Alcuni esercizi di base per imparare Arduino

1. INFORMATICA SECONDA
SUPERIORE
2020-21

2. CHE COS’È UN LED?
• LED è l'acronimo di "light-emitting
diode" ovvero diodo ad emissione
luminosa. Deve essere alimentati a
corrente costante e polarizzata.
COSA POSSIAMO
FARE CON UN LED?
Con un led ed altri componenti si
possono creare infiniti circuiti. Noi
abbiamo svolto 3 lavori:
- Accendere un led con una batteria da
9v
- Accendere un led con patate o limoni
- Usare il potenziometro in un circuito
con un LED

3. LED ACCESO DA UNA
BATTERIA DI 9 VOLT
TRAMITE TINKERCAD, ABBIAMO PROVATO AD ACCENDERE UN LED
CON UNA BATTERIA DA 9 VOLT

4. L’ESPLOSIONE DEL LED
Collegando la batteria di 9v direttamente al led
(l’anodo alla parte positiva e il catodo alla parte
negativa). facendo cosi il led esploderebbe perché
perché il voltaggio è troppo alto.
LA RESISTENZA CI
PERMETTE DI ACCENDERE
IL LED
Applicando una resistenza tra il led e la
batteria viene limitato il passaggio della
corrente elettrica e arriva una quantità di
corrente giusta per far accendere il led.
SCHEMA DEL CIRCUITO
APPENA ESEGUITO
Per descrivere meglio un circuito si
utilizza uno schema che indichi gli
elementi attivi e passivi e le loro
connessioni

5. QUANTE PATATE SERVONO
PER ACCENDERE UN LED?
È POSSIBILE ACCENDERE UN LED CON UNA PATATA? SE SI, QUANTE
NE SERVONO?

6. UNA SOLA PATATA NON BASTA
PER ACCENDERE IL LED
Collegando una sola patata al led,
quest’ultimo non si accende a causa dello
scarso voltaggio della patata
DUE PATATE ACCENDONO IL
LED
Collegando due patate in serie il voltaggio
delle due patate si somma e il led riceve una
quantità di voltaggio sufficiente per
accendersi, anche se emana una luce molto
leggera a causa del voltaggio non troppo alto
COLLEGAMENTO IN SERIE E IN
PARALLELO
Si parla di collegamento in serie quando due o più componenti sono
collegati in modo da formare un percorso unico per la corrente
elettrica che li attraversa.
Si parla di collegamento in parallelo quando i componenti sono
collegati ad una coppia di conduttori in modo che la tensione
elettrica sia applicata a tutti quanti allo stesso modo.

7. REGOLARE LA
RESISTENZA CON IL
POTENZIOMETRO
COME ULTIMO LAVORO UTILIZZIAMO IL
POTENZIOMETRO IN UN CIRCUITO CON LED E
BATTERIA DA 9V PER REGOLARE LA RESISTENZA
CHE COS’È UN POTENZIOMETRO?
Un potenziometro è un componente elettrico che
agisce come divisore di tensione variabile. Di solito
hanno tre terminali, uno dei quali è collegato con la
manopola di regolazione.

8. POTENZIOMETRO
REGOLATO AL MINIMO
Come possiamo vedere
dall’immagine, regolando il
potenziometro al minimo, la
resistenza è bassissima e il led
esplode
AUMENTIAMO LA
REGOLAZIONE ED
AUMENTA LA
RESISTENZA
Regolando il potenziometro su
una maggiore resistenza, mano a
mano vedremo che il led emanerà
sempre meno luce, lo si nota
meglio dal susseguirsi delle
immagini.

9. CIRCUITO AND E CIRCUITO
OR
IL CIRCUITO AND E IL CIRCUITO OR SONO DUE CIRCUITI CHE HANNO
LA STESSA FUNZIONE, NEL NOSTRO CASO QUELLA DI ACCENDERE UN
LED, MA CHE COMPIONO L’AZIONE IN MODO DIVERSO.

