ACENDENDO AS LUZES. Capitulo 2 - Aula 1 Livro: Arduino básico Tutor: Wivissom Fayvre

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1 ACENDENDO AS LUZES Capitulo 2 - Aula 1 Livro: Arduino básico Tutor: Wivissom Fayvre

2 Projeto 1 LED piscante Neste capitulo, todos os projetos utilizam luzes LED s de diversas formas. Em relação ao hardware, veremos sobre botões e resistores, LEDs, incluindo resistores pull-up e pull-down, importantes para garantir que os dispositivos de entrada sejam lidos corretamente. Ponto importante: Nesse capitulo, aprenderemos também conceitos de programação com a linguagem do Arduino.

3 Projeto 1 LED piscante Para esse projeto inicial usaremos o exemplo blink. Dessa vez, no entanto, você conectará um LED a um dos pinos digitais em vez de utilizar particularmente o LED 13, que é o que está soldado na placa. Ponto importante: Você também aprenderá exatamente como o hardware e o software para este projeto funcionam, aprendendo, ao mesmo tempo, um pouco sobre eletrônica e codificação na linguagem do Arduino.

4 Componentes necessários 4 Protoboard (ou Breadboard) Montagem de circuitos em placa

5 Componentes necessários Protoboard Cada fio azul acima representa uma ligação interna. O que faz: trata-se de uma placa de plástico, cheia de pequenos furos com ligações internas, onde você irá fazer as ligações elétricas. Os furos nas extremidades superior e inferior são ligados entre si na horizontal, enquanto que as barras do meio são ligadas na vertical.

6 Componentes necessários LED O que isto faz: Emite uma luz quando uma pequena corrente o excita (apenas em uma direção, do pino mais longo para o pino mais curto) Número de pinos: 2 pinos (um mais longo(positivo) e outro mais curto(negativo)). Observação importante: Entretanto, e essencial que você sempre coloque um resistor em serie com o LED, para garantir que a corrente certa chegue ao LED. Você pode danificar permanentemente o LED se não o fizer.

7 Componentes necessários 7 Atenção: LEDs possuem polaridade

8 Componentes necessários RESISTOR O que faz: Limita a corrente elétrica que passa pelo circuito (evitar que o arduino ou algum componente queime). Para limitar mais ou menos corrente, o valor deste componente pode variar. Número de pinos: 2 pinos do mesmo comprimento. Não possui polaridade!

9 Componentes necessários Fios jumper Jumper é uma ligação móvel entre dois pontos de um circuito eletrônico. É, geralmente, uma pequena peça plástica isolante que contém uma peça metálica ou fio em seu interior, responsável pela condução de eletricidade de um ponto a outro.

10 Representação do Hardware Primeiro, certifique-se de que seu Arduino esteja desligado, desconectando-o do cabo USB. Agora, pegue sua protoboard, o LED, o resistor e os jumpers, e conecte tudo como mostra a figuras abaixo. Lembrando que um dos jumpers sai do pino positivo do LED para o botão de sinal e alimentação referida em seu programa, e o outro vai para o GND (Terra).

11 Representação do Hardware 11 Modelo simplificado Figura retirada de

12 Representação do Hardware 12 esquemático Figura retirada de

13 Representação do Hardware A função digitalwrite(x,high) faz com que o pino x vá para nível alto, ou seja, ele fica com 5V. +5V Este pino está ligado ao RESISTOR+LED, e ao pino GND (0V). É um circuito fechado por onde circula corrente! 13 0V

14 Representação do Hardware É a circulação de corrente elétrica (elétrons) que faz acender o LED; 0V A corrente só existirá se houver diferença de potencial elétrico (diferença de tensão) entre os pontos do circuito: 5V 0 = 5V; Se trocar o valor da função para LOW, o pino x irá para nível baixo, ou seja, ele fica com 0V. Logo, como não há diferença de tensão entre os pinos 12 e GND, a corrente que passa é zero e o LED apaga. 0V 14

15 Representação do Hardware Em boa parte dos casos, será necessário saber qual o resistor que será utilizado no circuito. De acordo com o datasheet da Atmega, os pinos digitais do arduino emitem 5V de corrente contínua a 40 ma (miliamperes) cada, enquanto o LED requer uma voltagem de 2V e uma corrente de 35 ma. Portanto, você necessita de um resistor que reduza os 5V para 2V, e a corrente de 40 ma para 35 ma, caso queira exibir o LED com brilho máximo. Se deseja um LED de menor luminosidade, pode utilizar um valor mais alto.

16 Representação do Hardware O LED de exemplo tem uma voltagem de 2V e uma corrente de 35mA, conectado a um pino digital do Arduino, de 5V, assim o valor necessário para o resistor seria de: R = (5 2) / o que da um valor de 85,71. O valor comum mais próximo nesse caso seria 100Ω. NUNCA utilize um valor de resistor mais BAIXO que o necessário

17 Representação do Hardware 17 protoboard Figura retirada de

18 Representação do Software Código para o projeto 1 // Projeto 1 - LED piscante int ledpin = 10; void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(ledpin, HIGH); delay(1000); digitalwrite(ledpin, LOW); delay(1000); } Pressione o botão Verify/Compile no topo do IDE para certificar-se de que não ha erros em seu código. Se não houver erros, clique no botão Upload para fazer o upload do código ao seu Arduino. Se tudo tiver corrido bem a luz que foi conectada ao arduino por meio dos jumpers estará piscando em um intervalo de 1 s.

