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Arduino e Python: Do It Yourself
Jefferson Jardem Izaias de Souza1, Luís Bruno Pereira do Nascimento1, Paulo 
Rodrigues dos Santos Filho2
1Alunos Bacharelandos em Ciências da Computação pela Universidade Estadual do 
Piauí (UESPI)
Av. NS de Fátima - Parnaíba - PI, 64202-22001-970.
2 Bacharel em Ciências da Computação pela Universidade Estadual do Piauí (UESPI)
Av. NS de Fátima - Parnaíba - PI, 64202-22001-970.
{jeffersonjardem,luisbrunu,paulofilhosantiago}@gmail.com 
Abstract. This article encourages the use of open source technologies, where 
the user realizes their ideas using hardware platforms free to materialize 
them. This is due to the growth of free movement of hardware, inferred the 
possibility of an alternative for engineers and professionals to develop their 
projects and provide the dissemination of knowledge. Arduino projects and are 
part of this movement and gained some focus, so that everyone can contribute 
to a quality hardware and by using tools like Python, is expected to create a 
mature hardware, as well as in the free software movement.
Resumo. Este artigo incentiva a utilização de tecnologias open source, onde o 
usuário concretiza suas ideias usando plataformas de hardware livre para 
materializá-las. Isso se deve ao crescimento do movimento livre do hardware, 
inferido na possibilidade de ser uma alternativa para engenheiros e 
profissionais da área desenvolverem seus projetos e proporcionar a 
disseminação do conhecimento. Projetos como Arduino são parte desse 
movimento e ganharam certo enfoque, afim de que todos possam contribuir 
para um hardware de qualidade e através da utilização de ferramentas como 
Python, espera-se criar um hardware amadurecido, assim como acontece no 
movimento de software livre.
1. Introdução
A eletrônica tem evoluído muito nas ultimas décadas, dentre os muitos componentes 
que obtiveram sua popularização, estão os microcontroladores, que se comportam como 
computadores, pois possuem memórias, CPU, entrada e saída [ANGNES 2003], porém 
seus recursos são imensamente menores que os computadores atuais. Parte do sucesso 
deve-se aos entusiastas da filosofia Do It Yourself (DIY), do Inglês, faça você mesmo, 
incentivando muitos a criarem seus próprios protótipos devido ao baixo custo, a 
facilidade de confecção das placas de circuito impresso, e na aprendizagem, que requer 
apenas conhecimentos básicos de eletrônica, bem como o correto manuseio da 
linguagem de programação a ser utilizada por cada microcontrolador, podendo variar de 
acordo com o fabricante do mesmo.
A utilização de uma linguagem de programação de alto nível torna-se 
imprescindível para fazer a comunicação entre o microcontrolador e o computador, pois 
o usuário poderá inserir as rotinas desejadas de acordo com suas necessidades, tudo isso 
em alto nível, diminuindo assim a complexidade de se manipular bits.
2. Objetivo
Conciliar o uso de uma plataforma de circuitos integrados com microcontrolador, 
fortalecendo assim o uso do Hardware Livre, visando solucionar problemas de natureza 
física junto a diversos componentes usados para a extensão dessa plataforma, 
permitindo que ela possa ter uma gama maior de utilidades potencializando suas 
funções. Dentre os componentes os que possuem maior relevância, estão os sensores 
tanto de luminosidade quanto de temperatura que captam oscilações no ambiente e 
transformam em sinais elétricos que serão identificados pela plataforma de circuitos.
Com o uso de uma Linguagem de programação de alto nível realizar a interface 
de comunicação entre o computador e o microcontrolador, captando os dados enviados 
ao computador, permitindo que o usuário faça a análise necessária.
3. Hardware Livre
Devido ao sucesso do software livre, no fim da década de 90, engenheiros inspirados 
pelo movimento de liberdade provocado pelo software, vem buscando maneiras de 
formalizar estes conceitos, antes utilizados somente em softwares, também no hardware. 
Porém em se tratando de dispositivos físicos, existem algumas peculiaridades inerentes 
a sua liberação, pois é simples duplicar um software e criar inúmeras cópias do mesmo, 
porém com hardware não é bem assim, logo que o equipamento utilizado é adquirido 
através de meios financeiros, então existe um custo, e este por possuir essas 
peculiaridades ainda não possui uma distinção fixa a respeito de Hardware Aberto e 
Hardware Livre, estando isso ainda em discussão [OSIER-MIXON 2011].