10. IL CIRCUITO AND
La caratteristica di un circuito AND è quella
di avere 2 interruttori collegati in serie. In
questo caso, per accendere il LED, bisogna
accendere entrambi gli interruttori.
Facendo cosi, il LED riceve come INPUT due
valori di ingresso pari a 1. Ma cosa vuol
dire valore di ingresso 1?
LA TABELLA DI
VERITÀ DELL’AND
Le tabelle della verità (o tabelle
logiche) sono tabelle usate nella logica
per determinare se una determinata
proposizione è vera o falsa. Il valore 1
indica il VERO mentre lo 0 indica il
FALSO. Nel caso dell’elettronica l’1
rappresenta l’accensione di un
dispositivo. Ricapitolando, con un
collegamento in serie, il LED per avere
1 come valore serve che entrambi gli
SCHEMA DEL CIRCUITO
AND
TABELLA DI VERITÀ DEL
CIRCUITO AND

11. IL CIRCUITO OR
Al contrario di quello AND, la
caratteristica di un circuito OR è
quella di avere due interruttori
collegati in parallelo, di
conseguenza basta solo l’input di
uno dei due per far accendere il
LED.
LA TABELLA DI
VERITÀ DELL’OR
Ora che gia sappiamo cos’è e come
funziona la tabella della verità, basta
solamente sapere che nella tabella della
verità dell’OR, basta solo un valore su due
VERO per ottenere VERO come risultato.
Quindi con il collegamento in parallelo, il
LED ottiene 1 quando almeno un
interruttore dà valore 1
SCHEMA DI CIRCUITO
OR
TABELLA DI VERITÀ DEL
CIRCUITO OR

12. CIRCUITO AND IN FUNZIONE SU TINKERCAD
Dopo aver visto cos’è e come funziona un circuito AND, lo pratichiamo su
Tinkercad e vediamo che funziona esattamente come è stato detto in
precedenza; per accendere il LED entrambi gli interruttori devono essere attivi.
CIRCUITO
SPENTO
CIRCUITO CON UN
INTERRUTTORE ACCESO (LED
SPENTO)
IL LED SI ACCENDE CON
L’ATTIVAZIONE DI ENTRAMBI
GLI INTERRUTTORI

13. LA TABELLA DI VERITÀ DELL’AND NELLA
PRATICA
Dopo aver
spiegato cos’è una
tabella della verità
dell’AND, ecco un
breve video per far
capire ancor più
semplicemente
come funziona,
con l’ausilio di
Tinkercad.

14. CIRCUITO OR IN FUNZIONE SU TINKERCAD
Dopo aver verificato il circuito AND, andiamo a praticare anche il circuito OR
su Tinkercad, in questo caso basterà solamente un interruttore attivo per far
accendere il LED
CIRCUITO
SPENTO
IL LED SI ACCENDE CON
L’INPUT DI UN SOLO
INTERRUTTORE

15. LA TABELLA DI VERITÀ DELL’OR NELLA
PRATICA
E dopo la
tabella di verità
dell’AND, anche
per quella
dell’OR c’è un
video realizzato
su Tinkercad
per semplificare
l’apprendiment
o

16. RIASSUNTO CIRCUITO AND

17. RIASSUNTO CIRCUITO OR

18. PROGRAMMARE IN ARDUINO SU
TINKERCAD
• Prima di programmare un arduino vero e proprio, è consigliato
fare molta pratica su Tinkercad, un ambiente di sviluppo
virtuale sul quale possiamo lavorare sia sulla parte hardware
che su quella software.
• Il primo lavoro da fare è quello di riprodurre un led
lampeggiante.

19. LA PARTE HARDWARE
• Prima di iniziare a programmare, ovviamente, dobbiamo creare
il nostro circuito e potremo scegliere tra una vasta selezione di
componenti, qui di sotto troverete la componente hardware del
led lampeggiante.

20. LA PROGRAMMAZIONE
• Una volta composto il circuito, non ci resta che programmare
l’arduino e dirgli cosa fare, cosi come vedete nell’immagine
seguente, nella quale c’è un esempio di codice che fa
lampeggiare un LED.
Una volta fatto ciò, basterà avviare la
simulazione e il led inizierà a
lampeggiare.

