O Arduino é uma placa de prototipagem eletrônica que permite o desenvolvimento de projetos de automação residencial, como apagar as luzes automaticamente, regular a temperatura do ar-condicionado e muito mais. O melhor de tudo é que essa nova tecnologia é open source, ou seja, tem o código aberto, o que permite o acesso por qualquer pessoa.
Até bem pouco tempo atrás, desenvolver seu próprio robô ou fazer qualquer projeto de automação era uma atividade possível apenas para empresas desenvolvedoras de hardwares ou para aquelas que pudessem pagar por isso. O Arduino surgiu para mudar essa condição e abrir uma série de oportunidades para muitas pessoas programadoras e empresas.
Para demonstrar como essa tecnologia funciona, preparamos este post com os seguintes tópicos:
- O que é Arduino?&
- Para que serve o Arduíno e o que posso fazer com Arduino? 5 exemplos de uso!
- Como funciona uma placa Arduino? Quais os componentes?
- Conheça os modelos 5 de placas de Arduino
- Qual a linguagem de programação usada em Arduino?
- Como começar o seu projeto Arduino?
- Tecnologia acessível: Do It Yourself
Continue com a gente e boa leitura.
O que é Arduino?
O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica open source. Na prática, ele é formado por uma placa eletrônica expansível que pode ser utilizada para o desenvolvimento de protótipos, ou seja, para adicionar inteligência em qualquer coisa e até controlá-la remotamente.
Ele também conta com uma IDE — Integrated Development Environment — para o desenvolvimento do software que será inserido na placa para realizar as atividades programadas.
O Arduino surgiu na Itália, em 2005, por um grupo de pesquisadores que queriam desenvolver um dispositivo eletrônico com baixo custo para que estudantes e pessoas interessadas pudessem desenvolver suas experiências de forma simples e barata. Por isso, sua plataforma é de código aberto. Dessa forma, a comunidade de pessoas desenvolvedoras também pode contribuir para a evolução do projeto.
Para que serve o Arduino e o que posso fazer com Arduino? 5 exemplos de uso!
O Arduino pode ter inúmeras finalidades, pois podemos adicionar sensores e módulos e programar qualquer coisa com ele. Na prática, qualquer pessoa pode desenvolver um software e inseri-lo na placa. Portanto, as possibilidades de uso dependem da imaginação e criatividade de cada um. Alguns projetos já desenvolvidos com o Arduino são:
- acender e apagar lâmpadas ao bater palmas;
- sistema de alarme com sensor de presença e teclado para ativar e desativar o sistema;
- robô autônomo capaz de reconhecer o ambiente e desviar de obstáculos;
- controle de acesso a ambientes com o uso de identificação por radiofrequência (RFID);
- detector de vazamento de gazes inflamáveis.
Como funciona uma placa Arduino? Quais os componentes?
A placa Arduino funciona de forma semelhante à placa de um computador. Como mencionamos, ela armazena um software embarcado, que fará o controle sobre as ações que serão realizadas por ela. Além disso, ela contém diversos componentes, confira os principais a seguir.
Microcontrolador
Um microcontrolador é uma peça que contém um ou mais processadores, uma memória RAM e uma interface compatível com entrada e saída de periféricos (mouse, teclado, etc). Podemos dizer também que o microcontrolador é um “mini computador”, já que com apenas a sua tecnologia conseguimos processar dados e executar tarefas de informática básica no Arduino.
Para cada tipo de Arduino, temos um diferente tipo de microcontrolador, tais como:
- Arduino Uno R3 possui o microcontrolador ATmega328P.
- Arduino Leonardo possui o microcontrolador ATmega32U4.
- Arduino Nano Every possui o microcontrolador ATmega4809.
- Arduino Micro possui o microcontrolador ATmega32U4.
- Arduino Nano 33 BLE possui o microcontrolador nRF52840.
Fonte de alimentação
A placa Arduino contém duas formas de ser energizada. A primeira é por meio da conexão com um cabo USB tipo B, que pode ser conectado a um computador, por exemplo. É por essa conexão, inclusive, que enviamos o software para a placa.
Outra forma de energizar a placa é com a fonte de alimentação de parede, dessas que contém um conector cilíndrico. Entretanto, é preciso observar a voltagem da fonte, que deve ser entre 6 e 12 Volts, conforme o modelo da placa. Vale ressaltar que é perigoso queimar a placa se utilizarmos fonte de alimentação superior a 20 Volts.
