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Curso de Introdução ao Arduino 1
CURSO DE INTRODUÇÃO AO ARDUINO
Autor:
Vinícius Neves de Figueiredo
Estudante de Engenharia Elétrica - UFF

PARTE 1 – INTRUDUÇÃO

O QUE É ARDUINO?
O arduino é um Microcontrolador em que é possível ser reprogramado, no mundo
da computação e da eletrônica isso é chamado de open source. Com ele, você será capaz de
controlar inúmeros dispositivos e componentes de circuitos elétricos, por exemplo, LEDs,
motores, chaves, a luz de uma casa, sensores, temperatura, a potencia de um determinado
equipamento, um robô, e muito mais.
O arduino
O Arduino UNO é um microcontrolador em que possui 13 entradas do tipo digital 5
do tipo analógica, sendo que 6 das digitais possuem o recurso de PWM, que conta também
com 2 pinos de comunicação RX/TX, e mais saídas de 3,3V e 5V, e alguns outros recursos
que serão comentados durante o curso.
Portas digitais
Pinos de comunicação RX/TX
Portas Analógicas
Logo neste início foram falados muitos conceitos que são comuns dentro do mundo
da eletrônica, vamos começar definindo-os.

Entradas e saídas analógicas e digitais
A porta digital tem o seu funcionamento de acordo com os princípios boolianos, ou
seja, possui apenas dois estados: Verdadeiro ou Falso, certo ou errado, 0 ou 1, High ou Low.
No caso do arduino, ser High ou Low quer dizer que está passando corrente elétrica por
aquela porta ou não.
No gráfico acima em t ϵ [0,2] não existe corrente elétrica, logo o estado é igual a
LOW, enquanto que em t ϵ [2,4] está passando uma corrente de 1A.
OBS.: A portas digitais do arduino suportam até 40mA
A porta analógica é capaz de receber e fornecer tensões distintas de HIGH ou LOW.
Ela tem a resolução de 10 bits (0 até 1023) para medir uma tensão de 0 até 5V, utilizando
uma simples regra de três para isso. Por exemplo, se temos uma tensão de 3,5V:
Temos que , como ele só lê valor positivo, então o arduino irá te fornecer o
número 716.
A seguir, um exemplo de um sinal analógico

PWM (Pulse Width Modulation)
Este é um conceito muito famoso dentro do ramo da engenharia, ele é utilizado para
controlar a potência de determinado dispositivo, no arduino está localizado junto às portas
digitais que possuem o símbolo . Com ele podemos controlar o que é chamamos de Duty
Cycle, que é uma porcentagem da potência total que poderia ser entregue ao dispositivo.
Exemplo de Duty Cycle:
Porta de Rx / Tx (receiving / transmiting)
Essas são as portas de comunicação do Arduino, elas são necessárias para adaptar
uma comunicação bluetooth, wireless, rádio, dentre outros tipos...
A Protoboard (breadboard)
A protoboard é um ambiente de prototipagem que faz com que seja fácil a
montagem e a desmontagem de circuitos elétricos, não precisando assim de soldas, junções
e “gambiarras” no circuito.
Trata-se de uma placa cheia de pequenos buracos de espaçamento e tamanho
padronizados, em que praticamente todo componente eletrônico é compatível com a
mesma. Esses pequenos orifícios estão conectados como será mostrado no esquema a
seguir.

Será preciso um pouco de prática até que você possa criar os circuitos precisar
pensar se está conectando o circuito em paralelo ou em série. É de boa prática energizar as
trilhas da periferia do protoboard com a tensão que será utilizada no projeto.
LED (Light Emitter Diode)
O led é um dispositivo que permite a passagem de corrente elétrica em apenas um
sentido do catodo para o anodo, o LED de 5mm simples precisa de apenas 4mA para e 1,90V
para ser ligado, com isso podemos ligar vários LEDs em paralelo utilizando a saída digital
(max 40mA), porém só conseguimos ligar 2 LEDs em série!

