arduino bÁsico lição i -...

28/01/14 Frederico Möller 1

ARDUINO BÁSICOLição I

Frederico José Dias Möller


SUMÁRIO

● Introdução– Plataforma de que?

– Plataforma de prototipagem

● Vantagens e desvantagens

● Arduino.cc● Arduino IDE

– Configurando o bicho

● O Mínimo● Para começar: blink

– Hardware

– Software● Definição● Setup● Loop

– A função digitalWrite()– A função delay()


SUMÁRIO

● Um pouco de programação– Variáveis

– Laços

– Condicionais

● Exercício 1● Lendo...● Exemplo: Alterar led

– Hardware

– Software

● Exercício 2● Revisão● Leitura

complementar


INTRODUÇÃO

● O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica italiana.

● É conhecida por seu fácil uso, podendo ser usada até por “leigos”.

● Tem preço relativamente accessível, bom suporte online e uma boa configuração de hardware.


PLATAFORMA DE QUE???

● O Atmel é um microcontrolador.

● Ele pode ser ligado a sensores, atuadores, módulos de RF...

● Ele também pode ser programado para agir dentro de uma rotina, reagir a sinais de sensores...


PLATAFORMA DE QUE?

● No entanto, é preciso montar um circuito de alimentação para manter o mesmo em operação.

● Para programá-lo, é necessário usar um módulo programador.

● É necessário criar extensões de seus pinos, para poder ligar sua saídas à periféricos.


PLATAFORMA DE PROTOTIPAGEM

● Quando reunimos todos esses elementos em uma só placa, temos a plataforma de prototipagem eletrônica.

● O Arduino, não é um microcontrolador, o Arduino é uma PPE.


VANTAGENS E DESVANTAGENS

● Acessível ● Fácil programação● Grande variedade de

módulos disponíveis no mercado

● Muitos tutoriais na internet

● Limitação de funções em nome da facilidade de programação

● Não aproveita totalmente a capacidade de seu hardware


Arduino.cc

● A página oficial do arduino é http://arduino.cc/● Podemos encontrar lá produtos, tutoriais, um

fórum de discussões...● Lá também podemos encontrar a IDE do

arduino e seus drivers.

http://arduino.cc/


Arduino IDE

● É o ambiente de programação do arduino

● Vem com exemplos embutidos

● É leve e gratuita


Configurando o bicho

● Uma vez instalada a IDE e os drivers FTDI é necessário configurar a mesma para o Arduíno em uso.

● Fazemos isso no menu “Tools”.

● Em “board” selecionamos o modelo de Arduíno que iremos usar.

● Em “serial port” a porta onde o Arduíno está conectado.

● Em “programmer” o tipo de programador do Arduíno. (Em geral é Arduíno ISP)


O Mínimo

● O Arduino tem duas grandes funções básicas:– A função setup(){}

– E a função loop(){}

SETUP

LOOP


O Mínimo

● A função setup(){} define as configurações de hardware com as quais o arduino irá trabalhar

● Ex.: Quais pinos serão de saída, quais serão de entrada, b.rate...

● A função loop(){} seria a função “main” do arduino... mas na verdade ela nem sempre é necessária

● Tudo o que for escrito na função loop será repetido indefinidamente


PARA COMEÇAR... blink

● Vamos começar com um programa simples, um “blink”

● Blink é um programa de fazer um led piscar


Hardware

● Vamos usar:– 1 led 5mm

– 1 resistor de 220 Ω

– 1 placa de matrizes

– E é claro, um Arduíno

● O Arduíno fornece uma tensão de 5v, como V=Ri, devemos ligar o led em série com o resistor de 220 ohms


Hardware


Software definição

● Nosso objetivo é fazer com que um led fique piscando, ou seja, alterne seu estado a cada t segundos

● Ou seja, o Arduíno deverá fornecer corrente para o led por t segundos, depois deverá cortar essa corrente por mais t segundos e repetir isso indefinidamente.


Software: Setup

● Se é o led que vai receber um sinal do Arduíno, então ele deverá estar ligado à um pino de saída.

● Assim, informamos ao Arduíno que o pino 13 será um pino de saída


Software loop

● Uma vez que o programa rodará indefinidamente, ou seja, após rodar a última instrução ele voltará para a primeira, podemos (devemos) escrevê-lo dentro da função loop.


digitalWrite(pino,valor)

● A função digitalWrite faz com que um dos pinos digitais emita um sinal, alto ou baixo.

● Ela recebe a numeração do pino e um HIGH para sinal alto e um LOW para baixo


delay(num)

● A função delay faz com que o microcontrolador espere por um número de milésimos de segundos antes de executar a próxima operação


Software blink

● Tentem agora escrever o programa blink

● Se parece com o programa ao lado?

