Oficina Arduino - Jornada de Tecnologia 2014 (E-poti) - Part II

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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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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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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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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 = 'marvin.lemos@tce.pi.gov.br'user = 'marvinlemos@gmail.com'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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● 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/