Guia Iniciante Arduino - Multilógica Shop

ArduinoGuia Iniciante Versão 10 MULTILÓGICA SHOP Open Source Hardware wwwmultilogicashopcom 2 multilogicashopcom Índice Índice 2 Prefácio 5 A MultilógicaShop 6 O Que Vou Aprender 7 Objetivo 7 Fonte de Informação 8 Segurança e Cuidados 9 1 Conceitos Básicos 10 11 Computação Física 11 12 Open Source Hardware 12 13 Software Livre 13 14 Arduino 14 15 Processing 15 16 Fritzing 16 17 Creative Commons 17 18 Licença da Obra 18 2 Eletrônica 20 21 Conceito de Eletrônica 21 22 Voltagem 22 23 Corrente Elétrica 22 24 Corrente Contínua 23 25 Corrente Alternada 23 26 Resistência24 27 Lei de Ohm 24 28 Sistemas Eletrônicos 25 29 Entradas 25 210 Saídas 25 3 multilogicashopcom 211 Processamento de Sinal 26 212 Resumo dos Sistemas Eletrônicos 26 213 Sinais Eletrônicos 27 214 Variável Digital 27 215 Variável Analógica28 216 EntradaSaída Digital 29 217 EntradaSaída Analógica 29 218 Divisor de Voltagem 30 219 Conversor AnalógicoDigital 30 220 Modulação por Largura de Pulso PWM 31 221 Comunicação Serial31 3 Componentes Eletrônicos 32 31 Microcontrolador 33 32 Protoboard 34 33 Resistor 35 34 Termistor 36 35 Diodo 36 36 Transistor37 37 Capacitor 38 38 LED 39 39 LED RGB 39 310 Display de LCD 40 311 Botão 41 312 Reed Switch 41 313 Potenciômetro 42 314 Fotocélula 42 315 Transdutor Piezoelétrico 43 316 Motor CC 43 317 Relê 44 4 Arduino 45 41 O Projeto Arduino 46 42 Arduino Uno R3 47 4 multilogicashopcom 43 Família Arduino 48 44 Shields para Arduino 49 45 Livros 50 5 Instalação de Software 51 51 Arduino em Windows 52 52 Arduino em Mac OS X 57 53 Arduino em Linux 63 6 Programação 64 61 Conceito de Programação 65 62 Linguagem de Programação 66 63 Linguagem de Máquina 67 64 Linguagem Assembly 67 65 Linguagem de Alto Nível 68 66 Algoritmo 68 7 Programação Arduino 69 71 Software Arduino 70 72 Programando o Arduino 75 8 Kit Arduino Uno R3 Iniciante 85 9 Tutoriais 87 91 Hello World Piscar 88 92 Botão 94 93 Leitura Serial de uma Entrada Digital 100 94 Leitura Serial de uma Entrada Analógica 107 95 Comando com Comunicação Serial 112 96 Fade 116 97 Loop 121 98 Sensor LDR 126 99 Termistor 133 910 Motor CC 137 911 Display LCD 141 5 multilogicashopcom Prefácio A MultilógicaShop a partir do Guia del Arduino criado pela Tienda de Robótica da Colombia traz este guia que aborda a aprendizagem sobre o conceito DIY Do it yourself ou em portugês Faça você mesmo A partir de um detalhado estudo elaboramos o Kit Arduino Iniciante baseado na placa Arduino Uno R3 base para todo este material didático Neste guia abordaremos temas fundamentais como o hardware e software livre revisando de maneira cuidadosa o projeto Arduino e usando como base o software Fritzing para realizar montagens claras e semelhantes à realidade Não é necessário que você saiba de eletrônica ou programação porque com os próximos capítulos repassaremos os conceitos fundamentais Após conhecer estes temas básicos teremos um capítulo dedicado a explicar componentes eletrônicos como um LED um motor um relê e muito mais Também foi desenvolvido um capítulo especial sobre Arduino e Fritzing que você não pode perder O Kit Arduino Iniciante e este guia são ideais para todo âmbito de aprendizagem desde o colégio até a universidade e se você se dedica por hobby não pode deixar de ter este guia já que um capítulo completo está dedicado a mostrar todo o kit Finalmente chegamos a uma parte mais que especial ao capítulo dos tutoriais onde passo a passo serão explicados alguns exemplos durante os quais você encontrará perguntas dicas e exercícios 6 multilogicashopcom A MultilógicaShop A Multilógica foi fundada em 1990 com foco em tecnologia e desenvolvimento Em 2009 iniciou uma nova etapa com a importação de produtos Open Source e marcas relacionadas de grande expressividade internacional O Arduino sempre foi um dos principais objetivos e com ele centenas de produtos hoje fazem parte do catálogo virtual da loja A qualidade no serviço e a atenção ao cliente sempre estiveram entre nossos MULTILÓGICA SHOP Open Source Hardware principais objetivos por conta disso possuímos o catálogo mais completo do Brasil no setor e mantemos a meta de atender aos mais exigentes consumidores e desenvolvedores Hoje depois de milhares de cliente atendidos apresentamos o Guia Iniciante do Arduino Aproveitem a leitura 7 multilogicashopcom Objetivo Conhecer o funcionamento das coisas é algo que estimula nossa curiosidade desde o início dos tempos Hoje em dia vemos uma realidade onde encontramos com facilidade a automação a domótica automação de casas e edifícios a interação entre pessoas e máquinas a eletrônica a mecânica e a programação Quase qualquer processo que podemos imaginar tem uma porcentagem de dependência destas máquinas Por exemplo seu despertador Ele tocou às 6 horas da manhã para que você fosse para a escola ou o trabalho Essa máquina trabalhou durante toda a noite para ao final avisar que era hora de despertar O propósito deste guia é abordar o conceito de computação física que é a capacidade de interação e comunicação de uma máquina com os humanos usando sensores e atuadores As decisões serão executadas pelo microcontrolador que é o núcleo da placa Arduino o coração deste material O Que Vou Aprender Muitas vezes pensamos que os temas tecnológicos pedem uma grande habilidade técnica e um grande conhecimento mas isso não é verdade Nosso objetivo com este guia é fazer com que esses processos tecnológicos sejam simples de entender e demonstrar que aqueles mais complexos na verdade são a união de vários processos simples Com este guia você vai aprender conceitos que poderá aplicar em seus próprios projetos 8 multilogicashopcom Fonte de Informação A Wikipedia é uma enciclopédia na nuvem onde você pode encontrar grande variedade de informação em diferentes idiomas e é de uso livre Neste guia incorporamos conteúdo da Wikipedia textos e imagens com o objetivo de explicar os diversos conceitos que abordamos O conteúdo da Wikipedia utilizado neste guia foi traduzido diretamente em alguns casos e em outros os conceitos foram reeditados para explicar mais facilmente uma ideia Wikipedia é uma plataforma de conteúdo livre de modo que todo o texto está disponível sob a licença Creative Commons Atribuição Compartilhamento pela mesma Licença bysa A maior parte do conteúdo também está disponível sob a Licença de Documentação Livre GNU GFDL Isso significa que o conteúdo Wikipedia pode ser distribuído de acordo com o estabelecido nestas licenças 9 multilogicashopcom Segurança e Cuidados Sua área de trabalho é um espaço muito importante para desenvolver seus projetos Arduino Trabalhe sempre em um ambiente tranquilo e bem iluminado e mantenha sua bancada sempre limpa e seca Cuidado ao trabalhar com qualquer tipo de circuito impresso como o próprio Arduino As conexões destas placas são expostas portanto não apoie sua placa em suportes condutores e tenha cuidado com cabos desencapados nas proximidades Embora estas situações possam causar curtos circuitos elas não oferecem riscos físicos devido às baixas voltagens e potências envolvidas Lembrese você não vai se machucar mas destruir uma placa é sempre frustrante Os produtos do site bem como os kits destinados a iniciantes são apenas bases para a compreensão dos princípios de funcionamento dos diversos elementos envolvidos Sendo assim a MultilógicaShop não se responsabiliza por mal uso dos produtos imperícia ou falha prática na execução dos experimentos Não se responsabiliza pela aplicação em equipamentos de terceiros pelo uso comercial de qualquer experimento ou informação contida bem como insucesso ou lucros cessantes de qualquer natureza Não recomenda e não dá anuência em testes com animais no corpo humano e em suporte de vida Não se responsabiliza por e não recomenda o uso em transporte de cargas suspensas Não se responsabiliza por acidentes ou ferimentos que possam advir de experimentos com quaisquer de nossos produtos E não recomenda e desencoraja o manuseio de tensões diretas da rede de distribuição elétrica 10 multilogicashopcom 1 Conceitos Básicos 11 multilogicashopcom 11 Computação Física A computação física significa a construção de sistemas interativos físicos mediante o uso de software e hardware que integrados podem sentir e responder ao mundo analógico Embora esta definição seja ampla o suficiente para englobar aspectos como os sistemas inteligentes de controle de tráfico de automóveis ou os processos de automatização em fábricas em um sentido mais amplo a computação física é uma estrutura criativa para a compreensão da relação entre os seres humanos e o mundo digital Na prática frequentemente este termo descreve desenhos de projetos DIY ou objetos que utilizam sensores e microcontroladores para traduzir entradas analógicas a sistemas baseados em software ou controlar dispositivos eletromecânicos como motores servos iluminação ou outro hardware Outras implementações de computação física trabalham com o reconhecimento de voz que captam e interpretam as ondas sonoras através de microfones ou outros dispositivos de detecção de ondas sonoras também a visão por computador que aplica algoritmos aos vídeos detectados por algum tipo de câmera Interfaces táteis são também um exemplo de computação física O prototipado criar montagens rápidas com ajuda de uma protoboard e componentes básicos de eletrônica tem um papel importante na computação física Ferramentas como o Arduino e o Fritzing são úteis para designers artistas estudantes e hobistas porque ajudam a elaborar protótipos rapidamente 12 multilogicashopcom 12 Open Source Hardware Open Source Hardware consiste em dispositivos físicos de tecnologia concebidos e oferecidos pelo movimento de design aberto Tanto o software livre como o open source hardware são criados sob o movimento de cultura open source e aplica este conceito a uma variedade de componentes O termo normalmente significa que a informação sobre o hardware é facilmente reconhecida O design no hardware ou seja desenhos mecânicos esquemas lista de materiais dados de layout do PCB código fonte e dados de layout de circuitos integrados além do software livre que aciona o hardware estão todos liberados com a abordagem livre e open source Anualmente a Open Source Hardware Association organiza a conferência OpenHardware Summit da qual a MultilógicaShop é patrocinadora que é a primeira conferência abrangente do mundo sobre hardware aberto um espaço para discutir e chamar a atenção para este movimento em rápido crescimento 13 multilogicashopcom 13 Software Livre Software livre é o software que é distribuído juntamente com o seu códigofonte e é liberado sob os termos que garantem aos usuários a liberdade de estudar adaptarmodificar e distribuir o software O software livre é muitas vezes desenvolvido em colaboração entre programadores voluntários como parte de um projeto de desenvolvimento de software open source A Free Software Foundation considera um software como livre quando atende aos quatro tipos de liberdade para os usuários Liberdade 0 A liberdade para executar o programa para qualquer propósito Liberdade 1 A liberdade de estudar o software Liberdade 2 A liberdade de redistribuir cópias do programa de modo que você possa ajudar ao seu próximo Liberdade 3 A liberdade de modificar o programa e distribuir estas modificações de modo que toda a comunidade se beneficie Os usuários deste tipo de software são livres porque não precisam pedir permissão e não estão vinculados a licenças proprietárias restritivas A Open Source Initiative OSI Iniciativa pelo Código Aberto é uma organização dedicada a promover o software de código aberto ou software livre Ela foi criada para incentivar uma aproximação de entidades comerciais com o software livre Sua atuação principal é a de certificar