Arduino MS. Sobre esta Oficina. Oriunda do Arduino Hack Day Organizado pelos Coordenadores do ArduinoMS Agradecimentos ao apoio do SENAC

Transcrição

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2 Sobre esta Oficina Oriunda do Arduino Hack Day Organizado pelos Coordenadores do ArduinoMS Agradecimentos ao apoio do SENAC

3 O que veremos Introdução a Arduino Código Pisca LED Acionamento de LED com Botão Pisca Led com Sensor LDR Obs: Serão ao decorrer da oficina serão tratados assuntos sobre eletrônica e eletricidade basica.

4 Introdução ao Arduino Plataforma baseada em Atmel da AVR (ATMega168); Oferece um IDE e bibliotecas de programação de alto nível; Open-source hardware e software Ampla comunidade Programado em C/C++ Transferência de firmware via USB MCU com bootloader

5 Histórico do Arduino Projeto criado na Itália pelo Mássimo Banzi no Interaction Design Institute Ivrea; Nasceu para complementar o aprendizado de programação, computação física e gráfica; Nasceu do Processing e Wiring; Processing é um ambiente e linguagem de programação para criar imagens, animação e interação;

6 Simplicidade no circuito:

7 Muitas aplicações práticas Robôs Roupas eletrônicas Máquinas de corte e modelagem 3D de baixo custo; Segway open-source Desenvolvimento de celulares customizados Instrumentos musicais Paredes interativas Instrumentação humana Circuit bending

8 Vários tipos, vários fabricantes... Mega Lilypad Nano Uno Pro Arduino BT Freeduino Severino Program-ME

9 Atmega168 / Atmega328: coração Características do ATmega 168: RISC 20 MIPS (20 Milhões de instruções por segundo) 16Kb Flash / 512 b EEPROM / 1Kb RAM Estática ciclos na Flash e na EEPROM 2 contadores / temporizadores de 8bits 1 contador / temporizador de 16bits 1 temporizador de tempo real com clock a parte 14 portas digitais 6 portas analógicas

10 Características técnicas 6 canais PWM 6 conversores analógico/digital de 10 bits 1 serial programável (USART) 1 interface SPI (Serial Peripheral Interface) 1 interface serial a 2 fios (I2C) 1 watch dog timer programável 1 comparador analógico no chip Interrupção ou wake-up na alteração de estado dos pinos

11 Resumo das conexões da placa

12 FT232RL Conversor USB-Serial Conector USB Regular 7085: Recebe até 12 volts e regula para 5 volts Alimentação externa: Até 12 volts

13 Botão de reset ICSP Para gravar bootloader ou programas/firmware AtMega328 /168/8

14 AREF Referência analógica Padrão 5 volts GND Portas digitais 0 a 13 0 RX 1 TX = usada durante transferência de sketch e comunicação serial com placa 2,4,7,8,12,13 = portas digitais convêncionais 3,5,6,9,10,11 = portas PWM

15 Portas analógicas 4 e 5 São as portas utilizadas para conexões via I2C / TWI. GND Portas analógicas de 0 a 5 5 volts Podem funcionar como digitais de 14 a volts VIN Alimentação de entrada sem regulagem

16 Shields: arquitetura modular inteligente Arduino estabeleceu um padrão de pinagem que é respeitado por diversas placas shield:

17 Por dentro do MCU

18 Porta Digital Vs. Analógica Digital: trabalha com 0 e 1 na lógica binária. Digital do Arduino segue padrão TTL onde: 0 a 0,8 volts = 0 2 a 5 volts = 1 Analógica: valor lido é análogo a tensão. Referência de analogia é 5 volts 0 volts = volts= volts = 1023 Conversor A/D de 10 bits: 0 a 1023

19 Porta Digital Vs. Analógica Portas analógicas expressam valores de 0 a 1023 mas não são utilizadas para transferência de informações precisas As portas digitais permitem que dados sejam tranferidos em sequencia através de uma lógica ou protocolo binário Portas digitais não conseguem comandar potência

20 Porta PWM Uma porta híbrida: digital porém com modularização de zeros e uns de forma que consegue expressar uma idéia de potência;

21 Na prática Ligamos componentes em portas digitais comuns, pwm ou analógica Fazemos leitura e escrita nestas portas afim de obter um dado ou um determinado comportamento Processamos os dados no microcontrolador Alguns exemplos de componentes...

22 Ping Sensor de distância ultrasonico

23 LCD Touch Shield LCD Touch screen

24 SIM Reader SIM Reader

25 Lojas de componentes

26 Programando para Arduino IDE pode ser baixada de A IDE foi desenvolvida com Java, portanto precisaremos de um máquina virtual 1.5 ou 1.6 instalada Funciona em Windows. Mac OS X e Linux (em alguns windows e mac pode ser necessário colocar driver) Utiliza GCC + GCC Avr para compilação (você pode também programar diretamente com GCC!) A transferência para a placa é feita via USB pelo IDE; (mas também pode ser feita com gravadores ICSP!)

