Système d`interaction dans un musée
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1. Lier o nt Fabien ROM EROWSKI us Papa M omar M BOUP M 4 Rapport de projet Syst me d interaction dans un mus e M Yvan PETER M Thomas VANTROYS M ai 2013 Syst me d interaction dans un mus e Fabien ROM EROW SKI Papa M omar M BOUP Remerciements Merci monsieur Peter de nous avoir obtenu ce projet ainsi que de nous avoir guid s dans sa r alisation Merci monsieur Vantroys pour ses conseils pour les id es qu il nous a donn es ainsi que pour son accompagnement dans la r alisation de ce projet Merci monsieur Redon qui lui aussi nous a aid s dans la r alisation de ce projet R sum Notre projet porte sur l tude du d veloppement d un syst me interactif destin permettre aux visiteurs du Mus e des Beaux Arts de Tourcoing de r pondre un tr s bref sondage tout en ayant une vue g n rale des r ponses des utilisateurs pr c dents Dans cette tude nous utilisons diff rents dispositifs d affichage mais aussi de saisie et de transmission de donn es Nous avons donc cr des programmes permettant de g rer les diff rents dispositifs et ce partir d un Arduino UNO Il tait int ressant de travailler sur ce projet car cela nous a permis d approfondir nos connaissances en programmation ainsi que de participer la r alisation d une animation qui sera exploit e dans un mus e Sommaire Remerciements R sum Introduction 1 Pr sen2. Deuxi mement nous parlerons de la saisie et de l affichage des donn es Une troisi me partie nous permettra d tudier la transmission des donn es et enfin nous nous int resserons ce projet avec plus de recul Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 6 Rapport de projet 2013 1 Pr sentation du projet 1 1 Pr sentation du contexte Le projet Interaction Mus e implique la soci t Anaxa vida le mus e Muba de Tourcoing et le Laboratoire d Informatique Fondamentale de Lille Universit Lille 1 Il consiste combiner une solution d analyse vid o permettant une analyse des flux de visiteurs et des m canismes d interaction visant rendre actifs les visiteurs Ceci permettra de contribuer la m diation culturelle en offrant la possibilit de comprendre et d influencer les comportements de visite Le projet Interaction Mus e a pour objectif de rendre le visiteur actif par l expression du ressenti face aux uvres qui lui sont propos es et les relations tablies entre elles par leur mise en place Cette interaction s adresse plut t des visiteurs individuels en leur offrant la possibilit d exprimer leur compr hension de la mise en relation des uvres ou du ressenti et de visualiser les choix ant rieurs telle ou telle relation ou sentiment est plus exprim qu un autre Cette expression pourra galement tre rendue visible travers le compte Facebook du mus e
3. Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 7 Rapport de projet 2013 Figure 1 Interaction autour de la mise en relation de deux uvres L objectif de ce dispositif est de proposer au visiteur plusieurs pistes concernant la mise en relation de plusieurs uvres et de lui offrir la possibilit de confronter son point de vue avec celui des visiteurs pr c dents via un retour visuel sur l ensemble des choix 1 2 Syst me global Pour la r alisation de ce projet nous utiliserons un microprocesseur charg du traitement des r ponses de leur affichage et de leur transfert Nous utiliserons donc aussi un dispositif d affichage et un syst me de saisie des r ponses Afin de transf rer les donn es Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 8 Rapport de projet 2013 vers notre serveur nous utiliserons le module WiFly Shield ainsi qu une borne Wifi Le syst me sera alors compos de gt 1 ArduinoUno 1 module WiFly Shield 1 borne Wifi 1 Tapis de danse saisie des r ponses 1 Ecran LCD Y Y VY V Y 1 Matrice 8x8 Nous utiliserons aussi d autres composants comme des fils pour r aliser les connexions et des boutons poussoirs pour faire des tests et simuler les entr es L S lection d une R cup ration r ponse ettraitement Affichage Serveur Site Web Figure 2 Syst me global Fabien ROMER