quais licenças se enquadram como licenças de software livre e promovem a divulgação do software livre e suas vantagens tecnológicas e econômicas A OSI assim como muitos membros da comunidade considera que o software é em primeiro lugar uma ferramenta e que o mérito dessa ferramenta deve ser julgado com base em critérios técnicos Para eles o software livre no longo prazo é economicamente mais eficiente e de melhor qualidade e por isso deve ser incentivado Além disso a participação de empresas no ecossistema do software livre é considerada fundamental pois são as empresas que viabilizam o aumento no desenvolvimento implantação e uso do software livre 14 multilogicashopcom 14 Arduino Arduino é uma plataforma de eletrônica aberta para a criação de protótipos baseada em software e hardware livres flexíveis e fáceis de usar Foi desenvolvida para artistas designers hobistas e qualquer pessoa interessada em criar objetos ou ambientes interativos O Arduino pode adquirir informação do ambiente através de seus pinos de entrada para isso uma completa gama de sensores pode ser usada Por outro lado o Arduino pode atuar no ambiente controlando luzes motores ou outros atuadores Os campos de atuação para o controle de sistemas são imensos podendo ter aplicações na área de impressão 3D robótica engenharia de transportes engenharia agronômica musical moda e tantas outras O microcontrolador da placa Arduino é programado mediante a linguagem de programação Arduino baseada em Wiring e o ambiente de desenvolvimento IDE está baseado em Processing Os projetos desenvolvidos com Arduino podem ser executados mesmo sem a necessidade de estar conectados a um computador apesar de que também podem ser feitos comunicandose com diferentes tipos de software como Flash Processing ou MaxMSP As placas podem ser feitas a mão ou compradas montadas de fábrica O download do software pode ser feito de forma gratuita e os desenhos da placa estão disponíveis sob uma licença aberta assim você também é livre para adaptálo às suas necessidades wwwarduinocc 15 multilogicashopcom 15 Processing Processing é uma linguagem de programação de código aberto e ambiente de desenvolvimento integrado IDE construído para as artes eletrônicas e comunidades de projetos visuais com o objetivo de ensinar noções básicas de programação de computador em um contexto visual O projeto foi iniciado em 2001 por Casey Reas e Ben Fry ambos exmembros do Grupo de Computação do MIT Media Lab Um dos objetivos do Processing é atuar como uma ferramenta para nãoprogramadores iniciados com a programação através da satisfação imediata com um retorno visual 16 multilogicashopcom 16 Fritzing Fritzing é um programa de automação de design eletrônico open source destinado a ajudar designers e artistas a passar dos protótipos utilizando por exemplo placas de teste para os produtos finais Fritzing foi criado sob os princípios de Processing e Arduino e permite a designers artistas pesquisadores e amadores documentar seu protótipo baseado em Arduino e criar diagramas de circuitos impressos para mais tarde fabricar Além disso tem um site complementar que ajuda a compartilhar e discutir projetos experiências e reduzir os custos de fabricação 17 multilogicashopcom 17 Creative Commons A CC é uma organização não governamental sem fins lucrativos localizada na California voltada a expandir a quantidade de obras criativas disponíveis através de suas licenças que permitem a cópia e compartilhamento com menos restrições que o tradicional todos direitos reservados As licenças Creative Commons foram idealizadas para permitir a padronização de declarações de vontade no tocante ao licenciamento e distribuição de conteúdos culturais em geral textos músicas imagens filmes e outros de modo a facilitar seu compartilhamento e recombinação sob a égide de uma filosofia copyleft Creative Commons tem sido abraçada por muitos criadores de conteúdo pois permite controle sobre a maneira como sua propriedade intelectual será compartilhada 18 multilogicashopcom 18 Licença da Obra Este guia está sob uma licença Creative Commons Você tem o direito de Compartilhar reproduzir distribuir e transmitir este trabalho Adaptar este trabalho De acordo com as seguintes condições Atribuição Tem de fazer a atribuição do trabalho da maneira estabelecida pelo autor ou licenciante mas sem sugerir que este o apoia ou que subscreve o seu uso do trabalho Não Comercial Não pode usar este trabalho para fins comerciais Compartilha Igual Se alterar ou transformar este trabalho ou criar um trabalho baseado neste trabalho só pode distribuir o trabalho resultante licenciandoo com a mesma licença ou com uma licença semelhante a esta No entendimento de que 19 multilogicashopcom Renúncia Qualquer uma das condições acima pode ser renunciada pelo titular do direito de autor ou pelo titular dos direitos conexos se obtiver deste uma autorização para usar o trabalho sem essa condição Domínio Público Quando a obra ou qualquer dos seus elementos se encontrar no domínio público nos termos da lei aplicável esse estatuto não é de nenhuma forma afetado pela licença Outros Direitos A licença não afeta de nenhuma forma qualquer dos seguintes direitos Os seus direitos de uso legítimo fair dealing ou fair use concedidos por lei ou outras exceções e limitações aplicáveis ao direito de autor e aos direitos conexos Os direitos morais do autor Direitos de que outras pessoas possam ser titulares quer sobre o trabalho em si quer sobre a forma como este é usado tais como os direitos de publicidade ou direitos de privacidade Aviso Em todas as reutilizações ou distribuições tem de deixar claro quais são os termos da licença deste trabalho A melhor forma de fazêlo é colocando um link para esta página 21 multilogicashopcom 21 Conceito de Eletrônica Numa definição mais abrangente podemos dizer que a eletrônica é o ramo da ciência que estuda o uso de circuitos formados por componentes elétricos e eletrônicos com o objetivo principal de representar armazenar transmitir ou processar informações além do controle de processos e servo mecanismos Sob esta ótica também se pode afirmar que os circuitos internos dos computadores os sistemas de telecomunicações os diversos tipos de sensores e transdutores estão todos dentro da área de interesse da eletrônica Dividese em analógica e em digital porque suas coordenadas de trabalho optam por obedecer estas duas formas de apresentação dos sinais elétricos a serem tratados Também é considerada um ramo da eletricidade que por sua vez é um ramo da Física onde se estudam os fenômenos das cargas elétricas elementares as propriedades e comportamento do elétron fótons partículas elementares ondas eletromagnéticas etc 22 multilogicashopcom 22 Voltagem 23 Corrente Elétrica Tensão elétrica também conhecida como diferença de potencial DDP ou voltagem é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ou a diferença em energia elétrica potencial por unidade de carga elétrica entre dois pontos Sua unidade de medida é o volt ou joules por coulomb A diferença de potencial é igual ao trabalho que deve ser feito por unidade de carga contra um campo elétrico para se movimentar uma carga qualquer A corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica ou também é o deslocamento de cargas dentro de um condutor quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades A unidade padrão no Sistema Internacional de Unidades para medir a intensidade de corrente é o ampere Para medir a corrente podese utilizar um amperímetro Uma corrente elétrica já que se trata de um movimentos de cargas produz um campo magnético um fenômeno que pode ser usado como um eletroímã sendo este o princípio de funcionamento de um motor Um voltímetro pode ser utilizado para se medir a diferença de potencial entre dois pontos em um sistema sendo que usualmente um ponto referencial comum é o terra A tensão elétrica pode ser causada por campos elétricos estáticos por uma corrente elétrica sob a ação de um campo magnético por campo magnético variante ou uma combinação dos três 23 multilogicashopcom 24 Corrente Contínua 25 Corrente Alternada Corrente contínua corrente direta corrente galvânica ou ainda corrente constante CC ou DC do inglês direct current é o fluxo ordenado de elétrons sempre numa direção Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos 6 12 ou 24V pequenas baterias geralmente de 9V pilhas 12V e 15V dínamos células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua Normalmente é utilizada A corrente alternada CA ou AC do inglês alternating current é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente Entretanto em certas aplicações diferentes formas de ondas são utilizadas tais como triangular ou ondas quadradas Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo a de corrente alternada é composta por fases e muitas vezes pelo fio neutro para alimentar aparelhos eletrônicos entre 12V e 24V e os circuitos digitais de equipamento de informática computadores modems hubs etc Este tipo de circuito possui um polo negativo e outro positivo é polarizado cuja intensidade é mantida Mais corretamente a intensidade cresce no início até um ponto máximo mantendose contínua ou seja sem se alterar Quando desligada diminui até zero e extingue se 24 multilogicashopcom 26 Resistência 27 Lei de Ohm Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada É medida em ohms Ω Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica através de seu material A essa oposição damos o nome de resistência elétrica Causam uma queda de tensão em A Lei de Ohm afirma que a corrente I que circula através de um dado circuito é directamente proporcional à voltagem aplicada V e inversamente proporcional à resistência R da mesma A pirâmide ao lado é muito útil para conhecer esta fórmula Por exemplo cubra com um dedo a letra V voltagem então a voltagem será igual à corrente I vezes a resistência R Ou para calcular a resistência divida a voltagem V pela corrente I alguma parte de um circuito elétrico porém jamais causam quedas de corrente elétrica apesar de limitar a corrente Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal porém há uma queda de tensão Utilizandose disso é possível usar os resistores para controlar a tensão sobre os componentes desejados 25 multilogicashopcom 28 Sistemas Eletrônicos 29 Entradas Um sistema eletrônico é um conjunto de circuitos que interagem entre si para obter um resultado Uma forma de entender os sistemas eletrônicos consiste em dividilos em entradas saídas e processamento de sinais As entradas ou inputs são sensores eletrônicos ou mecânicos que tomam os sinais em forma de temperatura pressão umidade contato luz movimento ph etc do mundo físico e converte em sinais de corrente ou voltagem Exemplos de entradas são sensores de gás temperatura pulsadores fotocélulas potenciômetros sensores de movimento e muitos mais 210 Saídas As saídas ou outputs são atuadores ou outros dispositivos que convertem os sinais de corrente ou voltagem em sinais fisicamente úteis como movimento luz som força ou rotação entre outros Exemplos de saídas são motores LEDs ou sistemas de luzes que acendem automaticamente quando escurece ou um buzzer que gere diversos tons 26 multilogicashopcom 211 Processamento de Sinal 212 Resumo dos Sistemas Eletrônicos O processamento de sinal é realizado mediante circuitos conhecidos como microcontroladores São circuitos integrados construídos para manipular interpretar e transformar os sinais de voltagem e corrente vindos dos sensores entradas e e ativar determinadas ações nas saídas Como exemplo imaginamos um aparelho de TV A entrada é um sinal recebido por uma antena ou um cabo Os circuitos integrados do interior do aparelho extraem a informação sobre brilho cor e som deste sinal Os