Arduino Hack Day Corumbá

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Oficina de introdução ao Arduino realizada no SENAC de Corumbá, pelo evento III Escola Regional de Informática do MS (ERI MS). …

Oficina de introdução ao Arduino realizada no SENAC de Corumbá, pelo evento III Escola Regional de Informática do MS (ERI MS).
Uma oficina pratica sobre a utilização do Hardware Arduino.

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  • 1. Arduino MS
  • 2. Arduino MS Sobre este Minicurso • Viabilizado pela Organização do ERI MS; • Apoiado pelo grupo ArduinoMS; • Agradecimentos especiais ao do SENAC e UCDB. Sobre o Ministrante: • Samuel Cavalcante • Engenheiro de Computação (UNIDERP)- CREA-MS: 12873D • Pós Graduado em Eng. De Sistemas (ESAB) • Analista em Educação profissional no SENAC/MS • Professor UNIDERP e UNAES II • Pai, Esposo, Professor, Empresário, Consultor, participante de comunidades, conselheiro entre outros.
  • 3. Arduino MS O que veremos • Introdução ao Arduino • Código Pisca LED • Configurando a IDE para transferir o Código • Acionamento de LED com Botão • Pisca Led com Sensor LDR • Sensor de Temperatura Obs.: Ao decorrer da oficina serão tratados assuntos sobre eletrônica e eletricidade básica.
  • 4. Microcontrolador X Microprocessadorr• Qual a principal diferença entre eles?
  • 5. Arduino MS Introdução ao Arduino • Plataforma baseada em Atmel da AVR (ATMega168; ATMega 328); • Oferece um IDE e bibliotecas de programação de alto nível; • Open-source hardware e software • Ampla comunidade • Programado em C/C++ • Transferência de firmware via USB • MCU com bootloader
  • 6. Arduino MS Histórico do Arduino • Projeto criado na Itália pelo Mássimo Banzi no Interaction Design Institute Ivrea; • Nasceu para complementar o aprendizado de programação, computação física e gráfica; • Nasceu do Processing e Wiring; – Processing é um ambiente e linguagem de programação para criar imagens, animação e interação;
  • 7. Arduino MS Simplicidade no circuito:
  • 8. Arduino MS Muitas aplicações práticas • Robôs • Roupas eletrônicas • Máquinas de corte e modelagem 3D de baixo custo; • Desenvolvimento de celulares customizados • Instrumentos musicais • Paredes interativas • Instrumentação humana
  • 9. Arduino MS Vários tipos, vários fabricantes... • Mega • Lilypad • Nano • Uno • Pro • Arduino BT • Freeduino • Severino • Program-ME
  • 10. Arduino MS Atmega168 / Atmega328: coração • Características do ATmega 168: • RISC –Reduced Instruction Set Computer • 20 MIPS (20 Milhões de instruções por segundo) • 16Kb Flash / 512 b EEPROM / 1Kb RAM Estática • 10.000 ciclos na Flash e 100.000 na EEPROM • 2 contadores / temporizadores de 8bits • 1 contador / temporizador de 16bits • 1 temporizador de tempo real com clock a parte • 14 portas digitais • 6 portas analógicas
  • 11. Arduino MS Características técnicas • 6 canais PWM • 6 conversores analógico/digital de 10 bits • 1 serial programável (USART) • 1 interface SPI (Serial Peripheral Interface) • 1 interface serial a 2 fios (I2C) • 1 watch dog timer programável • 1 comparador analógico no chip • Interrupção ou wake-up na alteração de estado dos pinos
  • 12. Arduino MS Resumo das conexões da placa
  • 13. Arduino MS FT232RL Conversor USB-Serial Conector USB Regular 7085: Recebe até 12 volts e regula para 5 volts Alimentação externa: Até 12 volts
  • 14. Arduino MS Botão de reset ICSP Para gravar bootloader ou programas/firmware AtMega328 /168/8
  • 15. Arduino MS AREF Portas digitais 0 a 13 Referência analógica GND 0 RX 1 TX = usada durante Padrão 5 volts transferência de sketch e comunicação serial com placa 2,4,7,8,12,13 = portas digitais convêncionais 3,5,6,9,10,11 = portas PWM
  • 16. Arduino MS Portas analógicas 4 e 5 São as portas utilizadas para conexões via I2C / TWI. GND Portas analógicas de 0 a 5 5 volts Podem funcionar como digitais de 14 a 19 3.3 volts VIN Alimentação de entrada sem regulagem
  • 17. Arduino MS Shields: arquitetura modular inteligente • Arduino estabeleceu um padrão de pinagem que é respeitado por diversas placas shield:
  • 18. Arduino MS Por dentro do MCU
  • 19. Arduino MS Porta Digital Vs. Analógica • Digital: trabalha com lógica binária, 0 e 1. – No Arduino segue padrão TTL onde: • 0 a 0,8 volts = 0 • 2 a 5 volts = 1 • Analógica: valor lido é análogo a tensão. – Referência de analogia é 5 volts • 0 volts = 0 • 2.5 volts= 512 • 5 volts = 1023 – Conversor A/D de 10 bits: 0 a 1023 • 00000000012 = 110 = 0,005v • 00000000102 = 210 = 0,010v • 00000000112 = 210 = 0,015v • 10000000002 = 51210 = 2,50v • ....