Hello World (Eletrônica)
Agora que aprendemos os conceitos iniciais, podemos começar a fazer as nossas
experiências e assim aplicar todo o conhecimento que ganhamos até aqui. Iremos começar
com um simples exemplo bem simples, iremos ligar um LED utilizando um botão.
O botão funciona de maneira muito simples, ele é na verdade uma chave que está sempre
aberta até que alguém o aperte. Quando isso acontece, ele vai deixar fluir corrente por
todas as suas quatro “pernas” permitindo, por exemplo, controlar se vai passar corrente em
um local ou não!
O mesmo é utilizado em uma infinidade de eletrodomésticos e eletrônicos, a única
diferença é que a empresa coloca uma capa neste botão para poder deixa-lo mais
“amigável”.
Montagem do circuito para acender o LED:
Exercícios Propostos
1. Ligue dois LEDs em série.
2. Ligue 4 LEDs em paralelo.
3. Porque não é possível ligar 3 LEDs em série?
4. Quantos LEDs são possíveis ligar em paralelo? (quantidade teórica)

Programação
Neste momento vocês já conseguem ligar um LED apertando um botão, mas seria
mais interessante ligar o LED a partir de um sensor mesmo quando nós bem entendermos,
concordam? Para isso precisamos da ajuda da programação.
A Programação que o Arduino utiliza é uma espécie de programação clássica bem
diferente da utilizada no NXT, é composto apenas linhas de código, essas são baseados em
uma linguagem chamada C++, que nasceu na década de 80 e que até hoje é uma das
linguagens mais “faladas” no mundo da computação, pelos seguintes motivos:
 Rápida;
 Fácil Uso;
 Portável (aceito em Linux, Windows, Mac e outras plataformas);
 Aceita em chips e microcontroladores (Esse é o nosso caso!);
TIPO DE DADOS
Vamos Começar Falando sobre os tipos de dados, que nada mais são que as variáveis
ou onde você vai poder armazenar seus dados. Neste curso trataremos apenas de 4 tipos de
dados: um para tratar de números inteiros, dois para tratar de números não inteiros e um
para caracteres.

TIPO INT
Para armazenar valores inteiros utilizamos o tipo ‘int’, com ele conseguimos armazenar
números entre -32.768 até 32.767, ou seja, de até . Existem várias maneiras de
iniciar uma variável, a seguir serão expostos alguns exemplos:
TIPO DOUBLE / FLOAT
O ‘double’ e o ‘float’ utilizados para armazenar números não inteiros, no caso do arduino os
dois tipos significam exatamente a mesma coisa, na verdade, o hardware do arduino
permite existir apenas o tipo Float, porém muitos programadores tem o habito de utilizar o
tipo double quando programam em JAVA, C, C# entre outras linguagens pois com ele é
possível armazenar um número com o dobro de precisão que o float a custo de um maior
consumo da memória RAM do computador, então para satisfazer esse público o Arduino
colocou o tipo double em sua sintaxe. Exemplo de utilização:
TIPO CHAR
O tipo ‘char’ é utilizado para armazenar um caractere, com ele podemos armazenar
símbolos do teclado segundo a tabela ASCII.

Reparem que esta tabela correlaciona números inteiros, binários e hexadecimais com letras,
o que quer dizer que o computador não entende o que é uma letra, ele na verdade
consegue ler um binário ou um hexadecimal e traduz isso para uma letra, de maneira que
possamos ler. Além disso, é possível inicializar letras como números, utilizando essa tabela:
Segundo essa tabela, as duas linhas de código acima significam a mesma coisa.
COMO FUNCIONA O CÓDIGO DO ARDUINO?
Na programação do Arduino, nós podemos separar o código em três trechos bem
definidos como é mostrado na imagem acima.
PRIMEIRA PARTE:
A primeira parte é onde normalmente as variáveis são inicializadas, caso você
inicialize as variáveis neste ponto, você pode utiliza-las em qualquer parte do código
chamamos isso de variáveis globais.
Além das variáveis, é possível adicionar nesta parte do código as bibliotecas que
ajudarão a utilizar outros dispositivos e assim facilitará a nossa vida ao programar, este
assunto abordaremos mais a frente neste curso.
Obs.: Não é possível colocar qualquer tipo de comando para o Arduino executar
nesta parte de código.