Figura 1. Logotipo do movimento do Open Hardware1.
Pelo fato de ser um pouco diferente, em certo sentido, hardware não é 
verdadeiramente livre, conforme fora predito, há um custo de investimento, e alguém 
terá que pagar por esse material adquirido, o hardware em si, que é um produto e que 
em consonância com [ANDERSON 2006], “devem obedecer a física dura dos átomos, 
não dos bits”. Um equipamento eletrônico nada mais é do que a materialização de uma 
idéia. Desta forma, este conceito de liberdade se encaixa perfeitamente aos diagramas, 
esquemas e demais documentos utilizados, como por exemplo o código fonte que é 
executado no dispositivo pode ser aberto e disponível, o uso desses documentos de 
1 http://www.openhardware.org/ 
http://www.openhardware.org/
construção do hardware é mais complicado pelo fato de que uma ideia realacionada ao 
hardware normalmente tem uma patente, e que em muitos casos é bem genérica, o que 
torna mais difícil o desenvolvimento de algo livre coberto por essa patente.
Aos poucos os projetos de hardware livre vem ganhando espaço e os diversos 
colaboradores, sejam eles desenvolvedores, engenheiros e hobistas, adeptos da filosofia 
DIY, tendo simpatizantes do movimento livre espalhados pelo mundo inteiro, onde 
criam e participam de inúmeras comunidades virtuais ajudando na disseminação e 
criação de ideias formadas no âmbito da liberdade do conhecimento.
3.1. Projetos de Hardware Livre
Atualmente existem vários projetos de hardware livre que estão dando certo e dentre os 
mais variados tipos destacam-se os projetos da IBM com o Power Architecture2, um 
projeto de hardware, agora aberto, no qual a IBM colocou-o a disposição das 
instituições acadêmicas e de pesquisas de forma gratuita, afim de incentivar o 
crescimento do mesmo. A Sun Microsystems outro gigante do mercado tecnológico 
seguindo a onda da IBM, disponibilizou o OpenSPARC3, que é um projeto de 
microprocessadores baseados em Reduced Instruction Set Computer (RISC), sob a 
licença GNU Public Licence (GPL).
Outro projeto bem sucedido é o Arduino, relacionado à criação de um 
microcontrolador aberto acessível a todos os públicos, que se popularizou devido ao 
fácil manuseio e ao grande número de dispositivos fabricados por terceiros visando o 
seu complemento, como placas adicionais e sensores. Atualmente existem inúmeros 
projetos baseados no Arduino, inclusive no Brasil temos uma versão tupiniquim 
denominado Brasuino4.
4. Plataforma Arduino
O Arduino é uma plataforma de hardware livre destinada para desenvolvimento de 
protótipos eletrônicos capazes de interagir com o ambiente, usando ferramentas 
acessíveis, de baixo custo e usabilidade simples, ao alcance de profissionais de áreas 
não ligadas diretamente à eletrônica como computação, engenharia mecânica e etc. Essa 
plataforma pode ser dividida em duas partes: O hardware, que é representado por uma 
pequena placa de circuitos eletrônicos e o software, representado por uma IDE, 
juntamente com sua linguagem de programação própria, que servem para construir um 
sketch (código), o qual dirá o que a placa deve fazer [ARDUINO 2011].
4.1. O Hardware
O Arduino é uma placa de circuitos, baseada em um microcontrolador Atmel AVR de 8 
bits, a qual resume-se a um modesto computador. Tomandopor base o Arduino UNO, 
uma versão mais recente do projeto original, ele possui 14 pinos digitais de entrada e 
saída, dentre os quais 6 podem ser usados como saídas PWM (podem ser usados através 
de programação como pinos analógicos, os mesmo sendo digitais); 6 pinos de entrada 
2 https://www.power.org/ 
3 http://www.opensparc.net/ 
4 http://brasuino.holoscopio.com/ 
http://brasuino.holoscopio.com/
http://www.opensparc.net/
https://www.power.org/home
analógica. Para alimentação possui: 3 pinos de GND (terra); 1 pino de saída para a 
alimentação de 3.3V e um de 5v; Possui um pino denominado Vin que serve de 
alimentação para quando estiver utilizando uma placa externa [BANZI 2008], 
[SANTOS 2008]. 
O Arduino UNO é um ATmega328, possuindo 32K de memoria flash para 
armazenar código, sendo 0,5 utilizado pelo bootloader (Pequeno software gravado no 
chip que permite fazer o upload dos códigos sem utilizar um outro hardware externo), 
possui 2KB de SRAN e 1KB de EEPRON[MULTILOGICA 2011].
