O aspecto do módulo de desenvolvimento Arduino Uno é mostrado na Figura 1 abaixo.

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CEATEC - PUC Campinas Laboratório de Organização de Computadores

Lab 1 – Página 1

Laboratório 1

Controle de LEDs

1. Introdução

Neste laboratório faremos nossa introdução à plataforma Arduino Uno e ao IDE (Integrated Development Environment) – Ambiente Integrado de Desenvolvimento, ferramenta disponibilizada pelo Arduino para criação e download de programas.

Como referência primária, utilize sempre:

http://www.arduino.cc/

e também as referências [1] e [2] no final desse procedimento.

O aspecto do módulo de desenvolvimento Arduino Uno é mostrado na Figura 1 abaixo.

Figura 1 – Aspecto do módulo Arduino Uno (face dos componentes). LED do pino 13

Pinos digitais

Pinos analógicos

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Lab 1 – Página 2

Se preparem para realizar os projetos a seguir e sempre salvar a documentação dos mesmos como prova de que foram executados. Essa informação será necessária para a elaboração do relatório.

Para isso:

1) Sempre guarde o arquivo de código de programa salvando-o em sua pasta de trabalho, com um nome adequado para fácil identificação.

2) Tire uma fotografia de montagem externo feita em protoboard, que seja clara o suficiente para se visualizar os componentes utilizados e as ligações dos mesmos com o módulo Arduino.

3) Anote tudo que achar interessante descrever no relatório.

4) Guarde todos os arquivos importantes em pen-drive ou no seu drive R.

2. Procedimento Experimental

Para se familiarizar com o processo de criação e download de um programa desenvolvido no IDE, leia o exemplo “Blink” descrito em:

http://arduino.cc/en/Tutorial/Blink

2.1 Experimentos básicos com LEDs Projeto 1 – LED piscante.

Siga o procedimento descrito no Projeto 1, que se inicia na página 39 do livro Arduino Básico. Procure entender o código do programa, realize as conexões do LED e resistor no protoboard conforme indicado na figura 21 do livro. Faça o download do programa e verifique que funciona como esperado.

Faça também as modificações indicadas nas páginas 45 e 46, que alteram a temporização de aceso/apagado do LED.

Por fim, modifique o programa para que o LED externo (montado no protoboard) pisque alternadamente com o LED do módulo Arduino que está conectado de forma fixa no Pino 13.

Neste projeto é importante:

• Entender a operação da instrução delay.

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Lab 1 – Página 3 Projeto 2 – Sinalizador de código Morse S.O.S.

Siga o procedimento descrito no Projeto 2, páginas 50 a 54 do livro Arduino Básico. Este projeto é apenas uma extensão do Projeto1, sem novidades técnicas importantes.

• Entender a operação da instrução for e dos operadores de comparação.

Projeto 3 – Semáforo.

Leia o procedimento descrito no Projeto 3, páginas 56 a 56 do livro Arduino Básico. Este projeto apresenta uma solução para implementar um semáforo de quatro estados utilizado no reino Unido. Vamos entender como ele funciona e adaptá-lo ao padrão utilizado no Brasil. Faça as modificações necessárias Listagem 2.3 (pág. 55/56) e depois confirme o funcionamento no protoboard utilizando 3 LEDs de cores adequadas.

Projeto 4 – Semáforo interativo.

Este projeto é um tanto longo e detalhado ...

Leia o procedimento descrito no Projeto 4, páginas 56 a 64 do livro Arduino Básico. Neste projeto vamos também adaptá-lo ao padrão utilizado no Brasil. Para tanto, basta partir do código de programa desenvolvido no Projeto 3 e ajustá-lo ao exemplo londrino da Listagem 2.4 (pág. 58/59).

• Entender a operação da instrução if e dos operadores booleanos. • Entender o conceito de uma variável de estado (state).

• Entender os diversos tipos de dados (tabela 2.2, pág. 60/61) e seus tamanhos. • Entender a operação da função millis ( ) .

