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Arduino completo

Tiago Barros | tiago@tiagobarros.org

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Apresentação

Tiago Barros - @tgfb

Mestre em Ciência da Computação, UFPE / 2007
B.Sc. Ciência da Computação, UFPE / 2003
Tec. Eletrônica, ETFPE / 1998

Engenheiro de Sistemas Sênior do C.E.S.A.R
Especialista em tecnologia, Grupo de Inovação

Professor de pós-graduação e especialização em diversos cursos:
C.E.S.A.R(Recife), Cin/UFPE/Motorola(Recife), Universidade
Positivo (Curitiba), Instituto FaberLudens/FISAM/UnC (Curitiba).

3
Pré-requisitos

\u2022 conhecimentos básicos de programação

4
Conteúdo

\u2022 computação física
\u2022 conceitos básicos de eletricidade e eletrônica
\u2022 plataforma arduino
\u2022 sensores e atuadores analógicos e digitais
\u2022 bibliotecas do arduino

\u2013 servo library
\u2013 nunchuk library
\u2013 capsense library
\u2013 atuadores sonoros
\u2013 GLCD library (LCD)

computação física

6
computação física

\u2022 uso de computação e eletrônica [sensores e
atuadores] na prototipação de objetos físicos
para interação com seres humanos

\u2022 comportamento implementado por software

\u2022 utilização de microcontroladores

7
computação física

\u2022 o objetivo é interligar o mundo físico com o
mundo virtual

\u2022 usar a computação e a interação com a
tecnologia para o desenvolvimento das suas
atividades

\u2022 meio para comunicação e interação entre
pessoas

8
computação física

como vemos os
computadores?

9
computação física

\u2022 teclado

\u2022 mouse

\u2022 monitor

\u2022 CPU

\u2022 caixas de som

como vemos os computadores?

10

computação física

como os
computadores

nos veem?

11

computação física

\u2022 dedos
[teclado/mouse]

\u2022 olho
[monitor]

\u2022 duas orelhas
[caixas de som]

reflexo das entradas e saídas do computador

como os computadores nos veem?

12

computação física

\u201cmudar a forma que os
computadores nos veem

mudará como eles
interagem conosco\u201d

Tom Igoe \u2013 Physical Computing

13

computação física

...através de elementos
físicos de interação mais
adequados às interfaces

humanas

14

Perguntas

15

mas antes da
computação...

conceitos básicos de eletricidade

17

eletricidade

eletricidade - interação entre partículas atômicas

universo formado de átomos

partículas atômicas:

prótons: cargas positivas

elétrons: cargas negativas

18

eletricidade

Atomos com mais elétrons que
prótons estão carregados
negativamente (íon negativo)

Atomos com menos elétrons que
prótons estão carregados
positivamente (íon positivo)

\u201cburaco\u201d

\u201celétron extra\u201d

19

eletricidade

cargas iguais se repelem cargas opostas se atraem

cargas em movimento
geram campo magnético

campo magnético em
movimento
gera corrente elétrica

NS

20

eletricidade \u2013 condutores e isolantes

isolante \u2013 evita a passagem de elétrons

condutor \u2013 permite o fluxo de elétrons

21

eletricidade \u2013 diferença de potencial (v)

cargas negativas

quanto maior a tensão, mais \u201cforça\u201d teem os elétrons

diferença de potencial
ou tensão.

cargas positivas

V

22

eletricidade \u2013 corrente elétrica (i)

quanto maior a corrente,
maior a \u201cquantidade\u201d de elétrons

fluxo de elétrons em um condutor

23

eletricidade \u2013 tipos de corrente elétrica

corrente contínua

corrente alternada

24

eletricidade \u2013 tipos de corrente elétrica

inversão de polaridade no tempo

mesma polaridade no tempo (sentido continuo)

25

eletricidade \u2013 resistência elétrica (r)

propriedade do material condutor em reduzir
a passagem dos elétrons

elétrons \u201cse acumulam e batem\u201d
no condutor, \u201cdissipando\u201d sua energia
(gerando calor)

26

eletricidade \u2013 lei de ohm

V = R x I

a diferença de potencial (V) entre dois pontos de um
condutor é proporcional à corrente elétrica (I) que o
percorre e à sua resistência (R)

V

R I R = V/II = V/R

27

eletricidade \u2013 circuito elétrico

+

\u2013

V

i

R
gerador
[fonte]

condutor
[caminho]

carga
[consumidor]

