prática4_andre_henrique_murillo

Laboratório de Microcontroladores

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UFSCAR

Murillo José Sudahia Godoy

09/12/2023

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relat?rio.pdf
Laboratório de Controle e Servomecanismo
Prática 4: Familiarização do uso da placa Arduino.
HENRIQUE CRAVEIRO D’ANTONIO (RA:791375)
MURILLO JOSÉ SUDAHIA GODOY (RA:789974)
ANDRÉ LUÍS CORELIANO (RA:745948)
TURMA C
26/07/2023
1 Descrição do experimento
A prática 4 serviu para aprender sobre o microcontrolador Arduino e suas especifici-
dades. Também foi possı́vel aprender sobre o software Arduino IDE e como implemenar
códigos no microcontrolador. É importante salientar que os arquivos feitos durante a aula
foram enviados junto a esse relatório por meio de uma pasta .zip na plataforma ava.
2 Execução do experimento
2.1 LCD Keypad Shield
2.1.1 Código 1
O código 1 fornece o display acima no LCD. Em resumo, esse código inicializa o
display LCD, imprime a mensagem ”LCD Ok!!!”na primeira linha e, em seguida, mostra
o tempo decorrido em segundos na segunda linha, atualizando-o continuamente devido
ao loop infinito da função loop().
2.1.2 Código 2
1
Os códigos 2 e 3 fornecem o display acima no LCD. O código 2 é um exemplo
básico de como utilizar uma biblioteca chamada ”LiquidCrystal”para controlar um dis-
play LCD e um teclado matricial no Arduino. A biblioteca ”LiquidCrystal”é incluı́da no
inı́cio do código. Um objeto lcd é criado usando a biblioteca ”LiquidCrystal”para contro-
lar o display LCD. São definidas constantes para mapear os botões do teclado matricial
2
a valores inteiros. Uma variável keyValue é inicializada com 0. Na função setup(), é
configurado o número de colunas e linhas do display LCD. Na função loop(), a leitura
do teclado matricial é realizada pela função keyPadRead() (não fornecida) e o ”Menu 1”é
exibido no LCD usando displayMenu1() (não fornecida). Após um atraso de 250 milisse-
gundos, o loop se repete continuamente. O código 3 é uma parte de um programa que lê
um teclado matricial conectado ao pino analógico 0 do Arduino, determina qual botão foi
pressionado e exibe um menu simples no display LCD com a informação sobre o botão
pressionado.
2.1.3 Sinal PWM
a)
3
b)
4
c) Neste código, o duty cycle é inicializado com 50%. O programa lê o estado
das teclas UP e DOWN e atualiza o valor do duty cycle em 5% cada vez que uma das
teclas é pressionada. O valor do duty cycle é limitado entre 0% e 100%. O display
LCD é atualizado com o novo valor do duty cycle sempre que ele é alterado. A função
updateLCD() é responsável por atualizar o LCD com o valor atual do duty cycle. Ela
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apaga o valor antigo, imprime o novo valor e, em seguida, exibe o sı́mbolo de porcentagem
(%). O pino 9 é configurado como saı́da PWM, e o valor do duty cycle é atualizado usando
a função analogWrite(), que ajusta a largura do pulso PWM proporcionalmente ao valor
do duty cycle.
2.2 Porta Serial
1)
2) O código 4 lê o valor analógico presente no pino A3 do Arduino, converte-
o em um valor digital e, em seguida, o imprime na porta serial para que você possa
visualizar esse valor usando o Serial Monitor no Arduino IDE. Isso é útil para depuração
e monitoramento de sensores ou outras entradas analógicas conectadas ao Arduino.
2.3 Base de Tempo
1) O código 6 utiliza o temporizador da biblioteca ”MsTimer2”para piscar o LED
conectado ao pino 13 do Arduino em intervalos de 500 milissegundos, alternando o es-
tado do LED entre ligado e desligado. Isso cria um efeito de piscar o LED a cada meio
segundo. Foto do LED aceso:
6
2) O código utilizado foi:
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Imagem do plotter:
2.4 Pós-Laboratório
1) O Arduino Mega possui uma resolução de 10 bits para suas portas analógicas.
Quanto à possibilidade de alterar a resolução, em geral, a resolução analógica do Arduino
é determinada pelo conversor analógico-digital (ADC) integrado no chip do Arduino.