dispositivos de saída são a tela LCD que converte os sinais eletrônicos em imagens visíveis e as caixas de som que emitem o som Outro exemplo pode ser um circuito que controle a temperatura de um ambiente Um sensor de temperatura e um circuito integrado são os responsáveis por converter um sinal de entrada em um nível de voltagem apropriado Se a temperatura registrada do ambiente é muito alta este circuito enviará a informação a um motor para que este ligue um ventilador que resfriará o local 27 multilogicashopcom 213 Sinais Eletrônicos 214 Variável Digital As entradas e saídas de um sistema eletrônico serão consideradas como sinais variáveis Em eletrônica se trabalha com variáveis que são tomadas na forma de tensão ou corrente que podem simplesmente ser chamados de sinais Os sinais podem ser de dois tipos digital ou analógico Também chamadas de variáveis discretas se caracterizam por ter dois estados diferentes e portanto também podem ser chamadas de binárias em lógica seria valores Verdadeiro V e Falso F ou poderiam ser 1 ou 0 respectivamente Um exemplo de um sinal digital é o interruptor da campainha da sua casa porque ele tem somente dois estados pulsado e sem pulsar Apagado 0 Aceso 1 28 multilogicashopcom 215 Variável Analógica São aquelas que podem tomar um número infinito de valores compreendidos entre dois limites A maioria dos fenômenos da vida real são sinais deste tipo som temperatura luminosidade etc Um exemplo de sistema eletrônico analógico é de um palestrante que se preocupa em amplificar o som da sua voz para que seja escutado por uma grande audiência As ondas de som que são analógicas na sua origem são capturadas por um microfone e convertidas em uma pequena variação analógica de tensão denominada sinal de áudio 29 multilogicashopcom 217 EntradaSaída Analógica 216 EntradaSaída Digital Botão LDR LED Motor DC Reed switch Potenciômetro Entrada Entrada Saída Saída Entrada Entrada 30 multilogicashopcom 218 Divisor de Voltagem 219 Conversor AnalógicoDigital Em eletrônica a regra do divisor de tensão é uma técnica de projeto utilizada para criar uma tensão elétrica Vout que seja proporcional à outra Vin Desta forma a voltagem de uma fonte é repartida entre uma ou mais resistências conectadas em série Em um circuito deste tipo duas Um conversor analógico digital ou ADC em inglês AnalogtoDigital Converter é um dispositivo eletrônico capaz de gerar uma representação digital a partir de uma grandeza analógica convertendo uma entrada analógica de voltagem em um valor binário Se utiliza em equipamentos eletrônicos como computadores gravadores de som e vídeo e equipamentos de telecomunicações Estes conversores são muito úteis na interface entre dispositivos digitais e dispositivos analógicos e são utilizados em aplicações como leitura de sensores digitalização de áudio vídeo etc resistências são ligadas em série como no esquema a seguir A tensão de saída Vout é dada pela fórmula Desta forma podemos obter qualquer fração entre 0 e 1 da tensão Vin 31 multilogicashopcom 220 Modulação por Largura de Pulso PWM 221 Comunicação Serial A modulação por largura de pulso MLP mais conhecida pela sigla em inglês PWM PulseWidth Modulation de um sinal ou em fontes de alimentação envolve a modulação de sua razão cíclica duty cycle para transportar qualquer informação sobre um canal de comunicação ou controlar a quantidade de energia que se envia em uma carga É uma interface de comunicação de dados digitais em que a informação é enviada um bit de cada vez sequencialmente É diferente da comunicação paralela em que todos os bits de cada símbolo são enviados juntos A comunicação serial é usada em toda comunicação de longo alcance e na maioria das redes de computadores Um de seus usos é monitorar através da tela do computador o estado de um periférico conectado Por exemplo ao pulsar a Por exemplo se aplicamos PWM a um LED podemos variar a intensidade do brilho e se aplicamos PWM a um motor DC conseguimos variar a velocidade do mesmo com a característica de manter sua força constante letra A do teclado se deve acender um LED conectado de maneira remota ao computador 32 multilogicashopcom 3 Componentes Eletrônicos 33 multilogicashopcom 31 Microcontrolador Um microcontrolador é um circuito integrado programável capaz de executar as ordens gravadas em sua memória Um microcontrolador possui em seu interior três unidades funcionais principais unidade central de processamento memória e periféricos de entrada e saída Os microcontroladores se diferenciam dos processadores pois além dos componentes lógicos e aritméticos usuais de um microprocessador de uso geral o microcontrolador integra elementos adicionais em sua estrutura interna como memória de leitura e escrita para armazenamento de dados memória somente de leitura para armazenamento de programas EEPROM para armazenamento permanente de dados dispositivos periféricos como conversores analógico digitais ADC conversores digitaisanalógicos DAC em alguns casos e interfaces de entrada e saída de dados São geralmente utilizados em automação e controle de produtos e periféricos como sistemas de controle de motores automotivos controles remotos máquinas de escritório e residenciais brinquedos sistemas de supervisão etc Por reduzir o tamanho custo e consumo de energia e se comparados à forma de utilização de microprocessadores convencionais aliados a facilidade de desenho de aplicações juntamente com o seu baixo custo os microcontroladores são uma alternativa eficiente para controlar muitos processos e aplicações 34 multilogicashopcom 32 Protoboard É uma placa reutilizável usada para construir protótipos de circuitos eletrônicos sem solda Uma protoboard é feita por blocos de plástico perfurados e várias lâminas finas de uma liga metálica de cobre estanho e fósforo Conexões internas 35 multilogicashopcom 33 Resistor É um componente formado por carbono e outros elementos resistentes usados para limitar a corrente elétrica em um circuito Por seu tamanho muito reduzido é inviável imprimir nos resistores as suas respectivas resistências Optouse então pelo código de cores que consiste em faixas coloridas no corpo do resistor indicadas como a b c e de tolerância As primeiras três faixas servem para indicar o valor nominal de suas resistência e a última faixa a porcentagem na qual a resistência pode variar seu valor nominal conforme a seguinte equação R 10a b x 10c da tolerância Exemplo Um resistor de 2700000Ω 27MΩ com uma tolerância de 10 seria representado pela figura 1ª cifra vermelho 2 2ª cifra violeta 7 Multiplicador verde 105 Tolerância prata 10 Símbolo 36 multilogicashopcom 34 Termistor É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor É um componente que permite que a corrente atravesse somente em um sentido O termistor NTC do inglês Negative Temperature Coefficient é um componente eletrônico semicondutor sensível à temperatura utilizado para controle medição ou polarização de circuitos eletrônicos Possui um coeficiente de variação de resistência que varia negativamente conforme a temperatura aumenta ou seja a sua resistência elétrica diminui com o aumento da temperatura Símbolo Símbolo 35 Diodo 37 multilogicashopcom 36 Transistor É utilizado principalmente como amplificador interruptor de sinais elétricos e como retificador elétrico em um circuito O termo provém do inglês transfer resistor resistor resistência de transferência como era conhecido pelos seus inventores O processo de transferência de resistência no caso de um circuito analógico significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da polarização pré estabelecida Graças a esta função a corrente elétrica que passa entre coletor C base B e emissor E do transistor varia dentro de determinados parâmetros préestabelecidos e processa a amplificação de sinal Entendese por amplificar o procedimento de tornar Símbolo um sinal elétrico mais fraco num mais forte Um sinal elétrico de baixa intensidade como o sinal gerado por um microfone é injetado num circuito eletrônico transistorizado por exemplo cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características A este processo todo dáse o nome de ganho de sinal Atualmente os transistores se encontram em todos os aparelhos de uso doméstico e cotidiano rádios televisões gravadores aparelhos de som microondas lavadoras carros calculadores impressoras celulares etc 38 multilogicashopcom 37 Capacitor O capacitor é um dispositivo elétrico capaz de armazenar cargas elétricas Em circuitos eletrônicos alguns componentes necessitam que haja alimentação em corrente contínua enquanto a fonte está ligada em corrente alternada A resolução deste problema é um dos exemplos da utilidade de um capacitor Este elemento é capaz de armazenar energia potencial elétrica durante um intervalo de tempo e é construído utilizando um campo elétrico uniforme Um capacitor é composto por duas peças condutoras chamadas armaduras e um material isolante com propriedades específicas chamado dielétrico Símbolo 39 multilogicashopcom Símbolo 38 LED 39 LED RGB O LED Light Emitting Diode é um diodo que emite luz quando energizado Os LEDs apresentam muitas vantagens sobre as fontes de luz incandescentes como um consumo menor de energia maior tempo de vida menor tamanho grande durabilidade e confiabilidade O LED tem Um LED RGB é um LED que incorpora em um mesmo encapsulamento três LEDs um vermelho Red um verde Green e outro azul Blue Desta forma é possível formar milhares de cores ajustando de maneira individual cada cor Os três LEDs estão unidos por um negativo ou cátodo uma polaridade uma ordem de conexão Ao conectálo invertido não funcionará corretamente Revise os desenhos para verificar a correspondência do negativo e do positivo São especialmente utilizados em produtos de microeletrônica como sinalizador de avisos Também é muito utilizado em painéis cortinas e pistas de led Podem ser encontrados em tamanho maior como em alguns modelos de semáforos ou displays 40 multilogicashopcom 310 Display de LCD Um display de cristal líquido ou LCD liquid crystal display é um painel fino usado para exibir informações por via eletrônica como texto imagens e vídeos Um LCD consiste de um líquido polarizador da luz eletricamente controlado que se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes polarizadoras Suas principais características são leveza e portabilidade Seu baixo consumo de energia elétrica lhe permite ser utilizado em equipamentos portáteis alimentados por bateria eletrônica Um display de LCD pode variar o número de linhas e caracteres por linha a cor dos caracteres e a cor do fundo assim como ter ou não backlight Os modelos com backlight possuem melhor visualização 41 multilogicashopcom 311 Botão Um botão ou pulsador é utilizado para ativar alguma função Os botões são em geral ativados ao serem pulsados Um botão em um dispositivo eletrônico funciona geralmente como um interruptor elétrico No seu interior há dois contatos e se é um dispositivo normalmente fechado ou normalmente aberto ao pulsar o botão se ativará a função inversa à que se está realizando no momento É um interruptor elétrico ativado por um campo magnético por exemplo com um ímã Quando os contatos estão abertos se fecham na presença de um campo magnético Quando estão fechados se abrem É comumente usado em sensores de portas e janelas de alarmes antiroubo O ímã vai preso à porta e o reed switch ao batente Símbolo Símbolo 312 Reed Switch 42 multilogicashopcom Símbolo Símbolo 313 Potenciômetro 314 Fotocélula Um potenciômetro é uma resistência cujo valor é variável Desta maneira indiretamente podese controlar a intensidade de corrente que flui por um circuito se está conectado em paralelo ou controlar a voltagem ao conectálo em série São adequados para uso como elemento de