Microcontroladores - introdução a telematica

Prévia do material em texto

SEMINARIO (INTRODUÇÃO A TELEMETICA) 
 
GRUPO 
 
EVERTON FABIANO 
VICTOR RAFAEL 
 
 
 
 
MICROCONTROLADORES(RASPBERRY-ARDUINO) 
 
 
 
 
 
 
O que são microcontroladores? 
Como surgiram? 
O microcontrolador foi inventado pela Texas Instruments no início da década de 1970, 
aproximadamente na mesma época que o primeiro microprocessador foi inventado pela Intel. Os 
primeiros microcontroladores eram basicamente microprocessadores com memória incorporada 
tal como RAM e ROM. Posteriormente, eles evoluíram para uma vasta variedade de dispositivos 
adaptados para aplicações específicas de sistemas embarcados tais como carros, telefones 
sem fio e eletrodomésticos. 
 
O primeiro microcontrolador 
Em 1971, o primeiro microcontrolador foi inventado por 2 engenheiros no Texas Instruments, de 
acordo com o Instituto Smithsoniano. Gary Boone e Michael Cochram criaram o TMS 1000, que 
era um microcontrolador de 4 bits com ROM e RAM incorporados. Esse microcontrolador era 
utilizando internamente pela empresa nas suas calculadoras, de 1972 a 1974, e foi melhorado 
ao longo dos anos. Em 1974, ele foi colocado à venda para as indústrias eletrônicas. O TMS 
1000 estava disponível em várias configurações de tamanhos de RAM e ROM. Em 1983, cerca 
de 100 milhões de dispositivos TMS 1000 haviam sido vendidos. 
Microcontroladores Intel 
Além de produzir o primeiro microprocessador, a Intel também desenvolveu muitos 
microcontroladores importantes, dois deles sendo o 8048 e o 8051. Introduzido em 1976, o 8048 
foi um dos primeiros microcontroladores da Intel e foi utilizado como o processador no teclado 
do computador da IBM. É estimado que mais de um bilhão de dispositivos 8048 tenham sido 
vendidos. O 8051 o seguiu em 1980, e se tornou uma das famílias mais populares de 
microcontroladores. Variantes da arquitetura do 8051 ainda são produzidas atualmente, 
tornando o 8051 um dos projetos eletrônicos mais duradouros da história. 
 
Memória eletricamente apagável 
Durante os anos 90, se tornaram disponíveis microcontroladores com memórias ROM 
(EEPROM) eletricamente apagáveis e programáveis, tal como a memória flash. Esses 
microcontroladores poderiam ser programados, apagados e reprogramados utilizando somente 
sinais elétricos. Antes desses dispositivos eletricamente reprogramáveis, geralmente era 
necessário programação especializada e hardwares para tal, sendo que o dispositivo tinha que 
ser removido do circuito, retardando o desenvolvimento de software e tornando-o mais caro. Ao 
se remover essa limitação, os microcontroladores puderam ser programados e reprogramados 
enquanto que em circuito, fazendo com que seus dispositivos pudessem ser atualizados com 
novos softwares sem a necessidade de serem devolvidos ao fabricante. Muitos 
microcontroladores atuais, como os da Microchip e da Atmel, incorporam a tecnologia de 
memória flash. 
 
Descubra suas aplicações! 
 
Você já deve ter se perguntado como funcionam as novas invenções tecnológicas que estão no 
mercado hoje. O papel dos microcontroladores é muito importante para esse funcionamento. 
O que é um Microcontrolador 
De maneira geral, os microcontroladores são apontados como uma junção de hardware com 
software. 
Diferente de um circuito integrado comum que vemos, ele pode ser utilizado para diversas 
funções, desde que programado previamente. 
 
Apesar do tamanho mostrado na imagem, os microcontroladores contam com circuitos de 
memória, um processador e interfaces de entrada e saída. É muito comum ver as pessoas 
chamando-os de “computadores compactos”. 
Como funcionam 
Normalmente, usamos os microcontroladores tanto em circuitos de controle quanto em sistemas 
que vão fornecer informações para o controle. 
Em ambos os casos, é necessária uma programação básica para que o microcontrolador saiba 
o que fazer. Essas instruções são feitas a partir de softwares preparados para fazer a conversão 
da linguagem de programação utilizada para a linguagem de máquina. 
Com muita frequência, vemos microcontroladores atrelados a placas de desenvolvimento, que 
são apenas placas de circuito com vários periféricos nela, de modo a facilitar o uso de suas 
funções. 
 
