~ (1<<2); 
//Equivalent à digitalWrite(sdcc,LOW), Sortie sdcc, état bas 
PORTB |= (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(sdcc2,HIGH), Sortie sdcc2, état haut 
delayMicroseconds(58); // Pause de 58 microsecondes 
PORTD |= (1<<2); //Equivalent à digitalWrite(sdcc,HIGH), Sortie sdcc, état haut 
PORTB &=~ (1<<1); //Equivalent à digitalWrite(sdcc2,LOW), Sortie sdcc2, état bas 
delayMicroseconds(58); // Pause de 58 microsecondes  
}

Fonction pour l'adresse des locomotives
// Positionne l'adresse de la loc 1 
void AdresseLoc1() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 0;adr0 = 1;interrupt=1;}
 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 2 
void AdresseLoc2() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 1;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 3 
void AdresseLoc3() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 1;adr0 = 1;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 4 
void AdresseLoc4() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 0;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 5 
void AdresseLoc5() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 0;adr0 = 1;interrupt=1;} 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 6 
void AdresseLoc6() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 1;adr0 = 0;interrupt=1;}
 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 7 
void AdresseLoc7() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 1;adr0 = 1;interrupt=1;} 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 8 
void AdresseLoc8() 
{adr6 = 0;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 1;adr2 = 0;adr1 = 0;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 9 Adresse 65 
void AdresseLoc9() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 0;adr0 = 1;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 10 Adresse 66 
void AdresseLoc10() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 1;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 11 Adresse 67 
void AdresseLoc11() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 0;adr1 = 1;adr0 = 1;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 12 Adresse 68 
void AdresseLoc12() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 0;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 13 Adresse 69 
void AdresseLoc13() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 0;adr0 = 1;interrupt=1;}
 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 14 Adresse 70 
void AdresseLoc14() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 1;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 15 Adresse 71 
void AdresseLoc15() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 0;adr2 = 1;adr1 = 1;adr0 = 1;interrupt=1;}
 
//////////////////////////////////// 
// Positionne l'adresse de la loc 16 Adresse 72 
void AdresseLoc16() 
{adr6 = 1;adr5 = 0;adr4 = 0;adr3 = 1;adr2 = 0;adr1 = 0;adr0 = 0;interrupt=1;} 

//////////////////////////////////// 
Fonction Trame d'urgence
// Génère la trame d'urgence (Emergency Stop, bit 5 ignoré) 
void TrameArretUrg() 

//Bit de Synchronisation 16 bit à 1 
bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 1 
bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 2  
bitzero();bitun();bitzero();bitun();bitzero();bitzero();bitzero();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 3 
bitzero();bitun();bitzero();bitun();bitzero();bitzero();bitzero();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Fin de transmission 
//bit un 
bitun(); 
//////////////////////////////////// 
// Pause émission de 25 zéros (5ms) avant nouvelle transmission  
for ( i=0; i<=25; i++) 
bitzero(); 
}
// Fin Void TrameArretUrg() 
//////////////////////////////////// 
Fonction Trame Idle
// Génère la trame ValidTrame 
void ArretValidTrame()//Clignote si aucune action? 

//Bit de Synchronisation 16 bit à 1 
bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 1 
bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 2 
bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero();bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Bit de séparation 
//bit zero 
bitzero(); 
//////////////////////////////////// 
//Octet de données 3 
bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun();bitun(); 
//////////////////////////////////// 
//Fin de transmission 
//bit un 
bitun(); 
//////////////////////////////////// 
// Pause émission de 44 un (5 ms)avant nouvelle transmission 
for ( i=0; i<=44; i++) 
bitun(); 
}
// Fin Void ArretValidTrame()