SEGUNDA PARTE:
A segunda parte do código é onde você normalmente configura o Arduino, é o local
que você deve informar ao microcontrolador quais portas você irá no seu projeto e se ele
está servindo como saída de dados ou entrada de dados.
QUAIS DISPOSITIVOS A SEGUIR É ENTRADAS (INPUT) E QUAIS SÃO DE SAÍDAS (OUTPUT) DE DADOS?
1. Um sensor de temperatura
2. Um botão
3. Um LED
4. Um sensor de toque
5. Uma Tela LCD
6. Uma tela LCD
7. Um Ventilador
Nesta parte de código, o Arduino passará lendo apenas uma única vez, então você
deve colocar o que acha interessante para este caso. Existe um exemplo clássico que é de
fácil observação dentro das nossas casas, muitos eletrodomésticos assim que são ligados na
energia elétrica dão um “beep” para indicar que estão funcionando corretamente ou
simplesmente para avisar que estão ligados.
TERCEIRA PARTE
Esta será a parte em que deverá conter o seu algoritmo, quando o arduino começa a
ler este trecho, ele entra em um loop infinito e não sai mais da parte do código até que a
energia seja cortada ou se o botão do RESET seja pressionado. Todos os micros
controladores fazem isso, por exemplo, a sua TV tem um sensor de infravermelho (módulo
bluetooth nas mais modernas) que fica esperando vir o sinal de seu controle remoto, na
verdade ele fica “rodando” um código em loop infinito de leitura do sensor infravermelho.
Neste trecho do código é possível inserir absolutamente tudo: comandos,
inicialização de variáveis e alocação de pinos do Arduino.
Hello World (Controlado pelo Arduino)
Agora que aprendemos para que serve cada parte do código do arduino podemos
dar prosseguimento com o nosso curso. Vamos introduzir alguns comandos importantes
para essa etapa.
INICIANDO OS PINOS DE ENTRADA E SAÍDA
Toda vez que queremos utilizar os pinos digitais do arduino, devemos dizer para ele
se iremos utiliza-los como entrada ou se queremos utiliza-los como saída. Para fazermos
isso basta digitarmos algo como a imagem abaixo:

A sintaxe funciona de seguinte maneira:
pinMode([número da porta correspondente], [INPUT ou OUTPUT]);
É de boa prática de programação que ao invés de colocar um número no local que é
para informar a porta deseja usar, colocar uma variável nomeada contendo o número, como
podemos observar o exemplo do inicio da seção “Como funciona o código do Arduino”.
Obs.: Não se esqueça do “ponto e virgula” no final de cada comando que você der, isso vem
da herança da linguagem C++ que utiliza este caractere para dizer ao compilador do
programa que o comando acabou. Em C++ a sintaxe é do tipo Case Sensitivity, o que
significa que para ele a variável “int Arduino;” é diferente da variável “int arduino;” sendo
assim, tome bastante cuidado na sintaxe, pois é fácil confundir pinmode ao invés de
pinMode.
O DELAY
O comando de delay() é muito utilizado nos projetos do arduino, com ele podemos
dizer por quanto tempo tal ação será executada. Tudo o que ele faz é travar o processador
em um loop até que complete certa quantidade de tempo. O comando delay é contado em
milissegundos, ou seja, se eu quero parar o meu processador durante um tempo de meio
segundo, podemos escrever:
O DIGITALWRITE
O comando digitalWrite() serve para energizarmos os pinos digitais ou não. Esse
comando será o responsável pelo controle de quase tudo dentro do seu código, para que
funcione é necessário dizer em qual pino está querendo “escrever” e se deseja liga-lo ou
desliga-lo (HIGH ou LOW). Por exemplo:
Neste exemplo estamos dizendo para o arduino para ligar o pino onde está o led1.
Agora estamos dizendo ao arduino para desligar o pino onde está localizado o led1.

PRÁTICA
Vamos começar montando o circuito mais simples possível, ligaremos apenas um LED ao
pino digital 8, em série com um resistor de 440, como é ilustrado na figura a seguir.
Lembre-se que a posição do resistor não é importante, ele pode estar à frente do LED ou
atrás do LED no circuito.
O código a seguir vai fazer com que o LED acenda e apague a cada meio segundo:

Agora que digitou o código basta apertar na tecla e dar o
upload no Arduino. Caso tenha dado algum erro, verifique se o
Arduino está selecionado na porta certa clicando em Tools > Serial
Port, verifique também se em Board está selecionada a versão do
Arduino que você está utilizando.
1. Faça 3 LEDs ligarem em sequência.
2. Faça uma simulação de um cruzamento de transito, utilizando os LEDs de cor
vermelha, verde e amarelo.
Parabéns você foi introduzido à programação e a eletrônica
utilizando o Arduino!!!