Podemos destacar algumas linhas de placas de desenvolvimento mais famosas no meio da 
eletrônica: 
● Arduino 
● ESP 
● MSP 
Quando estamos trabalhando com microcontroladores, precisamos levar em conta o uso de 
sensores, muito utilizados para aferir alguma medição e assim dar novas funções ao circuito 
controlador. 
Aplicações para os Microcontroladores 
Por serem menores e relativamente baratos, é preferível o uso de microcontroladores para 
projetos de menor porte, já que nem todas as suas funcionalidades serão utilizadas. 
Em todos os projetos, é muito importante a escolha de um microcontrolador adequado para 
realizar as funções que lhe são dadas. No processo de consultoria da EletronJun, é feito todo 
um estudo para determinar qual microcontrolador utilizar. 
https://eletronjun.com.br/servicos/consultoria/
Vamos mostrar alguns projetos que podem ser desenvolvidos na sua casa com o uso de 
microcontroladores: 
● Controle de acesso 
Nos dias de hoje, é imprescindível manter a segurança tanto num ambiente de trabalho quanto 
no ambiente familiar. Ter um controle de acesso em sua casa pode ser muito útil para diversas 
necessidades. 
 
São várias as maneiras de se fazer o reconhecimento, por exemplo, podemos usar: 
● Senhas; 
● Cartões magnéticos; 
● Digital; 
Cada uma dessas possibilidades demanda um sensor para que possa ser feito o 
reconhecimento da pessoa. Esse sensor pode até ser um teclado, no caso da senha. 
O microcontrolador tem o papel fundamental de receber os dados vindos do sensor, interpretá-lo 
e enviar o resultado para o display. Podemos dizer que o microcontrolador é o cérebro do 
projeto. 
Para mais informações sobre esse projeto, aqui está um link que te explica melhor sobre ele e 
ainda ensina a fazer a montagem. 
● Relógio 
https://eletronjun.com.br/2020/10/22/7-duvida-mais-comuns-em-projetos-eletronicos/
http://blogmasterwalkershop.com.br/arduino/arduino-simulando-fechadura-controlada-por-senha/
Apesar de parecer uma aplicação simples, fazer um relógio com um microcontrolador pode 
trazer várias vantagens para você. 
A primeira delas é que ele pode ser totalmente customizável, podendo mostrar qualquer 
informação que você queira, como por exemplo: tempo, temperatura, data, etc. 
 
A partir daí, poderão ser acrescentados sensores para trazer para seu projeto para um novo 
patamar, afinal, por que não trazer mais funções que possam facilitar sua vida? 
Nesse projeto, o microcontrolador tem por receber o horário atual e enviar para o display. Caso 
haja a necessidade de informações que demandem um sensor, o microcontrolador vai receber 
os dados do sensor e também passar para o display. 
Para ver um projeto bem simples de relógio utilizando microcontroladores, clique aqui. 
● Drone 
Para os amantes de drones e aviação, é possível usar microcontroladores para fazer seu próprio 
drone. Existem diversos kits com os materiais necessários que facilitam o nosso trabalho. Claro 
que ainda é necessário escolher as especificações tendo em mente o que você quer que ele 
faça. 
 
https://www.filipeflop.com/blog/como-construir-um-relogio-com-arduino/
Por exemplo, usando um módulo de Bluetooth para seu microcontrolador, é possível receber 
dados e ainda pilotar o drone a partir de seu celular. 
O microcontrolador, nesse caso, é responsável por receber os dados do controle do drone e 
fazer com que o mesmo realize todas as ações que foram enviadas. 
ARDUINO 
 
 
O Arduino foi criado em 2005 por um grupo de 5 pesquisadores : Massimo Banzi, David 
Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino e David Mellis. O objetivo era elaborar um dispositivo 
que fosse ao mesmo tempo barato, funcional e fácil de programar, sendo dessa forma acessível 
a estudantes e projetistas amadores. Além disso, foi adotado o conceito de hardware livre,o que 
significa que qualquer um pode montar, modificar, melhorar e personalizar o Arduino, partindo do 
mesmo hardware básico. 
Assim, foi criada uma placa composta por um microcontrolador Atmel, circuitos de 
entrada/saída e que pode ser facilmente conectada à um computador e programada via IDE 
(Integrated Development Environment, ou Ambiente de Desenvolvimento Integrado) utilizando 
uma linguagem baseada em C/C++, sem a necessidade de equipamentos extras além de um 
cabo USB. 
 