21. REALIZZARE UN SEMAFORO IN ARDUINO
• Grazie ai LED RGB, che emettono luci di diverse colori,
possiamo realizzare un semaforo con Arduino.
Nell’immagine, la componente hardware.

22. IL CODICE
• Qui di fianco, il codice per
realizzare il semaforo. Per la prima
volta incontriamo le Costanti.
#define RED 8
#define GREEN 2
#define BLU 7
void setup()
{
pinMode(RED,OUTPUT);
pinMode(BLU,OUTPUT);
pinMode(GREEN,OUTPUT);
}
void loop()
{
//combinazione per il rosso
digitalWrite(RED, HIGH);
digitalWrite(BLU, LOW);
digitalWrite(GREEN, LOW);
delay(1200);
//combinazione per il verde
digitalWrite(RED, LOW);
digitalWrite(GREEN, HIGH);
digitalWrite(BLU, LOW);
delay(1200);
//combinazione per il giallo
digitalWrite(GREEN, HIGH);
digitalWrite(RED, HIGH);
digitalWrite(BLU, LOW);
delay(1200);
}

23. COSTANTI E VARIABILI
• Le costanti vengono indicate con #define NOMECOSTANTE 1(o
qualsiasi altro numero), e una volta creata una costante, ogni
volta che il codice leggerà il nome scelto, la sostituirà con il
numero che abbiamo indicato.
• Le variabili si indicano con int NOMEVARIABILE = 0, cosi
facendo creeremo un valore che come dice il nome, varia, e
quindi può aumentare o diminuire.

24. LE FUNZIONI
LE FUNZIONI CHE DICHIARIAMO IN UN CODICE POSSONO ESSERE DI
QUATTRO TIPI.
FUNZIONE CHE NON
PRENDE E NON
RESTITUISCE NULLA
FUNZIONE CHE PRENDE
VALORI MA NON NE
RESTITUISCE NESSUNO
FUNZIONE CHE NON
PRENDE NULLA MA
RESTITUISCE UN VALORE
FUNZIONE CHE PRENDE
DEI VALORI E NE
RESISTUISCE ALTRI

25. LED A DISSOLVENZA
• Sull’arduino troviamo alcuni pin analogici che ci permettono di
decidere quanta intensità dare al led, cosi facendo e aiutandoci
con quale funzione, possiamo creare un led a dissolvenza. La
componente hardware è sempre la solita.

26. CODICE
• Nel codice troviamo variabili e
costanti che abbiamo già visto
precedentemente, troviamo la
funzione analogwrite che
permette di dare una certa
quantità di intensità al LED, a
differenza di digitalwrite.
La funzione «for» ci aiuta a non
dover ripetere più volte il codice.

27. SEMAFORO A DISSOLVENZA
• Cosi come con il LED semplice, anche un LED RGB ovviamente
può dissolversi, e quindi possiamo creare un semaforo a
dissolvenza. Il codice sarà un po’ più lungo ma funziona nello
stesso modo di come abbiamo già visto.

28. PIEZO MELODY
• Dopo aver svolto lavori con i led, cambiamo i nostri
componenti hardware e andiamo sui sintetizzatori vocali.
Anche queste componenti è possibile trovarle su Tinkercad.

29. CODICE
• Nel codice troviamo «map», una funzione che ci
permette di proporzionare l’unità di misura che
riceve il piezo, con quelle che invia l’arduino.

30. FAR CANTARE IL PIEZO
• Con il piezo possiamo riprodurre vere e proprie note e quindi
anche delle canzoni, nel codice che vedremo, riprodurremo
l’inno alla gioia.
La parte hardware comprende piezo e arduino.

31. IL CODICE
• Il codice è leggermente
complesso e troviamo nuove
funzioni come «tone», inoltre
incontriamo gli array, ovvero
elenchi di variabili.

32. PIEZO A ULTRASUONI
• Il piezo possiamo combinarlo con un sensore ad ultrasuoni per
creare un sensore a distanza simile a quello delle auto.
Ci serviranno un piezo, un arduino e un sensore ad ultrasuoni.