Fin du programme

Téléchargement du programme de la CENTRALE DCC 
UTILISATION de la CENTRALE DCC

Pour utiliser la centrale DCC, il est nécessaire de réaliser un petit mode d'emploi.
1. Le commutateur K pour la sélection du numéro de locomotive à commander.
    • Tourner le commutateur K en fonction du numéro de locomotive à utiliser. (les adresses sont codées de 1 à 8),
    • Le commutateur K est lié avec l'interrupteur choix des locomotives.
    • Cet interrupteur suivant sa position sélectionne une première série d'adresse de locomotives, adresse de 1 à 8, ou sélectionne une deuxième série d'adresse de locomotives, adresse de 65 à 72.
 (Ces adresses sont modifiables à volonté dans le programme).
   • Il faut veiller lorsque l'on manipule soit le commutateur soit l'interrupteur que la modification est immédiatement prise en compte par la centrale.
   • Ainsi par exemple si l'on sélectionne la locomotive 1 et que sa direction est le sens avant, le fait de passer sur la locomotive 2 qui elle tourne dans le sens arrière a pour effet de modifier immédiatement le sens de circulation de la locomotive 2.
   • C'est pourquoi avant tous changements, d'adresse de locomotive, ou de sens de marche, ou de vitesse, il est nécessaire d'utiliser l'interrupteur Idle pour bloquer la trame DCC, d'adapter ensuite les changements à la nouvelle locomotive que l'on veut contrôler avant de supprimer la trame Idle.
   • Une fois les changements réalisés on peut supprimer la génération de la trame idle pour prise en compte des nouveaux réglages.

2. La trame d'urgence générée lorsque l'on manoeuvre l'interrupteur correspondant à priorité sur tout le reste. C'est-à-dire que quelle que soit la configuration de la centrale à un moment donné, le fait d'utiliser l'interrupteur trame d'urgence aura pour effet d'envoyer la trame d'urgence sur le réseau et bloquera la centrale DCC. La LED rouge de la centrale passera au fixe pour indiquer cela.

Dans l'ordre des priorités :
1. Trame d'urgence, (La Led rouge passe au fixe, centrale DCC bloquée)
2. Trame Idle, (La Led rouge passe au fixe, centrale DCC bloquée, sauf pour générer la trame d'urgence)
3. Trame centrale. (La Led rouge clignote pour indiquer que la centrale émet une trame DCC normale).

Les autres réglages sont tout à fait classiques :
Interrupteur pour le sens de marche :
   • Led orange allumée pour le sens avant,
   • Led verte allumée pour le sens arrière.

Potentiomètre de vitesse :
   • Tourner dans le sens des aiguilles d'une montre pour accélérer,
   • Tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour décélérer.

La centrale est réglée pour obtenir une variation linéaire de la courbe de vitesse. Il est possible de modifier les réglages pour obtenir une accélération plus rapide au départ par exemple.
Tous les réglages sont possibles au choix de l'utilisateur.

centrale dcc
Centrale DCC
VIDÉOS

Afin de montrer les détails de la CENTRALE DCC (génération de la trame DCC, etc...) et son fonctionnement j'ai réalisé quelques vidéos qui j'espère vous seront utiles.
Les vidéos concernent :
1. Vue des trames DCC générées par l'arduino uno,
2. Vue des trames DCC à la sortie du booster,
3. Fonctionnement de la centrale DCC en montage volant,
4. Fonctionnement de la centrale DCC en utilisant le moniteur série du programme arduino, très utile pour la mise au point ou le débogage du programme,
5. Signal PWM en sortie de décodeur.





CENTRALE DCC Modification 1
Il est apparu qu'il pouvait être sympa de rajouter l'allumage des feux avant de la locomotive.
C'est ce que propose cette modification.

Je ne présenterai que les modifications nécessaires, le reste de la centrale fonctionnant comme que décrit ci-avant.

Les modifications nécessaires portent sur :
1. La partie électronique,
2. La partie logicielle,
3. Le rajout d'un interrupteur sur la centrale.

La PARTIE ÉLECTRONIQUE

cablage electronique centrale dcc revision 1
Câblage côté arduino révision 1

centrale dcc révision 1
Centrale DCC révision 1

Toutes les sorties de l'arduino uno étant utilisées, il est nécessaire de libérer une sortie.

La sortie 8 utilisée pour la commande d'une locomotive est utilisée pour câbler un nouvel interrupteur I5, pour la commande de la fonction FL ou F0 (FL : Front Light).

De ce fait le nombre de locomotive pouvant être commandées passe de 16 à 14.

Le câblage du booster et son raccordement à l'arduino reste inchangé.

La PARTIE LOGICIELLE
La partie logicielle doit bien évidemment être modifiée. Je ne rentrerai pas dans les détails, mais le logiciel est disponible en téléchargement pour ceux que ça intéresse.

Téléchargement du programme de la CENTRALE DCC 
VIDÉO
Vidéo montrant la modification et le fonctionnement de la CENTRALE DCC