Depois de programado, o microcontrolador pode ser usado de forma independente, ou seja, 
você pode colocá-lo para controlar um robô, uma lixeira, um ventilador, as luzes da sua casa, a 
temperatura do ar condicionado, pode utilizá-lo como um aparelho de medição ou qualquer outro 
projeto que vier à cabeça. 
O que você pode fazer com o 
Arduino 
A lista de possibilidades é praticamente infinita. Você pode automatizar sua casa, seu carro, seu 
escritório, criar um novo brinquedo, um novo equipamento ou melhorar um já existente. Tudo vai 
depender da sua criatividade. 
Para isso, o Arduino possui uma quantidade enorme de sensores e componentes que você pode 
utilizar nos seus projetos. Grande parte do material utilizado está disponível em módulos, que 
são pequenas placas que contém os sensores e outros componentes auxiliares como resistores, 
capacitores e leds. 
 
Existem também os chamados Shields, que são placas que você encaixa no Arduino para 
expandir suas funcionalidades. A imagem abaixo mostra um Arduino Ethernet Shield 
encaixado no Arduino Mega 2560. Ao mesmo tempo que permite o acesso à uma rede ou até 
mesmo à internet, mantém os demais pinos disponíveis para utilização, assim você consegue, 
https://www.filipeflop.com/categoria/sensores/
https://www.filipeflop.com/categoria/modulos/
por exemplo, utilizar os pinos para receber dados de temperatura e umidade de um ambiente, e 
consultar esses dados de qualquer lugar do planeta: 
 
RASPBARRY 
 
 
Raspberry Pi é um computador de baixo custo e que tem o tamanho de um cartão de crédito 
desenvolvido no Reino Unido pela Fundação Raspberry Pi. Para usá-lo, basta plugar um 
teclado e um mouse padrão a ele e conectar tudo isso a um monitor ou a uma televisão. Os 
modelos custam entre US$ 25 e US$ 35. 
A função básica do gadget é oferecer uma alternativa barata, prática e acessível para que 
pessoas de várias idades possam explorar todas as capacidades da computação. Além disso, 
também visa facilitar a aprendizagem de programação em linguagens como Scratch e Python. 
Sobretudo, apesar do tamanho diminuto e das feições pouco convencionais, o Raspberry Pi é 
um computador como outro qualquer. Isso quer dizer que ele pode servir para navegação na 
internet, reprodução de conteúdo multimídia, criação de conteúdo em forma de texto, 
planilhas e imagens e, é claro, para jogos. 
 
Barato, portátil e acessível: este é o Raspberry Pi. (Foto: Divulgação/Fundação Raspberry Pi) 
Incentivo à programação 
Em 2006, os membros do Laboratório de Computação da Universidade de Cambridge, no 
Reino Unido, Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang e Alan Mycroft pensaram em um jeito de 
interromper o declínio gradual do interesse dos estudantes por ciência da computação no 
país. 
Diferente do cenário dos anos 1990, quando era comum ver crianças de alguma forma 
envolvidas e interessadas neste tipo de atividade, os anos 2000 marcaram um refreamento 
nesse sentido. A base disso, acreditava o quarteto, estava em problemas nas grades 
curriculares nos cursos de computação e também em um novo panorama tecnológico com o 
qual os jovens passaram a ter contato. 
A expansão da internet, o foco na criação de páginas para web nos cursos de programação e 
também os consoles e PCs de ponta substituindo as máquinas clássicas (para a qual eles 
deveriam programar) na hora da jogatina foram os principais pontos levantados por eles. 
Fontes: Raspberry Pi 
eletronjun.com.br/2020/11/14/o-que-sao-microcontroladores-descubra-suas-aplicacoes/ 
https://www.ehow.com.br/controlador-smbus-fatos_94209/ 
https://www.raspberrypi.org/