Guia do Aluno I
Neste guia, iremos aprender o básico de Arduino, eletrônica e programação C/C++ apresentados no início das aulas. Certifique-se de entender bem os conceitos, eles serão fundamentais para os nossos próximos desafios.
O Arduino é um Hardware Livre de placa única, usado para prototipagem eletrônica. Possui alimentação 3.3 e 5 Volts, Ground (GND), porta USB, 14 entradas/saídas digitais, dentre eles 6 também são PWM (Pulse Width Modulation) e há ainda mais 6 entradas/saídas analógicas, totalizando 20.
Para as atividades iniciais vamos nos concentrar apenas nas portas digitais, que estão indicados na placa de 0 a 13, entretanto não devemos usar as portas 0 e 1, pois podem interferir na inicialização da placa. Estes pinos são usados apenas em projetos mais complexos.
Basicamente, o Arduino trabalha com dois tipos de sinais. O sinal digital e o analógico. Existem variações,como o PWM, mas não vem ao caso por enquanto.
O sinal digital possui apenas 2 estados: 1 (HIGH - LIGADO) ou 0 (LOW - DESLIGADO), desse modo, quando o sinal for 1, toda a tensão é aplicada no circuito. Caso contrário o sinal é 0, portanto, não há tensão e corrente.
O sinal analógico possui 256 estados no Arduino, ele pode variar de 0 a 255, assim, temos que o 0 é equivalente a 0% do sinal e 255 é igual a 100%.
Ambos os sinais tem suas vantagens e desvantagens, não há melhor, entretanto algumas situações podem inviabilizar o uso de um, que pode ser muito mais viável em outra situação distinta e vice-versa.
As máquinas “falam” uma língua muito diferente da nossa, convenhamos que é bastante difícil se comunicar em uma língua que você não entende, certo? Por isso foram criadas as linguagens de programação e as IDEs (Integrated Development Environment). Elas são os meios pelo qual o homem se comunica com a máquina.
Há muitas linguagens de programação e IDEs, cada uma se adequa a um propósito. Com o Arduino, não é diferente.
Nas aulas iremos programar em C/C++, são duas linguagens que irão dar as instruções para a placa através da Arduino IDE, disponível em https://www.arduino.cc/en/Main/Software, é um software livre, portanto seu uso e download são gratuitos .
Ao abrir a IDE será exibido a página Default. Antes de executarmos o nosso código devemos salvar o projeto em algum local do disco. Para isso podemos ir em Arquivo>Salvar ou Salvar como… ou simplesmente Ctrl+S e escolher o destino. Depois, devemos selecionar a porta USB, para isso selecionamos a opção Ferramentas>Porta e escolhemos a porta USB correspondente a qual o cabo está conectado.
Após escrevermos nosso código será necessário compilar antes de executar, clicando no ícone “->” , ou Ctrl+U, a IDE irá checar se existem erros no código, caso não ache ela irá carregar o programa no arduino.
Códigos são bastante diferente uns dos outros, eles indicam como você quer que o Arduino se comporte, entretanto todos os códigos para Arduino possuem algo em comum. Vejamos a seguir.
Quando abrimos um novo arquivo, nele já estão contidas duas estruturas chamadas de funções, são elas, Void setup() e Void loop(). Todos os códigos feitos para Arduino usam essas duas estruturas.
Void setup() , nesta função declaramos as portas de entrada e saída que usaremos.
Void loop() , nesta outra, criamos o comportamento da placa que se repetirá infinitas vezes ou até pararmos.
Ainda podemos declarar o uso de bibliotecas e variáveis globais em cima do Void setup().
Podemos ver um exemplo neste link
Observe ainda, que há outros termos no nosso código. Vamos entender o que cada um faz.
O pinMode() , é uma função que diz ao Arduino qual porta está sendo usada e se ela é de entrada (INPUT) ou saída (OUTPUT) , ainda há variações de entrada e saída como INPUT_PULLUP, mas não vamos nos atentar nisto agora.
O digitalWrite() , emite pulso a porta de forma digital. Lembre-se que a porta digital possui apenas 2 estados , HIGH ou LOW.
O delay() ,essa função recebe o valor do tempo em milisegundos e cria intervalos com essa duração.
Resumindo, pinMode(porta,comportamento), digitalWrite(porta,estado),Delay(tempo)
A eletrônica é uma outra parte fundamental do nosso curso. Se o código é a “mente’, os circuitos são o “corpo” dos nossos projetos. Nas seções seguintes iremos conhecer alguns elementos eletrônicos e noções básicas de circuito.
A Protoboard , é uma placa com furos e conexões condutoras para montagem de circuitos experimentais. Observe que os pontos das extremidades se interligam de modos diferentes aos do centro.
Os Jumpers , são fios que ligam os pontos da protoboard, basicamente são o caminho por onde a corrente passará.
Os Resistores , são elementos resistivos usados para regular a tensão e corrente no circuito, as cores das fitas no resistor são chamadas de bandas, elas indicam o quantidade de resistência.
O LED - Light Emission Diode , é um diodo emissor de luz ,ou seja, um componente que só permite a passagem de corrente por um caminho.
Os LEDs possuem 2 polos, o positivo, chamado anodo e o negativo, catodo. Sempre devemos ter em mente que a corrente passa do polo positivo para o negativo, nunca ao contrário, caso os polos sejam invertido a corrente não vai fluir o circuito ficará aberto e se a tensão for muito grande o LED queimará, por isso é extremamente importante sempre associar um resistor ao LED, antes ou depois.
A palavra circuito remete a um contorno fechado, ciclo, ínicio e fim. Os circuito elétricos se comportam dessa forma.
Basicamente, todos os circuitos começam na fonte e terminam no terra (GND). É uma condição primordial para haver fluxo de elétrons (corrente elétrica), quando isso acontece, dizemos que o circuito está fechado. Também temos que nos atentar aos fios mal-encaixados, maus-contatos e com a polarização de alguns componentes como o LED, pois podem deixar o circuito aberto , não havendo passagem de corrente.