MCO018703 2021 1 AULA06

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Mapa das Entradas e Saídas do Arduino

Objetivo
  • Apresentar o mapa das entradas e saídas do Arduino;
  • Saber utilizar as funções na linguagem do Arduino.



Fig041 MCO018703.jpg

Figura 1 - Mapa das Entradas e Saídas do Arduino.

Pinos Digitais
São usados para detecção ou transmissão de controles digitais.
Funções em C:
pinMode( )
digitalRead( )
digitalWrite( )
analogWrite( )
attachInterrupt( )
pulseIn( )


Pinos analógicos
São usados para leitura de sinais de sensores análogicos.
Funções em C:
analogRead( )


Porta USB
É usada para comunicação serial com um computador.
Funções em C:
begin( )
end( )
available( )
read( )
print( )
println( )
Pinos de Alimentação
São usados para alimentação de circuitos externos e reset do Arduino.

Portas de E/S do Arduino e suas Funções

Pinos Digitais

São 14 pinos marcados com o nome DIGITAL logo abaixo de duas barras de 8 pinos. São numerados de 0 a 13 da direita para a esquerda e podem ser configurados pela função pinMode( ) para detetarem ou transmitirem níveis lógicos digitais (verdadeiro/falso, 1/0 ou HIGH/LOW). A Figura 2 mostra o mapa de pinos Digitais do Arduino.

Fig042 MCO018703.jpg

Figura 2 - Mapa dos Pinos Digitais do Arduino.


Função Exemplo Notas
pinMode(pino,modo)

Serve para estabelecer a direção do fluxo de informações em qualquer dos 14 pinos digitais. Dois parâmetros devem ser passados à função: o primeiro indica qual pino vai ser usado; o segundo, se esse pino vai ser entrada ou se vai ser saída dessas informações.

pinMode(2,OUTPUT);

Aqui o pino 2 é selecionado para transmitir informações do Arduino para um circuito externo qualquer. Para configurar esse pino como entrada, o segundo parâmetro dessa função deve ser INPUT.

Essa função é sempre

escrita dentro da função setup( ).

digitalRead(pino)

Uma vez configurado um certo pino como entrada com a função pinMode( ), a informação presente nesse pino pode ser lida com a função digitalRead( ) e armazenada numa variável qualquer.

int chave = digitalRead(3);

Nesse exemplo a variável inteira ‘chave’ vai guardar o estado lógico (verdadeiro/falso) presente no pino digital 3.

digitalWrite(pino,valor)

Para enviar um nível lógico para qualquer pino digital do Arduino utiliza-se essa função. Dois parâmetros são requeri dos: o número do pino e o estado lógico (HIGH/LOW ) em que esse pino deve permanecer.

digitalWrite(2,HIGH);

Aqui uma tensão de 5 volts é colo cada no pino 2. Para enviar terra para esse pino o segundo parâmetro deverá ser LOW.

É necessário configurar previamente o

pino como saída com a função pinMode( ).

analogWrite(pino,valor)

O Arduino pode gerar tensões analógicas em 6 de seus 14 pinos digitais com a função analogWrite( ). Dois parâmetros devem ser passados à função: o primeiro indica em qual pino será gerada a tensão; o segundo determina a amplitude dessa tensão, e deve ter valores entre 0 (para 0 volt) e 255 (para 5 volts).

analogWrite(10,128);

Com esses parâmetros uma tensão analógica de 2,5 volts vai aparecer no pino 10. Não é necessário configurar um pino PWM como saída com a função pinMode( ) quando se chama função analogWrite( ).

Modulação por Largura de Pulsos, ou

PWM (Pulse Width Modulation) na língua inglesa, é uma técnica usada para gerar tensões analógicas a partir de uma sequência de pulsos digitais.

attachInterrupt(pino,função,modo)

Essa função é uma rotina de serviço de interrupção, ou ISR (Interrupt Service Routine) em inglês. Toda vez que ocorrer uma interrupção por hardware no pino digi tal 2 ou no 3 do Arduino uma outra função, criada pelo programador, vai ser chamada. O terceiro parâmetro, modo, informa como a interrupção vai ser disparada, se na borda de subida do pulso detetado no pino do Arduino, se na borda de descida, se quando o pulso for baixo ou se na mudança de nível desse pulso.

attachInterrupt(0,contador,RISING);

Nesse exemplo a função ‘contador’ vai ser chamada quando o Arduino detetar uma mudança do nível LOW para o nível HIGH em seu pino 2. Nessa ISR o parâmetro 0 monitora o pino 2, o parâmetro 1 monitora o pino 3.