● Tentem carregar ele no Arduíno através do botão:

?


Um pouco de programação

● Antes de prosseguirmos vamos falar um pouco mais da linguagem usada no Arduíno

● O Arduíno usa uma linguagem simples, bastante intuitiva. É possível, com realizar com um único comando uma tarefa que levaria umas boas 10 linhas em outras plataformas.

● Outra característica é que essa linguagem é um dialeto do C ansi, ou seja, a sintaxe das duas é muito parecida.


Variáveis

● Assim como no C, as instruções são executadas na ordem em que foram escritas.

● Em diversas ocasiões é possível que o Arduíno tenha que trabalhar com números e palavras armazenados em sua memória, estes são chamados de variáveis

● Antes de uma variável ser usada, ela precisa ser declarada, ou seja, seu nome e tipo deve aparecer no escopo do programa.


Variáveis

● Tipos:● int

– Números inteiro

● float– Números reais

● char– “letras”

● Exemplos● int

– 16, 15, 2, 0

● float– 5.2 , 0.001, 3.5679

● char– 47, 'a', “ ”


Laços

● Laços de repetição são usados quando um determinado grupo de instruções deve ser executado diversas vezes, até que um objetivo seja alcançado.

● A função “loop” de certa forma é um laço de repetição, mas ela só pode ser chamada uma vez.

● Temos os laços for, while e do-while


Laço

● For:– for(condição inicial;

objetivo; ação após cada laço)

– Usado em geral para repetições contadas

● While– while(objetivo)

– O laço só será executado e continuará sendo até que o objetivo seja alcançado

● Do-while– do{}while(objetivo)

– Igual ao o while, mas as instruções serão executadas pelo menos uma vez


Condicionais

● É uma tomada de decisão, com base em um teste lógico.

● Tem o formato if(teste lógico){} else{}● O bloco else é opcional.● Se o teste lógico for verdadeiro, ele executa

as instruções dentro do 1º bloco.● Se não, executa as dentro do bloco else{}



● À esquerda temos um exemplo de um programa que faz um de dois leds piscarem cerca de 998x

● Um led piscará se o número for primo e o outro se não for.



● Em 1 temos declarações de variáveis.

● As variáveis i e j são do tipo inteiro.

● A variável a é do tipo booleana.



● O tipo booleano só pode assumir valores lógicos, ou seja, verdadeiro ou falso.

● Voltando nas variáveis inteiras, notem que se quisermos, podemos atribuir um valor ao declararmos, como fizemos com i.



● Em dois temos o início de um ciclo, será executado enquanto i for menor que 1000.

● Se tivéssemos atribuído 1000 ou mais para i, esse ciclo NUNCA seria executado!



● Se fosse um ciclo do-while, as instruções em seu interior seriam executadas pelo menos uma vez, independente do valor de i

● Em 3 atribuímos um valor para a



● Em 4 abrimos um laço for.

● Sua condição inicial é a variável j tendo o valor de i.

● Ele será executado enquanto j for maior que um.

● Ao fim de cada execução, j será diminuído em uma unidade.



● Em 5, dentro do ciclo, executamos uma operação com ª

● No caso uma operação lógica.

● 'a' assumirá o seu valor antigo, ou o valor lógico da expressão:– “O resto da divisão de i

por j é igual a zero”



● Em 6 temos um condicional. Se a for verdadeiro, i led ligado ao pino 12 piscará.

● Caso o contrário o led ligado ao pino 13 piscará.


Exercício 1

● Altere o programa blink, de modo que o tempo que o led ficará aceso seja igual 1000xn ms sendo n o número de piscadas que ele já deu mais 1.

● Exemplo:– 1ª piscada, delays de

1000ms.

– 2ª piscada, delays de 2000ms

– 3ª piscada, delays de 3000ms


Exercício 1

● Notem que você pode declarar variáveis fora da função loop.

● Notem que cada vez que a função a for é chamada, j assume o valor de i


Lendo...

● Um microcontrolador ainda poderia fazer muita coisa se só tivesse pinos de saída.

● No entanto é muito interessante que ele tenha pinos de entrada, ou seja, pinos que possibilitem com que eles leiam informações do mundo exterior.

● Sinais digitais podem ser lidos com a função “digitalRead(pino)”


Exemplo: Alterar led

● A função digitalRead(porta) retorna o valor digital da porta a qual está associada.