controle em aparelhos eletrônicos O usuário o aciona para variar os parâmetros normais de funcionamento Um exemplo é o botão de volume de um rádio O LDR Light Dependant Resistor é uma resistência cujo valor em ohms varia de acordo com a luz incidente Uma fotocélula apresenta um baixo valor de resistência na presença de luz e um alto valor na sua ausência Pode ser encontrada em vários artigos de consumo como por exemplo em câmaras medidores de luz relógios com rádio alarmes de segurança ou sistemas de iluminação pública 43 multilogicashopcom 315 Transdutor Piezoelétrico 316 Motor CC Um transdutor piezoelétrico é muito prático para detectar vibrações ou golpes Pode ser usado como sensor através da leitura da voltagem de saída Este transdutor eletroacústico também pode ser usado como um pequeno buzzer para produzir um som ou zumbido contínuo ou intermitente O motor de corrente contínua CC é uma máquina que converte a energia elétrica em mecânica provocando um movimento rotatório Esta máquina de corrente contínua é uma das mais versáteis Seu fácil controle de posição pausa e velocidade a convertem em uma das melhores opções em aplicações de controle e automação de processos Por exemplo podese encontrar na tração de carros de brinquedo a pilhas ou nas rodas de um robô Símbolo Símbolo 44 multilogicashopcom 317 Relê É um interruptor eletromecânico usado para ligar ou desligar dispositivos Quando uma corrente circula pela bobina interna esta cria um campo magnético que atrai um ou uma série de contatos fechando ou abrindo circuitos Ao cessar a corrente da bobina o campo magnético também cessa fazendo com que os contatos voltem para a posição original Símbolo 46 multilogicashopcom 41 O Projeto Arduino O projeto Arduino começou no ano de 2005 com o objetivo de criar um dispositivo para estudantes que oferecesse controle integrado de projetos de design e interação e que fosse mais econômico que os sistemas de criação de protótipos disponíveis até o momento O que chamamos hoje de Arduino o microcontrolador nasceu na cidade italiana de Ivrea Nesta mesma cidade nos séculos X e XI houve um outro Arduino um nobre que se auto proclamou rei de toda a Itália obviamente a coisa não funcionou e como era comum na época ele foi morto pelos rivais O fato é que em sua cidade natal ele ainda é muito lembrado a avenida principal da cidade se chama Via Arduino bem como muitos comércios locais Enquanto viviam lá os integrantes do time que criou o Arduino o microcontrolador depois do expediente iam tomar uma cerveja Onde No Bar Arduino Assim o nome do Arduino o microcontrolador é uma homenagem ao Arduino o bar que por sua vez era uma homenagem ao outro Arduino o nobre O projeto Arduino foi desenvolvido por Massimo Banzi David Cuartielles Tom Igoe Gianluca Martino e David Mellis Está baseado em uma plataforma de código aberta chamada Wiring criada pelo artista colombiano Hernando Barragán durante uma tese de um master no Interaction Design Institute Ivrea Por outro lado Wiring está baseado em Processing e seu entorno de desenvolvimento integrado foi criado por Casey Reas e Ben Fry Não acredito que o Arduino existiria sem Wiring e não acredito que Wiring existiria sem Processing E que Processing sem dúvida não existiria sem Design by Numbers e John Maeda Entrevista a Casey Reas e Ben Fry Shiffman Daniel Set2009 47 multilogicashopcom 42 Arduino Uno R3 1 Conector USB para o cabo tipo AB 2 Botão de reset 3 Pinos de entrada e saída digital e PWM 4 LED verde de placa ligada 5 LED laranja conectado ao pin13 6 ATmega encarregado da comunicação com o computador 7 LED TX transmissor e RX receptor da comunicação serial 8 Porta ICSP para programação serial 9 Microcontrolador ATmega 328 cérebro do Arduino 10 Cristal de quartzo 16Mhz 11 Regulador de voltagem 12 Conector fêmea 21mm com centro positivo 13 Pinos de voltagem e terra 14 Entradas analógicas 48 multilogicashopcom 43 Família Arduino Com o passar dos anos a linha Arduino vem crescendo mais e mais e trazendo soluções para os mais diversos projetos Conheça um pouco mais desta família Arduino Leonardo Arduino Mega2560 R3 Arduino Esplora Arduino Mega ADK Arduino Pro Arduino Mini 05 Arduino FIO V3 Arduino Pro Mini Arduino LilyPad Arduino Micro 49 multilogicashopcom 44 Shields para Arduino Um shield é uma placa que permite expandir as funcionalidades originais do Arduino Alguns exemplos Arduino Ethernet Shield R3 Arduino XBee Shield Shield celular com SM5100B Shield GPS Shield LCD Colorido Shield WiFly Wireless SD Shield Shield MP3 Player Arduino ProtoShield R3 Kit Joystick Shield Kit Motor Shield R3 Arduino WiFi Shield 50 multilogicashopcom 45 Livros Várias edições em português e em inglês estão disponíveis tanto para você começar seus estudos com a plataforma Arduino como para ampliar seus conhecimentos 51 multilogicashopcom 5 Instalação de Software 52 multilogicashopcom 51 Arduino em Windows 1 Placa Arduino e um cabo USB AB Este tutorial serve para instalação das placas Arduino Uno Arduino Duemilanove Nano Arduino Mega 2560 ou Diecimila Para outras placas da linha Arduino devese buscar o tutorial correspondente Você também vai precisar de um cabo USB AB 2 Download do software do Arduino Faça download da última versão do software do Arduino Ao terminar descompacte o arquivo e mantenha a estrutura de pastas e subpastas Se quiser guarde esta pasta no drive C do seu computador Dentro desta pasta existe um arquivo chamado arduinoexe que é o ponto de entrada do programa do Arduino a IDE Integrated Development Environment 53 multilogicashopcom 3 Conectando o Arduino O Arduino Uno isolado usa a energia do computador através da conexão USB não sendo necessária energia externa Conecte a placa Arduino ao computador usando o cabo USB AB O LED verde de energia PWR deve acender 4 Instalando os drivers Drivers para Arduino Uno ou Arduino Mega 2560 com Windows 7 Vista ou XP Conecte a placa ao computador e aguarde o Windows iniciar o processo de instalação do driver Depois de alguns momentos o processo vai falhar Clique em concluir e dispense a ajuda do assistente Clique no Menu Principal e abra o Painel de Controle Dentro do Painel de Controle navegue até Sistema e Segurança Na sequência clique em Sistema selecione Hardware e depois clique em Gerenciador de Dispositivos Procure por Portas COM LPT onde você deve ver uma opção Arduino UNO COMxx Clique com o botão da direita em Arduino UNO COMxx e escolha a opção Atualizar Driver Depois escolha a opção Instalar de uma lista ou local específico Avançado e clique em avançar Finalmente navegue e escolha o driver arduinoinf localizado na pasta Drivers do software do Arduino que você baixou O Windows vai finalizar a instalação do driver a partir deste ponto 54 multilogicashopcom 5 Abrindo o programa Arduino Clique duas vezes na aplicação do Arduino o arquivo arduinoexe Caso o programa carregue com o idioma que não é da sua preferência você pode alterar na sessão de preferências do programa 6 Exemplo Piscar Abra o exemplo Piscar blink Arquivo Exemplos 01Basics Blink 55 multilogicashopcom 7 Selecione sua placa Você deve selecionar qual a sua placa Arduino Ferramentas Placa Arduino Uno 8 Selecione a porta Selecione agora a porta serial que conectará o Arduino Ferramentas Porta Serial Você deve selecionar a mesma porta que utilizou para confirgurar o sistema no passo 4 56 multilogicashopcom 9 Carregue o programa Agora simplesmente clique no botão Carregar da janela do programa Espere alguns segundos Você deve ver os LEDs RX e TX da placa piscarem Se o processo foi executado normalmente você verá uma mensagem de Transferência concluída Depois de alguns segundos você verá o LED do pin 13 piscar em laranja Neste caso parabéns Seu Arduino está pronto e instalado Se você tiver problemas na instalação pode acessar a página oficial do Arduino com algumas soluções 57 multilogicashopcom 52 Arduino em Mac OS X 1 Placa Arduino e um cabo USB AB Este tutorial serve para instalação das placas Arduino Uno Arduino Duemilanove Nano Arduino Mega 2560 ou Diecimila Para outras placas da linha Arduino devese buscar o tutorial correspondente Você também vai precisar de um cabo USB AB 2 Download do software do Arduino Faça download da última versão do software do Arduino Ao terminar o download clique duas vezes no arquivo zip para abrir a aplicação Arduino 58 multilogicashopcom 3 Instale o Software Se você está usando uma placa Arduino Uno ou Mega 2560 não é necessário instalar nenhum software Caso você esteja usando outra placa Arduino ou um modelo mais antigo talvez seja necessário instalar mais algum driver 4 Conectando o Arduino O Arduino Uno isolado usa a energia do computador através da conexão USB não sendo necessária energia externa Conecte a placa Arduino ao computador usando o cabo USB AB O LED verde de energia PWR deve acender Se você está usando uma placa Arduino Uno ou Mega 2560 uma janela deve aparecer informando que uma nova interface foi detectada Clique em Preferências de Sistema e clique em aplicar O Uno e o Mega 2560 vão aparecer como não configurados mas estarão funcionando corretamente Feche as preferências do sistema 5 Abrindo o programa Arduino Clique duas vezes na aplicação do Arduino Caso o programa carregue com o idioma que não é da sua preferência você pode alterar na sessão de preferências do programa 59 multilogicashopcom 6 Exemplo Piscar Abra o exemplo Piscar blink Arquivo Exemplos 01Basics Blink 60 multilogicashopcom 7 Selecione sua placa Você deve selecionar qual a sua placa Arduino Ferramentas Placa Arduino Uno 61 multilogicashopcom 8 Selecione a porta Selecione agora a porta serial que conectará o Arduino Ferramentas Porta Serial Em um Mac esta porta deve ser algo como devttyusbmodem para Uno ou Mega 2560 ou devttyusbserial para placas mais antigas Selecionando um Uno Mega 2560 ou uma placa mais nova 62 multilogicashopcom 9 Carregue o programa Agora simplesmente clique no botão Carregar da janela do programa Espere alguns segundos Você deve ver os LEDs RX e TX da placa piscarem Se o processo foi executado normalmente você verá uma mensagem de Transferência concluída Depois de alguns segundos você verá o LED do pin 13 piscar em laranja Neste caso parabéns Seu Arduino está pronto e instalado Se você tiver problemas na instalação pode acessar a página oficial do Arduino com algumas soluções 63 multilogicashopcom 53 Arduino em Linux Será necessário instalar alguns programas para usar Arduino em Linux A forma do procedimento depende da distribuição Primeiro faça download da última versão do Arduino para Linux na página oficial Para mais detalhes selecione sua distribuição ArchLinux Debian Fedora Gentoo MEPIS Mint openSUSE Puppy Pussy Slackware Ubuntu Xandros Debian derivative on Asus Eee PC CentOS 6 64 multilogicashopcom 6 Programação A programação é um grande recurso que nos permite criar diversas sequências de passos lógicos com o objetivo de cumprir nossas necessidades e de nossos sistemas Programar é uma arte que requer uma grande habilidade lógica e concentração por parte do programador 65 multilogicashopcom 61 Conceito de Programação É o processo de projetar escrever provar depurar e manter o código fonte de programas de computador O código fonte é escrito em uma linguagem de programação O propósito da programação é criar programas que executem um comportamento desejado O processo de escrever um código requer frequentemente conhecimentos em várias áreas distintas além do domínio da linguagem a utilizar algoritmos especializados e lógica formal Programar engloba áreas como a análise e o projeto da aplicação Para criar um programa que o computador interprete e execute as instruções escritas deve se usar uma linguagem de programação No início os computadores interpretavam somente instruções em uma linguagem