Minicurso de Arduino

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1 Minicurso de Arduino Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo August 28, 2015 Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

2 Roteiro do curso O que é o Arduino (especificações, modelos, aplicações) Como funciona (componentes, IDE, circuitos, noções de eletricidade) Linguagem (conceitos, funções e comandos básicos) Portas digitais Componentes eletrônicos (LEDs, resistores, protoboard, botões) Sensores Exemplos e exercícios Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

3 Introdução Antes de mais nada, o que é Arduino? Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

4 O que é Arduino Plataforma de prototipação baseada em hardware livre Totalmente open-source Não há nenhum custo além da compra da placa Comunidade ativa Criada para ser de fácil utilização e aprendizado Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

5 Tipos de Arduino Existem diferentes Arduinos para diferentes projetos Cada um se adapta melhor para determinadas situações Exemplos: Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

6 Tipos de Arduino Arduino Nano Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

7 Tipos de Arduino Arduino Mega Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

8 Tipos de Arduino LilyPad Arduino Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

9 Tipos de Arduino Arduino Uno É este que iremos utilizar! Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

10 Mas antes... É preciso ter noções basicas de eletricidade e eletrônica Evitar acidentes e peças queimadas Conhecer o funcionamento dos componentes que iremos utilizar LEDs, resistores, sensores etc. Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

11 Revisão (rápida) de eletricidade Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

12 Revisão (rápida) de eletricidade Átomos possuem prótons (carga positiva), elétrons (carga negativa) e nêutrons (carga nulas) Cargas opostas se atraem e cargas iguais se repelem Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

13 Revisão (rápida) de eletricidade Átomos possuem prótons (carga positiva), elétrons (carga negativa) e nêutrons (carga nulas) Cargas opostas se atraem e cargas iguais se repelem Elétrons livres se movimentam de forma aleatória Mas, quando submetidos à uma DDP ou a um campo magnético, passam a se mover ordenadamente Corrente elétrica Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

14 Revisão (rápida) de eletricidade DDP - Diferença De Potencial - Tensão Quando dois pontos possuem potenciais diferentes Elétrons se movem do maior potencial para o menor potencial Exemplo: Tomadas Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

15 Circuitos Circuito é a junção de componentes eletrônicos de forma que permitam a passagem de corrente elétrica Um componente eletrônico são tais quais permitem a passagem de corrente através de elementos condutores Durante o minicurso, estaremos criando diversos circuitos, controlados pelo Arduino Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

16 Começando... Entendendo estes conceitos, podemos começar a trabalhar com o Arduino Basta tê-lo em mãos junto com um cabo USB Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

17 Instalação da IDE No Windows Baixar os arquivos no site oficial ( Descompactar Conectar o Arduino Instalar os drivers (localizados na pasta extraída) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

18 Instalação da IDE No Linux sudo add-apt-repository ppa:arduino-ubuntu-team/ppa sudo apti-tude update sudo aptitude install arduino Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

19 Introdução à linguagem do Arduino Linguagem Wired, baseada em C e C++ Podemos usar qualquer função destas linguagens para manipular os dados de nosso projetos Possui funções específicas para manipulação do circuito Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

20 Principais funções Todo código do Arduino possui duas funções principais: setup() É onde a execução começa Responsável por inicializar as portas e atribuí-las como entradas ou saídas loop() É onde todos os comandos sao dados ao Arduino Sua execução é repetida até o programa terminar Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

21 Primeiros conceitos O Arduino controla o circuito através de suas portas Cada porta fornece ou recebe uma tensão (entrada ou saída) As portas podem trabalhar com tensões binárias (digitais) ou contínuas (analógicas) O Arduino Uno possui 28 portas, divididas entre: Digitais PWM Analógicas Ground (terra) Power (Reset, 3.3V e 5V) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

22 Primeiro exemplo Exercitar os conceitos: acender o LED do Arduino O LED piscará a cada segundo Por padrão, o LED é conectado à saída 13 O que precisamos fazer? Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

23 Primeiro passo Criar um novo arquivo no IDE Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

24 Segundo passo Criar a função setup() Inicializar a porta Para isso, utilizamos a função pinmode(porta, modo) modo pode ser INPUT (entrada) ou OUTPUT (saída) Exemplo: Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

25 Segundo passo Criar a função setup() Inicializar a porta Para isso, utilizamos a função pinmode(porta, modo) modo pode ser INPUT (entrada) ou OUTPUT (saída) Exemplo: Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

26 Terceiro passo Criar a função loop() É nela que iremos controlar o LED Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

27 Terceiro passo Criar a função loop() É nela que iremos controlar o LED Como? Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

28 Terceiro passo A função digitalwrite(pino, estado) nos permite mudar o estado do pino para HIGH (ligado) ou LOW (desligado) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