  • 20. Arduino MS Porta Digital Vs. Analógica • Portas analógicas expressam valores de 0 a 1023 mas não são utilizadas para transferência de informações precisas – Neste caso o dispositivo recebe um valor analógico de 0v à 5v, que será convertido em um número binário de 10 bits. Cada bits somado ao circuito equivale a 0,005v. • Portas digitais permitem que dados sejam transferidos em sequencia através de uma lógica ou protocolo binário – Portas digitais não conseguem comandar potência
  • 21. Arduino MS Porta PWM • Uma porta híbrida: digital porém com modularização de zeros e uns de forma que consegue expressar uma idéia de potência;
  • 22. Arduino MS Na prática • Ligamos componentes em portas digitais (comuns, PWM) ou analógica • Fazemos leitura e escrita nestas portas afim de obter um dado ou um determinado comportamento • Processamos os dados no microcontrolador Alguns exemplos de componentes...
  • 23. Arduino MS Ping – Sensor de distância ultrasonico
  • 24. Arduino MSLCD Touch Shield LCD Touch screen
  • 25. Arduino MSSIM Reader SIM Reader
  • 26. Arduino MS Lojas de componentes• www.parallax.com• www.sparkfun.com• www.makershed.com• www.liquidware.com• www.ladyada.net• www.adafruit.com• www.rlrobotics.ind.br/ - BRASIL• www.empretecnet.com.br/do/Home - BRASIL
  • 27. Arduino MS Programando para Arduino • IDE pode ser baixada de www.arduino.cc • A IDE foi desenvolvida com Java, portanto precisaremos de um máquina virtual instalada. • Funciona em Windows. Mac OS X e Linux (em alguns windows e mac pode ser necessário colocar driver) • Utiliza GCC + GCC Avr para compilação (você pode também programar diretamente com GCC!) • A transferência para a placa é feita via USB pelo IDE; (mas também pode ser feita com gravadores ICSP!)
  • 28. Arduino MS Partes básicas do programa Arduino • Temos que obrigatoriamente programar dois métodos: void setup() { } void loop() { } • O setup é executado uma só vez assim que a placa for ligada e o loop terá o código de execução infinita
  • 29. Arduino MS Portas digitais e analógicas • Na prática ligamos componentes em portas digitais e analógicas e através do código Arduino, manipulamos as portas: – pinMode(<porta>, <modo>): configura uma porta digital para ser lida ou para enviarmos dados; – digitalWrite(<porta>, 0 ou 1): envia 0 ou 1 para porta digital – digitalRead(<porta>): retorna um 0 ou 1 lido da porta – analogRead(<porta>): retorna de 0 a 1023 com o valor da porta analógica – analogWrite(<porta>, <valor>): escreve em uma porta PWM um valor de 0 a 255
  • 30. Arduino MSProtoboard ou Matriz de contato É um dispositivo usado para construir circuitos sem a necessidade de solda. Na parte central de todos os pinos alinhados sob um número estiver conectado, enquanto os nas bordas superior e inferior - normalmente marcado com linhas pretas e vermelhas - são conectados na horizontal.
  • 31. Arduino MS Primeiro contato com Arduino • Ligar sua placa no cabo USB e no PC • Realizar a instalação do Driver com a ajuda do facilitador • Verificar o jumper de alimentação configurando para USB se necessário • Digitar o código, a ser passado, no Arduino IDE • Selecionar no software a versão do Arduino e a porta serial de comunicação. • Clicar no botão de transferência de sketch
  • 32. Arduino MS Exemplo “pisca led” com Arduino Esta conexão é bem simples somente para efeito de teste para piscar o led. O correto é ligar um resistor usando uma protoboard.
