MINICURSO DE ARDUINO AULA 01. Gabriel de Melo Souza Lucas Nunes de Carvalho Max Rodrigues Marques Victor Paiva de Oliveira

Transcrição

1 Gabriel de Melo Souza Lucas Nunes de Carvalho Max Rodrigues Marques Victor Paiva de Oliveira PET Engenharia Elétrica UFRN facebook.com/ufrnpetee MINICURSO DE ARDUINO AULA 01

2 SUMÁRIO O Arduino O que é um Arduino? Por que usar Arduino? Variedade Arduíno UNO Conhecendo a placa Shield Onde comprar? Processo de instalação da IDE IDE (Integrated Development Environment) Comandos básicos Protoboard Resistor LED Blink

3 O ARDUINO O Arduino surgiu em 2005, na Itália, com um professor chamado Massimo Banzi, que queria ensinar eletrônica e programação de computadores a seus alunos de design, para que eles usassem em seus projetos de arte, interatividade e robótica. Porém, ensinar eletrônica e programação para pessoas que não são da área não era uma tarefa simples, e outra dificuldade era a inexistência de placas poderosas e baratas no mercado. Foi pensando nisso que Massimo e David Cuartielles decidiram criar sua placa própria, com a ajuda do aluno de Massimo, David Mellis, que ficou responsável por criar a linguagem de programação do Arduíno. Várias pessoas conseguiram utilizar o Arduíno e fazer coisas incríveis, surgindo assim essa febre mundial da eletrônica.

4 POR QUE USAR ARDUÍNO? Baixo custo - Uma pessoa pode comprar um Arduino pagando em torno de R$ 50,00. Software para várias plataformas - Microsoft Windows, Mac OS X e Linux. Linguagem simples - Os desenvolvedores do Arduino tentam manter sua linguagem fácil de usar para iniciantes, mas flexível o bastante para usuários avançados. Software livre - O Arduino é completamente um software livre. Se quiser construir seu próprio software ou modificar um, você é livre para isso. Além disso, o Web site oficial do Arduino contém um wiki extensivo no qual amostras de código e exemplos são compartilhados livremente. Existe uma comunidade ativa para usuários, por isso, existe uma quantidade enorme pessoas que podem te ajudar.

5 O QUE É UM ARDUINO? Um Arduino é um microcontrolador de placa única e um conjunto de software para programa-lo. O hardware consiste em um projeto simples de hardware livre para o controlador, com um processador Atmel AVR e suporte embutido de entrada/saída. O software consiste de uma linguagem de programação padrão e do bootloader que roda na placa. Em termos práticos, um Arduino é um pequeno computador que você pode programar para processar entradas e saídas entre o dispositivo e os componentes externos conectados a ele. O Arduíno é o que chamamos de plataforma de sistema embarcado, ou seja, um sistema que pode interagir com seu ambiente por meio de hardware e software.

6 VARIEDADE

7 Tipos de Arduino

8 ARDUINO UNO A placa do Arduino Uno, difere das versões previas por não utilizar o chip FTDI, que conduz a USB para a serial. Em vez disso, ela utiliza um Atmega8U2, programado como um conversor USB para serial. Isso confere a placa muitas vantagens quando comparada a sua predecessora, a Duemilanove. Primeiro, o chip Atmega é muito mais barato que o chip FTDI, diminuindo o preço das placas. Segundo, e mais importante, ele permite que o chip USB tenha seu firmware atualizado, para que o Arduino seja exibido em seu PC como outro dispositivo, tal como um mouse ou joystick de jogos. Isso abre uma série de novas possibilidades para o Arduino. Infelizmente, a mudança para esse tipo de novo chip USB tornou muito mais difícil para fabricantes de clones criarem clones do Arduino Uno.

9 ARDUINO UNO É uma placa com micro controlador Atmega328. Possui 14 entradas/saídas digitais, 6 entradas analógicas, um cristal oscilador de 16MHz, conexão USB, uma entrada para fonte, soquetes para ICSP, e um botão de reset. A placa contém todo o necessário para usar o micro controlador. Simplesmente conecte-a a um computador com o cabo USB ou ligue a placa com uma fonte 5 AC-DC (ou bateria). O Uno seleciona automaticamente a fonte de alimentação (USB ou fonte externa).

10 CONHECENDO A PLACA

11 SHIELDS O Arduino possui o que chamamos de Shields, que são nada mais, nada menos do que outras plaquinhas que se acoplam à placa original, agregando diversas outras funcionalidades. Existe diversos Shields, com diversas funções. Alguns servem como entrada, como saída e outros como entradas e saída. Com eles conseguimos, por exemplo, fazer com que o Arduino se comunique numa rede Ethernet ou via USB com um celular Android.