específica uma linguagem de programação de baixo nível conhecida como código máquina excessivamente complicada para programar Consiste somente em cadeias de números 1 e 0 sistema binário Para facilitar o trabalho de programação os primeiros cientistas que trabalhavam na área decidiram substituir as instruções sequências de um e zero por palavras ou letras do inglês codificando e criando assim uma linguagem de maior nível conhecida como Assembly Por exemplo para somar se usa a letra A do inglês add Realmente escrever em linguagem assembly é basicamente o mesmo que com a linguagem máquina mas as letras e as palavras são mais fáceis de lembrar e entender que sequências de números binários À medida que a complexidade das tarefas que realizavam os computadores aumentava foi necessário desenvolver um método mais simples de programação Então foram criadas as linguagens de alto nível Enquanto que uma tarefa tão simples como multiplicar dois números necessita um conjunto de instruções em linguagem assembly em uma linguagem de alto nível basta com uma 66 multilogicashopcom 62 Linguagem de Programação Uma linguagem de programação é um idioma artificial desenvolvido para expressar operações que podem ser executadas por máquinas como os computadores Podem ser usadas para criar programas que controlam o comportamento físico e lógico de uma máquina para expressar algoritmos com precisão ou como modo de comunicação entre as pessoas Está formada por um conjunto de símbolos e regras sintáticas e semânticas que definem sua estrutura e o significado de seus elementos e expressões O processo pela qual se escreve prova depura compila e se mantém o código fonte de um programa informático se chama programação 67 multilogicashopcom 63 Linguagem de Máquina Sistema de códigos diretamente interpretável por um circuito microprogramável como o microprocessador de um computador ou um microcontrolador Um programa em código de máquina consiste em uma sequência de números que significam uma sequência de instruções a serem executadas A linguagem máquina trabalha com dois níveis de voltagem Tais níveis por abstração se simbolizam com o zero 0 e o um 1 por isso a linguagem de máquina só utiliza estes signos Os programas de computador raramente são criados em linguagem de máquina mas devem ser traduzidos por compiladores para serem executados diretamente pelo computador Existe a opção em voga atualmente de não executálos diretamente mas sim por meio de um interpretador esse sim rodando diretamente em código de máquina e previamente compilado É uma linguagem de programação de baixo nível para computadores microcontroladores e outros circuitos integrados programáveis A linguagem de máquina que é um mero padrão de bits tornase legível pela substituição dos valores em bruto por símbolos chamados mnemónicos Estes símbolos são geralmente definidos pelo fabricante do hardware e está baseada em códigos que simbolizam os passos do processamento as instruções Uma linguagem assembly é portanto específica de cada arquitetura de computador podendo ser usada somente por um microprocessador específico Isso contrasta com a maioria das linguagens de programação de alto nível que idealmente são portáteis o que significa que um programa pode ser executado em uma variedade de computadores 64 Linguagem Assembly 68 multilogicashopcom 65 Linguagem de Alto Nível Linguagem de programação de alto nível é como se chama na Ciência da Computação de linguagens de programação uma linguagem com um nível de abstração relativamente elevado longe do código de máquina e mais próximo à linguagem humana Desse modo as linguagens de alto nível não estão diretamente relacionadas à arquitetura do computador O programador de uma linguagem de alto nível não precisa conhecer características do processador como instruções e registradores Essas características são abstraídas na linguagem de alto nível Para estas linguagens é necessário certo conhecimento de programação para realizar sequências de instruções lógicas As linguagens de alto nível foram criadas para que o usuário comum pudesse solucionar um problema de processamento de dados de uma maneira mais fácil e rápida Um algoritmo é uma sequência finita de instruções bem definidas e não ambíguas cada uma das quais pode ser executada mecanicamente num período de tempo finito e com uma quantidade de esforço finita O conceito de algoritmo é frequentemente ilustrado pelo exemplo de uma receita culinária embora muitos algoritmos sejam mais complexos Eles podem repetir passos fazer iterações ou necessitar de decisões tais como comparações ou lógica até que a tarefa seja completada Um algoritmo não representa necessariamente um programa de computador e sim os passos necessários para realizar uma tarefa Sua implementação pode ser feita por um computador por outro tipo de autômato ou mesmo por um ser humano 66 Algoritmo 69 multilogicashopcom 7 Programação Arduino 70 multilogicashopcom 71 Software Arduino Para executar o programa entramos na pasta do Arduino guardada no computador e procuramos o ícone Clique duas vezes para abrir o programa O programa do Arduino também é conhecido como IDE Arduino Integrated Development Environment pois além do entorno de programação consiste também em um editor de código um compilador e um depurador Arduino 71 multilogicashopcom Espaço de trabalho 72 multilogicashopcom Sketches Softwares escritos usando Arduino são chamados de Sketches Estes Sketches são escritos no editor de texto da IDE do Arduino e são salvos com a extensão de arquivo ino Este editor tem características de cortarcolar e para buscarsubstituir texto A área de mensagem dá feedback ao salvar e exportar arquivos e também exibe informações de erros ao compilar Sketches O canto direito inferior da janela exibe a placa atual e a porta serial Os botões da barra de ferramentas permitem que você verifique carregue crie abra e salve Sketches ou abra o monitor serial Nota Nas versões do IDE antes de 10 os Sketches são salvos com a extensão pde É possível abrir esses arquivos com a versão 10 mas você será solicitado a salvar o Sketch com a extensão ino Verificar Verifica se seu código tem erros Carregar Compila seu código e carrega para a placa Arduino Novo Cria um novo Sketch Abrir Apresenta um menu de todos os sketches já existentes Salvar Salva seu Sketch Monitor Serial Abre o monitor serial 73 multilogicashopcom Monitor Serial Exibe dados seriais sendo enviados da placa Arduino para o computador Para enviar dados para a placa digite o texto e clique no botão enviar ou pressione enter A comunicação entre a placa Arduino e seu computador pode acontecer em várias velocidades padrão prédefinidas Para que isso ocorra é importante que seja definida a mesma velocidade tanto na Sketch quanto no Monitor Serial Na Sketch esta escolha é feita através da função Serialbegin E no Monitor Serial através do menu drop down do canto inferior direito Note que no Mac ou Linux a placa Arduino irá resetar executar novamente o seu Sketch desde o início quando você abrir o monitor serial A comunicação serial com a placa Arduino também pode ser feita através de outras linguagens de programação como Processing Flash Python MaxMSP e muitas outras 74 multilogicashopcom Biblioteca Arduino O ambiente Arduino pode ser estendido através da utilização de bibliotecas assim como a maioria das plataformas de programação Bibliotecas fornecem funcionalidades extras para uso em sketches Por exemplo para trabalhar com hardware ou manipulação de dados Algumas bibliotecas já vêm instaladas com a IDE Arduino mas você também pode fazer download ou criar a sua própria Para usar uma biblioteca em um sketch selecione em sua IDE Arduino Sketch Importar Biblioteca Dentro da programação você inclui as funcionalidades de uma biblioteca já existente a partir do comando include LiquidCrystalh 75 multilogicashopcom 72 Programando o Arduino Arduino se programa em uma linguagem de alto nível semelhante a CC e geralmente tem os seguintes componentes para elaborar o algoritmo Estruturas Variáveis Operadores booleanos de comparação e aritméticos Estrutura de controle Funções digitais e analógicas Para mais detalhes visite a Referência da linguagem de programação Arduino em português Veja a referência extendida para características mais avançadas da linguagem Arduino e a página das bibliotecas para interação com tipos específicos de hardware no site oficial do Arduino CC wwwarduinocc 76 multilogicashopcom Estruturas São duas funções principais que deve ter todo programa em Arduino A função setup é chamada quando um programa começa a rodar Use esta função para inicializar as sua variáveis os modos dos pinos declarar o uso de livrarias etc Esta função será executada apenas uma vez após a placa Arduino ser ligada ou ressetada setup Após criar uma função setup que declara os valores iniciais a função loop faz exatamente o que seu nome sugere entra em looping executa sempre o mesmo bloco de código permitindo ao seu programa fazer mudanças e responder Use esta função para controlar ativamente a placa Arduino loop 77 multilogicashopcom Variáveis Variáveis são expressões que você pode usar em programas para armazenar valores como a leitura de um sensor em um pino analógico Aqui destacamos algumas Variáveis Booleanas Variáveis boolenas assim chamadas em homenagem a George Boole podem ter apenas dois valores verdadeiro true e falso false boolean running false Int Inteiro é o principal tipo de dado para armazenamento numérico capaz de guardar números de 2 bytes Isto abrange a faixa de 32768 a 32767 valor mínimo de 215 e valor máximo de 215 1 int ledPin 13 Char Um tipo de dado que ocupa 1 byte de memória e armazena o valor de um caractere ASCII Caracteres literais são escritos entre aspas char myChar A 78 multilogicashopcom Operadores booleanos Estes operadores podem ser usados dentro da condição em uma sentença if e lógico Verdadeiro apenas se os dois operandos forem verdadeiros ou seja a primeira condição e a segunda forem verdadeiras Exemplo if digitalRead2 1 digitalRead3 1 ler dois interruptores é verdadeiro apenas se os dois interruptores estiverem fechados ou lógico Verdadeiro se algum dos operandos for verdadeiro ou seja se a primeira ou a segunda condição for verdadeira Exemplo if x 0 y 0 é verdadeiro apenas se x ou y forem maiores que 0 negação Verdadeiro apenas se o operando for falso Exemplo if x é verdadeiro apenas se x for falso ou seja se x for igual a 0 79 multilogicashopcom Operadores de comparação if que é usado juntamente com um operador de comparação verifica quando uma condição é satisfeita como por exemplo um input acima de um determinado valor O formato para uma verificação if é if algumaVariavel 50 faça alguma coisa O programa checa se algumaVariavel colocar acentos em nomes de variáveis não é uma boa idéia é maior que 50 Se for o programa realiza uma ação específica Colocado de outra maneira se a sentença que está dentro dos parêntesis é verdadeira o código que está dentro das chaves roda caso contrário o programa salta este bloco de código As chaves podem ser omitidas após uma sentença if se só houver uma única linha de código definida pelo ponto e vírgula que será executado de modo condicional if x 120 digitalWriteLEDpin HIGH if x 120 digitalWriteLEDpin HIGH if x 120 digitalWriteLEDpin HIGH todos são corretos A sentença que está sendo verificada necessita o uso de pelo menos um dos operadores de comparação x y x é igual a y x y x é não igual a y x y x é menor que y x y x é maior que y x y x é menor ou igual a y x y x é maior ou igual a y 80 multilogicashopcom Operadores aritméticos Se aplicam no uso de variáveis igualdade adição subtração multiplicação divisão resto da divisão 81 multilogicashopcom Estruturas de controle São instruções