PARTE 2 – SINAL ANALÓGICO

O SINAL ANALÓGICO
Como foi comentado durante a parte introdutória desta apostila, o sinal analógico
pode assumir valores diferentes de 0 ou 1, sendo assim o arduino trabalha com um
conversor analógico / digital que faz com que entre um sinal de 0 a 5 volts e ele transforme
em um número entre 0 e 1023.
Então com isso podemos ter até 1024 opções para descrever valores de 0 até 5 Volts
com o arduino. Graças a isso podemos utilizar sensores no arduino, porque em geral tudo o
que um sensor faz é variar a sua resistência ou a sua impedância sobre a corrente.
Você pode pensar... Bom, se estamos falando que ele lê a tensão de 0 a 5 Volts, então
significa que o Arduino pode atuar como um voltímetro? E a resposta é SIM! As portas
analógicas podem sim atuar como voltímetro, com a restrição que ele precisa estar dentro
de um range (faixa) de tensão de até 5V, caso ultrapasse isso você pode queimar o arduino,
então tome cuidado antes de plugar o fio neste local.
Caso precise medir uma tensão em um circuito que tenha mais do que 5V deverá construir
um circuito divisor de tensão assunto importante dentro do “mundo” da eletricidade e de
fácil implementação e aplicação.
Já que estamos falando sobre a variação de tensão em um circuito, podemos falar sobre um
resistor que é capaz de variar a sua resistência, chamado de POTÊNCIOMETRO.

Potenciômetro
O potenciômetro é um elemento muito difundido em todos os ramos da eletrônica e muito
fácil de ser encontrado em nossa volta. Por exemplo observe o que cada um destes
produtos tem em comum:
O que há por trás destes botões circulares é um potenciômetro, ele que faz com que você
tenha um ajuste fino sobre alguma coisa. O potenciômetro também é muito estudado junto
com a aula de física em eletricidade, o representamos desenhando da seguinte maneira:
O potenciômetro que utilizaremos durante as nossas aulas será o potenciômetro linear,
pois a sua resistência varia linearmente com o ângulo com que giramos o cursor.

Vamos fazer o primeiro teste com este elemento um LED e um resistor. Iremos variar a
potência do LED apenas variando a posição do pino do potenciômetro. Observe o circuito
montado abaixo:
Obs.: Daqui para frente, não será mais colocado o arduino dentro no desenho quando não
for utilizado alguma das portas de comunicação, podemos observar onde sendo utilizado o
5V ou o GND pela cor dos fios.
1. Por que colocamos a resistência junto ao potenciômetro se ele já é uma
resistência?
2. Desenhe o esquema do circuito acima.
MULTÍMETRO
O multímetro é um aparelho capaz de realizar medições em um circuito elétrico.
Neste curso ele será fundamental ter fluidez em seu manuseio, com ele iremos medir a
Tensão, Corrente e a resistência.

Para utilizarmos ele como se fosse um voltímetro, primeiramente verifique se a
ponteira vermelha está ligada ao orifício que contem o símbolo V e a preta está no orifício
do COM, agora basta inseri-lo no circuito em paralelo com o que gostaríamos de medir.
Para utilizarmos o multímetro como um amperímetro, primeiramente verifique se a
ponteira vermelha está ligada ao orifício que está escrito a quantidade máxima de ampère
suportada e a preta no orifício escrito COM, agora basta ligar este fio em série com a parte
do circuito que gostaria de medir.
Para utilizarmos o multímetro como um ohmímetro, primeiramente verifique se a
ponteira vermelha está ligada ao orifício com o símbolo  e o preto no orifício escrito COM,
agora basta ligar essas duas pernas em série com o dispositivo que deseja medir a
resistência.
OBS.: NUNCA MEDIR A RESISTÊNCIA EM UM CIRCUITO ENERGIZADO, CASO FAÇA ISSO
PODERÁ QUEIMAR O APARELHO!!!

Com o multímetro, faça as seguintes medições:
1. A tensão sobre o resistor R2;
2. A corrente que passa pelo circuito;
3. A resistência efetiva destes resistores.
A PORTA ANALÓGICA
A porta analógica do arduino se comporta como um voltímetro, porém não temos a
presença de dois fios como é utilizado o voltímetro normalmente, isso ocorre porque o
arduino deixa a “perna” do negativo aterrada, ou seja, na referencia de 0. Se formos medir a
tensão do resistor R2 como mostrado na imagem acima ficaria:
Esta porta é capaz apenas de medir tensões apenas de 0 até 5 V, transformando a
tensão medida em um número de 0 até 1023 proporcionalmente. O responsável por esta
medida é o conversor analógico/digital.
A sintaxe para ler a porta analógica é:
analogRead(Porta);
No arduino UNO podemos ler as seguintes portas: A0 / A1 / A2 / A3 / A4 / A5.