A placa pode ser alimentada através da sua conexão USB ou através de outras 
fontes externas. Na alimentação externa pode ser usado baterias ou fontes. Existe um 
conector de alimentação no Arduino no qual pode conectar os cabos da fonte ou da 
bateria nele, ou então colocando o fio positivo da bateria no pino Vin (entrada de 
voltagem), e o negativo no Gnd (terra) do conector[SANTOS 2008], [MULTILOGICA 
2011].
A placa pode trabalhar com uma alimentação externa de 6 a 20 volts, mas se for 
maior de 12V, o regulador de voltagem da placa pode superaquecer causando a 
danificação do Arduino, por isso é recomendado trabalhar na faixa de 7 a 12 volts 
[MULTILOGICA 2011].
Figura 2. Figura do Arduino UNO
4.2 O Software
Da mesma forma que a placa foi projetada para facilitar o aprendizado de pessoas não 
familiarizadas com a eletrônica, a programação também é bem simples de entender, 
compatível para iniciantes ou não-desenvolvedores. Essa parte do Arduino que trata do 
software, corresponde ao ambiente de desenvolvimento, o Arduino IDE. Ele foi baseado 
no Processing5. Tem sua distribuição livre (open-source), é escrito em linguagem Java e 
é multiplataforma, sendo possível sua instalação e utilização em Windows, MAC e 
Linux [ARDUINO 2001],[REAS e FRY 2011]. Possui linguagem de programação bem 
simples, semelhante à linguagens como C e C++ com inúmeras bibliotecas para 
facilitar na criação dos sketchs (código do programa).
Depois do código está pronto, deve-se compilá-lo e enviá-lo à placa. Isso é feito 
através do próprio Arduino IDE pelos comandos Verify/Compile e Upload to I/O Board 
respectivamente. O programa compilado é enviado para a placa via USB, onde assim 
que o Arduino é ligado, o bootloader é ativado e intende que o conteúdo que está vindo 
através da porta USB será armazenado dentro de si. Assim que termina a atualização do 
5 http://processing.org 
http://processing.org/
código na placa, ele já passa a ser executado, e essa execução será repetida enquanto o 
Arduino estiver ligado e alimentado.
Figura 3. Tela do Software Arduino IDE na versão 0022
4.3 Versões oficiais e clones do Arduino
Atualmente existem alguns variações oficiais de Arduino (Arduino UNO, Arduino Mini, 
LilyPad Arduino, Diacemila, etc.), os quais são fabricados pela empresa Smart 
Projects6, mas devido à sua política de hardware livre que possibilita a construção de 
placas baseadas nas versões oficiais, vieram surgindo outros modelos que atendiam aos 
critérios básicos de um Arduino, como já é previsto, e ainda são adicionados a ele novas 
funcionalidades, como por exemplo no Seeeduino Stalker, projeto derivado do 
Seeeduino, que por sua vez foi projetado a partir do esquema do Diacemila, sendo 
completamente compatível com o Arduino, em relação ao software, shields, IDE's, e 
que tem como adicional a possibilidade de conectar um cartão SD para armazenar 
informações, trabalhar facilmente com redes de sensores sem fio, etc. Abaixo as Figuras 
a, b e c demonstram exemplos de placas de Arduino.
 
 (a) (b) (c)
Figura 4.a Arduino Fio7, 4.b Arduino LilyPad7 e 4.c Seeeduino Stalker8
6 http://www.smartprj.com/catalog/index.php 
7 Exemplo de versões oficiais e distintas do Arduino. http://arduino.cc/en/Main/Hardware
8 Das figuras, a única não oficial, mas baseada numa versão oficial.
http://arduino.cc/en/Main/Hardware
http://www.smartprj.com/catalog/index.php
4.4. Arduino Shield's
Shields são placas de circuito impresso que podem ser conectadas ao corpo Arduino 
através de seus pinos, afim de estender seus limites de trabalho. Existem inúmeros tipos 
de shields para as mais diversas funcionalidades [ARDUINO 2011]. 
4.4.1. Ethernet Shield
O Arduino Ethernet Shield permite que a placa Arduino seja conectada à rede, 
utilizando padrões de conectores RJ-45. Através dele é possível que o Arduino se 
conecte a outros hosts através da internet. Sua usabilidade é extremamente vasta e 
dependendo da sua função no sistema, ele pode se comportar como um servidor ou um 
cliente, de acordo com a programação do Arduino, sendo muito utilizado nas redes de 
sensores [ARDUINO 2011]. 