que permitem decidir e realizar diversas repetições de acordo com alguns parâmetros Entre os mais importantes podemos destacar Switchcase Do mesmo modo que as sentenças if as switchcase controlam o fluxo dos programas Switchcase permite ao programador construir uma lista de casos dentro de um bloco delimitado por chaves O programa checa cada caso com a variável de teste e executa o código se encontrar um valor idêntico switch var case 1 faça alguma coisa quando var 1 case 2 faça alguma coisa quando var 2 default se nenhum valor for idêntico faça o default default é opcional While While fará com que o bloco de código entre chaves se repita contínua e indefinidamente até que a expressão entre parentesis se torne falsa Algo tem que provocar uma mudança no valor da variável que está sendo verificada ou o código vai sempre ficar dando voltas dentro do while Isto poderia ser o incremento de uma variável ou uma condição externa como o teste de um sensor var 0 whilevar 200 algum código que se repete 200 vezes var 82 multilogicashopcom For A sentença for é utilizada para repetir um bloco de código delimitado por chaves Um contador com incremento normalmente é usado para controlar e finalizar o loop A sentença for é útil para qualquer operação repetitiva e é frequentemente usada com arrays para operar em conjuntos de dados ou de pinos Aumentar o brilho de um LED usando um pino PWM int PWMpin 13 um LED no pino 13 void setup nenhum setup é necessário void loop for int i0 i 255 i analogWritePWMpin i delay10 83 multilogicashopcom Funções digitais Orientadas a revisar o estado e a configuração das entradas e saídas digitais pinMode Configura o pino especificado para que se comporte ou como uma entrada input ou uma saída output Sintaxe pinModepin mode pinMode9 OUTPUT determina o pino digital 9 como uma saída digitalRead Lê o valor de um pino digital especificado HIGH ou LOW Sintaxe digitalReadpin buttonState digitalRead9 Leitura do estado de um botão no pino 9 digitalWrite Escreve um valor HIGH ou um LOW em um pino digital Sintaxe digitalWritepin valor digitalWrite9 HIGH Coloca o pino 9 em estado HIGH 84 multilogicashopcom Funções analógicas Ideais para a leitura ou escrita de valores analógicos analogRead Lê o valor de um pino analógico especificado A placa Arduino contém um conversor analógicodigital de 10 bits com 6 canais Com isto ele pode mapear voltagens de entrada entre 0 e 5 volts para valores inteiros entre 0 e 1023 Isto permite uma resolução entre leituras de 5 volts 1024 unidades ou 00049 volts 49 mV por unidade Sintaxe analogReadpin int a analogRead A0 Lê o valor do pino analógico A0 e armazena este valor na variável a analogWrite Escreve um valor analógico onda PWM em um pino Pode ser usado para acender um LED variando o brilho ou girar um motor a velocidade variável Sintaxe analogWritepin valor analogWrite 9134 Envia o valor analógico 134 para o pino 9 85 multilogicashopcom 8 Kit Arduino Uno R3 Iniciante O Kit Arduino Uno R3 Iniciante desenvolvido pela MultilógicaShop é o mais completo do Brasil Possui tudo o que você precisa para realizar todos os tutoriais deste guia e para começar a desenvolver seus próprios projetos com a plataforma Arduino sem necessidade de realizar soldas 86 multilogicashopcom 1 1 Caixa organizadora Multilógicashop 2 1 Arduino Uno R3 3 1 Protoboard 4 15 jumpers de tamanhos variados 5 1 potenciômetro 10kΩ 6 2 chaves momentâneas botão 7 1 Sensor de temperatura termistor ntc 1k 8 15 resistores 330Ω 9 5 resistores 1kΩ 10 5 resistores 10kΩ 11 1 resistor de 15Ω 12 1 sensoratuador piezoelétrico 13 1 Sensor de luminosidade LDR 5mm 14 1 Cabo USB Para conectar o Arduino ao seu computador 15 1 Relê de uso geral bobina de 5V 40 mA Dois contatos reversíveis de 1A 16 5 LEDs vermelhos 12 Vdc 20mA 17 5 LEDs amarelos 12 Vdc 20mA 18 5 LEDs verdes 12 Vdc 20mA 19 1 LED de alto brilho branco 20 1 Motor CC 6V com jumpers soldados 21 1 Display LCD 2x16 com conector soldado com Backlight 87 multilogicashopcom 9 Tutoriais Tutoriais desenvolvidos para utilizar todos os componentes de seu Kit Arduino Uno R3 Iniciante MultilógicaShop Em cada tutorial você identifica os materiais necessários para sua execução os conhecimentos prévios necessários e o que você vai aprender o diagrama de montagem o código de programação dicas e exercícios extras 88 multilogicashopcom 91 Hello World Piscar Este exemplo mostra a experiência mais simples que você pode fazer com um Arduino para verificar uma saída física piscar um LED Quando você está aprendendo a programar na maioria das linguagens de programação o primeiro código que você escreve diz Hello World na tela do computador Como a placa Arduino não tem uma tela substituiremos esta função fazendo piscar um LED Ativar uma saída digital Acender um LED em ONOFF Temporizar um sinal de saída Sintaxe de um programa Arduino Sinal digital Função digitalWrite Polaridade de um LED página 39 Conexão da placa Arduino com o computador Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 89 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno 1 LED 1 Cabo USB AB 90 multilogicashopcom Este código já vem junto com a IDE do Arduino Você pode acessar em Arquivo Exemplos 01Basics Blink Nós apenas reproduzimos aqui com explicações e os comentários em português No programa a seguir o primeiro comando é o de inicializar o pino 13 como saída através da linha pinMode13 OUTPUT No loop principal do código você liga o LED com esta linha de comando digitalWrite13 HIGH Este comando direciona 5 volts ao pino 13 e o acende Você desliga o LED com o seguinte comando digitalWrite13 LOW Este comando retira os 5 volts do pino 13 voltando para 0 e desligando o LED Entre desligar e ligar você precisa de tempo suficiente para que uma pessoa veja a diferença então o comando delay informa o Arduino não fazer nada durante 1000 milissegundos ou um segundo Quando você usa o comando delay nada mais acontece neste período de tempo Uma vez entendido os exemplos básicos verifique também o exemplo Piscar sem delay para aprender como criar um delay enquanto faz outras funções 91 multilogicashopcom Código Fonte Piscar Acende um LED por um segundo e depois apaga pelo mesmo tempo repetidamente Estabeleca um nome para o pino 13 int led 13 Se executa cada vez que o Arduino inicia void setup Inicializa o pino digital como saída pinModeled OUTPUT A funcao loop continua executando enquanto o Arduino estiver alimentado ou ate que o botao reset seja acionado void loop digitalWriteled HIGH Acende o LED delay1000 Aguarda um segundo 1s 1000ms digitalWriteled LOW Apaga o LED delay1000 Aguarda um segundo 1s 1000ms 92 multilogicashopcom 1 Na linguagem Arduino se utiliza para acrescentar comentários na linha de código sendo muito útil para explicar uma sintaxe ou deixar um lembrete Um exemplo de seu uso digitalWrite13LOW Apaga o LED 2 Os sinais digitais Aceso e Apagado estão presentes em muitos sensores Conheça alguns deles Dicas Sensor de movimento infra vermelho Sensor de distância Sharp GP2D120XJ00F 4 a 30cm 93 multilogicashopcom Exercício 1 Exercício 2 A partir do código fonte apresentado neste tutorial faça as modificações necessárias para que o LED fique 3 segundos aceso e 3 segundos apagado 200 milissegundos aceso e 500 milissegundos apagado A partir do mesmo código fonte faça uma nova montagem deste tutorial e faça as modificações necessárias no código fonte para que o LED seja colocado no Pino 5 e fique 2 segundos aceso e 1 segundo apagado Note que para qualquer pino que não seja o 13 é necessário colocar um resistor em série com o LED Neste caso um resistor de 330Ω é suficiente 94 multilogicashopcom 92 Botão O botão é um componente que conecta dois pontos do circuito quando está pressionado Neste exemplo quando o botão está pressionado o LED se acende Cabear um circuito Condicional ifelse Estado de um botão Ler uma entrada digital e escrever uma saída digital Sinal digital Função digitalWrite e digitalRead Divisor de voltagem Condicional operadores booleanos e de comparação Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 95 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 LED 1 Resistor 10kΩ 1 Botão 1 Cabo USB AB 96 multilogicashopcom Código Fonte Botao Liga e desliga um LED conectado ao pino digital 13 quando pressionado um botao conectado ao pino 2 O Circuito LED conectado ao pino 13 e ao terra botao conectado ao pino 2 desde 5V resistor de 10K conectado ao pino 2 desde o terra constantes nao sao alteradas Sao usadas aqui para definir os numeros dos pinos const int buttonPin 2 o numero do pino do botão const int ledPin 13 o numero do pino do LED variaveis que devem mudar int buttonState 0 variavel para ler o estado do botao void setup inicializa o pino do LED como saida pinModeledPin OUTPUT inicializa o pino do botao como entrada pinModebuttonPin INPUT void loop faz a leitura do valor do botao buttonState digitalReadbuttonPin 97 multilogicashopcom verifica se o botao esta pressionado em caso positivo buttonState e HIGH if buttonState HIGH liga o LED digitalWriteledPin HIGH else desliga o LED digitalWriteledPin LOW 98 multilogicashopcom 1 Quando você está programando com o software do Arduino muitas das palavras que você escreve são reservadas para a linguagem Estas palavras se colocam com uma cor diferente e é uma dica para verificar se estão escritas corretamente Como no exemplo 2 Em um projeto com uso de vários botões com funcionalidades diferentes pode ser útil trabalhar com peças como estas Dicas void loop digitalWrite13HIGH delay1000 digitalWrite13LOW delay1000 Conjunto de botões tácteis coloridos 99 multilogicashopcom Exercício 1 Para evitar acidentes no ambiente de trabalho uma regra de segurança em vários equipamentos industriais é obrigar que um usuário aperte dois botões um com cada mão para acionar uma máquina É o caso da máquina de corte usada em fábricas de papel Com a seguinte montagem podemos simular esta situação O LED somente acende se os dois botões do circuito estiverem pressionados Faça mais uma modificação no código fonte do exercício 1 para que você possa acender o LED do pino 13 pressionando ou o botão 1 ou o botão 2 Ao deixar de pressionar o LED se apaga Exercício 2 100 multilogicashopcom 93 Leitura Serial de uma Entrada Digital Este exemplo mostra como monitorar o estado de um interruptor estabelecendo a comunicação serial entre seu Arduino e o computador através da USB Controlar uma entrada digital Ver dados pelo computador Monitor Serial Ler uma entrada digital Sinal digital Função digitalRead e Serialprint Função digitalWrite e Operadores de comparação Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 101 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 LED 1 Resistor 10kΩ 1 Botão 1 Cabo USB AB 102 multilogicashopcom Código Fonte Neste programa a primeira coisa que você vai fazer na função de configuração é começar a comunicação serial a 9600 bits de dados por segundo entre o Arduino e seu computador Serialbegin 9600 Lembrese de colocar o valor 9600 também no Monitor Serial como explicado na página 73 Em seguida inicializar o pino digital 2 o pino que vai fazer a leitura do botão como uma entrada digital int pushButton 2 Quando o botão for pressionado 5 volts fluirão livremente através de seu circuito e quando não for pressionado o pino de entrada será ligado ao terra Esta é uma entrada digital o que significa que a chave só pode ter um estado visto pelo seu Arduino como 1 ou HIGH ou um estado off visto pelo seu Arduino como um 0 ou LOW sem nada no meio Agora quando você abrir o seu Monitor Serial no ambiente Arduino você verá um fluxo de 0 se a sua chave estiver aberta ou 1 se a sua chave estiver fechada 103 multilogicashopcom DigitalReadSerial Le a entrada digital no pino 2 e imprime o resultado no monitor serial