Arduino Introdução aos Componentes Básicos Leonardo Mauro P Moraes Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS

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Leonardo Mauro P. Moraes - UFMS/CPPP
Arduino
Introdução aos Componentes Básicos
Leonardo Mauro P. Moraes
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS
Ponta Porã - MS
2016
Leonardo Mauro P. Moraes - UFMS/CPPP
1 Introdução
2 Arduino
3 Componentes
4 Encerramento
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Introdução
Arduino
1 Introdução
Arduino
Versões
Segurança
2 Arduino
3 Componentes
4 Encerramento
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Introdução
Arduino
O que é o Arduino?
Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de
hardware livre, com suporte de entrada/saída embutido e
uma linguagem de programação padrão, a qual tem origem
em Wiring (essencialmente C/C++).
Arduino é uma ferramenta para criar computadores que
podem sentir e controlar mais o mundo que seu PC. Ele é
uma plataforma física de computação de código aberto
baseado numa simples placa microcontroladora, e um
ambiente de desenvolvimento para escrever o código da
placa.
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Introdução
Arduino
Exemplos
Figura: Exemplos de aplicações do Arduino.
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Introdução
Versões
Versões Famosas
(a) Mega
(b) Uno
(c) Nano
Figura: Figuras das placas de Arduino.
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Introdução
Versões
Versões Famosas
(a) Due
(b) Intel Galileo
Figura: Figuras das placas de Arduino.
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Introdução
Versões
Versões Famosas
(a) Flora (b) Lilypad
Figura: Figuras das placas de Arduino.
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Introdução
Segurança
Segurança: Importante!
Não utilize "fios"totalmente desencapados;
Observe a utilização de resistores em alguns componentes;
Não conecte em fontes de alta voltagem;
Desconecte do computador ao mexer no circuito;
Evite conectar algo sem saber o que está fazendo.
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Arduino
Placa
1 Introdução
2 Arduino
Placa
Programação
3 Componentes
4 Encerramento
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Arduino
Placa
Principais Portas
GND - Pino Tera;
5V e 3.3V - Pino Energia;
0 a 13 - Portas Digitais;
A0 e A5 - Portas
Analogicas.
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Arduino
Programação
"Hello World"
1. Instalar a IDE;
2. Plugar e instalar o driver do Arduino;
(Caso não dê para instalar: Atualizar o driver em Gerenciador de
Dispositivos);
3. Ferramentas Õ Placa Õ Arduino UNO;
4. Ferramentas Õ Porta Õ (Selecionar Porta);
5. Arquivo Õ Carregar.
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Arduino
Programação
"Hello World"
Setup():
Executado uma única vez, é a inicialização do programa;
Loop():
Função principal, realiza repetições enquanto o Arduino
estiver ligado.
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Arduino
Programação
"Hello World"
Setup()
void setup ( ){
// Seta porta d i g i t a l 13 como sa ida
pinMode (13 , OUTPUT) ;
}
Loop()
void loop ( ){
// Exemplo para p i s c a r o LED
d i g i t a l W r i t e (13 , HIGH) ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
d i g i t a l W r i t e (13 , LOW) ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
}
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Arduino
Programação
Conceitos
Declaração:
int Led = 13;
Case-sensitive.
Setup:
pinMode(Led, OUTPUT);
OUTPUT ou INPUT ;
Define o modo de operação do
pino.
Declaração
// Declaracao de v a r i a v e l
i n t Led = 13 ;
void setup ( ){
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
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Arduino
Programação
Conceitos
Loop:
digitalWrite(Led,
HIGH);
HIGH = Ligar (1);
LOW = Desligar (0);
delay(200);
Esta função faz com
que o processo fique
parado por 200 ms;
Declaração
void loop ( ){
// Exemplo para p i s c a r o LED,
// com v a r i a v e l
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
de lay ( 2 0 0 ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
de lay ( 2 0 0 ) ;
}
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Componentes
Base
1 Introdução
2 Arduino
3 Componentes
Base
Buzzer
Pulse Width Modulation
Potenciômetro
Mensagem Serial
Sensor de Luminosidade
Push Button
Sensor de Temperatura
4 Encerramento
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Componentes
Base
Introdução
Componentes Base:
Componentes, normalmente, necessários para a realização
de projetos;
Protoboard;
Jumper;
Led;
Resistores;
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Componentes
Base
Protoboard
Figura: Protoboard: componente para auxiliar nas conexões.
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Componentes
Base
Jumper
Figura: Jumper: componente para realizar as conexões.
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Componentes
Base
Protoboard + Jumper
Figura: Exemplo de conexão.
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Componentes
Base
Led
Figura: Led: Lampadas coloridas de baixa voltagem.
Importante: A "perna"maior do Led sempre será
conectada ao resistor;
E a "perna"menor é conectada ao GND.
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Componentes
Base
Resistores
Figura: Resistor: Retém a voltagem.
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Componentes
Base
Resistores
Finalidade: diminuir a tensão
entre os terminais;
Medido em OHMs;
Fórmula: V = R * I;
V: voltagem/tensão (Volts - V);
R: resistência (OHMs - Ω );
I: Intensidade (Amperes - A).
Problema
Um aluno precisa ligar
um led ao Arduino.
Sabendo que o Arduino
Trabalha em 5 Volts e o
Led usa apenas 2 Volts
numa corrente de 10 mA.
Calcule a resistência que
é necessária para o led
acender sem queimar.
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Componentes
Base
Resistores
Figura: Resistor: Como saber as resistência.
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Componentes
Base
Projeto 1
Lembre-se:
"Perna"menor do Led no
GND;
"Perna"maior do Led no
resistor no pino 7.
Problema
Usando a porta 7 do Arduino,
acenda um led durante 2
segundos e apague por 1/3
segundo.
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Componentes
Base
Projeto 1
Figura: Circuito.
Código
/∗ Pro je to 1 ∗/
i n t Led = 7 ;
void setup ( ){
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
de lay ( 2 0 0 0 ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
de lay ( 3 0 0 ) ;
}
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Componentes
Base
Projeto 2
Problema
Faça um semáforo:
Tem 3 estados de luzes: apenas
vermelho; apenas verde; ou a
amarelo piscando.
O semáforo fica verde por 2
segundos;
O semáforo fica vermelhor por 4
segundos;
A luz amarela pisca 5 vezes antes
de mudar para o verde, isso
demora 2 segundos.
Figura: Semáforo.
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Componentes
Base
Projeto 2
Código
/∗ Pro je to 2 ∗/
i n t Vermelho = 3 ;
i n t Amarelo = 4 ;
i n t Verde = 5 ;
void setup ( ){
pinMode ( Vermelho , OUTPUT) ;
pinMode ( Amarelo , OUTPUT) ;
pinMode ( Verde , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
i n t i ;
// Vermelho
d i g i t a l W r i t e ( Vermelho , HIGH) ;
d i g i t a l W r i t e ( Amarelo , LOW) ;
d i g i t a l W r i t e ( Verde , LOW) ;
de lay ( 4 0 0 0 ) ;
// Amarelo
d i g i t a l W r i t e ( Vermelho , LOW) ;
f o r ( i =0; i <5; i ++){
d i g i t a l W r i t e ( Amarelo , HIGH) ;
de lay ( 2 0 0 ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Amarelo , LOW) ;
de lay ( 2 0 0 ) ;
}
// Verde
d i g i t a l W r i t e ( Verde , HIGH) ;
de lay ( 2 0 0 0 ) ;
}
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Componentes
Buzzer
Buzzer
Figura: Buzzer: componente que emite sons.
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Componentes
Buzzer
Projeto 3
Figura: Circuito.
Problema
Faça o Buzzer
apitar durante 0.5
segundo de 1 em 1
segundo.
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Componentes
Buzzer
Projeto 3
Figura: Circuito.
Código
/∗ Pro je to 3 ∗/
i n t Buzzer = 3 ;
void setup ( ){
pinMode ( Buzzer , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
d i g i t a l W r i t e ( Buzzer , HIGH) ;
de lay ( 5 0 0 ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Buzzer , LOW) ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
}
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Componentes
Pulse Width Modulation
Pulse Width Modulation - PWM
Significa Modulação por
largura de pulso;
Liga e desliga a porta tão
rapidamente que nossos
olhos não conseguem
enxergar;
Utilizado para controlar
intensidade;
Há 6 saídas PWM no
Arduino UNO; São as
portas que temo antes do
número.
Como fazer? PWM
void loop ( ){
// porta d i g i t a l 11 − 0%
analogWrite (11 , 0 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 25%
analogWrite (11 , 6 4 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 50%
analogWrite (11 , 1 2 7 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 75%
analogWrite (11 , 1 9 1 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 100%
analogWrite (11 , 2 5 5 ) ;
}
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Componentes
Pulse Width Modulation
Projeto 4
Problema:
Utilize uma das saídas
PWM do Arduino para
acender um led de forma
dimerizada (de 0 a 100%),
ida e volta.
Como fazer? PWM
void loop ( ){
// porta d i g i t a l 11 − 0%
analogWrite (11 , 0 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 25%
analogWrite (11 , 6 4 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 50%
analogWrite (11 , 1 2 7 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 75%
analogWrite (11 , 1 9 1 ) ;
// porta d i g i t a l 11 − 100%
analogWrite (11 , 2 5 5 ) ;
}
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Componentes
Pulse Width Modulation
Projeto 4
Código
/∗ Pro je to 4 ∗/
i n t Led = 11 ;
void setup ( ){
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
i n t i ;
f o r ( i =0; i <256; i ++){
analogWrite ( Led , i ) ;
}
f o r ( i =255; i >=0; i −−){
analogWrite ( Led , i ) ;
}
}
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Componentes
Potenciômetro
Potenciômetro
Figura: Potenciômetro: componente eletrônico que possui resistência
elétrica ajustável (Porta analógica).
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Componentes
Potenciômetro
Potenciômetro
Declaração:
pinMode(pino, INPUT):
Declara que o pino do
potenciômetro é de entrada
de dados;
var = analogWrite(pino):
Faz a leitura analógica do
potenciômetro e salva em
armazenamento.
Como fazer? Potenciômetro
/∗ Potenciometro ∗/
i n t Pot = A0 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a ;
l e i t u r a = analogRead ( Pot ) ;
}
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Componentes
Potenciômetro
Projeto 5
Figura: Circuito.
Problema
Faça o led piscar mais
rápido ou mais
devagar conforme o
giro do
potenciômetro.
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Componentes
Potenciômetro
Projeto 5
Figura: Circuito.
Código
/∗ Pro je to 5 ∗/
i n t Pot = A0 ;
i n t Led = 7 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = 3 ∗ analogRead ( Pot ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
de lay ( l e i t u r a ) ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
de lay ( l e i t u r a ) ;
}
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Componentes
Mensagem Serial
Mensagem Serial
Declaração:
Serial.begin(9600):
Configuração da taxa de
transferência;
Serial.println(msg):
Transmite por serial a
mensagem com quebra de
linha;
Serial.print(msg):
Transmite por serial a
mensagem sem quebra de
linha.
Aplicação:
Basicamente um meio para
transmitir mensagens
console, para o
computador;
Possui diversos canais para
o uso de mais de um
Arduino, simultaneamente;
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Componentes
Mensagem Serial
Projeto 6
Como fazer? Mensagem Serial
// Seta sa ida das mensagens
void setup ( ){
S e r i a l . begin ( 9 6 0 0 ) ;
}
void loop ( ){
i n t var = 5 ;
S e r i a l . p r i n t ( " Mensagem : " ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( var ) ;
}
Problema
Leia o valor do
potenciômetro e imprima
no console (9600).
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Componentes
Mensagem Serial
Projeto 6
Código
/∗ Pro je to 6 ∗/
i n t Pot = A0 ;
void setup ( ){
S e r i a l . begin ( 9 6 0 0 ) ;
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = analogRead ( Pot ) ;
S e r i a l . p r i n t ( " Potenciometro : " ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( l e i t u r a ) ;
}
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Componentes
Sensor de Luminosidade
Sensor de Luminosidade - LDR
Figura: Sensor de Luminosidade: componente eletrônico que realiza
uma leitura da luminosidade do ambiente.
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Componentes
Sensor de Luminosidade
Projeto 7
Figura: Circuito.
Problema
Leia o sensor de
luminosidade e acenda
um led, caso esteja
baixo o valor.
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Componentes
Sensor de Luminosidade
Projeto 7
Figura: Circuito.
Código
// Lendo Sensor
i n t Pot = A0 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = analogRead ( Pot ) ;
}
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Componentes
Sensor de Luminosidade
Projeto 7
Código
/∗ Pro je to 7 ∗/
i n t Pot = A0 ;
i n t Led = 7 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = analogRead ( Pot ) ;
i f ( l e i t u r a < xxx ){
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
}
e l s e {
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
}
}
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Componentes
Push Button
Push Button
Figura: Push Button: componente de toque, ao ser pressionado é
ativado (porta digital).
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Componentes
Push Button
Push Button
Figura: Circuito.
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Componentes
Push Button
Push Button
Figura: Circuito.