4.4.2. Xbee Shield
O Arduino XBee Shield possibilita que uma placa Arduino possa fazer uma 
comunicação sem fio com outros hosts da rede utilizando o protocolo ZigBee. Ele é 
baseado no módulo XBee da Maxstream9, onde pode-se conectá-lo ao PCB XBee 
Shield, e com algumas configurações no módulo, se torna possível a comunicação 
wireless. Essa tecnologia é muito usada nas RSSF (Redes de Sensores sem Fio) 
[ARDUINO 2011]. 
5. Sensores
Sensor é um dispositivo capaz de detectar ou perceber qualquer tipo de alteração no 
meio físico, transformando num tipo de resposta mensurável e tratada normalmente por 
outros equipamentos que fazem uso dessa informação para uma certa função [XXI 
SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES 2003]. Dependendo de 
seu tipo, os sensores podem captar mudanças na temperatura do ambiente em que está 
empregado, na umidade, na luminosidade e entre muitos outros, que na sua grande 
maioria, trabalham transformando esses valores obtidos em um sinal elétrico [KILIAN 
2006]. 
5.1 Sensor de temperatura LM35
O LM35 é um sensor de temperatura de precisão em que sua saída de tensão linear não 
é calibrada em °Kelvin como normalmente acontece, mas em °C [NATIONAL 2011]. 
Sua tensão de saída é proporcional a temperatura em °C, sendo que para cada sinal de 
10mV em sua saída, tem-se um grau Celsius [NATIONAL 2011]. Possui um manuseio 
muito simples, sendo necessário apenas o uso do próprio sensor e uma interface que leia 
sua saída e a interprete, podendo acionar o Arduino, que recebe o sinal elétrico referente 
à temperatura capitada, e de acordo com a programação, os dados podem ser tratados e 
usados de acordo com a ideia do projeto [NATIONAL 2011]. 
5.2 Sensor de luminosidade LDR
9 www.maxstream.net 
http://www.maxstream.net/
O LDR (Light Dependent Resistor) é um tipo de resistor que ao ser incidido uma 
quantidade de luz sobre ele, sua resistência diminui, isto é, enquanto um feixe de luz 
estiver incidindo, ele retorna uma resistência muito baixa, ou seja, sua resistência 
elétrica é inversamente proporcional à quantidade de energia luminosa sobre ele 
[ALVES e COTTS e JEN e BRITO 2011].
Pode-se citar uma utilização muito comum desse sensor, que seria os postes de 
energia. Quando anoitece, o sensor encontrado recebe uma menor incidência da luz 
solar, e em certo ponto a lógica do sistema faz com que a lâmpada acenda. Da mesma 
forma ao amanhecer, a luz solar vai incidindo ao sensor, consequentemente a lâmpada 
apaga.
Ele é de usomuito simples, bastando apenas uma interface para receber sua 
saída, interpretar e utilizar de acordo com a ideia. A interface citada seria o Arduino, que 
dependendo da programação, pode ter inúmeros modos de saídas, como acender um 
LED ao sessar a incidência de luz ao sensor, ou apenas mostrar em um display a tacha 
de incidência de energia luminosa.
5.2.1. Acionando um LED de acordo com a luminosidade
Esse sketch descreve passos para se adquirir uma resposta do sensor de luminosidade. 
Com esses dados obtidos do nível de luminosidade do local, faz-se um mapeamento, 
como uma proporção, que determina a intensidade do brilho do LED.
int pinSensor = 0; 
int leituraSensor; 
int LEDpin = 11; 
int brilhoLED; 
void setup() {
 Serial.begin(9600); 
}
void loop() {
 leituraSensor = analogRead(pinSensor); 
 Serial.print("Analog reading = ");
 Serial.println(leituraSensor); // A leitura analógica crua
 /* O LED ficará mais brilhante inversamente proporcional a 
iluminação do local, então precisa inverter a leitura para criar 
essa inversão */
 leituraSensor = 1023 - leituraSensor;
 
 brilhoLED = map(leituraSensor, 0, 1023, 0, 255);
 analogWrite(LEDpin, brilhoLED); //Resposta do LED
 delay(100);
}
Figura 6. Esquema de montagem do Arduino e o sensor LDR
6. Python com Arduino
Grande parte das linguagens de programação atualmente possuem bibliotecas ou tem 
por padrão a capacidade de trabalhar com a comunicação de dados através da porta 
serial. Através do USB, o Arduino trabalha com essa comunicação para a atualização 
dos sketchs e para um possível envio de dados para o computador no qual está 
conectado, ou do computador para a o Arduino.
