AULA 1 - Microcontroladores - Técnico

Introdução aos Microcontroladores

Apresentação sobre Microcontroladores

Apostila sobre Microcontroladores

A plataforma Arduíno

(Extraído da apostila Curso de Arduíno, de Álvaro Justen e do curso Programação Básica em Arduíno, UFSC)

Arduino 1 é um projeto que engloba software e hardware e tem como objetivo fornecer uma plataforma fácil para prototipação de projetos interativos, utilizando um microcontrolador.

O projeto do Arduino teve início em 2005 na cidade de Ivrea, Itália.

O Arduino é composto por uma placa com microcontrolador Atmel AVR e um ambiente de programação baseado em Wiring e C++.

Tanto o hardware como o ambiente de programação do Arduino são livres, ou seja, qualquer pessoa pode modificá-los e reproduzi-los.

O Arduino também é conhecido como plataforma de computação física.

PLATAFORMAS DE COMPUTAÇÃO FÍSICA: são sistemas digitais ligados a sensores e atuadores, que permitem construir sistemas que percebam a realidade e respondem com ações físicas. O Arduíno é baseado em uma placa microcontrolada, com acessos de Entrada/Saída (I/O), que permite a criação de sistemas embarcados para aplicações industriais, comerciais, amadoras, profissionais, dos mais variados tipos.

Existem inúmeros modelos de Arduínos, como veremos na sequência, mas existem alguns mais populares, como o antigo Duemilanove (2009, em italiano) e o Uno, muito utilizado atualmente.

A principal diferença entre um Arduino e um computador convencional é que, além ter menor porte (tanto no tamanho quanto no poder de processamento), o Arduino utiliza dispositivos diferentes para entrada e saída em geral.

Por exemplo: em um PC utilizamos teclado e mouse como dispositivos de entrada e monitores e impressoras como dispositivos de saída; já em projetos com o Arduino os dispositivos de entrada e saída são circuitos elétricos/eletrônicos.

Como a interface do Arduino com outros dispositivos está mais perto do meio físico que a de um PC, podemos ler dados de sensores (temperatura, luz, pressão etc.) e controlar outros circuitos (lâmpadas, motores, eletrodomésticos etc.), dentre outras coisas que não conseguiríamos diretamente com um PC.

A grande diferença com relação ao uso desses dispositivos, no caso do Arduino, é que, na maior parte das vezes, nós mesmos construímos os circuitos que são utilizados, ou seja, não estamos limitados apenas a produtos existentes no mercado: o limite é dado por nosso conhecimento e criatividade! O melhor de tudo nesse projeto é que seu software, hardware e documentação so abertos. O software é livre (GNU GPL2), o hardware é totalmente aberto, especificado (basta entrar no site e baixar os esquemas) e a documentação está disponível em Creative Commons3, os usuários podem colaborar (seja escrevendo documentação, seja traduzindo) através da wiki!

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Referências:

1. Site oficial Projeto Arduino
2. Baixar apostila de Álvaro Justen
3. Curso de programação básica para Arduíno

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Modelos de Arduíno

• Arduino UNO
• Arduino Leonardo
• Arduino Due
• Arduino Esplora
• Arduino Mega
• Arduino Mega ADK
• Arduino Ethernet
• Arduino Mini
• Arduino LilyPad
• Arduino Micro
• Arduino Nano
• Arduino ProMini
• Arduino Pro
• Arduino Fio

Quadro Comparativo

(arduino.org)

Arduino UNO:

Talvez o modelo mais popular atualmente seja o Uno:

• Microcontrolador: ATmega328
• Tensão de operação: 5V
• Tensão recomendada (entrada): 7-12V
• Limite da tensão de entrada: 6-20V
• Pinos digitais: 14 (seis pinos com saída PWM)
• Entrada analógica: 6 pinos
• Corrente contínua por pino de entrada e saída: 40 mA
• Corrente para o pino de 3.3 V: 50 mA
• Quantidade de memória FLASH: 32 KB (ATmega328) onde 0.5 KB usado para o bootloader
• Quantidade de memória SRAM: 2 KB (ATmega328)
• Quantidade de memória EEPROM: 1 KB (ATmega328)
• Velocidade de clock: 16 MHz

Alimentação

• O Arduino UNO pode ser alimentado pela porta USB ou por uma fonte externa DC.
• A recomendação é que a fonte externa seja de 7 V a 12 V e pode ser ligada diretamente no conector de fonte ou nos pinos Vin e Gnd.

IDE Arduino

O ambiente de desenvolvimento do Arduino (IDE) é gratuito e pode ser baixado no seguinte endereço: [Arduino.org/software#ide]

Utiliza uma biblioteca de funções que simplifica a sua programação, por meio de uma sintaxe similar a das linguagens C e C++ (Wiring).

As principais funcionalidades do IDE do Arduino são:

• Escrever o código do programa
• Salvar o código do programa
• Compilar um programa
• Transportar o código compilado para a placa do Arduino (menu Upload)
• Permitir comunicação serial com o PC

Funções

As duas principais funções de um código Arduíno, isto é, de um programa desenvolvido para o Arduino são:

• setup(): onde devem ser definidas algumas configurações iniciais do programa. Executa uma única vez, no início.
• loop(): função principal do programa. Fica executando indefinidamente.

Todo programa para o Arduino deve ter estas duas funções!

Outras funções

Digital I/O

pinMode() digitalWrite() digitalRead()

Analógico I/O

analogReference() analogRead() analogWrite() - PWM

Avançado I/O

tone() noTone() shiftOut() pulseIn()

Tempo

 millis() micros() delay() delayMicroseconds()

Matemática

min() max() abs() constrain() map() pow() ***só do C/C++ sqrt() ***só do C/C++

Trigonométrica

sin() ***só do C/C++ cos() ***só do C/C++ tan() ***só do C/C++

Números aleatórios

randomSeed() random()

bits e Bytes

lowByte() highByte() bitRead() bitWrite() bitSet() bitClear() bit()

Interrupções externas

attachInterrupt() detachInterrupt()

Interrupções

 interrupts() noInterrupts()

Comunicação Serial

Serial.

begin()  read()  write()  print()  println() e available()