12 ONDE COMPRAR? Multilogica: RoboCore: BuildBot: Laboratório de Garagem:

13 PROCESSO DE INSTALAÇÃO - IDE 1. Site: re 2. Escolha o sistema operacional (recomendação: ZIP file);

14 IDE (Integrated Development Environment)

15 Teste do Arduino 1. Verificação da Porta USB em que o arduino está conectado; 2. Selecionar a porta correta: Tools>Board>Arduino Uno; >Serial Port> Seleção da porta correta! 3. Execução de qualquer exemplo: File>Examples>01.Basic> Blink;

16 COMANDOS BÁSICOS A plataforma de implementação dos programas em Arduino é baseada nas linguagens C/C++, preservando sua sintaxe na declaração de variáveis, na utilização de operadores, na manipulação de vetores, na conservação de estruturas, bem como é uma linguagem sensível ao caso (case-sensitive). Como já foi informado, a linguagem base para a programação de um Arduíno é C/C++. Logo, suas estruturas de controle (if, else, while, for...), seus elementos de sintaxe ( #define, #include, {}...), operadores aritméticos (+, -, *, ^...), operadores de comparação (==,!=, <, >...), enfim, todos são utilizados aqui no IDE. Portanto, saber C/C++ é primordial para programar o Arduino em alto nível.

17 COMANDOS BÁSICOS O programa para o Arduino é dividido em duas partes principais: Setup e Loop. A função setup serve para inicialização da placa e do programa. Esta sessão é executada uma vez quando a placa é ligada ou resetada através do botão. Aqui, informamos para o hardware da placa o que vamos utilizar dele. A função loop é como se fosse a main() da placa. O programa escrito dentro da função loop é executado indefinidamente, ou seja, ao terminar a execução da última linha desta função, o programa inicia novamente a partir da primeira linha da função loop e continua a executar até que a placa seja desligada ou o botão de reset seja pressionado.

18 COMANDOS BÁSICOS pinmode(pin, mode): Configura o pino especificado para que se comporte como entrada ou saída, sendo Pin = número do pino e mode = INPUT ou OUTPUT. digitalwrite(pin, value): escreve um valor HIGH ou LOW em um pino digital. Se o pino foi configurado como saída sua voltagem será determinada ao valor correspondente: 5V para HIGH e 0V para LOW. Se o pino estiver configurado como entrada escrever um HIGH levantará o resistor interno de 20kΩ. Escrever um LOW rebaixará o resistor. Obviamente pin = número do pino e valor = HIGH ou LOW. Para mais comandos, consultar o guia de referências em:

19 PROTOBOARD A protoboard (ou breadboard) é uma base de construção de protótipos eletrônicos. Ela é muito utilizada, pois não requer solda, ou seja, é reutilizável. Isto torna mais fácil de usar para criação de protótipos temporários. A utilização de uma protoboard em montagem com projetos de Arduíno torna possível a construção de circuitos mais complexos. A ligação de circuitos é feita através de jumpers (basicamente pequenos fios), que são utilizados para ligar temporariamente componentes eletrônicos na protoboard. A faixa central tem o tamanho específico para componentes eletrônicos pequenos. Normalmente, uma protoboard possui quatro matrizes, mas este número pode variar.

20 PROTOBOARD A protoboard é composta de dois tipos de matrizes principais: uma com duas colunas, chamada de matriz 2 e outra com cinco colunas, chamada de matriz 5. Elas se diferem no modo de transmissão de energia e dados. A matriz 2 geralmente é usada para ligação inicial de energia, e a 5 é usada na utilização de componentes no circuito. A matriz de 2 tem sua transmissão de coluna em coluna, enquanto a matriz 5 tem a transmissão de linha em linha.

21 RESISTOR São elementos que apresentam resistência à passagem de corrente elétrica, quanto maior a sua resistência, menor é a corrente elétrica que passa num condutor. Os resistores possuem um formato cilíndrico e faixas coloridas que definem o seu valor em Ohms. Servem para opor-se a passagem de corrente, ficando assim certa tensão retida no mesmo. Os resistores podem ser de resistência fixa ou variável. Resistor fixo: É um resistor que possibilita um único valor de resistência. Resistor Variável: Seus valores podem ser ajustados por um movimento mecânico, ou seja, rodando manualmente.

22 LED O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D = Light Emitter Diode ), que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo e outro, chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a passagem de corrente elétrica e, consequentemente, a geração ou não de luz.

23 LED Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada. Assim, o uso de um resistor limitador em série com o LED é comum nos circuitos que o utilizam. Para calcular o valor do resistor usa-se a seguinte fórmula: R = (Vfonte-VLED)/ILED, onde Vfonte é a tensão disponível, VLED é a tensão correta para o LED em questão e ILED é a corrente que ele pode suportar com segurança.

24 Blink

25 Blink personalizado (código morse)

26 Blink personalizado (código morse) Legendas: Ponto: 0,5 segundos; Traço: 1,5 segundos; Espaço entre dits e dahts: 0,5 segundos; Espaço entre letras: 1,5 segundos; Espaço entre palavras: 3,5 segundos.

27 Exemplo de Código Morse: