cesarintroducaoarduino-101207113912-phpapp01

8/13/2019 cesarintroducaoarduino-101207113912-phpapp01

1/126

Instituto de Inovao com TIC

[ Dezembro/2010 ]

introduo ao arduinoTiago Barros|[email protected]

Inovao a gente!


2/126

2

contedo

computao fsica conceitos bsicos de eletricidade conceitos bsicos de eletrnica plataforma arduino sinais analgicos e digitais sensores e atuadores

comunicao serial


3/126


[ Dezembro/2010 ]

computao fsica


4/126

4

computao fsica

uso de computao e eletrnica [sensores eatuadores] na prototipao de objetos fsicos

para interao com seres humanos

comportamento implementado por software

utilizao de microcontroladores


5/126

5

computao fsica

o objetivo interligar o mundo fsico com omundo virtual

usar a computao e a interao com atecnologia para o desenvolvimento das suasatividades

meio para comunicao e interao entrepessoas


6/126

6

computao fsica

como vemos oscomputadores?


7/126

7

computao fsica

teclado

mouse

monitor

CPU

caixas de som

como vemos os computadores?


8/126

8

computao fsica

como oscomputadores

nos veem?


9/126

9

computao fsica

dedos[teclado/mouse]

olho[monitor]

duas orelhas[caixas de som]

reflexo das entradas e sadas do computador

como os computadores nos veem?


10/126

10

computao fsica

mudar a forma que os

computadores nos veemmudar como eles

interagem conosco Tom Igoe Physical Computing


11/126


[ Dezembro/2010 ]

conceitos bsicos deeletricidade


12/126

12

eletricidade

eletricidade - interao entre partculas atmicas

universo formado de tomos

partculas atmicas:

prtons: cargas positivas

eltrons: cargas negativas


13/126

13

eletricidade

Atomos com mais eltrons queprtons esto carregadosnegativamente (on negativo)

Atomos com menos eltrons que prtons esto carregadospositivamente (on positivo)

buraco

eltron extra


14/126

14

eletricidade

cargas iguais se repelem cargas opostas se atraem

cargas em movimentogeram campo magntico

campo magntico em movimentogera corrente eltrica

NS


15/126

15

eletricidade condutores e isolantes

isolante evita a passagem de eltrons

condutor permite o fluxo de eltrons


16/126

16

eletricidade diferena de potencial (v)

cargas negativas

quanto maior a tenso, mais fora teem os eltrons

diferena de potencialou tenso.

cargas positivas

V


17/126

17

eletricidade corrente eltrica (i)

quanto maior a corrente,maior a quantidade de eltrons

fluxo de eltrons em um condutor


18/126

18

eletricidade tipos de corrente eltrica

corrente contnua

corrente alternada


19/126

19

eletricidade tipos de corrente eltrica

inverso de polaridade no tempo

mesma polaridade no tempo (sentido continuo)


20/126

20

eletricidade resistncia eltrica (r)

propriedade do material condutor em reduzira passagem dos eltrons

eltrons se acumulam e batemno condutor, dissipando sua energia (gerando calor)


21/126


22/126

22

eletricidade circuito eltrico

+

V

i

R

gerador[fonte]

condutor[caminho]

carga[consumidor]


23/126

23

e agora,computao...


24/126


[ Dezembro/2010 ]

sistemas computacionaisreativos


25/126

25

sistemas computacionais reativos

percepo do ambiente, recebendo estmulosatavs de sensores;

e reao aos estmulos, de acordo com o seucomportamento (software), atravs deatuadores.


26/126


[ Dezembro/2010 ]

plataforma Arduino


27/126

27

plataforma arduino

microcontrolador Atmel

programao usando Wiring (subconjunto deprocessing, baseado em C/C++)

open-source: evoluo da plataforma atravs

de contribuies dos usurios


28/126

28

plataforma arduino - hardware

Duemilanovemini

lilypad

boarduino

paperduino megapro


29/126

29

plataforma arduino - hardware

portas 14 entradas/sadas digitais 6 entradas analgicas

memria RAM: 1K Flash (programa): 16k 2k (bootloader)

velocidade de processamento: 16MHz


30/126

30

plataforma arduino hardware


31/126

31

plataforma arduino - instalao

driverwindows: FTDI Serial USBlinux: no precisa instalar nada :-)

software s descompactar e executar


32/126

32

plataforma arduino - instalao

Selecionando a placa e a porta serial


33/126


34/126

34

plataforma arduino ciclo de vida

escrever

compilar

enviar para placa

verificar execuo

corrigir erros

corrigir erros


35/126


36/126

36

plataforma arduino estrutura do sketch


37/126

37

plataforma arduino linguagem

linguagem baseada em C (mas bem mais fcil)

comandos bsicos

pinMode() define um pino com entrada ou sada

digitalWrite() liga ou desliga uma sada digital

delay() espera um determinado tempo


38/126

38


Exemplos

pinMode(num_do_pino, OUTPUT);

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

delay(milisegundos);


39/126

39


constantes

LOW | HIGH indica nvel baixo (0V) e alto (5V) nos pinos

INPUT | OUTPUT define se um pino vai ser pino de entrada oude sada


40/126

40

atividadeprtica!


41/126

41

prtica

fazer o programa hello arduino, que pisca umled

use o pino 13 de sada digital, a placa j possuium led ligado a ele :-)


42/126

42

plataforma arduino hello arduino


43/126

43

Perguntas


44/126

44


comandos bsicos

analogWrite() escreve um valor analgico no pino

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


45/126

45

eletrnica modulao PWM

a funo analogWrite() escrevepulsos muito rpidos no pinodigital (s funciona nos pinosmarcados com PWM).

o valor a ser escrito representao tempo que o pulso fica emnvel alto e varia de 0 a 255.

quanto mais tempo o pultopermanecer em nvel alto,maior a tenso mdia dasada


46/126

46

plataforma arduino - linguagem

variveis Espao reservado na memria para armazenamento

de valores Variveis so declaradas de acordo com o tipo de

dado a ser armazenado (int, long, char, etc)

tipo nome = valor;

Exemplo:int x = 10;int y = 20;int resultado;char vogal = a;

Resultado = x + y;


47/126

47


for

for (inicializao; condio; incremento) {

//comando(s);}

for (int i=0; i


48/126

48

mais prtica!


49/126

49

eletrnica protoboard

antes disso: Protoboard


50/126

50

eletrnica protoboard

jumpers


51/126

51

antes dissomais um poucode eletrnica...

l


52/126

52

eletrnica resistores

oferecem resistncia passagem da corrente eltrica

transformam energia eltrica em energia trmica[pode ser usado como atuador]

tipos:

carvo [carbono]filmefio

resistncia:

fixovarivel

l i i


53/126

53


valores expressos em ohms

o corpo dos resistores possui um cdigo de cores para identificar ovalor


54/126

54

agora sim,prtica!

i


55/126

55

prtica

modificar o programa hello arduino paraacender o led com efeito de fading (acendergradativamente)

dica: use analogWrite() em vez dedigitalWrite(), variando os valores escritos, de 0a 255

i


56/126

56

prtica

circuito

Figura retirada de http://arduino.cc/

ti


57/126

57

prtica

esquemtico


ti


58/126

58

prtica

protoboard

Figura retirada dehttp://www.multilogica-shop.com/Aprendendo/Exemplos/Fading

ti
http://www.multilogica-shop.com/Aprendendo/Exemplos/Fadinghttp://www.multilogica-shop.com/Aprendendo/Exemplos/Fadinghttp://www.multilogica-shop.com/Aprendendo/Exemplos/Fadinghttp://www.multilogica-shop.com/Aprendendo/Exemplos/Fading


59/126

59

prtica

Mos obra!

modificar o programa hello arduino para

acender o led com efeito de fading (acendergradativamente)

dica: use analogWrite() em vez dedigitalWrite(), variando os valores escritos, de 0a 255

P g t


60/126

60

Perguntas


61/126

sensores chave (switch/button)


62/126

62

sensores chave (switch/button)

interrompe a passagem da corrente eltrica liga/desliga o circuito sensor de toque

esquemtico



63/126

63


Comandos digitalRead() le um pino de entrada

Exemplo: int chave = 0; chave = digitalRead(num_do_pino);



64/126

64


ifif (variavel == 0) {

// faa alguma coisa}

if else if (variavel == 1){

// acao A} else {

// acao B}


65/126


66/126

66

atividadeprtica!

sensores prtica


67/126

67

sensores - prtica

fazer o circuito e o programa para acender oled 13 de acordo com sinal de entrada do pino 2

sensores prtica


68/126

68

sensores - prtica

esquemtico



69/126

sensores prtica


70/126

70

sensores - prtica


71/126

71

atividadeprtica!

sensores - prtica


72/126

72

sensores - prtica

chave no pino 2 seleciona a sada do LED fade ou blink

Perguntas


73/126

73

Perguntas


74/126


75/126

eletrnica converso de sinais


76/126

76


valor lido em intervalos regulares de tempo etransformado em um nmero digital



77/126

77


vrios valores, no s HIGH e LOW. quantiade devalores a resoluo.



78/126

78


resoluo de 8 bits = 256 valoresresoluo de 16 bits = 65536 valores

eletrnica - resistores


79/126

79


Como funciona um resistor varivel?

no arduino, o valor da tenso transformadoem um valor digital entre 0 e 1023


80/126

80

atividadeprtica!

sensores analgicos prtica


81/126

81


ler o valor do resistor varivel e ligar um LED seesse valor passar de um determinado limite.



82/126

82


esquemtico




83/126

83

se so es a a g cos p t ca

circuito



84/126


85/126


[ Dezembro/2010 ]

protocolos decomunicao

comunicao serial RS232


86/126

86

chip ATMEGA 168 s tem interface serial, notem USB

nossa placa arduino possui um chip queconverte Serial para USB

usamos o mesmo cabo USB pra enviar dados proPC via serial



87/126

87

o arduino possui uma biblioteca queimplementa comunicao serial

Serial.begin();

Serial.print();

Serial.read();



88/126

88

Leds TX: dados enviados

para o PC

RX: dadosrecebidos do PC


89/126

89

atividadeprtica!

comunicao serial - prtica


90/126

90

p

Hello Arduino via serial



91/126

91

p

eletrnica resistores LDR


92/126

92

resistor varivel sensvel luz

eletrnica resistores LDR


93/126

93

resistor varivel sensvel luz

circuito para arduino

porque o resistor de 1k?- para limitar a correntese o LDR assumir valoresmuito baixos


94/126

94

atividadeprtica!



95/126

95

ler valores do LDR e enviar via serial


96/126

96

atividadeprtica!


97/126

Perguntas


98/126

98


99/126

sensores sonoros


100/126

100

circuito para amplificar o sinal do microfonepara o arduino

sensores sonoros


101/126

101

j temos o circuito pronto!


102/126

102

atividadeprtica!

sensores sonoros - prtica


103/126

103

detectar comandos sonoros e acender ledscorrespondentes

dica: medir a tenso de sada do circuito paracalibrar o microfone (lembrando que a sadasegura o valor por 0,5 segundo).


104/126

atuadores sonoros


105/126

105

Buzzer piezoeltrico formado por cermica

piezoeltrica e discometlico

ao receber uma tensoo cristal se expande,quando removemos atenso ele volta

atuadores sonoros


106/126

106

Buzzer piezoeltrico 2 fios: preto

negativo e vermelho positivo

aplicando uma tensovarivel produzvibrao que traduzida em som


107/126

107

atividadeprtica!

atuadores sonoros - prtica


108/126

108

programar o arduinopara emitir som

como ligar o buzzer: fiopreto no GND evermelho no pino desada desejado

podemos ligar umresistor em srie paradiminuir o volume

atuadores sonoros


109/126

109

como programar o arduino para tocar uma notamusical?

uma nota musical um som em uma determinadafrequncia

a frequncia de uma nota significa quantas vezes oatuador sonoro vibra em 1 segundo


110/126



111/126

111

funestipoRetorno nome(tipo parametro1, tipo parametro2){

//corpo da fuo

return variavel_do_mesmo_tipo_de_retorno;}

Exemplo:

int funcaoSoma(int a, int b)

{int resultado = a + b;

return resultado;}



112/126

112

arrays conjunto (sequencia) de variveis do mesmo tipo seus valores so acessados atravs do ndice

tipo nome[tamanho] = {lista de valores separados por virgula};

Exemplo:int valores[4] = {100, 200, 300, 400};char vogais [5] = {a, e, i, o, u};

int num = valores[2];

int y = 3;int x = valores[y];char vogal = vogais[y];

atuadores sonoros


113/126

113

como programar o arduino para para tocar umanota musical?

timeHigh = periodo / 2 = 1 / (2 * frequncia)

* nota frequncia periodo tempo em nivel alto* c (d) 261 Hz 3830 1915* d (r) 294 Hz 3400 1700* e (mi) 329 Hz 3038 1519* f (f) 349 Hz 2864 1432* g (sol) 392 Hz 2550 1275* a (l) 440 Hz 2272 1136* b (si) 493 Hz 2028 1014* C (d) 523 Hz 1912 956

char notes[] = { 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'a', 'b', 'C' };int tones[] = { 1915, 1700, 1519, 1432, 1275, 1136, 1014, 956 };


114/126


115/126


116/126

116

atividadeprtica!

atuadores sonoros - prtica


117/126

117

tocar uma melodia, baseado na escala de notasabaixo:

cdef ff cdcd dd cgfe ee cdef ff

Perguntas


118/126

118


119/126

eletrnica displays de LEDs (7 seg)


120/126

120

conjunto de leds organizados de forma a representar numeros ecaracteres

ligando os leds corretos, representamos numeros

catodo comum ouanodo comum


121/126

121

atividadeprtica!


122/126

displays de LEDs - prtica


123/126

123

temporizador digital - protoboard

Perguntas


124/126

124

prtica final de hoje luzes e sons


125/126

125

montar um dispositivo interativo que utilizeluz e som como entradas e/ou sadas.

arduino - referencias


126/126

Lista dos comandos da linguagem em:

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

Lista dos tutoriais em:

http://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePage
http://arduino.cc/en/Reference/HomePagehttp://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePagehttp://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePagehttp://arduino.cc/en/Reference/HomePage

Documents

cesarintroducaoarduino-101207113912-phpapp01