Com esta porta também podemos “escrever” ,ou seja, mandar um sinal. Diferentemente da
leitura (que é puramente analógica), quando mandamos um sinal diferente de HIGH e LOW
ele na verdade irá fazer um PWM para representar tal sinal analógico. Sua sintaxe será:
analogWrite(Porta, Tensão gerada (0 até 1023));
PRÁTICA
Agora iremos controlar a velocidade que o LED irá piscar utilizando um potenciômetro, um
arduino, um resistor e alguns cabos.
OBS.: Colocamos o resistor em série com o potenciômetro apenas para evitar o curto circuito caso giremos o
cursor até a resistência zero.
PROGRAMANDO
Observações:
Neste código foram utilizadas constantes para descrever o led e o pot, logo não é possível
reescrever estas variáveis durante o código.

Quando utilizamos as portas analógicas não é preciso declarar que estamos utilizando-as no
trecho do void setup.
O comando ‘if’ (comando de seleção)
O comando de seleção if é um dos mais utilizados na programação estruturada, utilizamos
ele para fazer a decisão entre dois casos distintos ou até mesmo buscando por uma
condição distinta das demais. Com ele podemos filtrar coisas como: o botão está ou não
apertado, se o sensor está marcando um valor acima ou abaixo de um determinado valor,
entre outros.
Sua sintaxe é bem simples:
(condição)if
{
...
}
else
{
...
}
No caso de uma condição determinada (não dual), é possível suprimir o e selecionarelse
apenas um caso.
OPERADORES
Para fazer o controle das condições que queremos impor, devemos utilizar os operadores, a
seguir é encontrada uma lista de operadores que podemos utilizar:
Operador Função
== Igual à
!= Diferente de
> Maior que
< Menor que
>= Maior ou igual que
<= Menor ou igual que
% Resto da divisão
|| Or
&& And

A seguir estão ilustrados alguns exemplos de utilização deste comando:
Os comandos ‘or’ e o ‘and’ fazem com que seja possível a sobre carga do comando if, ou
seja, com ele podemos testar mais de uma condição. Por exemplo:
No primeiro exemplo, ele irá assumir como verdade se qualquer um dos casos der
verdadeiro. No segundo, ele irá assumir como verdade se e somente se os dois casos forem
verdadeiros.
PRÁTICA
Neste exemplo prático, vamos detectar se o potenciômetro está tendendo para a esquerda
ou para a direita. Tudo o que iremos fazer é ler a tensão em cima de um potenciômetro com
a porta analógica pegando o número 1023 (5V) e dividir por 2, ou seja, 511 (2,5V), se for
maior do que 511 o LED ‘D1’ irá acender, caso contrário o LED ‘D2’ irá acender.
Tome como exercício, criar o circuito desenhado acima na protoboard.
Obs.: tome cuidado para não deixar o potenciômetro chegar à resistência igual a zero.

PROGRAMANDO
Repare que não é preciso dizer que o caso contrário da condição é <= 511, ele já subentende
isso.
O Piezoelétrico
O Piezoelétrico é um dos mais interessantes componentes elétricos que podemos
encontrar no mercado, suas aplicações são praticamente infinitas, podemos encontra-los
em sensores de toque, alarmes, caixa de som, ultrassom hospitalar, fones de ouvido, dentre
outros.

O piezoelétrico é capaz de gerar energia, chamada piezo eletricidade, ela se dá
quando seus cristais são pressionados assim gerando uma DDP alta, porém momentânea,
por este motivo ele é considerado o menor gerador de energia do mundo. Por outro lado, se
passamos uma corrente pelos cristais ele gera ondas mecânicas de mesma frequência que
pulsamos nela.
Neste momento nos interessa apenas utiliza-lo como um emissor de som, conhecido
como Buzzer, seu símbolo em um circuito é este.
PRÁTICA
O funcionamento do Buzzer é muito simples, basta aplicar uma corrente em uma
determinada frequência em seus terminais que ele começa a emitir sons. A resistência
colocada em série com ele fará controlar a potência do dispositivo.
OBS.: Tome cuidado com o lado positivo e negativo do buzzer, a perna com maior comprimento é o polo
positivo.
PROGRAMANDO
O arduino já possui uma função para gerar os pulsos elétricos chamada de , suatone
sintaxe funciona da seguinte maneira:
(Porta Digital, Frequência a ser emitida);tone
Devemos também desligar o Buzzer, com a função , neste caso devemos apenasnoTone
informar o número da porta que está sendo parada.
(Porta Digital);noTone
Desta maneira conseguimos “escrever” musicas com o buzzer, associar determinada nota
musical com determinada frequência, criar teclados eletrônicos utilizando botões, etc.

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