• Entender como definir uma função (exemplo da função “changeLights ( )” ).

• Entender com construir uma chave ligada a um resistor pull-up ou a um resistor pull-down.

2.1 Efeitos com LEDs

Projeto 5 – Iluminação sequencial com LEDs.

Leia o procedimento descrito no Projeto 5, nas páginas 70 a 73 do livro Arduino Básico. Procure entender o código do programa mostrado na Listagem 3.1. Com base nesse código, e dentro das limitações de componentes que você possui, crie o seu Sistema de Iluminação. Você tem a liberdade de escolher a quantidade de LEDs, a disposição

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Lab 1 – Página 4

espacial dos mesmos, e se desejar, “invente” alguns artifícios de temporização com base nas ideias usadas nos projetos anteriores.

Não desmonte esse projeto, porque ele será utilizado no projeto a seguir.

Projeto 6 – Efeito interativo de iluminação sequencial com LEDs.

Leia o procedimento descrito no Projeto 6, nas páginas 74 a 77 do livro Arduino Básico. Procure entender o código do programa mostrado na Listagem 3.2.

A novidade desse projeto é a instrução “analogRead” capaz de capturar o valor analógico da tensão da derivação central de um potenciômetro, convertê-lo para um número entre 0 e 1023 (processo denominado de conversão analógico-digital) e utilizar esse número para alterar o delay utilizado na temporização da iluminação.

• Entender a operação da instrução analogRead associada aos pinos analógicos do Arduino.

• Entender a operação do potenciômetro (resistor variável). • Entender o que é uma conversão analógico-digital.

Projeto 7 – Lâmpada pulsante.

A novidade desse projeto é a instrução “analogWrite” capaz de comandar um pino configurado como saída digital para gear uma forma de onda variável conhecido como PWM (processo denominado de Pulse Width Modulation, modulação por largura de pulso). Veja um exemplo de uma forma de onda PWM na Figura 2 a seguir.

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Lab 1 – Página 5 Neste projeto é importante:

• Entender a operação da instrução analogWrite associada aos pinos analógicos do Arduino.

• Entender com obter uma variável cujo valor se modifique matematicamente segundo um formato senoidal (instrução sin ( )).

• Entender o que é uma modulação por largura de pulso - PWM.

Projeto 8 – Mood Lamp RGB.

A novidade desse projeto é a criação de um número aleatório (na verdade, pseudo-aleatório) a partir do ruído existente num pino analógico que é deixado desconectado (em aberto).

• Entender a operação das funções random ( ) e constrain ( ) .

• Entender o conceito de seed (semente ou valor inicial) aplicado a geração de um número pseudo-aleatório.

• Entender o que é RGB e como a luz colorida pode ser criada a partir da soma das 3 cores primárias vermelho (Red), verde (Green) e azul (Blue).

Desafio: como criar um dispositivo que misture as cores de três LEDs de forma que seja mais fácil perceber a cor composta pela soma das 3 intensidades? Pesquise na internet como as lâmpadas desse tipo são feitas e proponha uma gambiarra para fazer isso de forma fácil e barata.

Projeto 9 – Efeito de fogo com LEDs.

A novidade desse projeto é aplicar a instrução “analogWrite” tendo como base um número pseudo-aleatório individualmente gerado para cada LED, e aplicar esse número na definição o sinal PWM que controla a intensidade luminosa desses LEDs. O tempo do loop também será gerado aleatoriamente.

• Entender o conceito de cintilação associada a intensidade luminosa emitida por um LED.

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Lab 1 – Página 6

Relatório

Ao terminar essa sequência de projetos, aguarde instruções para a realização do Relatório do Lab1.

Referências bibliográficas

[1] Michael McRoberts – Arduino Básico, Novatec Editora Ltda, 1ª ed., 2011. [2] João Alexandre da Silveira – Cartilha do Arduino, obtido de