LOW - dispara a interrupção quando

o pino está em 0; CHANGE - dispara sempre que o pino muda de estado (de 0 para 1, ou vice-versa); RISING - somente quando o pino muda de 0 para 1; FALLING - somente quando o pino muda de 1 para 0.

pulseIn(pino,valor,espera)

Essa função mede a largura em microssegundos de um pulso em qualquer pino digital. O parâmetro ‘valor’ diz à função que tipo de pulso deve ser medido, se HIGH ou LOW. O parâmetro ‘espera’ (time out) é opcional e se passado à função faz com que a medida do pulso só comece após o tempo em microssegundos ali especificado.

pulseIn(4,HIGH);

Aqui essa função vai monitorar o pino 4, e quando o nível nesse pino mudar de LOW para HIGH a sua largura vai ser medida até que seu nível volte para LOW. Se, por exemplo, for passado o valor 100 como terceiro parâmetro, a medida da largura do pulso só será disparada após 100 uS.

Uma aplicação interessante para

essas duas últimas funções seria o de montar um contador de dois dígitos com mostradores de 7-segmentos.

Exemplo


No programa abaixo essas três funções: pinMode(), digitalRead() e digitalWrite() são utilizadas para acender um LED no pino 2 toda vez que uma chave normalmente aberta no pino 3 for pressionada. 

void setup() 
{
    pinMode(11,OUTPUT);
    // led no pino 11 como saída
    pinMode(5,INPUT);   // Pode-se definir um resistor interno de pull-up com INPUT_PULLUP  
    // chave no pino 5 como entrada
}
void loop() 
{
    int chave = digitalRead(5); 
    // variável ‘chave’ guarda estado do pino 5
    if (chave==HIGH)
       digitalWrite(11,LOW);   
    else
       digitalWrite(11,HIGH);   
    // estado de ‘chave’ é passado para pino 11 
}

A Figura 3 mostra como ficaria as ligações para acender o LED toda vez que a chave for pressionada.

Fig043 MCO018703.jpg

Figura 3 - Fios vermelhos são 5V, fios pretos GND e fios verdes conexões com os Pinos de E/S.

O botão push-button também é chamado micro switch. A Figura 4 ilustra o seu funcionamento.

Fig013 MCO18703.png

Figura 4 - Push-button de pólo simples com 2 ou 4 pinos de contato.

LED, ou Light Emitter Diode é um diodo emissor de luz que, quando alimentado corretamente, permite o fluxo de energia apenas em um sentido. É um componente polarizado (com pólos positivo e negativo) e deve ser corretamente conectado para funcionar. Note que o polo positivo possui uma perna maior (terminal maior) que a outra (veja a figura abaixo). Já o polo negativo possui a menor perna (terminal menor).

Fig004 MCO18703.jpg

Figura 5 - Diodo emissor de luz.

Nota: Alguns LED's apresentam o polo negativo chanfrado (plano) no seu exterior.

Enviando estado de chave para Monitor Serial

EXEMPLO 3

Neste teste, o estado de uma chave externa será lido e enviado pro Monitor Serial.

Esquemático


Fig022 MCO18703.png
Código fonte
int pushButton=2;

void setup()
{
   Serial.begin(9600);
   pinMode(pushButton, INPUT);
}

void loop() 
{
   int buttonState=digitalRead(pushButton);

   Serial.println(buttonState);
   delay(1);
}
No protoshield do laboratório
Fig023 MCO18703.jpg
Quando pressiona a chave, efeito no Monitor Serial
Fig024 MCO18703.png


Pushbutton como interruptor liga/desliga

Criar um circuito para atribuir duas funções em um único botão (pushbutton). O botão servirá como um interruptor para ligar e desligar um componente eletrônico. Neste exemplo vamos ligar e desligar um led utilizando o pushbutton como interruptor. 

const int buttonPin = 6; 
const int ledPin = 13; 

int estado = 0; // variável para leitura do pushbutton
int guarda_estado = LOW; // variável para armazenar valores do pushbutton
  
void setup() {
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
    pinMode(buttonPin, INPUT); // resistor de pullup -> pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
}
  
void loop(){
    estado = digitalRead(buttonPin);
 
    if (estado == HIGH) {    // para pullup (estado==LOW)
        guarda_estado = !guarda_estado;  // inverte valor da variável variable_buttonEstado
        delay(500); //esperera o tempo de 500ms para evitar que haja várias vezes alterações
    }
    if (guarda_estado == HIGH) {
        digitalWrite(ledPin, HIGH);
    }
    else {
        digitalWrite(ledPin, LOW);
    }
}

Exercícios

1. Altere o programa Button para trocar o estado do LED quando o botão é pressionado.
2. Explique e implemente o código abaixo:
#define BOTAO 6
#define LED 13
void setup() {
   pinMode(LED, OUTPUT);
   pinMode(BOTAO, INPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(LED, !digitalRead(BOTAO));
}
Nota
O operador !, em linguagem C, significa negação (not) e tem como finalidade complementar a expressão que segue à sua direita.

Referências

[1] http://ordemnatural.com.br/pdf-files/CartilhadoArduino_ed1.pdf

[2] https://www.tinkercad.com/circuits



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