27 Partes básicas do programa Arduino Temos que obrigatoriamente programar dois métodos: void setup() { } void loop() { } O setup é executado uma só vez assim que a placa for ligada e o loop terá o código de execução infinita

28 Portas digitais e analógicas Na prática ligamos componentes em portas digitais e analógicas e através do código Arduino, manipulamos as portas: pinmode(<porta>, <modo>): configura uma porta digital para ser lida ou para enviarmos dados; digitalwrite(<porta>, 0 ou 1): envia 0 ou 1 para porta digital digitalread(<porta>): retorna um 0 ou 1 lido da porta analogread(<porta>): retorna de 0 a 1023 com o valor da porta analógica analogwrite(<porta>, <valor>): escreve em uma porta PWM um valor de 0 a 255

29 Exemplo pisca led com Arduino Esta conexão é bem simples somente para efeito de teste para piscar o led. O correto é ligar um resistor usando uma protoboard.

30 Exemplo pisca led void setup() { } pinmode(13, OUTPUT); //porta 13 em output void loop() { digitalwrite(13, HIGH); //HIGH = 1 = TRUE delay(500); digitalwrite(13, LOW); //LOW = 0 = FALSE delay(500); }

31 Primeiro contato com Arduino Ligar sua placa no cabo USB e no PC Verificar o jumper de alimentação configurando para USB se necessário Digitar o código acima no Arduino IDE Clicar no botão de transferência de sketch

32 Protoboard ou Matriz de contato É um dispositivo usado para construir circuitos sem a necessidade de solda. Na parte central de todos os pinos alinhados sob um número estiver conectado, enquanto os nas bordas superior e inferior - normalmente marcado com linhas pretas e vermelhas - são conectados na horizontal.

33 Entrada Digital: A leitura de um botão Os pinos do Arduino são extremamente sensíveis, que podem ler o ruído elétrico do ambiente. teste o seguinte código com apenas um fio no pino 7 para inserir HIGH/LOW para leituras. Em projetos de utilização de dados de digitalread a leitura do pino deve ser mantida elevada para medir a mudança para BAIXO (LOW). Conecte três fios à placa Arduino. O primeiro de uma perna do botão através de um resistor de pull-up (aqui 10K Ω) para o fornecimento de 5 volts. A segunda vai da perna correspondente do botão ao chão. O terceiro se conecta a um pino digital i / o (pino 7) que lê o estado do botão

34 Montando o Circuito

35 Código Aciona LED com botão int ledpin = 13; // porta 13 em output para o LED int inpin = 7; // porta 7 em input (para o push button) int val = 0; // variável para ler o status do pino void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); // declare LED como output pinmode(inpin, INPUT); // declare pushbutton como input } void loop(){ val = digitalread(inpin); // ler a entrada de valor if (val == HIGH) {// verificar se a entrada é alta digitalwrite(ledpin, LOW); // LED OFF } else { digitalwrite(ledpin, HIGH); // LED ON } }

36 Tempo entre acende e apaga LED usando sensor LDR Use o mesmo circuito como antes, mudando o botão com o sensor de luz e trocando a ligação do pino digital 7 para o pino analógico 2. A função permite enviar um valor numérico para o computador. Variando números digitais no intervalo de (resolução de 1 Bit). Nesta função usamos a comunicação serial, com isso abra o monitor serial para ler dados do sensor.

37 Montando o Circuito

38 Código int potpin = 2; // seleciona o pino de entrada para o potenciômetro int ledpin = 13; // seleciona o pino para o LED int val = 0; // variável para armazenar o valor vindo do sensor void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); // declara o ledpin como uma saída Serial.begin(9600); // usar a porta serial para comunicação } void loop() { val = analogread(potpin); // lê o valor do sensor Serial.println(val); // imprime o valor para a porta serial digitalwrite(ledpin, HIGH); // ligar o LED delay(val); // parar o programa por algum tempo digitalwrite(ledpin, LOW); // desligar o LED delay(val); // tempo antes do proximo ciclo }

39 Resumindo... Arduino é um projeto simples, popular e acessível Eletrônica e programação embarcada alto nível Na prática ligamos componentes nas portas analógicas e digitais e escrevemos programas que usam as portas Existem diversas bibliotecas que encapsulam a lógica de comunicação digital ou analógica: servo, motor de passo, Android, display LCD Ter portas digitais analógicas e pmw é um grande valor do microcontrolador utilizado A transfêrencia via USB e a ferramenta / IDE para programação funcionam em múltiplas plataformas Open-source Hardware e Open-source software