oficina arduino - jornada de tecnologia 2014 (e-poti) - part ii
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Oficina sobre Arduino - Parte IITRANSCRIPT
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OutlineOutline
1. Introdução
1.Computação Física
2.Computação Pervasiva
3.Microcontroladores
2. Plataforma Arduino
1.Conceitos Básicos
2.Programação
3.Projetos
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ArduinoArduino
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ArduinoArduino
Placa + Microcontrolador + USB + Sockets
Pode ser conectado a uma grande variedade de dispositivos:
Sensores: Luz, temperatura, presença, etc.
Displays: LCD, touchscreen
Motores e servos
GPS
Comunicação sem fio: 802.15.4, Zigbee, Bluetooth
Ethernet
Alimentação: Bateria de 9V ou por meio da USB
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ArduinoArduino
Da página oficial (www.arduino.org):Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on flexible, easy-to-use hardware and software. It’s intended for artists, designers, hobbyists, and anyone interested in creating interactive objects or environments.
Arduino can sense the environment by receiving input from a variety of sensors and can affect its surroundings by controlling lights, motors, and other actuators. The microcontroller on the board is programmed using the Arduino programming language (based on Wiring) and the Arduino development environment (based on Processing). Arduino projects can be stand-alone or they can communicate with software on running on a computer (e.g. Flash, Processing,MaxMSP). ”
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ArduinoArduino
Criado na Itália (em 2005) pelo Mássimo Banzi, no Interaction Design Ivrea
Baixo custo de produção e alta aplicabilidade
Computação física e redes de sensores
Permite que os programas (ou sketches) sejam escritos em uma linguagem de alto nível chamada Processing
Processing é um ambiente e linguagem de programação para criar imagens, animação e interação
http://processing.org/
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Versões do ArduinoVersões do Arduino
Arduino Uno
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Versões do ArduinoVersões do Arduino
Arduino Nano
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Versões do ArduinoVersões do Arduino
Arduino Mega
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Versões do ArduinoVersões do Arduino
Arduino Lilypad
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ArquiteturaArquitetura
Fonte: Minicurso Arduino – Equipe de Robótica UFES 2012
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Características do Arduino UnoCaracterísticas do Arduino Uno
Microcontrolador ATmega328P
Tensão Operacional 5 V
Tensão de Alimentação 7-12 V
Pinos de I/O digitais 14 (dos quais 6 podem ser saídas PWM)
Pinos de entrada analógica 6
Corrente contínua por pino de I/O 40 mA
Corrente contínua para o pino de 3.3 V 50 mA
Memória Flash 2KB
EEPROM 1K
Frequência de clock 16 MHz
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Arduino Diecimila/UnoArduino Diecimila/Uno
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Ok... but first, let's go Ok... but first, let's go shoppingshopping
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Kit Para InicianteKit Para Iniciante
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Outros ComponentesOutros Componentes
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SensoresSensores
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““Hello World”Hello World”
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Ambiente de DesenvolvimentoAmbiente de Desenvolvimento
O ambiente de desenvolvimento pode ser baixado em:● http://arduino.cc/en/Main/Software● A última versão é a 1.0.5
O arquivo compactado deve ser extraído em qualquer diretório do sistema
Será criado um diretório arduino-XXXX, onde XXXX é a versão baixado (por exemplo: arduino-0022).
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Ambiente de DesenvolvimentoAmbiente de Desenvolvimento
Executar o arquivo 'arduino'
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Ambiente de DesenvolvimentoAmbiente de Desenvolvimento
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Configurando o AmbienteConfigurando o Ambiente
Linux
Conecte o Arduino ao seu computador, por meio da porta USB e espere alguns segundos até que o sistema recoheça o dispositivo
Para confirmar se o dispositivo foi reconhecido, abra um terminal e execute o comando abaixo:
$ dmesg
Procure, nas últimas linhas, por uma linha mais ou menos parecida com a de baixo:
[56999.967291] usb 5-2: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0
Essa mensagem indica que o kernel reconheceu um novo dispositivo conectado na porta /dev/ttyUSB0.
O sistema nem sempre reconhece como /dev/ttyUSB0, mas em geral é /dev/tty<alguma_coisa>
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Configurando o AmbienteConfigurando o Ambiente
Windows:
http://arduino.cc/en/Guide/Windows
Mac OSX:
http://arduino.cc/en/Guide/MacOSX
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Configurando o AmbienteConfigurando o Ambiente
Configurar o ambiente de desenvolvimento para utilizar a porta detectado pelo sistema:
“Tools” → “Serial Port”
Configurar a placa utilizada:
“Tools” → “Board” e escolher a opção “Arduino Uno”
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““Hello World”Hello World”
O primeiro projeto será o equivalente “Hello World” para dispositivos embarcados
Como não há um terminal, iremos fazer piscar (blink) um LED.