Este exemplo e de dominio publico int pushButton 2 o pino 2 tem um botao ligado nele int ledPin 13 entrada do LED no pino 13 void setup Inicializa a comunicacao serial a 9600 bits por segundo Serialbegin9600 pinModepushButton INPUT define o botao como uma entrada pinModeledPin OUTPUT define o LED como uma saída void loop faz a leitura do pino de entrada int buttonState digitalReadpushButton if buttonState 1 digitalWriteledPin HIGH else digitalWriteledPin LOW imprime o estado do botao SerialprintlnbuttonState delay1 delay entre leituras em milissegundos 104 multilogicashopcom 1 O sistema binário é um sistema de numeração posicional em que todas as quantidades se representam com base em dois números ou seja zero e um 0 e 1 Os computadores trabalham internamente com dois níveis de tensão pelo que o seu sistema de numeração natural é o sistema binário aceso apagado O sistema binário é base para a álgebra booleana que permite fazer operações lógicas e aritméticas usandose apenas dois dígitos ou dois estados sim e não falso e verdadeiro tudo ou nada 1 ou 0 ligado e desligado Toda a eletrônica digital e computação está baseada nesse sistema binário e na lógica de Boole que permite representar por circuitos eletrônicos digitais portas lógicas os números caracteres realizar operações lógicas e aritméticas Os programas de computadores são codificados sob forma binária e armazenados nas mídias memórias discos etc sob esse formato 2 Para lembrar Para ler um sinal digital use digitalReadnumeroPin Para escrever um sinal digital use digitalWritenumeroPin valor Uma saída ou entrada digital sempre é HIGH ou LOW Dicas 105 multilogicashopcom Exercício 1 Aqui faremos mais um exercício usando a mesma montagem deste Tutorial Uma vez que você tenha o botão funcionando muitas vezes você quer fazer alguma ação com base no número de vezes que o botão for pressionado Para isso você precisa saber quando o botão muda de estado de desligado para ligado e contar quantas vezes essa mudança de estado acontece Isso é chamado de detecção de mudança de estado Cada 4 pulsações o LED será ligado Contador de pulsos edge detection criado em 27092005 modificado em 30082011 por Tom Igoe Este exemplo e de dominio publico httparduinoccenTutorialButtonStateChange constantes nao sao alteradas const int buttonPin 2 o numero do pino do botao const int ledPin 13 o numero do pino do LED variaveis que devem mudar int buttonPushCounter 0 contador para o numero de impressoes do botao int buttonState 0 atual estado do botao int lastButtonState 0 anterior estado do botao void setup pinModebuttonPin INPUT inicializa o pino do botao como entrada pinModeledPin OUTPUT inicializa o pino digital como saida Serialbegin9600 inicializa a comunicacao serial void loop faz a leitura do valor do botao buttonState digitalReadbuttonPin 106 multilogicashopcom compara o estado atual do botao com seu estado anterior if buttonState lastButtonState se o estado do botao foi alterado incrementar o contador if buttonState HIGH buttonPushCounter Serialprintnumero de pulsos SerialprintlnbuttonPushCounter salva o estado atual do botao como ultimo estado para iniciar o proximo loop lastButtonState buttonState Liga o LED cada 4 pulsacoes checando o modulo de contador de botao if buttonPushCounter 4 0 digitalWriteledPin HIGH else digitalWriteledPin LOW 107 multilogicashopcom 94 Leitura Serial de uma Entrada Analógica Este exemplo mostra como ler um pino de uma entrada analógica mapear o resultado para um intervalo de 0 a 255 e usar esse resultado para definir a modulação PWM de um pino de saída para acender e apagar um LED como um dímer Controlar uma entrada analógica Ver dados pelo computador Múltiplos estados de um potenciômetro Ler uma entrada analógica Sinal analógica Função analogRead e Serialprint Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 108 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 LED 1 Resistor 330Ω 1 Potenciômetro 1 Cabo USB AB 109 multilogicashopcom Código Fonte Entrada Analogica Saida Analogica Saida serial Le o pino de entrada analogica mapeia o resultado para um intervalo entre 0 e 255 e usa o resultado para estabelecer o pulso PWM do pino de saida Tambem e possivel acompanhar o resultado atraves do Monitor Serial O circuito O pino central do Potenciometro conectado ao pino analogico 0 Os pinos lateriais do potenciometro conectados no terra e 5V LED conectado no pino digital 9 e no terra Criado em 29122008 Modificado em 09042012 por Tom Igoe Este exemplo e de dominio publico constantes nao sao alteradas const int analogInPin A0 Entrada analogica do potenciometro const int analogOutPin 9 Saida analogica onde o LED esta conectado int sensorValue 0 leitura do potenciometro int outputValue 0 leitura da saida PWM analogica void setup inicializa a comunicacao serial Serialbegin9600 void loop faz a leitura da entrada analogica sensorValue analogReadanalogInPin 110 multilogicashopcom mapeia o resultado da entrada analogica dentro do intervalo de 0 a 255 outputValue mapsensorValue 0 1023 0 255 muda o valor da saida analogica analogWriteanalogOutPin outputValue imprime o resultado no monitor serial Serialprintsensor SerialprintsensorValue Serialprint output SerialprintlnoutputValue Aguarda 2 milissegundos antes do proximo loop delay2 111 multilogicashopcom 2 Outros elementos que também são potenciômetros 1 Note que as entradas analógicas do Arduino têm uma resolução de 10 bits valores de 0 a 1023 mas as saídas analógicas por PWM têm uma resolução de 8 bits valores de 0 a 255 É por isso que é necessária a função map para mapear os valores de modo que se mantenham proporcionais Dicas Potenciômetro de Membrana rotativo Softpot Potenciômetro de Membrana SoftPot 50mm 112 multilogicashopcom 95 Comando com Comunicação Serial Através deste tutorial você vai controlar o acionamento de um relê e de um LED desde o Monitor Serial de seu computador Executar um comando através da Comunicação Serial Controlar o acionamento de um relê e de um LED através do computador Variável char Variáveis booleanas Serialprint Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 113 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 2 LEDs 1 Resistor 330Ω 1 Relê 1 Cabo USB AB 114 multilogicashopcom Código Fonte Codigo para teste de Arduino acionando rele do kit Multilogica ligado na saida digital 2 e GND monitorado pelo Led 13 este codigo tem dominio publico inicializa uma variavel do tipo char que utiliza 1 byte para armazenar 1 caracter char input 0 int rele2 int led13 boolean ytrue inicializa uma variavel do tipo booleano void setup pinModereleOUTPUT pinModeledOUTPUT Serialbegin9600 Serialprintln SerialprintCodigo para acionar rele conectado ao pino 2 do Arduino Serialprintlnatraves do monitor serial Serialprintln SerialprintlnPressione 1 e depois ENTER para inverter o estado do rele novamente SerialprintlnAguardando comando void loop if Serialavailable 0 input Serialread 115 multilogicashopcom if input 1 SerialprintO rele agora esta ify digitalWriterele HIGH digitalWriteled HIGH Serialprintlnligado else digitalWriterele LOW digitalWriteled LOW Serialprintlndesligado yy altera o valor de y se le y e igual a nao y else SerialprintlnComando invalido 116 multilogicashopcom 96 Fade Este exemplo demonstra o uso da função analogWrite para apagar um LED em fade variação gradual AnalogWrite usa um pulso PWM alternando o pino digital on e off rapidamente criando o efeito de fade Acender e apagar um LED em fade Intensificar o conceito de PWM PWM Função AnalogWrite Polaridade de um LED Incrementar e manipular variáveis Conhecimentos Prévios O Que Vou Aprender 117 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 LED 1 Resistor 330Ω 1 Cabo USB AB 118 multilogicashopcom Código Fonte Conecte a perna mais longa do LED no pino digital 9 de seu Arduino através de um resistor de 330Ω Conecte a perna mais curta do LED diretamente ao terra Após definir que o pino 9 será seu ledPin nada mais deverá ser feito na função setup do código A função analogWrite que você vai usar no loop principal do código requer dois argumentos um deles informando à função qual pino deve acionar e outra indicando qual valor PWM utilizar Para executar o fade no LED gradualmente aumente o valor PWM de 0 totalmente desligado a 255 totalmente ligado e depois diminua novamente a 0 para completar o ciclo No código abaixo o valor PWM é definido usando uma variável chamada brightness Cada vez que o loop roda ele aumenta o valor da variável de acordo com o fadeAmount Se brightness é definida entre os valores extremos 0 ou 255 então fadeAmount muda para seu negativo Por exemplo se fadeAmount é 5 em seguida ele é definido como 5 Se é 5 então seria definido 5 A próxima vez que rodar o loop esta mudança causa que o incremento de brightness mude também de direção analogWrite pode mudar o valor PWM muito rapidamente então o delay no final do código controla a velocidade do fade Tente modificar o valor do delay e veja como isso muda o programa 119 multilogicashopcom Fade Este exemplo mostra como executar um fade em um LED no pino 9 usando a funcao analogWrite Este exemplo e de dominio publico int led 9 pino do LED int brightness 0 intensidade do brilho do LED int fadeAmount 5 em quantos pontos aplicar o fade no LED void setup define o pino 9 como saida pinModeled OUTPUT o loop roda em sequencia continuamente void loop define o brilho do pino 9 analogWriteled brightness muda o brilho para o proximo loop brightness brightness fadeAmount inverte a direcao do fade ao final do mesmo if brightness 0 brightness 255 fadeAmount fadeAmount aguarda 30 milissegundos para ver o efeito dimer delay30 120 multilogicashopcom Outros elementos também utilizam sinais PWM e têm diferentes funções Dicas Variar a velocidade do giro do motor Micromotor metálico Variar a posição do servo motor em graus Servomotor 121 multilogicashopcom 97 Loop Muitas vezes você deseja repetir uma ação sobre uma série de pinos e fazer alguma coisa diferente para cada um Neste caso o exemplo faz piscar 6 LEDs usando a função for loop para fazer circular ida e volta entre os pinos 2 e 7 Os LEDs acendem e apagam em sequência usando ambos as funções digitalWrite e delay Podemos chamar este exemplo de Super Máquina lembrando a série de televisão dos anos 80 em que o famoso ator David Hasselhoff dirigia seu Pontiac com inteligência artificial O carro foi turbinado com vários LEDs de vários tamanhos possíveis para reproduzir efeitos brilhantes Consideramos que seria interessante usar esta metáfora da Super Máquina com o objetivo de aprender mais sobre programação sequencial e boas técnicas de programação para as informações de ES da placa função for loop digitalWrite delay O Que Vou Aprender 122 multilogicashopcom Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 6 LEDs 6 Resistores 330Ω 1 Cabo USB AB 124 multilogicashopcom Código Fonte O código abaixo começa utilizando a função for loop para designar os pinos digitais 2 a 7 como saídas dos 6 LEDs usados No loop principal do código dois for loops são usados para incrementar o laço percorrendo os LEDs um por um a partir de pino 2 ao pino 7 Uma vez que o pino 7 está aceso o processo inverte percorrendo de volta através de cada LED Para mais informações da função for veja página 82 Loop Demonstra o uso da funcao for loop Acende varios LEDs em sequencia e logo ao reves O circuito LEDs entre os pinos 2 ao 7 e ao terra Criado em 2006 por David A Mellis Modificado em 30 de Agosto de 2011 por Tom Igoe Este codigo e de dominio publico httpwwwarduinoccenTutorialForLoop int timer 100 Quanto maior o valor mais lenta a sequencia de Leds void setup Use for loop para inicializar cada pino como saida for int thisPin 2 thisPin 8 thisPin pinModethisPin OUTPUT 125 multilogicashopcom void