Arduíno. Adriano Cruz. 16 de setembro de Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

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1 Arduíno Adriano Cruz 16 de setembro de 2013 Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

2 Section Summary 1 Introdução 2 Eletrônica 3 Hardware Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

3 Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

4 Onde me achar? 1 mensagem::adriano@nce.ufrj.br 2 página:: 3 sala::nce - Sala E tel:: Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

5 Atuação Graduação: cursos de programação, circuitos lógicos, robótica (eletivas). Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Informática (PPGI) Áreas de Atuação: Lógica Nebulosa, Robótica, Jogos Inteligentes. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

6 Arduino e Robótica Arduíno? Arduino é uma plataforma open-source para criação de protótipos eletrônicos, baseada em hardware e software fácil usar. Foi criada para artistas, projetistas, hobbistas ou qualquer um interessado em criar objetos interativos e inteligentes. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

7 Arduino e Robótica Quem? Arduino é um projeto iniciado na Itália em Uma comunidade ativa se formou em torno deste projeto. Onde? Página inicial: arduino.cc Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

8 Um dos Arduinos Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

9 Mas, o que é? Uma ferramenta para criar objetos que sentem e controlam o ambiente. Baseado em um microcontrolador e um ambiente de desenvolvimento simples. Pode ser usado para receber dados de uma variedade enorme de sensores e controlar uma variedade enorme de objetos tais como lâmpadas, motores etc. Pode ser usado sozinho ou em conjunto com seu computador. Placas podem ser compradas ou montadas em casa... Ambiente de desenvolvimento, circuitos tudo é aberto e livre. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

10 Por que ele? 1 Barato quando comparado com outras alternativas. 2 Cross-platform: roda em Windows, Macintosh OSX, and Linux operating systems. 3 Ambiente de desenvolvimento simples, parece lingugagem C. 4 Código Aberto 5 Arduino é baseado em Atmel s ATMEGA8 and ATMEGA168 microcontroladores. Muito usados Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

11 Famiglia Arduino Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

12 Lillypad Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

13 Section Summary 1 Introdução 2 Eletrônica 3 Hardware Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

14 O que preciso saber de eletrônica? 1 Para começar quase nada. 2 Corrente de pilha não mata (quase nunca...). 3 O que é tensão (Volt) representada por V, corrente (Ampere) representada por I, e Potência (Watt) representada por W. 4 O que é uma resistência (Ohm). 5 Lei de Ohm V = RI 6 Potência P = VI ou P = RI 2 ou P = V 2 /R. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

15 Mais? Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

16 Só para não dizer que nunca viu. Figura: Resistências, Capacitores e Indutor Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

17 Entendeu? Então responda! 1 Se a tensão da bateria é 9V e a potência da lâmpada é 3W, qual é a corrente que passa no circuito? 2 Chave não tem resistência (praticamente). 3 Qual é a resistência da lâmpada? Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

18 LED 1 Light Emitting Diode conduzem corrente (acendem) somente quando polarizados com a tensão correta. 2 Quando acendem, os leds têm uma tensão constante sobre eles. Para um led vermelho é aproximadamente de 1.7V. 3 A corrente máxima que ele aceita é 30 ma. Costuma-se usar uma corrente entre 10 e 20 ma. 4 Este led está polarizado corretamente? Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

19 Section Summary 1 Introdução 2 Eletrônica 3 Hardware Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

20 O que tem? Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

21 O Microcontrolador 1 ATmega2560/V 2 Microcontrolador Atmel de 8 bits. 3 RISC. O Pentium é CISC. 4 Até 16 Mips com 16 MHz 5 4 Kbytes EEPROM 6 8 Kbytes SRAM 7 64k/128k/256k bytes de Flash 8 Timers/Counters 9 PWMs 10 Conversores Analógicos Digitais 11 etc Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

22 Shields 1 Shields são placas que podem ser acopladas no topo do arduino e extendem sua capacidade. 2 A da Figura fornece capacidade de se conectar na Internet. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

23 Shields Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

24 Os pinos digitais 1 No Arduino exemplo temos 13 entradas/saídas digitais. 2 Os pinos podem ser configurados por programa como entradas ou saídas. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

25 Usando como saída Ligando Posso usar a saída digital para acender um led. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

26 Usando como entrada Posso usar a entrada digital para verificar se uma chave está fechada ou aberta. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

27 Os pinos analógicos 1 No Arduino exemplo temos 6 entradas analógicas. 2 Converte uma voltagem DC de 0 até 5V em um valor digital de 0 até Conversão feita com um circuito chamado conversor analógico-digital. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

28 Usando Ligando Posso usar a entrada analógica para controlar um led piscando. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

29 O Nosso Protótipo Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

30 O Deles Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

31 Ambiente Desenvolvimento Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

32 Etapas 1 Conseguir um Arduino e um cabo USB. 2 Baixar o ambiente de desenvolvimento do Arduino. 3 Conectar a placa do Arduino e o computador com o cabo USB. 4 Instale drivers. 5 Inicie o ambiente. 6 Escreva a sua aplicação. 7 Compile. 8 Selecione o modelo de Arduino. 9 Selecione a porta serial. 10 Suba seu programa para o Arduino. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

33 O Início Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

34 Selecionando o Arduino Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

35 Piscando um LED /* Blink: Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. This example code is in the public domain. */ void setup() { // initialize the digital pin as an output. // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards: pinmode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(13, HIGH); // set the LED on delay(3000); // wait for a second digitalwrite(13, LOW); // set the LED off delay(1000); // wait for a second } Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