Pinos de conexões
A placa Arduino contém diversos pinos de conexões que servem para a construção de circuitos, entre eles:
- GND: é a abreviação de Ground, que significa terra. Portanto, ele é utilizado para o aterramento do circuito e, assim, evitar choques elétricos;
- pinos de voltagens: são pinos que fornecem energia, geralmente são de 5 e 3,3 Volts;
- analógicos: são pinos que leem sinais analógicos. Portanto, eles podem ler um sensor analógico e converter para um sinal digital;
- digitais: são pinos que entendem sinais digitais (0 e 1). Eles servem para determinar se um botão foi pressionado, por exemplo, e enviar comandos como o de ascender a luz.
- conector USB: permite a comunicação entre o computador responsável por programar a placa e a placa arduíno.
Botão de reset
A placa Arduino contém um botão de reset, que serve para reiniciar a placa. Esse recurso é muito útil especialmente na fase de testes do projeto, em que podem ocorrer falhas que causem o travamento do sistema.
Indicador LED de energia
A placa Arduino contém um pequeno LED para indicar quando ela está energizada, seja por meio da conexão USB, seja por fonte de energia. O importante é que ela sempre deve estar acesa quando receber energia. Caso contrário, pode indicar alguma inconsistência no circuito.
Conheça os modelos 5 de placas de Arduino
Existem diversos modelos de placas Arduino. Cada uma contém um microcontrolador, que varia de acordo com o modelo. Elas também se diferenciam pela capacidade de memória, clock e pela tensão de entrada e de operação. Além disso, elas oferecem a possibilidade de conectar recursos adicionais. Confira algumas delas a seguir.
1. Arduino Uno R3
A placa Uno R3 é ideal para quem está começando a utilizar o Arduino, pois contém a configuração necessária para projetos iniciais. Seus principais recursos são:
- 6 pinos de entradas analógicas;
- 14 entradas e saídas digitais, no qual 6 pinos podem ser utilizados como saída PWM (Pulse Width Modulation), que funciona como se adicionássemos intensidade no sinal. Dessa forma, ela pode ser utilizada, por exemplo, como volume, para regular a intensidade de brilho e muito mais.
Vale ressaltar que os pinos digitais que funcionam com PWM contém um sinal de til “~” ao lado do número do pino correspondente. Dessa forma, fica mais fácil identificar quais têm essa característica.
2. Arduino Pro Mini
A placa Arduino Pro Mini é uma placa criada pela SparkFun Electronics e com dois tipos de versões, uma com 3.3V e 8 MHz, e a outra com 5.5V e 16 MHz. Além disso, possui as seguintes especificações:
- 8 pinos de entradas analógicas.
- 20 entradas e saídas digitais, no qual 6 pinos podem ser utilizados como saída PWM.
- Também possui um botão de reset.
O seu layout é compatível com o Arduino Mini, pode ser carregado através de um USB e é focado para instalações semi-permanentes.
3. Arduino Leonardo
A placa Arduino Leonardo é um modelo com um pouco mais de recursos que o modelo anterior, pois ela contém:
- 7 saídas PWM;
- 12 entradas analógicas;
- 20 entradas e saídas digitais.
Ao conectar essa placa no computador, ela pode ser reconhecida como um mouse ou um teclado. Portanto, esse modelo é mais indicado para a realização de projetos de automação em que o recurso desenvolvido fará interações com o computador.
4. Arduino Mega R3
A placa Arduino Mega R3 é uma versão da placa Uno, só que com muito mais pinos de entrada e saída, entre eles:
- 54 entradas digitais, em que 14 que funcionam como PWM;
- 16 entradas analógicas.
Por ter essa grande quantidade de pinos, esse modelo de placa é muito útil para projetos que utilizam muitos botões, por exemplo.
5. Arduino Due
A placa Arduino Due é uma das mais rápidas entre os modelos disponíveis. Isso porque ela contém um microcontrolador arm de 32 bits. Além disso, ela oferece os seguintes recursos:
- 54 entradas e saídas digitais, em que 12 podem ser utilizadas como PWM;
- 12 entradas analógicas;
- 4 interfaces seriais.
6. Arduino Micro
O Arduino Micro é muito semelhante ao Arduino Leonardo, possuindo amplo suporte ao USB e sendo muito utilizável para os periféricos de mouse e teclado. Foi desenvolvido em conjunto com a Adafruit e possui as seguintes características:
- 20 entradas digitais.
- 7 saídas PWM.
- 12 entradas analógicas.
7. Arduino Nano
O Arduino Nano é uma das menores placas fabricadas, o seu carregamento é feito através de uma porta mini-usb. Além disso possui os seguintes atributos:
- 22 entradas digitais.
- 6 saídas PWM.
- 8 entradas analógicas.