4. Cependant ce programme ne s ex cute que sur un ordinateur Le but aurait t de le rendre fonctionnel sur l Arduino en reliant le tapis l Arduino par l interm diaire d une Foxboard par exemple mais nous n avons pas eu le temps d aller jusqu au bout de cette tape Figure 6 Tapis ZOOM 2 2 Manuel d utilisation Le programme de l Arduino est simple utiliser Il suffit d ouvrir le fichier AffichageArduino ino accompagn de la biblioth que ePaperDriver h dans le logiciel d di l Arduino puis de le transf rer l Arduino Pour les connexions r aliser entre l Arduino et ses p riph riques tout est pr cis au d but du programme Lors de son initialisation l Arduino allume enti rement la matrice de LED et affiche sur l cran MUSEE ART TOURCOING et ceci pendant une dur e fix e l aide de la variable Timer initialement fix e 5000 se trouvant dans le fichier AffichageArduino ino Une fois l initialisation termin e le cycle d affichage des Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 14 Rapport de projet 2013 r ponses se lance Pour valider une r ponse il suffit d actionner l entr e associ e L encore pendant une dur e modifiable avec la variable Timer l cran et la matrice vont tre anim s de quelques clignotements Lorsque l un des compteurs de r ponses d passe 9999 les quatre compteurs sont r imitialis s Q Le pr
5. Lille 10 Rapport de projet 2013 la somme des variables du tableau cpt La variable ValeurMax toujours une valeur gale celle de la variable la plus haute dans le tableau Ces variables nous permettent de calculer le pourcentage de chaque r ponse par rapport au nombre total de r ponses ainsi que par rapport la r ponse la plus valid e b Matrice de LEDs partir de ce moment nous avons pu commencer travailler sur la programmation de la matrice de LEDs Il s agit d une matrice 8x8 de chez SparkFunElectronics Nous avons d cid de repr senter les r ponses sur cette matrice sous forme de barre graphe La matrice ayant une largeur de 8 LEDs nous aurions pu repr senter 8 sorties sur cette matrice mais nous avons pens que la repr sentation de 4 sorties chaque sortie tant repr sent e par une barre de largeur 2 LEDs serait suffisante plus visible et plus esth tique Nous avons donc r alis un programme permettant cette repr sentation Pour ce faire nous nous sommes aid s d un programme exemple trouv sur internet affichant une phrase lettre par lettre sur la matrice Nous avons d modifier ce programme pour afficher le graphe voulu et non des lettres sur la matrice En adaptant le programme de d part pour avoir 4 entr es nous avons pu afficher de fa on permanente c te c te des barres repr sentant les pourcentages de chaque r ponse par rapport la r ponse revenant le plus souvent Etant
6. le plus facilement possible afin qu il puisse tre adapt aux besoins au moment opportun Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 22 Rapport de projet 2013 Liste des figures Figure 1 Interaction autour de la mise en relation de deux uvres Figure 2 Syst me global Figure 3 Barre graphe sur matrice de LEDs Figure 4 Affichage cran LCD Figure 5 Initialisation Figure 6 Tapis Figure 7 Organisation sous r seau Figure 8 Borne Wifi Cisco Figure 9 Partage des donn es Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 11 13 13 14 17 18 19 23
7. rer et stocker les donn es re ues par le PC dans data chaque nouvelle arriv e de donn es les anciennes sont automatiquement supprim es Un nouveau fichier projet musee php a t cr et constitue ainsi notre page web Celle ci exploite ainsi le fichier data et permet de visualiser les donn es mais aussi de les partager sur Facebook Transmission Mise jour Affichage omnes m she ol na projet_musee php Figure 9 Partage des donn es 3 2 Manuel d utilisation Pour cette partie 1l faut Tout d abord choisir le r seau Wifi auquel on veut connecter le module WiF1y Pour cela il faut modifier dans le programme Arduino le ssid et y mettre le nom du Wifi Choisir le serveur qui stockera les donn es en mettant l adresse IP correspondant au serveur dans le programme Arduino au d but dans la d claration de Client client X Y Z V 80 avec X Y Z et V les valeurs constituant l adresse IP Configurer le module WiF1y la borne Wifi et le serveur de telle sorte qu ils soient Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 19 Rapport de projet 2013 dans le m me sous r seau et donc avoir le m me masque de sous r seau en mettant des adresses IP appropri es durant leurs configurations Pour un ventuel debug ou une am lioration du syst me avec Arduino il faut veiller installer la librairie du WiFly au bon endroit c est dire dans l emplacement des autre
8. OWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 9 Rapport de projet 2013 1 3 Organisation du groupe Pour la r alisation de ce projet nous nous sommes par tag le travail en deux Fabien a travaill sur la saisie et l affichage des donn es tandis que Papa s est charg de la transmission des donn es 2 Saisie et affichage des r ponses Cette partie du travail consistait programmer l Arduino de fa on avoir en entr es les diff rents choix de r ponse autoris s et en sortie un affichage de ces r ponses Etant donn le mat riel disponible Polytech nous avons choisi d utiliser en sortie de l Arduino une matrice de LED et un cran LCD pour la repr sentation des r ponses De plus un tapis de danse pour Xbox a t achet afin de rendre la saisie des r ponses plus attractive 2 1 R alisation a D buts Apr s avoir fait quelques tests avec l Arduino nous avons d abord con u un programme permettant de saisir les r ponses avec seulement deux choix possibles au d but Nous avons branch des boutons poussoirs en entr e de l Arduino pour la s lection des choix Le tableau d entiers cpt du programme contient une variable de comptage pour chaque choix Lorsqu une pression est exerc e sur l un des boutons la variable correspondante est incr ment e La variable NbVotes compte l ensemble des r ponses elle correspond donc Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech
9. donn que la matrice fait une hauteur de 8 LEDs on peut consid rer qu en hauteur une LED correspond 12 5 de la valeur de comptage du choix le plus populaire Figure 3 Barre graphe sur matrice de LEDs Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 11 Rapport de projet 2013 Sur l affichage de la figure 3 on voit que La r ponse 2 est celle qui a eu le plus de succ s elle correspond donc ValeurMax Le nombre de fois o la r ponse 1 a t choisie est inf rieur 12 5 de ValeurMax Le nombre de fois o la r ponse 3 a t choisie est compris entre 25 et 37 5 de ValeurMax Le nombre de fois o la r ponse 4 a t choisie est compris entre 62 5 et 75 de ValeurMax En r alit on a cpt 0 3 1 2 Soit cpt 0 0 de ValeurMax cpt 2 33 de ValeurMax et cpt 3 66 de ValeurMax c Ecran LCD Le programme faisant fonctionner la matrice de LEDs nous avons pu commencer la programmation de l cran LCD Il s agit ici d un cran E Paper 10x2 de chez SparkFun Nous nous sommes l encore aid s d exemples de programmes trouv s sur internet Nous avons pu r cup rer notamment la biblioth que de d finitions des caract res dans laquelle l affichage de chaque caract re est d fini Nous avons aussi d ajouter certains caract res cette biblioth que comme le qui ne s y trouvait pas Nous avions au d but r alis un programme affichant pour chaque ch
10. m me temps la matrice de LEDs et l cran LCD Les deux ne pouvant pas Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 15 Rapport de projet 2013 tre g r s en m me temps 1l est n cessaire de configurer le registre pour la matrice chaque fois qu on actualise son affichage puis ceci tant fait de revenir l ancienne configuration De plus n ayant re u le tapis qu en avril nous n avons pas pu r fl chir son fonctionnement avant et nous avons d le simuler l aide d un simple bouton poussoir branch sur l entr e voulue de l Ardino En outre un probl me est rest non r solu avec l affichage de la matrice il arrive parfois qu une LED qui devrait tre teinte s allume en rouge de fa on tout fait inopin e 3 Transmission et partage des donn es Pour cette partie du projet nous avons eu recours au WiFly Shield de Sparkfun et une borne Wifi Cisco Le but est de transf rer les donn es valeurs des r ponses une certaine p riode ou lorsqu on appuie sur l un des boutons vers notre serveur Nous utilisions un ordinateur de la salle de projet ZABETH14 comme serveur Le WiFly Shield nous permet de faire une requ te URL en mettant en param tre les donn es ainsi que de les envoyer par Wifi la borne Wifi Cisco qui les transite ensuite vers le serveur PC Pour pouvoir communiquer ensemble il a fallu tout d abord mettre l ensemble sous le m me sous r seau Etant donn