Código
// Le i tura de Botao
i n t Button = 2 ;
void setup ( ){
S e r i a l . begin ( 9 6 0 0 ) ;
pinMode ( Button , INPUT ) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = d i g i t a l R ea d ( Button ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( " Cl i ck : "+l e i t u r a ) ;
}
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Componentes
Push Button
Projeto 8
Figura: Circuito.
Problema
Implementar um mecanismo de senha,
no qual deve-se saber se os botões
foram clicados na ordem correta, so
então o led será acesso.
Lembre-se: utilizar 3 botões para
gerar a senha; a senha pode ter a
ordem que você preferir.
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Componentes
Push Button
Projeto 8
Figura: Circuito.
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Componentes
Push Button
Projeto 8
Código
/∗ Pro je to 8 ∗/
i n t But1 = 4 ;
i n t But2 = 3 ;
i n t But3 = 2 ;
i n t Led = 7 ;
i n t senha = 0 ;
void setup ( ){
S e r i a l . begin ( 9 6 0 0 ) ;
pinMode ( But1 , INPUT ) ;
pinMode ( But2 , INPUT ) ;
pinMode ( But3 , INPUT ) ;
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
senha = 0 ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a 1 = d i g i ta l R ea d ( But1 ) ;
i n t l e i t u r a 2 = d i g i ta l R ea d ( But2 ) ;
i n t l e i t u r a 3 = d i g i ta l R ea d ( But3 ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( "−−−−−−−−−−−−−−−−−−" ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( " Senha : "+senha ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( " Cl i ck 1 : "+l e i t u r a 1 ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( " Cl i ck 2 : "+l e i t u r a 2 ) ;
S e r i a l . p r i n t l n ( " Cl i ck 3 : "+l e i t u r a 3 ) ;
// Botao 1
i f ( senha == 0 && l e i t u r a 1 == 1){
senha = 1 ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
}
e l s e i f ( senha != 0 && l e i t u r a 1 == 1){
senha = 0 ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
}
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Componentes
Push Button
Projeto 8
Código
// Botao 2
i f ( senha == 1 &&
l e i t u r a 3 == 1){
senha = 2 ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
}
e l s e i f ( senha != 1 &&
l e i t u r a 3 == 1){
senha = 0 ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
}
// Botao 3
i f ( senha == 2 &&
l e i t u r a 3 == 1){
senha = 0 ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
de lay ( 1 0 0 0 ) ;
}
e l s e i f ( senha != 2 &&
l e i t u r a 3 == 1){
senha = 0 ;
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
}
}
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Componentes
Sensor de Temperatura
Sensor de Temperatura - LM35
Figura: Sensor de Temperatura: componente eletrônico que realiza
uma leitura da temperatura do ambiente.
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Componentes
Sensor de Temperatura
Projeto 9
Figura: Circuito.
Problema
Faça a leitura do
LM35 e acenda um
led quando a
temperatura for maior
que 30 graus
(multiplique o valor
por 0,48875855)
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Componentes
Sensor de Temperatura
Projeto 9
Figura: Circuito.
Código
// Lendo Sensor
i n t Pot = A0 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = analogRead ( Pot );
}
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Componentes
Sensor de Temperatura
Projeto 9
Figura: Circuito.
Leonardo Mauro P. Moraes - UFMS/CPPP
Componentes
Sensor de Temperatura
Projeto 9
Código
/∗ Pro je to 9 ∗/
i n t Pot = A0 ;
i n t Led = 7 ;
void setup ( ){
pinMode ( Pot , INPUT ) ;
pinMode ( Led , OUTPUT) ;
}
void loop ( ){
i n t l e i t u r a = 0.48875855 ∗ analogRead ( Pot ) ;
i f ( l e i t u r a > xxx ){
d i g i t a l W r i t e ( Led , HIGH) ;
}
e l s e {
d i g i t a l W r i t e ( Led , LOW) ;
}
}
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Encerramento
Projeto 10
1 Introdução
2 Arduino
3 Componentes
4 Encerramento
Projeto 10
Referências
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Encerramento
Projeto 10
Projeto 10 - Final Plus Ultra
Problema
Idéia: Competição de Projetos;
Faça o projeto de sua preferência com os componentes
disponíveis;
Utilize pelo menos 5 (cinco) componentes estudados;
Lembre-se: Vocês vão apresentar o projeto, no minimo 10
(dez) minutos e no máximo 15 (quinze);
Dupla, de dois.
Boa sorte!
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Encerramento
Referências
Referências
http://arduino.cc/en/Main/FAQ
http://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction
https://circuits.io
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	Referências