● Se tivermos um sinal alto, ela retornará 1, se não, retornará um 0● Vamos fazer um exemplo, para entender melhor seu funcionamento● Nosso programa será uma derivação do blink. No entanto haverá um led

vermelho também e um botão de pressão. ● O programa começará com um dos leds piscando e o outro não. Quando o

botão for pressionado, os leds deverão alternar de função.● Hardware:

– 2 leds de 5mms (cores diferentes)

– 2 resistores de 220 ohms

– 1 resistor de 150 ohms

– 1 pushbuttom


Hardware: Alterar led


Hardware: pushbuttom

● A “tecla de pressão”, com 4 pinos, tem funcionamento simples: Ao ligarmos um sinal em uma de suas “perninhas” o sinal é mandado para a em frente. Quando pressionamos o botão o sinal deixa de ser mandado para esta e é mandado para a lateral


Hardware pushbuttom

● Note que ligamos um dos pinos de “saída” do botão à uma resistência e ao GND, isso serve para “forçar” que a tensão no outro pino abaixe quando o botão não estiver acionado, dando assim um valor “0” de input lógico

● Isso significa que nosso botão envia um “ALTO” quando acionado. Trocando os pinos de saída, conseguiríamos um botão que envia um “BAIXO” quando acionado.


Hardware: pushbuttom

● Outra coisa que temos que nos atentar com botões em geral é o efeito “bouncing”

● Quando o botão é acionado é normal haver uma oscilação de tensão antes que ela se estabilize

Alguma saída deve ser implementada para evitar que o pino leia algum sinal nessa “zona”


Exemplo II: Alternar led

● Com base no que já foi dito, conseguem implementar o programa?

● Deu certo? Se parece com o programa ao lado?

?



● Variáveis inicializadas logo no início.(1)

● A variável botao, que vai receber o valor do pushbuttom está com tipo int, mas poderia ser boolean, ou até mesmo char(1)

1



● O pino 11 foi configurado como input, pois receberá dados do mundo externo.(2)

● Botao recebe o valor do pino 11 pela função digitalRead(pin)

2

3



● Mandar “reverificar” o a variável botao 5ms após receber um “ALTO” é uma estratégia (ainda que burra) de evitar o bouncing. (4)

● Note que não informamos literalmente um número em digitalWrite, ao invés disso apontamos uma variável...(5)

4

5

4


Exercício II Intensidade básica

● Agora é a vez de vocês: façam um programa onde a intensidade do LED varie de acordo com a quantidade de vezes que o usuário pressiona o botão.

● Façam com que haja no mínimo 5 graus de intensidade.

● Lembrem-se, se um led pisca muito rápido, ao olho humano vai parecer que ele está sempre aceso.


Exercício II intensidade básica

● Aqui está uma resposta possível para o exercício. Nela o LED pisca numa frequência de 5ms.

● Há uma diferença entre o tempo que o led permanece aceso e apagado durante a piscada. Essa diferença dita a intensidade aparente dele.


Exercício II Flags

● Se observármos bem, o programa todo leva pouco mais que 10ms para executar cada ciclo.

● Isso ainda é muito rápido para um ser humano.● Se não tomarmos cuidado, o programa vai ter

executado vários loops antes do usuário tirar o dedo de cima do botão e alterado a variável valor várias e várias vezes.


Exercício II Flags

● Para contornar esse problema, podemos usar o conceito de flags.

● Flags são mecanismos lógicos que assinalam se algo está habilitado ou não.

● No nosso caso a flag está relacionada com o botão.


Exercício II Flags

● Em 1 a flag é declarada, o nosso programa começa com o botão ativo (flag=1)

● Quando o teste do botão pressionado é feito, é verificado se o botão está habilitado (2)

● Uma vez que as instruções do botão pressionado são executadas, o botão é desabilitado(3)

1

2

1

3


Exercício II Flags

● Se por um acaso, após isso o programa ter executado um loop antes do usuário ter conseguido tirar o dedo do botão, a flag=0 garantirá que o programa não interpretará que o botão foi pressionado novamente.

● Somente em 4, quando o usuário tirar o dedo do botão é que a flag voltará para 1 e o botão será reabilitado (5).

4

5


Revisão

● Vimos nessa lição:– O que é o Arduino

– A forma de um programa do Arduino

– Leitura digital

– Escrita digital

– “Anti tremulação”

– Flags


Leitura complementar

● O que é um microcontrolador:– http://www.mikroe.com/chapters/view/64/chapter-1-introduction-to-microcontrollers/#ch1.1

● Efeito phi:– http://global.britannica.com/EBchecked/topic/455763/phi-phenomenon

http://www.mikroe.com/chapters/view/64/chapter-1-introduction-to-microcontrollers/#ch1.1

http://global.britannica.com/EBchecked/topic/455763/phi-phenomenon


Dúvidas???


Obrigado e até a próxima lição!

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