36 Servos Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

37 Servos 1 Servos Rotação Limitada. 2 Servos Rotação Contínua. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

38 Conectando Servos Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

39 Esquemas Arduino Servo D2 +5V GND Vin GND 9V 1 Normalmente vermelho usado para VCC. 2 Normalmente preto usado para Ground. 3 A outra cor controla o motor. 4 Arduino usa pinos D0 e D1 para comunicar-se usando USB ou serial, somente use-os se for necessário. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

40 Bibliotecas 1 Bibliotecas são coleções de classes que extendem as capacidades básicas do Arduíno. 2 Veja em 3 Deve-se declarar estas bibliotecas antes de usar. 4 Para incluir a biblioteca que controla os servos usamos: #include <Servo.h> 5 Agora podemos referenciar métodos e objetos desta biblioteca. 6 A biblioteca Servo vem com a instalação padrão e pode controlar até 12 motores na maioria dos Arduinos e até 48 com o Mega. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

41 Bibliotecas 1 Para cada servo devemos criar uma instância do objeto Servo. Exemplo: Servo myservo;. 2 No função setup() dev-se associar esta instância a um pino específico. Exemplo: myservo.attach(2);. 3 Para controlar o motor há uma série de funções, incluindo read(), write(), detach(). 4 Ver em 5 Usaremos write que requer um parâmetro: o grau de rotação. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

42 Centrando um Servo // servocenter.pde - Center servo // (c) Kimmo Karvinen & Tero Karvinen // updated? Joe Saavedra, 2010 #include <Servo.h> Servo myservo; void setup() { myservo.attach(2); myservo.write(90); } void loop() { delay(100); } Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

43 Controlando um Servo // Move servo to center, // maximum angle // and to minumum angle #include <Servo.h> Servo myservo; int delaytime = 1000; void setup() { myservo.attach(2); } void loop() { myservo.write(90); delay(delaytime); myservo.write(180); delay(delaytime); myservo.write(90); delay(delaytime); myservo.write(0); delay(delaytime); } Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

44 Sensores Ultrasônicos 1 Um sensor ultrassônico funciona usando os mesmos princípios que um radar. 2 Ele transmite um sinal de alta frequência e, baseado no eco, determina a distância de um objeto. 3 A frequência fica fora do alcance do ouvido humano. 4 Sensores ultrassônicos podem medir distâncias entre 2cm e 3m. 5 Luzes não afetam estes sensores. Eles podem funcionar em completa escuridão. 6 Existe a possibilidade do sensor não detectar superfícies refletoras ou objetos localizados em ângulos agudos. 7 Isto porque o som pode não voltar ao sensor. 8 Objetos pequenos podem não refletir energia suficiente e não serem detectados. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

45 Um Sensor Distância Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

46 Um Esquema com Sensor Distância Arduino Ping Servo D2 +5V +5V GND D4 SIG GND Servo D3 VIN GND GND 9V Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

47 Controlando o Sensor const int pingpin = 2; long duration, distanceinches, distancecm ; void setup () { Serial.begin (9600) ; } void loop () { pinmode (pingpin, OUTPUT ) ; digitalwrite ( pingpin, LOW ) ; delaymicroseconds ( 2) ; digitalwrite ( pingpin, HIGH ) ; delaymicroseconds ( 5) ; digitalwrite (pingpin, LOW ) ; pinmode (pingpin, INPUT ) ; duration = pulsein (pingpin, HIGH ) ; distanceinches = microsecondstoinches ( duration ) ; distancecm = microsecondstocentimeters ( duration ) ; Serial.print (distanceinches ) ; Serial.print ("in, ") ; Serial.print (distancecm ) ; Serial.print ("cm") ; Serial.println () ; delay (100) ; } Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

48 Controlando o Sensor long microsecondstoinches(long microseconds) { return microseconds / 74 / 2; } long microsecondstocentimeters(long microseconds) { return microseconds / 29 / 2; } Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

49 Sensores Ultrasônicos 1 A função microsecondstoinches() faz o cálculo usando o sistema usado em países de língua inglesa. 2 De acordo com o manual do Parallax há microsegundos por polegada. 3 Isto é derivado da velocidade do som (1,130 pés por segundo). 4 Este cálculo fornece o tempo para o som ir e voltar. 5 Por isso há uma divisão por 2 para obter a distância até o obstáculo. 6 A função microsecondstocentimeters() faz o cálculo usando o SI. 7 A velocidade do som é 340 m/s ou 29 microsegundos por centimetro. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

50 Sensores Ultrasônicos 1 O exemplo inclui o número 29 na função microsecondstocentimeters(). 2 A velocidade do som (m/s) a uma determinada temperatura ( o C) do ar é calculada pela fórmula t. 3 A uma temperatura de 20 o C, temos: = = 343.5m/s. 4 Vamos converter para microsegundos por centímetros. 5 Começar convertendo para centímetros por segundo: = 34350cm/s. 6 Em microsegundos (µs), temos: 34350/ = cm/µs 7 Velocidade pode ser expressada no tempo que leva para percorrer uma determinada distância. 8 Vamos converter para µs/cm ou seja 1/ = Se o projeto for usado em um local onde a temperatura for diferente de 20 o C os cálculos devem ser refeitos. Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51

51 The End Adriano Cruz () Arduíno 16 de setembro de / 51