29 Terceiro passo A função digitalwrite(pino, estado) nos permite mudar o estado do pino para HIGH (ligado) ou LOW (desligado) A função delay(tempo) dá uma pausa de tempo milisegundos na execução do código Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

30 Terceiro passo A função digitalwrite(pino, estado) nos permite mudar o estado do pino para HIGH (ligado) ou LOW (desligado) A função delay(tempo) dá uma pausa de tempo milisegundos na execução do código Já temos tudo o que precisamos! :) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

31 Terceiro passo Com a função loop() escrita, o código final ficará parecido com este: Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

32 Quarto passo Agora basta conectar o Arduino ao computador e fazer o upload do código Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

33 Portas Digitais Trabalham com tensões binárias: 0V ou 5V 14 ao total, numeradas de 0 a 13 Portas 0 e 1 reservadas aos LEDs RX e TX, respectivamente Principais funções: digitalread(pino); digitalwrite(pino, estado); Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

34 Componentes eletrônicos Componentes eletrônicos são as diversas peças que iremos utilizar em nossos projetos Cada um possui uma função bastante específica Controlaremos o comportamento de cada um com o Arduino Exemplos: LEDs, resistores, capacitores, potenciômetros... Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

35 LEDs Light Emitting Diode Semicondutores - Bloqueiam a corrente por um lado e a permite pelo outro Formados por um ânodo (perna maior) e um cátodo (menor) Exemplos: Controle remoto, TVs, luzes de equipamentos em geral Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

36 Resistores Oferecem resistência à passagem da corrente elétrica Causam Efeito Joule Podemos medir a resistência dividindo a tensão pela corrente. Esta unidade chama-se Omh (Ω) Código de cores Exemplos: Chuveiros elétricos, ferro de passar roupa, lâmpada incandescente Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

37 Protoboard Serve para unir os componentes com maior facilidade Elimina a necessidade da solda Formado por ligações verticais (centrais) e horizontais (inferiores e superiores) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

38 Primeiro exemplo melhorado Agora que já conhecemos alguns componentes, podemos melhorar nosso primeiro projeto Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

39 Primeiro exemplo melhorado Agora que já conhecemos alguns componentes, podemos melhorar nosso primeiro projeto Vamos fazer piscar um LED de verdade! :) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

40 Primeiro exemplo melhorado Utilizaremos o mesmo código do primeiro exemplo A diferença é que criaremos um circuito composto por um LED, um resistor e a protoboard Como montar este circuito? Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

41 Primeiro exemplo melhorado É necessário que haja uma DDP para ocorrer a corrente elétrica que alimentará o LED Lembrar que o LED é um semicondutor, por isso, a corrente só flui por uma direção Deve-se conectar o ânodo (perna maior) do LED ao gerador (porta 13) O cátodo deve ser conectado à uma porta terra (GRD - Ground) Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

42 Primeiro exemplo melhorado O resistor deve ser conectado entre o ânodo e o gerador O LED é sensível e tensões muito altas podem queimá-lo O resistor limita a intensidade da corrente que chega ao LED Para facilitar, utilize a protoboard! Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

43 Primeiro exemplo melhorado O resultado: Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

44 Botões Podemos controlar alguns dos componentes do sistema utilizando botões Botões controlam a passagem da corrente Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

45 Botões Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

46 Exemplos Acender um LED utilizando um botão Idéia principal: se apertamos o botão, o LED acende. Se o soltarmos, o LED apaga; Como implementar isso? Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

47 Sensores Sensores são utilizados para captar informações do ambiente Iluminação, temperatura, umidade... Traduzem essas variáveis em forma de tensão Mas, temperatura, pressão, luminosidade etc. são variáveis contínuas Ou seja, precisamos captar valores contínuos de tensão para trabalhar com essas variáveis Portas analógicas! Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

48 Sensor de Luminosidade - LDR Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

49 Sensores Usamos as portas analógicas para receber estas informações Recebemos valores entre 0V e 5V e traduzimos como um inteiro entre 0 e 1023 Exemplo: Sensor de luminosidade Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

50 Sensor de Luminosidade - LDR LDR - Light Dependent Resistor Resistor sensível à radiação luminosa Quanto maior a luminosidade do ambiente, menor a resistência Ou seja, para luminosidade 0 (zero), teremos resistência máxima Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

51 Sensor de Luminosidade - LDR Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45

52 Exercícios Tarefas: Captar, através de uma entrada analógica, a quantidade de luz recebida do ambiente, mostrando este valor no monitor serial Criar um LED inteligente - ou seja, ele só acende quando a luz está baixa Criar um LED que acenda de forma inversamente proporcional à luz do ambiente - ou seja, quanto mais escuro o ambiente, maior a intensidade do brilho do LED Gabriel Vasiljević Wanderson Ricardo Minicurso de Arduino August 28, / 45