Premiers pas avec Arduino : faire clignoter une LED et comprendre ce qu'on fait

Arduino est une petite carte électronique programmable, conçue au départ pour des étudiants qui n'étaient pas ingénieurs. Elle permet de lire des capteurs (température, lumière, humidité) et de commander des actionneurs (lampes, moteurs, sonneries). C'est aujourd'hui l'une des portes d'entrée les plus accessibles vers l'électronique et la programmation.

Ce guide accompagne une première séance, de l'ouverture de la boîte au premier programme qui fonctionne.

Pourquoi commencer par Arduino

Le matériel est abordable et se trouve facilement, y compris en versions compatibles moins chères.
Le logiciel est gratuit et fonctionne sur la plupart des ordinateurs.
On voit immédiatement le résultat : une lampe qui s'allume, un son qui retentit. Cette réponse immédiate est très motivante pour les élèves.
La communauté est immense : il existe des milliers de projets documentés, souvent traduits en français.

Le matériel de départ

Pour un groupe de deux ou trois élèves, il faut :

une carte Arduino Uno (ou compatible) et son câble USB ;
une plaque d'essai (breadboard), qui permet de faire des montages sans soudure ;
quelques LED de couleurs différentes ;
des résistances de 220 ou 330 ohms ;
une poignée de fils de connexion ;
un ordinateur, même ancien.

Les « kits de démarrage » vendus en ligne regroupent tout cela, avec en plus des capteurs et des boutons. Pour un club, un kit pour trois élèves est un bon investissement.

Installer le logiciel

Le logiciel de programmation s'appelle l'IDE Arduino. Il se télécharge gratuitement sur le site officiel du projet Arduino. Après l'installation, branchez la carte avec le câble USB, puis, dans le menu « Outils », choisissez le type de carte (Arduino Uno) et le port auquel elle est reliée.

Si l'ordinateur ne reconnaît pas une carte compatible, il manque souvent un pilote : le vendeur indique généralement lequel installer. C'est le seul obstacle fréquent, mieux vaut le régler avant la séance.

Le premier programme : faire clignoter une LED

La carte Uno possède déjà une petite LED intégrée, reliée à la broche 13. On peut donc commencer sans aucun montage. Voici le programme, qu'on recopie dans l'IDE :

dans la partie setup, qui s'exécute une seule fois au démarrage, on indique que la broche 13 est une sortie ;
dans la partie loop, qui se répète sans fin, on allume la LED, on attend une seconde, on l'éteint, on attend encore une seconde.

Concrètement, cela donne quatre instructions dans la boucle : digitalWrite(13, HIGH);, delay(1000);, digitalWrite(13, LOW);, delay(1000);.

Cliquez sur le bouton « Téléverser » : le programme est envoyé dans la carte, et la LED se met à clignoter. La carte continue même si on la débranche de l'ordinateur et qu'on l'alimente avec une pile : le programme est enregistré dans sa mémoire.

Comprendre ce qui se passe

Prenez le temps d'expliquer trois notions, car tout le reste en découle :

Une broche numérique ne connaît que deux états : allumée (5 volts, HIGH) ou éteinte (0 volt, LOW).
La boucle (loop) tourne indéfiniment : c'est ainsi que fonctionnent la plupart des objets électroniques autour de nous, des feux de circulation aux machines à laver.
Le délai se compte en millisecondes : 1000 millisecondes font une seconde.

Proposez ensuite des défis simples : faire clignoter plus vite, faire un clignotement long puis deux courts, écrire « SOS » en morse.

Deuxième étape : une vraie LED sur la plaque d'essai

Branchez une LED externe sur une autre broche, par exemple la broche 8. Points d'attention :

la LED a un sens : la patte la plus longue (l'anode) va vers la broche, la plus courte vers la masse (GND) ;
la résistance est obligatoire : sans elle, trop de courant traverse la LED et risque de la détruire, voire d'abîmer la carte.

Avec trois LED (rouge, orange, verte), les élèves peuvent programmer un feu de circulation. C'est un excellent exercice : il faut réfléchir à l'ordre des couleurs et à la durée de chaque phase.

Les erreurs fréquentes

Oublier le point-virgule à la fin d'une instruction : le logiciel refuse de compiler et indique la ligne.
Se tromper de port dans le menu Outils : le téléversement échoue.
Monter la LED à l'envers : elle ne s'allume pas, mais rien n'est cassé ; il suffit de la retourner.
Confondre majuscules et minuscules : digitalwrite ne fonctionne pas, il faut écrire digitalWrite.

Ces erreurs sont précieuses : elles apprennent à lire un message d'erreur et à chercher méthodiquement, deux compétences utiles bien au-delà de l'électronique.

Les projets qui suivent naturellement

Une fois la LED maîtrisée, une progression logique s'ouvre :

lire un bouton pour allumer une lampe à la demande ;
mesurer la lumière avec une photorésistance et allumer une LED quand il fait sombre ;
mesurer la température et afficher la valeur sur l'ordinateur ;
mesurer l'humidité du sol pour le potager de l'école ;
construire une petite station météo qui enregistre ses mesures.

Chacun de ces projets reprend les notions de la première séance en y ajoutant une seule nouveauté. C'est cette progression pas à pas qui permet à des élèves sans aucune expérience d'arriver, en quelques mois, à des projets utiles pour leur école ou leur communauté.

Newtiv.org accompagne les clubs et les établissements qui veulent créer des laboratoires pratiques d'électronique et de programmation.