11. nvoyer en mode commande des requ tes URL un fichier save php les sauvegarder dans un fichier data Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 17 Rapport de projet 2013 et v rifier leur bonne r ception en visualisant data dans un terminal Les commandes utilis es sont les suivantes set ip address 172 26 77 37 addresse du serveur ZABETH 14 set ipremote 80 I port pour le serveur set com remote GET wifly save php val X requ te URL set sys auto 3 optionnel pour envoyer tous les 3 secondes set option format 1 envoi automatique d s l ouverture set ip proto 18 UDP TCP open Cependant le syst me doit tre autonome On a donc cr un autre programme en utilisant des fonctions de la librairie WiFly h permettant d envoyer la requ te URL l appel de la fonction envoi commande qui prend en param tre les valeurs des r ponses envoyer b Borne Wifi La borne Wifi fait la liaison entre le WiFly Shield et le PC Elle nous sert donc de point d acc s Elle a t configur e gr ce Minicom sous le terminal Unix et branch e en filaire Figure 8 Borne Wifi Cisco Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 18 Rapport de projet 2013 c Page Web Les donn es r ceptionn es par le PC sont ensuite stock es dans un fichier nomm ici data Pour r aliser cela nous avons cr un fichier save php permettant de r cup
12. odules WiFly et de la matrice de LEDs Nous avons essay de nombreuses configurations de connexions de ces p riph riques mais en vain Apparemment le m me probl me serait d j apparu quelques ann es auparavant lors d un projet et serait sans solution Cela pousse se demander s il existe vraiment une solution De plus nous n avons pas trouv d exemple de ce genre de combinaison malgr les recherches faites sur internet Nous n avons donc pas pu combiner les codes malgr le fait que les deux parties du projet fonctionnent tr s bien s par ment Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 21 Rapport de projet 2013 Conclusion Nous pouvons dire que notre participation ce projet tait tr s int ressante m me si le temps qui nous tait imparti pour sa r alisation ne nous a pas permis de le mener son terme Cela nous a permis d approfondir nos connaissances ainsi que notre exp rience en programmation Par contre si nous avions eu plus de temps nous aurions pu aller beaucoup plus loin Apr s avoir finalis l ensemble de ce projet nous aurions pu par exemple avoir un contact direct avec le client et m me ventuellement faire l installation chez le client ce qui aurait t d un grand int r t pour nous Cependant ce ne sera pas nous d aller jusque l et c est pour cette raison que nous avons tenu laisser un code propre comment compr hensible et modifiable
13. ogramme TestTapis c s ex cute comme n importe quel autre programme c Il suffit de le compiler dans un terminal l aide de la commande gcc o Test TestTapis c puis de l ex cuter en mode administrateur gr ce la commande Test dans le m me r pertoire Ce programme une fois lanc cherche le p riph rique dont le nom se trouve dans la variable MAT parmi les p riph riques USB connect s la machine Si ce p riph rique n est pas d tect le programme se ferme automatiquement Sinon le programme surveillera les messages envoy s par le p riph rique Dans notre cas le nom du p riph rique est ga4Sl usb device Il s agit de l identifiant du tapis utilis lors de la r alisation du projet Cet identifiant peut tre r cup r l aide de la commande evtest dans un terminal sous Linux du moins 2 3 Difficult s Nous avons eu des difficult s pour g rer les calculs L Arduino n tant pas optimis pour manipuler des grands nombres les types de variables basiques n ont pas t suffisants pour calculer les pourcentages Nous ne comprenions pas pourquoi les r sultats des calculs n taient pas ceux attendus nous avons donc d faire de nombreux essais Finalement nous avons compris qu il fallait faire attention aux types de variables et pr ciser leurs tailles uint16_t uint32_t Un autre probl me a t de comprendre comment param trer le registre pour pouvoir faire fonctionner en
14. oix possible son nombre de validation ainsi que son pourcentage par rapport au nombre de votes total NbVotes Mais sur le conseil de M Peter nous avons modifi le programme pour rendre l affichage moins lourd en ne gardant que le pourcentage Lorsque le programme s ex cute les pourcentages de chaque r ponse s affichent successivement en boucle On peut modifier la dur e d affichage d une r ponse en modifiant la valeur de la variable Timer dans le programme Sa valeur correspond une dur e en millisecondes Avec les r sultats de l exemple pr c dent on obtient les affichages de la figure 4 Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 12 Rapport de projet 2013 R PONSE LA REPONSE 2 f a i NE ag REPONSE 3248 REPONSE 4 E ER Figure 4 Affichages cran LCD Avec cpt 0 3 1 2 on a NbVotes 6 On a donc bien cpt 0 0 de NbVotes cpt 1 50 de Nb Votes cpt 2 16 6 de Nb Votes et cpt 3 33 3 de NbVotes Nous avons modifi le programme de fa on avoir l affichage suivant au d marrage Figure 5 Initialisation Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IMA4 Polytech Lille 13 Rapport de projet 2013 d Le tapis Ayant re u le tapis dans les derni res semaines nous avons commenc r fl chir son utilisation Nous avons notamment cr un programme permettant de reconnaitre le tapis lorsqu il est branch et de d tecter ses changements d tats
15. que le PC a une adresse IP fix e nous avons configur les adresses IP du WiFly Shield et de la borne Wifi de telle sorte qu ils aient le m me masque de sous r seau De ce fait ils arrivent communiquer et changer des donn es entre eux tests ping fonctionnel Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 16 Rapport de projet 2013 IP 172 26 79 141 IP 172 26 79 242 IP 172 26 77 37 lt Masque 255 255 240 Masque 255 255 240 1 Masque 255 255 240 Bcast 172 26 79 255 Figure 7 Organisation sous r seau 3 1 R alisation a Module WiFly Shield Le module WiFly constitue une pi ce maitresse du projet Il nous permet d envoyer les valeurs des r ponses vers la borne Wifi Afin de le configurer nous avons r alis un programme sous Arduino permettant de visualiser les r ponses venant du module WiFly lorsqu on lui envoie des commandes Tout d abord il faut se mettre en mode commande en envoyant via le monitor le module r pond en affichant CMD Ensuite on fait sa configuration en mettant l adresse IP qu on lui attribu e le masque le ssid le type de cl set ipaddress172 26 79 141 set wlanauth 0 I pas d authentification donc pas de demande de cl set wlanssidprojet musee set ipnetmask 255 255 255 240 set ipprotocol 0 utilisation du protocoleU DP Apr s ces tapes et apr s avoir configur la borne Wifi on a r ussi e
16. s librairies du logiciel Arduino 3 3 Difficult s Durant le projet et pour cette partie on a rencontr certains probl mes Tout d abord avec le module WiFly nous ne savions pas comment passer en mode commande pour pouvoir le configurer Le probl me tait que ce dernier r pond via le port SPlserial alors que les commandes se font par le port s rie via le monitor Ainsi nous avons cr un programme afin de voir les messages provenant du module WiF1y La deuxi me difficult a t de faire le programme qui r alise la requ te URL et l envoie au serveur Au d but nous pensions qu il fallait le faire comme en mode commande avec des println qui se suivent mais nous nous sommes rendu compte que cela ne pouvait pas marcher et qu il existait d j des fonctions de biblioth ques t l charg es permettant de r aliser les fonctions n cessaires Enfin la compr hension des biblioth ques qui tait importante pour pouvoir avancer dans cette partie a t laborieuse Nous avons r solu ces probl mes un par un et au bout du terme cette partie est fonctionnelle Fabien ROMEROWSKI et Papa Momar MBOUP IM44 Polytech Lille 20 Rapport de projet 2013 4 Assemblage des parties Pour cette tape nous avons essay de rassembler les codes des deux parties en un seul code Cependant nous avons eu des probl mes sur l envoi des donn es mais aussi sur l cran premi re vue li s aux Cheap Select des m
17. tation du projet 7 1 1 Pr sentation du contexte 1 2 Syst me global 1 3 Organisation du groupe 2 R alisation et d veloppement du programme de recherche de caract res 10 2 1 R alisation a D buts b Matrice de LEDs c Ecran LCD d Le tapis 2 2 Manuel d utilisation 2 3 Difficult s 3 Retour d exp rience avancement du projet 16 3 1 R alisation a Module WiFly Shield b Borne Wifi c Page Web 3 2 Manuel d utilisation 3 3 Difficult s 4 Assemblage des parties 21 Conclusion Liste des figures Rapport de projet 2013 Introduction Etant en deuxi me ann e d Ecole d ing nieur Polytech Lille nous avons eu un projet r aliser en bin me Ce projet a t r alis de f vrier avril 2013 raison d environ huit heures par semaine hors vacances scolaires Notre projet consiste participer au d veloppement d un syst me d interactions pour un mus e Les dispositifs de saisie d affichage et de transmission de donn es seront g r s par un Arduino UNO Notre projet est donc d abord de saisir des donn es puis de les afficher et de les transmettre un site et ventuellement des r seaux sociaux comme Facebook Tout ceci afin de rendre la visite du Mus e plus interactive en y faisant participer les visiteurs Nous sommes encadr s dans la r alisation de ce projet par M Peter et M Vantroys Dans une premi re partie nous pr senterons le projet de fa on plus d taill e
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