8. Sensores e módulos
Além das placas Arduino, existem uma série de sensores e módulos que podem ser conectados a ela para agregar funcionalidades. Entre eles:
- sensor para medir a intensidade da luz;
- sensor de temperatura;
- sensor para medir o grau de inclinação;
- medidor de proximidade;
- módulo de conexão com a Internet.
Qual a linguagem de programação usada em Arduino?
Como mencionamos, o Arduino é formado por duas partes: o hardware, que contém diversos modelos de placas, e o software, que é formado por uma IDE open source para o desenvolvimento do software que será instalado na placa e que pode ser baixada gratuitamente no site oficial do Arduino em versões para Windows, Linux e macOS.
A linguagem de programação utilizada para o desenvolvimento do software que será inserido na placa também é chamada de Arduino e é baseada na linguagem Wiring, que é um framework open source desenvolvido nas linguagens C/C++ voltado para a programação de microcontroladores.
Conheça a estrutura de um programa Arduino
A linguagem Arduino é semelhante a qualquer outra linguagem de programação, mais especificamente a linguagem C++, pois essa é a sua base principal. Na prática, ela contém estruturas de controle, diversos tipos de operadores, funções, tipos de dados etc. Além disso, ela contém dois blocos principais que são necessários em todos os programas Arduino. São eles:
- setup(): função utilizada para adicionar as configurações iniciais do programa, como definição de variáveis, determinação de como as portas serão utilizadas e muito mais;
- loop(): função para executar o que queremos que a placa faça. Os comandos inseridos no loop serão repetidos até que alguma condição de parada aconteça, como apertar um botão.
Veja um pequeno código de exemplo para piscar uma lâmpada com o Arduino:
void setup()
{
//indica qual é a porta utilizada como saída para a lâmpada
pinMode(2, OUTPUT);
}
void loop()
{
// Liga a lâmpada
digitalWrite(2, HIGH);
// Espera 1 segundo
delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)
// Apaga a lâmpada
digitalWrite(2, LOW);
// Espera 1 segundo
delay(1000); // Wait for 1000 millisecond(s)
}
Vale ressaltar que a programação do código fonte é feita no ambiente IDE e ele é transferido para a placa por meio da conexão USB.
Como usar o Tinkercad com Arduino?
O Tinkercad é um site de modelagem tridimensional que dá suporte a simulação de sistemas baseados em Arduino, e também é possível escrever código em formato de blocos.
Para utilizarmos o Tinkercad com o Arduino, precisamos criar uma conta em seu site. Acesse a sua página de cadastro e faça login ou crie a sua conta.
Com sua conta devidamente criada, procure na página principal a seção de “Circuitos” e escolha a opção para criar o seu primeiro de circuitos.
Na próxima tela, busque o menu de componentes que fica ao lado direito da tela, clique no menu de opções e selecione o item “Arduino“.
Dessa forma será exibida uma série de exemplos de projetos Arduino criados no Tinkercad. Aqui você pode escolher o que mais te agrada e aprender mais sobre ele. No nosso caso, escolhemos o projeto “LCD de 2 fios“, que tem como objetivo a exibição do famigerado Hello World em um LCD acoplado a uma placa Arduino.
Como começar o seu projeto Arduino?
Existe um mundo de possibilidades de desenvolvimento com a plataforma Arduino. A vontade que dá é de comprar uma placa agora mesmo e começar a programar, não é? Entretanto, é preciso ter calma e seguir os passos necessários para conseguirmos realizar essa tarefa da melhor forma. Confira quais são eles a seguir:
1. Estude um pouco de eletrônica
Não é preciso ser um expert em eletrônica para conseguir desenvolver projetos com o Arduino. Entretanto, é importante ter uma noção básica sobre o assunto, pois será preciso, por exemplo, entender como montar os circuitos. Além disso, é preciso entender como funcionam as tensões e correntes elétricas que trafegam pela placa.
2. Estude as linguagens de programação C e C++
Como mencionamos, a base da linguagem Arduino é em C/C++. Por isso, é importante conhecer essas linguagens para facilitar o entendimento de projetos já existentes e para desenvolver seus próprios códigos.
3. Explore a sua criatividade
No tópico sobre o que é possível fazer com o Arduino, mostramos apenas algumas das possibilidades. Existem diversos exemplos de projetos com código aberto no site oficial da plataforma e em outros que falam sobre esse assunto. Eles podem servir de fonte de inspiração para que você desenvolva seu próprio projeto.
4. Compre uma placa
O próximo passo é investir em uma placa Arduino e em uma protoboard, que é uma placa para a realização de testes do protótipo sem a necessidade de fixar os componentes definitivamente na placa.