33. CODICE
• Il codice farà si che più
l’ostacolo è vicino, maggiore
sarà il rumore prodotto dal
piezo. In questo caso ci
troviamo per la prima volta
davanti ad un sensore ad
ultrasuoni e quindi nel
codice vedremo anche come
configurarlo.

34. MIXER DI COLORI
• Cominciamo a svolgere lavori più complessi, iniziando col
mixer di colore. Per farlo ci serviranno 3 potenziometri, una
batteria da 9v e un arduino.
Ciascun potenziometro corrisponderà ad un colore, cosi
potremo mischiarli tra loro e anche deciderne l’intensità.

35. CODICE
• Nel codice troviamo per la prima
volta l’if, funzione molto
importante che troveremo
praticamente ovunque nella
nostra vita. Consiste nel
compiere qualcosa al verificarsi
di una condizione.

36. LISTNER
• Come prossimo esercizio abbiamo il listner, che è molto
importante perché è la base di tutti i sistemi domotici. Si chiama
listner proprio perché lui «ascolta» e agisce di conseguenza. In
questo caso il nostro listner accenderà o spegnerà i led a seconda
del comando ricevuto.

37. CODICE
• Tralasciando le varie funzioni che
già conosciamo, la cosa più
importante del listner è lo switch
case, che è una funzione che ci
permettere di aggiungere sempre
più condizioni che hanno
un’azione collegata, invece di
dover ripetere ogni volta «if…».

38. CREARE UN PRIMO
PROTOTIPO DI ROBOT
COME ESERCITAZIONE FINALE, HAI IL COMPITO DI CREARE UN VERO
E PROPRIO ROBOT TUTTO TUO. DOPO AVER SVOLTO TANTI ESERCIZI
DIVERSI CON PICCOLI CODICI, AVRAI SICURAMENTE LE
COMPETENZE PER SVILJUPPARE CODICI SEMPRE PIÙ COMPLESSI PER
PROGRAMMARE VERI ROBOT

39. LA FUNZIONE DEI MOTORI A CORRENTE
CONTINUA
• È importante saper utilizzare bene i motori dato che sono un metodo di
spostamento molto importante per la costruzione di robot.
Un motore con i morsetti collegati nel modo corretto ruoterà in senso orario, una
volta alimentato. Se colleghiamo il morsetto positivo al negativo e il morsetto
negativo al positivo, ruoterà in senso antiorario.
Per gestire entrambi i morsetti come pin, utilizziamo un ponte H.

40. FAR MUOVERE IL ROBOT IN AVANTI, IN
DIETRO, A DESTRA E A SINISTRA.
• La direzione in cui andrà il nostro robottino dipenderà totalmente
dai motori e dalla loro direzione. Prendiamo come esempio un
robot con due motori.
• VA AVANTI: Quando entrambi i motori vanno in senso orario.
• VA INDIETRO: Quando entrambi i motori vanno in senso antiorario.
• VA A SINISTRA: Quando il motore destro va in senso orario, mentre
quello sinistro in senso antiorario.
• VA A DESTRA: Quando il motore sinistro va in senso orario mentre
quello destro in senso antiorario

41. TELECOMANDO PER FAR MUOVERE IL
ROBOT
• Possiamo comandare il movimento di un robot con il listener.
Quest’ultimo consiste nel leggere ciò che viene scritto sulla seriale
(o sul wifi/bluetooth) e per ogni input ha delle istruzioni precise,
ad esempio se il listener riceve…
«A» il robot va avanti
«I» il robot va indietro
«D» il robot va a destra
«S» il robot va a sinistra
• Collegando il robot via wifi, potremo usare dispositivi connessi alla
medesima rete per manovrare il robot, magari creando
un’applicazione specifica che fa da telecomando.
• Facendo tutto questo, abbiamo costruito un vero e proprio robot.

42. ESEMPIO DI LISTENER CON DUE MOTORI CC

43. GRAZIE PER LA LETTURA
Ideatore: Vincenzo Esposito
Realizzatore: Vincenzo Esposito
Produttore: Vincenzo Esposito
Scrittore: Vincenzo Esposito
Distribuito da: Vincenzo EspositoTM