A placa do Arduino vem com um LED embutido, conectado ao pin digital 13
Esta conexão faz com que o pin 13 seja sempre de saída, mas como o LED usa pouca corrente, ainda é possível conectar outras coisas na saída
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““Hello World”Hello World”
Código:
int ledPin = 13;
void setup() { // initialize the digital pin as an output. // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards: pinMode(ledPin, OUTPUT); }
void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH); // set the LED on delay(1000); // wait for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // set the LED off delay(1000); // wait for a second}
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““Hello World”Hello World”
Para fazer o upload para a placa, deve-se clicar no botão específico:
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Explicando o códigoExplicando o código
Um sketch Arduino possui, no mínimo duas funções:
setup():Executada apenas uma vez, durante a inicialização
loop():Função principal
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Explicando o códigoExplicando o código
setup()
pinMode(ledPin, OUTPUT);
A função pinMode define o modo de operação do pino. Neste caso, definimos que o pino 13 (ledPin) será de saída
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Explicando o códigoExplicando o código
loop()
digitalWrite(ledPin, HIGH); Permite ligar (5V) ou desligar (0V) um pino digital
Neste código especifico, estamos ligando (constante HIGH) o pino 13 (ledPin)
Por meio da constante LOW, podemos desligar o pino
delay(200)A função delay() faz com que o processado fique X milisegundos em espera
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Projeto 001:Projeto 001:LED FlasherLED Flasher
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LED FlasherLED Flasher
Componentes:
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LED FlasherLED Flasher
Conexão:
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LED FlasherLED Flasher
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LED FlasherLED Flasher
Código:int ledPin = 10;
void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); }
void loop() { digitalWrite(ledPin, HIGH); delay(1000); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(1000); }
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Projeto 002:Projeto 002:Temperature SensorTemperature Sensor
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LM35/LM36 – TPM35/TPM36LM35/LM36 – TPM35/TPM36
Sensor de temperatura analógico
Estado-sólido (não usa mércurio)
A medida que a temperatura muda, a tensão que atravessa um diodo cresce a uma taxa conhecida
Não precisa ser calibrado
Barato e fácil de usar
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LM35/LM36 – TPM35/TPM36LM35/LM36 – TPM35/TPM36
a) LM35
b) LM36
Fonte: http://www.ladyada.net/learn/sensors/tmp36.html
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Para converter a tensão em temperatura:
LM35:
Temp in ºC: (V in mV) / 10
LM36:– Temp in ºC: [(V in mV - 500)] / 10
LM35/LM36 – TPM35/TPM36LM35/LM36 – TPM35/TPM36
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40
Lendo a TemperaturaLendo a Temperatura
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Devemos conectar o pino do saída do sensor diretamente em uma porta analógica do Arduino
A tensão de saída do sensor será de 0 a 1.75 (aproximadamente)
O tensão lida pelo Arduino é convertido em um valor binário pelo Conversor Analógico Digital
Assim, para descobrirmos a temperatura, devemos fazer uma conversão:
Lendo a TemperaturaLendo a Temperatura
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Voltage at pin in milliVolts = (reading from ADC) * (5000/1024)
This formula converts the number 0-1023 from the ADC into 0-5000mV (= 5V)
Voltage at pin in milliVolts = (reading from ADC) * (3300/1024)
This formula converts the number 0-1023 from the ADC into 0-3300mV (= 3.3V)
Para converter a tensão em temperatura, basta utilizarmos a fórmulas definidas anteriormente...
Lendo a TemperaturaLendo a Temperatura
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int temperaturaPin = 0;int ledPin = 12;float vIn = 5.0; //Tensao de entrada
void setup(){ pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600);}
void loop(){ digitalWrite(ledPin, HIGH); //ler o valor do sensor float leitura = analogRead(temperaturaPin); float voltagem = (leitura * vIn) / 1023.0; //Imprimir a tensão Serial.print(voltagem); Serial.println(" volts");
//Converter tensao para temperatura float temperaturaC = voltagem * 100.0; delay(1000); Serial.print(temperaturaC); Serial.println(" graus em C"); Serial.println(" "); digitalWrite(ledPin, LOW); delay(1000); }
Lendo a TemperaturaLendo a Temperatura
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Problems you may encounter Problems you may encounter with multiple sensors...with multiple sensors...