Essa resolução é fixa e não pode ser alterada diretamente. Entretanto, em alguns casos,
é possı́vel usar técnicas de amplificação ou circuitos externos para aumentar a faixa de
leitura analógica ou melhorar a precisão da medição, mas isso não afetará diretamente a
resolução do ADC do Arduino.
2) O Arduino Mega, possui portas PWM com resolução de 16 bits. É importante
notar que a resolução da porta PWM é determinada pelo hardware do Arduino e não
pode ser alterada diretamente. No entanto, é possı́vel simular uma resolução maior ou
realizar ajustes no ciclo de trabalho de forma mais precisa usando técnicas de modulação
de largura de pulso de software (bit-banging), mas isso pode exigir mais processamento e
pode não ser tão eficiente quanto usar o hardware PWM nativo.
3) No Arduino Mega a frequência padrão das portas PWM é de aproximadamente
490 Hz (ciclos por segundo). Quanto à possibilidade de alterar a frequência das portas
PWM, em modelos Arduino padrão como o Mega, não é possı́vel fazer isso diretamente
usando configurações de software. A frequência é definida pelo hardware do microcon-
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trolador e do circuito PWM.
3 Avaliação dos resultados do experimento
A prática ocorreu de maneira satisfatória, visto que a maioria dos códigos utilizados
na implementação foram fornecidos na própria prática.
4 Análise crı́tica e discussão
As dificuldades encontradas durante a execução dessa prática foram mı́nimas, já
que a prática consistia em rodar códigos em arduı́no que controlavam botões, observar o
comportamento do LCD Display ou de um Led.
5 Outras informações
Nessa prática foi solicitado um pré-laboratório. As respostas do pré-laboratório são:
1)Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto que per-
mite a criação de projetos interativos e dispositivos eletrônicos de forma acessı́vel e
versátil.
2) O arduino é muito utilizado devido a sua acessibilidade, compatibilidade com
hardware, aplicações variadas e prototipagem rápida.
3) Apesar de muito útil, as desvantagens do arduino estão na potência de processa-
mento limitada, nas suas restrições de memória e de recursos e na falta de criptografia e
segurança avançada.
4) Especificações técnicas do Microcontrolador: ATmega2560 (daı́ o nome ”MEGA
2560”), com arquitetura AVR de 8 bits: Velocidade do Clock: 16 MHz. Memória Flash:
256 KB para armazenamento do programa (bootloader ocupa uma parte desse espaço).
SRAM: 8 KB de memória RAM para variáveis e dados em tempo de execução. EE-
PROM: 4 KB de memória EEPROM para armazenamento não volátil de dados. Pinos de
I/O: 54 pinos digitais, dos quais 15 podem ser usados como saı́das PWM (Pulse Width
Modulation). Pinos de Entrada Analógica: 16 pinos analógicos para leitura de sensores
analógicos. Tensão de Operação: 5V. Tensão de Alimentação: Pode ser alimentada via
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USB (5V) ou com uma fonte externa de 7V a 12V DC. Corrente máxima por pino de I/O:
20 mA. Corrente máxima dos pinos 3.3V: 50 mA. Interfaces de Comunicação: UART,
I2C e SPI para comunicação com outros dispositivos. Conexão USB: Possui um conector
USB Tipo B para conexão com o computador e programação. Reset: Botão de reset para
reinicialização do programa. Dimensões: Geralmente, a placa tem cerca de 101.52 mm x
53.3 mm.
5) Arduino IDE (Integrated Development Environment) é um software utilizado
para programar e desenvolver projetos na plataforma Arduino. É uma ferramenta de
código aberto desenvolvida para fornecer uma interface amigável para programação, compilação
e carregamento de códigos em placas Arduino.
6) A configuração de pino pull-up (ou resistor pull-up) é uma funcionalidade impor-
tante presente em muitas placas Arduino, que permite uma leitura mais confiável de sinais
digitais em pinos configurados como entradas. A configuração de pino pull-up em um
pino de entrada do Arduino ajuda a
garantir leituras mais estáveis e confiáveis, evitando
que os pinos fiquem flutuando e fornecendo um nı́vel lógico ”HIGH”padrão quando não