19 Análise da linguagem de programação (Comentários) Vemos que na linha inicial de nosso código temos a frase Projeto 1 - LED piscante, que está precedida de //, e qualquer texto que inicie dessa forma e ignorado pelo Compilador, sendo assim considerada apenas um comentário. Temos também outro tipo de comentário que é assinalado como um bloco de instrução dentro dos sinais /* e*/. Ex: /* Todo o texto dentro das barras e dos asteriscos é um comentário, e será ignorado pelo compilador */ O IDE transformara automaticamente a cor de todos os comentários em cinza.

20 Análise da linguagem de programação (Variável) A próxima linha de nosso programa é: int ledpin = 10; Isso e que chamamos de variável. Conceito: Uma variável é um local em que podemos armazenar dados. Nesse caso, você esta definindo uma variável de tipo int (inteiro). Um inteiro e um numero dentro do intervalo de e ,ou seja, com um armazenamento numérico capaz de números de 2 bytes. Em seguida, você atribui a esse inteiro o nome ledpin, ou seja, dá a ele um valor de 10. (Você não tinha que chamá-lo necessariamente de ledpin, poderia ter dado o nome que quisesse.)

21 Análise da linguagem de programação (Variável) Já em relação ao valor 10 que está na instrução, tal numero é referente ao pino digital que o LED estará conectada recebendo informações e a respectiva energia(+5 V) para seu funcionamento, como podemos ver na imagem a seguir: Ao final da instrução ha um ponto e virgula. Esse símbolo diz ao compilador que a instrução, agora, está completa.

22 Análise da linguagem de programação (setup) Em seguida, vemos a função setup(): void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); } A função setup() é executada somente uma vez no inicio de todo programa, e é nela que você emitirá instruções gerais para preparar o programa antes que o loop principal seja executado, como a definição dos modos dos pinos, das taxas de transmissão serial etc. Observação: Todo o código dentro da função está contido entre chaves. Um símbolo { inicia o bloco de código, e um símbolo } termina o bloco.

23 Análise da linguagem de programação (setup) void setup() { } Neste código sua função setup tem apenas uma instrução, pinmode, que diz ao Arduino que você deseja definir o modo de um de seus pinos como Saída (Output), e não Entrada (Input). pinmode(ledpin, OUTPUT); Dentro dos parênteses, coloca-se o numero do pino e o modo (OUTPUT ou INPUT). O numero de seu pino, previamente definido com o valor 10.

24 Análise da linguagem de programação (loop) Como a função setup() executa apenas uma vez, agora você avança para o loop como principal da função do código. A função loop() é a função principal do programa e executa continuamente enquanto o Arduino estiver ligado. Todas as declarações dentro da função loop()(dentro das chaves) são executadas uma de cada vez, passo a passo, até que se alcance o fim da função; nesse ponto, o loop reinicia desde o principio e assim infinitamente, ou até que o Arduino seja desligado ou o botão Reset pressionado.

25 Análise da linguagem de programação (loop) void loop() { 1) digitalwrite(ledpin, HIGH); 2) delay(1000); 3) digitalwrite(ledpin, LOW); 4) delay(1000); } 1) digitalwrite(ledpin, HIGH); A instrução escreve um valor HIGH ou LOW para o pino dentro da instrução (nesse caso ledpin, que é o pino digital 10). Quando você define um pino como HIGH, está enviando 5 Volts para ele. 2) delay(1000); Essa instrução simplesmente diz ao Arduino para esperar milissegundos (há milissegundos em um segundo), para a execução do próximo passo.

26 Análise da linguagem de programação (loop) 3) digitalwrite(ledpin, LOW); Envia tensão 0 Volts ara o pino digital 10 e apaga o LED. 4) delay(1000); Então, ha outra instrução de espera por mais milissegundos, e depois a função termina. Observação: Entretanto, como essa é sua função loop() principal, a função reiniciaré desde o principio. Ou seja, fazendo que ocorra um loop infinito enquanto o arduino tenha alimentação.

27 Resumo geral da linguagem de programação Código para o projeto 1 // Projeto 1 - LED piscante COMENTÁRIOS int ledpin = 10; void setup() { pinmode(ledpin, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(ledpin, HIGH); delay(1000); digitalwrite(ledpin, LOW); delay(1000); } INCLUSÃO DE VARIÁVEIS FUNÇÃO SETUP FUNÇÃO LOOP

28 Próxima aula Projeto 2 Sinalizador de código Morse S.O.S. Utilizando o mesmo hardware, a única diferença marcante é que o software ficou mais complexo, assim aumentando a dificuldade lógica.

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