Uma boa dica se você não quiser fazer esse investimento ainda é utilizar a plataforma Tinkercad, que é um site gratuito que contém uma série de recursos para a simulação de circuitos, inclusive em placas Arduino. Dessa forma, é possível desenvolver um projeto Arduino e testá-lo online sem precisar fazer nenhum investimento.
5. Monte um projeto com hardwares simples
Aqui vamos te ajudar a criar um projeto simples de Arduino utilizando a ferramenta Tinkercad para facilitar o aprendizado e a execução do funcionamento.
Nesse exemplo temos que o clique de um botão realiza a ativação do led do Arduino. Caso você queira reproduzir esse projeto com as peças reais, é possível. Basta que você compre:
- 1 Arduino Uno R3;
- 1 Botão;
- 1 Resistor.
Além disso, é necessário o básico de conhecimento em soldagem para que seja realizada a ligação dos fios.
6. Programe o seu primeiro projeto
Para criar o nosso projeto, precisamos logar na nossa conta e clicar no botão criar um novo circuito.
Já na tela de montagem do Tinkercad buscamos o menu que fica ao lado direito da tela e que contém uma barra de pesquisa rápida.
Nesse menu pesquisamos por “Arduino” e o adicionamos em nossa área de trabalho.
Logo depois, pesquisamos pelo “Botão” e o “Resistor“, adicionamos também a nossa área de trabalho.
Agora é a hora de conectarmos as peças na placa. Ligamos a saída de 5V no terminal 2a do botão.
Após isso, conectamos o terminal 1a do botão na resistência e a resistência no ponto neutro GND (Terra).
Para finalizarmos, o terminal 1b precisa se conectar em uma das entradas PWM, aqui usaremos a entrada 3.
Dessa maneira, com a nossa estrutura do Arduino já construída, precisamos apenas escrever o código que realizará a ligação do led. Para isso, clique na aba de “Código” no canto superior direito, escolha a opção “Texto” e adicione o código que deixaremos abaixo:
//Variável que indica o estado do nosso botão
int estadoBotao = 0;
// Função que é executada apenas uma vez
void setup()
{
// Configura o pino 3 como uma entrada
pinMode(3, INPUT);
// Configura o led como uma saída
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// Função que é executada várias vezes até o Arduino não possuir mais energia
void loop()
{
// Recebe o estado do botão através do clique do botão fisíco
estadoBotao = digitalRead(3);
// Se o botão estiver sendo clicado, liga o led
if (estadoBotao == HIGH) {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
} else {
// Caso não, desliga o led
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
// Delay de alguns milissegundos
delay(10);
}Com o código adicionado, finalizamos a etapa de montagem do nosso projeto, faltando apenas a sua execução.
7. Execute o seu primeiro projeto
Executar um projeto no Tinkercad é bem simples, busque o botão “Iniciar simulação” no canto superior direita e clique-o para visualizar o seu Arduino em ação.
Aí está! No GIF acima percebemos o nosso led sendo acionado ao toque do botão analógico. Mesmo sendo um exemplo relativamente simples, foram necessárias algumas etapas de manuseio e conexão das peças e códigos em C que envolvem a arquitetura do Arduino.
Tecnologia acessível: Do It Yourself
O movimento Do It Yourself, que em português significa “Faça você mesmo”, surgiu nos Estados Unidos em 1912 como uma forma de economizar com as reformas da casa.
Ao longo dos anos, essa ideia cresceu e evoluiu para outros tipos de projetos e deu origem ao movimento Maker, em que as próprias pessoas desenvolvem e compartilham o conhecimento sobre diferentes tipos de tecnologias, como recursos de informática, computadores e softwares de código aberto.
O Arduino é um recurso extremamente importante para essa filosofia. Isso porque ele tem um preço muito mais acessível e foi desenvolvido com o código aberto. Dessa forma, contribui para que as pessoas que tem interesse na área de tecnologia tenham acesso a esses recursos com muito mais facilidade.
A base do movimento Maker é o compartilhamento do conhecimento. Ao ter o hardware bem mais acessível e a contribuição da comunidade para o desenvolvimento de novos projetos, a tendência para o futuro em relação ao uso do Arduino é bem promissora. O mesmo vale para quem decidir aprender mais sobre ele!
O Arduino é uma plataforma formada por hardware a baixo custo e uma IDE de código aberto, que possibilita o desenvolvimento de inúmeros tipos de projetos eletrônicos programáveis. Além disso, existem diversos modelos de placas, componentes e módulos que podem ser utilizados, o que permite a evolução gradual a cada protótipo criado.
Gostou do nosso conteúdo sobre como o Arduino funciona? Então, confira nosso post sobre 30 novas tecnologias que prometem mudar o mundo!