If, when adding more sensors, you find that the temperature is inconsistant, this indicates that
the sensors are interfering with each other when switching the analog reading circuit from one pin
to the other. You can fix this by doing two delayed readings and tossing out the first one
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Projeto 003:Projeto 003:Sensing LightSensing Light
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Sensing LightSensing Light
Uma forma bastante prática de medir a intensidade da luz é usando um LDR
LDR = Light-Dependent Resistor
Podem ser chamados de Photoresistores
Quanto maior a intensidade da luz, menor a resistência
20MΩ = Ambiente “muito escuro”
20KΩ = Ambiente “muito iluminado”
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Sensing LightSensing Light
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LDR as a Voltage DividerLDR as a Voltage Divider
A voltage divider is just two resistors in series connected between a voltage supply and ground. If
R1 is connected to the voltage supply and R2 is connected to ground then the voltage at the junction
between the two resistors is:
V =V cc∗R2
R1+R2
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LDR as a Voltage DividerLDR as a Voltage Divider
A voltage divider is just two resistors in series connected between a voltage supply and ground. If
R1 is connected to the voltage supply and R2 is connected to ground then the voltage at the junction
between the two resistors is:
V =V cc∗R2
R1+R2
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50
LDR as a Voltage DividercLDR as a Voltage Dividerc
If R1 is the photoresistor, the voltage will increase with
increasing light intensity. If R2 is the photoresistor, the voltage
will decrease with increasing light intensity.
V =V cc∗R2
R1+R2
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51
int ledPin = 13;int sensorPin = 1;int period = 400;
int limit = 1000;
int acesso = 0;
void setup(){ pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600);}
void loop(){ int rawValue = analogRead(sensorPin); if (rawValue < limit){ digitalWrite(ledPin, LOW); if (acesso != 1){ acesso = 1; Serial.println("ligado"); } }
else{ digitalWrite(ledPin, HIGH); Serial.println(rawValue); if (acesso != 0){ acesso = 0; Serial.println("apagado"); } }
delay(period);}
Sensing LightSensing Light
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Projeto 004:Projeto 004:Enviando Informações Enviando Informações
para o Arduino via Serialpara o Arduino via Serial
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Enviando Informações Via SerialEnviando Informações Via Serial
int ledPin = 13;int tempoEspera = 500;
void setup(){ pinMode(ledPin, OUTPUT); Serial.begin(9600);}
void loop(){ char ch; if (Serial.available()){ ch = Serial.read(); if (ch == '0'){ digitalWrite(ledPin, LOW); }else{ digitalWrite(ledPin, HIGH); } } delay(tempoEspera);}
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Enviando Informações Via SerialEnviando Informações Via Serial
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Projeto 005:Projeto 005:PySerialPySerial
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apt-get install python-serial -y
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PySerialPySerialfrom serial import Serial
porta = '/dev/ttyACM1'
ser=Serial(porta, 19200, timeout=10)ser.readline() #descartar a primeira leiturainfo=ser.readline()ser.close()print info
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Função Utilitária: Função Utilitária: Enviar E-MailEnviar E-Mail
import sysimport smtplibfrom email.MIMEText import MIMEText
to = '[email protected]'user = '[email protected]'password = 'senhaaqui'
def mandar_email(mensagem):msg = MIMEText(mensagem)
msg['Subject'] = 'Teste'msg['From'] = "Marvin Lemos"msg['Reply-to'] = "Marvin Lemos "msg['To'] = to
smtpserver = smtplib.SMTP("smtp.gmail.com",587)smtpserver.ehlo()smtpserver.starttls()smtpserver.ehlosmtpserver.login(user, password)
try:smtpserver.sendmail(user,to,
msg.as_string())print "e-mail encaminhado"
except:print "falha ao transmitir e-mail"print sys.exc_info()smtpserver.close()
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Alguns Projetos ReaisAlguns Projetos Reais
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60
● Parceria Opala (Uespi) / Empraba Meio/Norte● Estudar o problema da “enxameação” das
abelhas
Monitoramento de AbelhasMonitoramento de Abelhas
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Monitoramento de AbelhasMonitoramento de Abelhas
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Monitoramento de AbelhasMonitoramento de Abelhas
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Monitoramento de AbelhasMonitoramento de Abelhas
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Monitoramento AmbientalMonitoramento Ambiental
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Automação ResidencialAutomação Residencial
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● Desenvolvido pelo Labiras (http://labiras.cc)● Visa substituir bengala para cegos
Luva UltrassônicaLuva Ultrassônica
Fonte: http://comradio.com.br/cidadania/?p=701
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ReferênciasReferênciasArduino Starter Kit Manual: A Complete Beginners Guide To The Arduino
http://www.ladyada.net/learn/arduino/
http://blog.justen.eng.br/