  • 33. Arduino MS Exemplo “pisca led” void setup() { pinMode(13, OUTPUT); //porta 13 em output } void loop() { digitalWrite(13, HIGH); //HIGH = 1 = TRUE delay(500); digitalWrite(13, LOW); //LOW = 0 = FALSE delay(500); }
  • 34. Configurando a IDE para transferir o Código
  • 35. Configurando a IDE para transferir o Código
  • 36. Procurando erros no código
  • 37. Fazendo o Upload do Código para o Arduino
  • 38. Arduino MS Entrada Digital: Fazendo leitura de um botão • Os pinos do Arduino são extremamente sensíveis, permitindo a leitura de ruído elétrico do ambiente. O próximo teste utilizaremos o pino 7 como leitura de dados externos, como é uma porta digital será lido HIGH ou LOW (1 ou 0). Essa leitura é realizada pelo comando digitalRead(port). • Conecte três fios à placa Arduino. O primeiro de uma perna do botão através de um resistor de pull-up (aqui 10K Ω) para o fornecimento de 5 volts. A segunda vai da perna correspondente do botão ao GND. O terceiro se conecta a um pino digital I/O (pino 7) que lê o estado do botão.
  • 39. Arduino MS Montando o Circuito
  • 40. Arduino MS Código Aciona LED com botão int val = 0; // variável para ler o status do pino void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // declare LED como output pinMode(7, INPUT); // declare pushbutton como input } void loop(){ val = digitalRead(7); // ler a entrada de valor if (val == HIGH) {// verificar se a entrada é alta digitalWrite(13, LOW); // LED OFF } else { digitalWrite(13, HIGH); // LED ON } }
  • 41. Arduino MSTempo entre acende e apaga LED usando sensor LDR • Use o mesmo circuito como antes, mudando o botão com o sensor de luz e trocando a ligação do pino digital 7 para o pino analógico 2. • A função permite enviar um valor numérico para o computador. Variando números digitais no intervalo de 0- 1024 (resolução de 1 Bit). • Nesta função usamos a comunicação serial, com isso abra o monitor serial para ler dados do sensor. – Após o código ser copiado no Arduino.
  • 42. Arduino MS Montando o Circuito
  • 43. Arduino MS Códigoint val = 0; // variável para armazenar o valor vindo do sensorvoid setup() { pinMode(13, OUTPUT); // declara o ledPin como uma saída Serial.begin(9600); // usar a porta serial para comunicação}void loop() { val = analogRead(2); // lê o valor do sensor Serial.println(val); // imprime o valor para a porta serial digitalWrite(13, HIGH); // ligar o LED delay(val); // parar o programa por algum tempo digitalWrite(13, LOW); // desligar o LED delay(val); // tempo antes do proximo ciclo}
  • 44. Vetor de LEDs• Monte na matriz de contato 5 leds, cada perna maior do LED (VCC) será ligada a uma perna do resistor, a outra perna do resistor será ligada em cada um dos seguinte pinos Digital, 12, 11, 10, 9 e 8. A perna menor dos LEDs, no GND (0v).• A atividade é fazer esses LEDs acenderem em sequencia, acendendo um LED de cada vez, com intervalos de 50 milisegundos por led, após todos acessos aguardar 1000 milisegundos e começar a apagar os leds, com o mesmo intervalor de tempo.
  • 45. Vetor de LEDs – Montando o circuito
  • 46. Vetor de LEDs Códigoint i; delay(50);void setup() { } pinMode(13, OUTPUT); delay(1000); pinMode(12, OUTPUT); for(i=8;i<=13;i++){ pinMode(11, OUTPUT); digitalWrite(i, LOW); pinMode(10, OUTPUT); delay(50); pinMode(9, OUTPUT); }} delay(1000);void loop() { } for(i=13;i>=8;i--){ digitalWrite(i, HIGH);
  • 47. Vetor de LEDs com potenciômetro
  • 48. Vetor de LEDs com potenciômetroint i, port, potenc; }else{float tensao=0; digitalWrite(port, LOW);void setup() { } pinMode(13, OUTPUT); port--; pinMode(12, OUTPUT); } pinMode(11, OUTPUT); Serial.print("Valor decimal = "); pinMode(10, OUTPUT); Serial.print(potenc); pinMode(9, OUTPUT); tensao=potenc*0.004883; Serial.begin(9600); Serial.print(" - Tensao = ");} Serial.print(tensao);void loop() { Serial.println(" V"); potenc=analogRead(2); delay(500); port=13; } for(i=1;i<=5;i++){ if(potenc>((i*2-1)*100)){ digitalWrite(port, HIGH);
  • 49. Arduino MS Resumindo... • Arduino é um projeto simples, popular e acessível • Eletrônica e programação embarcada alto nível • Na prática ligamos componentes nas portas analógicas e digitais e escrevemos programas que usam as portas • Existem diversas bibliotecas que encapsulam a lógica de comunicação digital ou analógica: servo, motor de passo, Android, display LCD • Ter portas digitais analógicas e pmw é um grande valor do microcontrolador utilizado • A transfêrencia via USB e a ferramenta / IDE para programação funcionam em múltiplas plataformas • Open-source Hardware e Open-source software