há sinal externo aplicado ao pino. Isso é particularmente útil em casos em que botões ou
chaves são usados como entradas, ajudando a evitar leituras indesejadas devido a ruı́dos
elétricos ou outras interferências.
7) Um conversor analógico-digital (ADC) é um componente eletrônico responsável
por converter uma tensão analógica em um valor digital equivalente. No Arduino MEGA,
existem 16 pinos que podem ser utilizados como entradas analógicas para o ADC. Eles
são identificados como A0, A1, A2, ..., A15.
8) O PWM (Pulse Width Modulation) ou Modulação por Largura de Pulso é uma
técnica utilizada para controlar a potência média de um sinal digital em dispositivos
eletrônicos. Essa técnica é amplamente utilizada em microcontroladores, incluindo o
Arduino, para controle de motores, luminosidade de LEDs, controle de servos e outras
aplicações onde é necessário controlar a intensidade ou posição de um dispositivo com
base em um sinal digital. Os pinos que podem ser usados como geradores de PWM são
os pinos digitais: 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 44, 45, 46, 47, 48 e 49.
9) A porta serial do Arduino é uma interface de comunicação que permite a trans-
ferência de dados entre o Arduino e um computador ou outro dispositivo externo. É
chamada de ”Serial”porque utiliza a comunicação serial assı́ncrona, onde os bits de dados
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são enviados sequencialmente, um após o outro, em uma única linha de transmissão. No
Arduino Mega os pinos da porta serial são o D0 (RX) e D1 (TX), além de D18 (RX1)
e D19 (TX1) que oferecem uma segunda porta serial. Na maioria dos Arduinos, a porta
USB está conectada à porta USB-B, também conhecida como USB tipo B, localizada na
parte superior ou lateral da placa.
10) digitalRead(pin): Descrição: A função digitalRead() é usada para ler o valor di-
gital de um pino especificado no Arduino. O valor retornado será HIGH (1) ou LOW (0),
dependendo se o pino estiver recebendo uma tensão maior que 2.5V (HIGH) ou menor
que 2.5V (LOW). digitalWrite(pin, value): Descrição: A função digitalWrite() é usada
para escrever um valor digital em um pino especı́fico no Arduino. O valor pode ser HIGH
(1) ou LOW (0), representando uma tensão de 5V (HIGH) ou 0V (LOW) no pino sele-
cionado. analogRead(pin): Descrição: A função analogRead() é usada para ler um valor
analógico de um pino especı́fico no Arduino. Ela retorna um valor inteiro entre 0 e 1023
(10 bits) que representa a tensão presente no pino analógico em uma escala de 0 a 5V.
analogWrite(pin, value): Descrição: A função analogWrite() é usada para gerar um sinal
PWM (Modulação por Largura de Pulso) em um pino especı́fico no Arduino. Isso per-
mite controlar a intensidade de dispositivos como LEDs ou motores, variando o valor de
0 a 255. delay(ms): Descrição: A função delay() é usada para pausar a execução do pro-
grama por um determinado perı́odo de tempo, medido em milissegundos (ms). millis():
Descrição: A função millis() retorna o tempo, em milissegundos, desde que o Arduino
foi ligado ou resetado. É útil para criar temporizações ou controlar eventos baseados em
tempo. dtostrf(value, width, decimalPlaces, buffer): Descrição: A função dtostrf() con-
verte um valor float em uma sequência de caracteres e armazena no buffer especificado.
É útil para formatar valores para exibição em displays ou comunicação serial.
11) Para realizar o concatenamento de strings no Arduino, é possı́vel utilizar as
funções da biblioteca ”String”que já está incorporada na Arduino IDE. Essa biblioteca
oferece várias funções úteis para manipulação de strings. A forma mais simples de con-
catenar strings é usando o operador +. Esse operador permite concatenar objetos do tipo
String com literais de string ou variáveis de caracteres (char arrays).
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6 Referências
Nessa prática não foram utilizadas referências bibliográficas.
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