Com a possibilidade de comunicação recíproca entre o computador e o Arduino 
via serial, e de programar em uma linguagem a fim de gerar essa comunicação, se torna 
uma grande vantagem o uso da linguagem de programação, pois os projetos com 
Arduino podem ter uma interação com um usuário.
Python é considerada uma linguagem de altíssimo nível, pois sua sintaxe é 
simples e sua tipagem dinâmica, além de ser interpretada o que a torna excelente para 
scripting e robusta para os mais variados paradigmas entre eles a orientação a objetos. 
Com todos esses benefícios da linguagem, Python ainda surpreende por ser um software 
de código aberto estando disponível para a maioria dos sistemas operacionais. 
Pelo fato de ser de alta produtividade e ter inúmeras bibliotecas para trabalhar 
em cima de diversos tipos de problemas, o Python se torna uma linguagem ideal para se 
utilizar na interface entre o computador e o microcontrolador. Essa interface pode se 
caracterizar por diversas formas, como um sistema web que armazena dados de um 
sensor e gera gráficos de acordo com a oscilação dos valores, uma pequena aplicação 
para controlar os movimentos de um robô, entre muitos outros, se limitando apenas à 
capacidade intelectual de quem está projetando.
Dentre as várias bibliotecas do Python que podem ser utilizadas para esse fim, 
existe uma que mais se destaca pela sua facilidade de manuseio, pySerial10, onde 
informa-se apenas os parâmetros para criar uma comunicação, onde através dessa 
comunicação a aplicação poderá ler ou enviar dados pelo computador para o 
microcontrolador.
10 http://pyserial.sourceforge.net/ 
http://pyserial.sourceforge.net/
6.1 Utilização da biblioteca pySerial na comunicação com o Arduino
Um pequeno exemplo prático da comunicação do Python com o Arduino está nos 
códigos a seguir, onde o Python envia o caractere “H” via serial diretamente para o 
dispositivo conectado na porta USB “/dev/ttyUSB0”, com taxa de transmissão de 9600 
bps, sendo que o Arduino possui um sketch que lê esse caractere recebido e testa. Se ele 
for igual a 72 (número correspondente ao caractere “H” na tabela ASCII), envia corrente 
para o seu pino 13, onde um LED pode estar conectado e acenderá. Caso não for esse o 
caractere recebido, ele cessa o envio de energia para o pino, desligando o LED.
6.1.1. Em Python
import serial
porta = '/dev/ttyUSB0'
baud_rate = 9600
arduino = serial.Serial(porta, baud_rate)
arduino.write('H')
print arduino.read()
arduino.close()
6.1.2. Sketch na linguagem do Arduino
int ledPin = 13; 
int incomingByte = 0;
void setup() { 
 pinMode(ledPin, OUTPUT); 
 Serial.begin(9600);
}
void loop() {
 if (Serial.available() > 0) {
 incomingByte = Serial.read();
 if (incomingByte == 72){
 digitalWrite(ledPin, HIGH);
 } else {
 digitalWrite(ledPin, LOW);
 } 
 }
}
7. Conclusão 
Este trabalho uma visão ampliada da plataforma de hardware livre, Arduino, 
trabalhando em conjunto com uma linguagem de altíssimo nível, Python, visando um 
melhor desempenho e expondo alternativas para desenvolvimento de ideias e sua 
concretização física expressa usando o hardware. Mostrando através da filosofia DIY 
que é possível realizar experimentos interessantes com uso de equipamentos simples 
como sensores e microcontroladores e conhecimentos mínimos de eletrônica, 
possibilitando que usuários com pouco conhecimento específico de Arduino possam 
manipulá-lo, abrindo caminho para que em oportunidades futuras o hardware livre seja 
encarado com maior seriedade, tanto quanto o software livre é hoje.
Devido a baixa usabilidade dos scripts expostos na linguagem Python, torna-se 
de suma importância a futura criação de um ambiente gráfico mais amigável 
possibilitando o fácil manuseio do usuário, fazendo uso da ferramenta de 
desenvolvimento de aplicações web, Django, onde a mesma foi construída utilizando a 
linguagem Python. Sendo uma alternativa para uma observação remota dos dados e não 
precisando ter a linguagem instalada na máquina.
Referências
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