28

eletricidade \u2013 circuito elétrico

V

i
Rcondutor

[caminho]

carga
[consumidor]

29

e agora,
computação...

plataforma Arduino

31

plataforma arduino

\u2022 microcontrolador Atmel

\u2022 programação usando Wiring (subconjunto de
processing, baseado em C/C++)

\u2022 open-source: evolução da plataforma através
de contribuições dos usuários

32

plataforma arduino - hardware

Duemilanove
mini

lilypad

boarduino

paperduino megapro

33

arduino mega \u2013 hardware

34

arduino mega \u2013 hardware (Atmega 1280)

\u2022 portas
\u2022 54 entradas/saídas digitais
\u2022 16 entradas analógicas

\u2022 memória
\u2022 RAM: 8K
\u2022 Flash (programa): 128k \u2013 4k (bootloader)

\u2022 velocidade de processamento: 16MHz

35

entradas e saídas digitais

\u2022 54 pinos de entradas e saídas digitais (0 \u2013 54)

36

entradas analógicas

\u2022 16 pinos de entrada analógica com resolução de
10 bits (0 \u2013 1023)

37

saídas analógicas

\u2022 12 pinos de saída analógica (PWM) com
resolução de 8 bits (0 \u2013 255)

38

portas seriais

\u2022 4 portas seriais

\u2022 os objetos Serial(conectado à USB), Serial1,
Serial2 e Serial3 são utilizados para acessar essas
portas.

39

plataforma arduino - instalação

\u2022 driver
 windows: FTDI Serial USB
 linux: não precisa instalar nada :-)

\u2022 software
 é só descompactar e executar

40

plataforma arduino - instalação

\u2022 Selecionando a placa e a porta serial

41

plataforma arduino \u2013 ambiente

área de código

área de status

compilar
(verif. programa)

parar execução

novo

abrir

salvar

enviar programa
para placa

exibir serial

42

plataforma arduino \u2013 estrutura do sketch

43

plataforma arduino \u2013 linguagem

\u2022 linguagem baseada em C (mas bem mais fácil)

\u2022 comandos básicos

\u2022 pinMode() \u2013 define um pino com entrada ou saída

\u2022 digitalWrite() \u2013 liga ou desliga uma saída digital

\u2022 delay() \u2013 \u201cespera\u201d um determinado tempo

44

plataforma arduino \u2013 linguagem

\u2022 Exemplos

\u2022 pinMode(num_do_pino, OUTPUT);

\u2022 digitalWrite(num_do_pino, valor);
valor é LOW ou HIGH (0 ou 1, 0V ou 5V)

\u2022 delay(milisegundos);

45

plataforma arduino \u2013 linguagem

\u2022 constantes

LOW | HIGH \u2013 indica nível baixo (0V) e alto (5V) nos pinos

INPUT | OUTPUT \u2013 define se um pino vai ser pino de entrada ou

de saída

46

atividade
prática!

47

prática

\u2022 fazer o programa hello arduino, que pisca um
led

\u2022 use o pino 13 de saída digital, a placa já possui
um led ligado a ele :-)

48

plataforma arduino \u2013 hello arduino

49

Perguntas

50

plataforma arduino \u2013 linguagem

\u2022 comandos básicos

\u2022 analogWrite() \u2013 escreve um valor analógico no pino

\u2022 analogWrite(num_pino, valor);
valor entre 0 e 255

51

eletrônica \u2013 modulação PWM

a função analogWrite() escreve
\u201cpulsos\u201d muito rápidos no pino
digital (só funciona nos pinos
marcados com PWM).

o valor a ser escrito representa
o tempo que o pulso fica em
nível alto e varia de 0 a 255.

quanto mais tempo o pulto
permanecer em nível alto,
maior é a \u201ctensão média\u201d da
saída

52

mais prática!

53

eletrônica \u2013 protoboard

\u2022 antes disso:
\u2022 Protoboard

54

eletrônica \u2013 protoboard

\u2022 jumpers

55

antes disso
mais um pouco
de eletrônica...

56

eletrônica \u2013 resistores

oferecem resistência à passagem da corrente elétrica

transformam energia elétrica em energia térmica
[pode ser usado como atuador]

tipos:

carvão [carbono]
filme
fio

resistência:

fixo
variável

57

eletrônica \u2013 resistores

valores expressos em ohms

o corpo dos resistores possui um código de cores para identificar o
valor

58

agora sim,
prática!

59