loop loop desde o pino mais baixo ate o mais alto for int thisPin 2 thisPin 8 thisPin liga este pino digitalWritethisPin HIGH delaytimer desliga este pino digitalWritethisPin LOW loop desde o pino mais alto ate o mais baixo for int thisPin 7 thisPin 2 thisPin liga este pino digitalWritethisPin HIGH delaytimer desliga este pino digitalWritethisPin LOW 126 multilogicashopcom 98 Sensor LDR Neste tutorial vamos usar um LDR Light Dependent Resistor para simular uma compensação de luz de 5 níveis ou seja dependendo se há mais ou menos luz incidindo no sensor o sistema liga ou desliga uma série de LEDs Este programa poderia ser usado em um sistema de iluminação com cinco linhas de luz que vão acendendo conforme o sol se põe compensando progressivamente a deficiência de luz Além disso um potenciômetro ajusta o nível crítico mínimo de luz a partir do qual se ativará o circuito Leitura serial de um sensor analógico Utilização de uma leitura analógica pino AREF do Arduino O Que Vou Aprender Função digitalWrite Condicional ifelse Conhecimentos Prévios 127 multilogicashopcom Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 5 LEDs 1 LDR 5 Resistores 330Ω 1 Cabo USB AB 1 Potenciômetro 129 multilogicashopcom Código Fonte Sensor LDR Conectar um LDR a uma entrada analogica para controlar cinco saidas em funcao da luz ambiente Este codigo e de dominio publico Criado em 27112011 por Arduteka Modificado em 13012014 por MultilogicaShop Armazenar os dados recolhidos pelo sensor LDR int valorLDR 0 Definir os pinos de entrada dos LEDs int pinLed1 12 int pinLed2 11 int pinLed3 10 int pinLed4 9 int pinLed5 8 Definir pino de entrada do sensor LDR int pinLDR 0 void setup Serialbegin9600 Definir os pinos de saida dos LEDs pinModepinLed1 OUTPUT pinModepinLed2 OUTPUT pinModepinLed3 OUTPUT 130 multilogicashopcom pinModepinLed4 OUTPUT pinModepinLed5 OUTPUT Definimos o uso de uma referencia externa pinModeEXTERNAL void loop Guardar o valor da leitura de uma variavel valorLDR analogReadpinLDR SerialprintlnvalorLDR Definicao do padrao de controle dos LEDs ifvalorLDR 1023 digitalWritepinLed1 LOW digitalWritepinLed2 LOW digitalWritepinLed3 LOW digitalWritepinLed4 LOW digitalWritepinLed5 LOW else ifvalorLDR 823 valorLDR 1023 digitalWritepinLed1 HIGH digitalWritepinLed2 LOW digitalWritepinLed3 LOW digitalWritepinLed4 LOW digitalWritepinLed5 LOW else ifvalorLDR 623 valorLDR 823 digitalWritepinLed1 HIGH digitalWritepinLed2 HIGH digitalWritepinLed3 LOW 131 multilogicashopcom digitalWritepinLed4 LOW digitalWritepinLed5 LOW else ifvalorLDR 423 valorLDR 623 digitalWritepinLed1 HIGH digitalWritepinLed2 HIGH digitalWritepinLed3 HIGH digitalWritepinLed4 LOW digitalWritepinLed5 LOW else ifvalorLDR 223 valorLDR 423 digitalWritepinLed1 HIGH digitalWritepinLed2 HIGH digitalWritepinLed3 HIGH digitalWritepinLed4 HIGH digitalWritepinLed5 LOW else digitalWritepinLed1 HIGH digitalWritepinLed2 HIGH digitalWritepinLed3 HIGH digitalWritepinLed4 HIGH digitalWritepinLed5 HIGH 132 multilogicashopcom Dica Quando o Arduino recebe um sinal analógico ele o converte para digital em 1024 partes Esta operação é padrão já que o Arduino pensa que o sinal que vai receber varia entre 0v e 5v o que nos dá um valor para cada parte de aproximadamente 488 mV Mas podemos dizer que não que realmente o sistema vai funcionar entre 0v e 3v obtendo assim 1024 partes distribuídas entre 0v e 3v o que nos dá um valor para cada parte de 29 mV ou seja uma resolução muito maior A distribuição destes valores vamos dividir igualmente em nosso programa para fazer uma ativação progressiva das linhas de iluminação Se colocarmos a referência muito baixa os LEDs começam a funcionar com menos luz ambiente que se colocarmos um sinal mais alto lembrese Mais luz menor resistência Vout maior Menos luz maior resistência Vout menor Este controle será feito via potenciômetro onde poderemos calibrar o sistema através da luz ambiente pinModeEXTERNAL Com esta instrução estamos dizendo a nosso Arduino que não use a tensão de referência 5V mas sim a que vamos aplicar através do pino AREF 133 multilogicashopcom 99 Termistor Neste tutorial vamos usar um Termistor Temperature Dependent Resistor para fazer uma leitura da temperatura O resultado em graus Celsius veremos através do Monitor Serial da IDE do Arduino Leitura serial de um sensor analógico Termistor Utilização de uma leitura analógica Variável float O Que Vou Aprender Função analogRead Serialprint Conhecimentos Prévios 134 multilogicashopcom Diagrama Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 Termistor 1 Cabo USB AB 1 Resistor 1KΩ 135 multilogicashopcom Código Fonte Codigo para leitura aproximada de temperatura utilizando termistor de 1K do kit Multilogica Note que nao e um termometro preciso apenas um exemplo aproximado baseado em dados empiricos Ligar resistor 1k de A0 para terra e termistor de 5V para A0 define pinotermistor A0 void setupvoid Serialbegin9600 void loopvoid float leitura float leitura1 leitura analogReadpinotermistor SerialprintLeitura pino A0 Serialprintlnleitura leitura1 leitura0202782 SerialprintTemperatura aprox Celsius Serialprintlnleitura1 Serialprintln delay2500 136 multilogicashopcom Dica Existem basicamente dois tipos de termistores NTC Negative Temperature Coefficient termistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo a resistência diminui com o aumento da temperatura PTC Positive Temperature Coefficient termistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo a resistência aumenta com o aumento da temperatura conforme a curvatabela característica do termistor o seu valor de resistência pode diminuir ou aumentar em maior ou menor grau em uma determinada faixa de temperatura Assim alguns podem servir de proteção contra sobreaquecimento limitando a corrente elétrica quando determinada temperatura é ultrapassada Outra aplicação é a medição de temperatura em motores por exemplo pois podemos com o termistor obter uma variação de resistência elétrica em função da variação de temperatura O termistor incluído no kit Multilógica é do tipo NTC e obedece esta tabela cujos dados podem ser utilizados para cálculos e aplicações 137 multilogicashopcom 910 Motor CC Neste tutorial vamos controlar um motor de corrente contínua através do Arduino O acionamento do botão vai ligar nosso motor Leitura digital de um botão Controlar um motor de corrente contínua com Arduino O Que Vou Aprender Função digitalWrite Função digitalRead Condicional ifelse Conhecimentos Prévios 138 multilogicashopcom Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 Motor CC 1 Resistor 330Ω 1 Resistor 15Ω 1 Cabo USB AB 1 Botão 140 multilogicashopcom Código Fonte Ligar motor no pino 2 em serie com um resistor de 15 ohms para limitar a corrente em 40mA para nao sobrecarregar o Arduino Este codigo e de dominio publico Criado em 2014 por MultilogicaShop const int motorPin 2 const int buttonPin 7 int buttonState 0 void setup pinModebuttonPin INPUT pinModemotorPin OUTPUT void loop buttonState digitalReadbuttonPin if buttonState HIGH digitalWritemotorPin HIGH else digitalWritemotorPin LOW Dica 1 Sentido do Giro Podemos modificar o sentido do giro de um motor de corrente contínua simplesmente invertendo o sentido da corrente Com a mesma montagem deste tutorial teste inverter as conexões do motor e verifique que o mesmo passará a girar no sentido contrário 141 multilogicashopcom 911 Display LCD O display de LCD é uma peça importante em projetos em que você precisa visualizar a leitura de um sensor ou mesmo para transmitir uma informação para o usuário Neste exercício você aprenderá a conectar o Display LCD 2x16 do seu Kit que já vem com os pinos soldados Conectar seu display LCD ao Arduino Uno Programar frases para aparecer no visor do LCD Ajustar o brilho do display com um potenciômetro Conhecer as funções da biblioteca LiquidCrystalh Usar as funções lcdprint lcdsetCursor scrollDisplayLeft scrollDisplayRight O Que Vou Aprender 142 multilogicashopcom Materiais Necessários 1 Arduino Uno Jumpers 1 Protoboard 1 Potenciômetro 1 Display LCD 1 Cabo USB AB 144 multilogicashopcom Código Fonte Biblioteca LiquidCrystal codigo Multilogica Demonstra o uso do display de 16x2 caracteres Esta biblioteca funciona com todos displays compativeis com o driver Hitachi HD44780 Este codigo escreve Multilogica shop cc 2014 Circuito LCD pino RS no pino digital 12 LCD pino Enable no pino digital 11 LCD pino D4 pin no pino digital 5 LCD pino D5 pin no pino digital 4 LCD pino D6 pin no pino digital 3 LCD pino D7 pin no pino digital 2 LCD pino RW no terra Trimpot de 10K 5V no 5V Terra no terra wiper to LCD VO pin pin 3 Codigo de dominio publico baseado no tutorial original httpwwwarduinoccenTutorialLiquidCrystal Inclui o codigo da biblioteca include LiquidCrystalh 145 multilogicashopcom Inicializa a biblioteca e define os pinos utilizados LiquidCrystal lcd12 11 5 4 3 2 void setup define o numero de colunas e linhas do Display lcdbegin16 2 Envia a mensagem para o display lcdprintMultilogica shop lcdsetCursor0 1 Posiciona o cursor na primeira coluna0 e na segunda linha1 do Display lcdprint cc 2014 void loop 146 multilogicashopcom Se o seu projeto necessita mais espaço para visualizar informações ou um display de LCD diferenciado conheça estas outras opções Dicas Display LCD 2x40 branco sobre azul Display LCD 2x16 fundo RGB 147 multilogicashopcom Exercício 1 O site do Arduino oferece vários outros projetos com a Biblioteca LiquidCrystalh Aqui faremos mais um exercício usando a mesma montagem deste Tutorial Neste exercício você poderá também modificar o texto original e controlar o tempo que seu texto fica fixo e a duração do scroll para a direita ou para a esquerda LiquidCrystal Library scrollDisplayLeft and scrollDisplayRight Biblioteca LiquidCrystal codigo Multilogica Demonstra o uso do display de 16x2 caracteres Esta biblioteca funciona com todos displays compativeis com o driver Hitachi HD44780 Este codigo escreve Multilogica Shop no LCD e usa scrollDisplayLeft e scrollDisplayRight para passar o texto Circuito LCD pino RS no pino digital 12 LCD pino Enable no pino digital 11 LCD pino D4 pin no pino digital 5 LCD pino D5 pin no pino digital 4 LCD pino D6 pin no pino digital 3 LCD pino D7 pin no pino digital 2 LCD pino RW no terra Trimpot de 10K 5V no 5V Terra no terra wiper to LCD VO pin pin 3 148 multilogicashopcom Library originally added 18 Apr 2008 by David A Mellis library modified 5 Jul 2009 by Limor Fried httpwwwladyadanet example added 9 Jul 2009 by Tom Igoe modified 22 Nov 2010 by Tom Igoe Codigo de dominio publico baseado no tutorial original httparduinoccenTutorialLiquidCrystalScroll Inclui o codigo da biblioteca include LiquidCrystalh Inicializa a biblioteca e define os pinos utilizados LiquidCrystal lcd12 11 5 4 3 2 void setup define o numero de colunas e linhas lcdbegin16 2 Envia a mensagem para o display lcdprintMultilogica Shop delay2000 void loop caminha 16 posicoes para o texto sair do display a esquerda for int positionCounter 0 positionCounter 16 positionCounter caminha uma posicao para a esquerda lcdscrollDisplayLeft Aguarda um instante delay250 caminha 32 posicoes para o texto sair do display a direita for int positionCounter 0 positionCounter 32 positionCounter caminha uma posicao para a direita lcdscrollDisplayRight 149 multilogicashopcom Aguarda um instante delay250 caminha 16 posicoes para a esquerda para mover de novo ao centro for int positionCounter 0 positionCounter 16 positionCounter caminha uma posicao para a esquerda lcdscrollDisplayLeft Aguarda um instante delay250 delay no final do full loop delay2000 Versão 10 Guia desenvolvido pela Equipe da MultilógicaShop Baseado no Guia del Arduino criado pela Tienda de Robótica da Colombia wwwmultilogicashopcom MULTILÓGICA SHOP Open Source Hardware