Um Arduino é um microcontrolador de placa única e uma
suite de software para programá-lo. O hardware consiste em um projeto simples e
open-source com um processador AVR Atmel e suporte I/O on-board. O software
consiste de uma linguagem de programação padrão e do gerenciador de
inicialização que é executado na placa. Trata-se
de uma placa open-source que permite conectar-se ao mundo físico através
entradas e saídas e interfaceá-lo com o computador através da porta USB
utilizando um sistema interativo de fácil programação onde é possível programar
o processador para que execute funções de acordo com o desejado, ou seja,
sistema que pode interagir com o meio ambiente através da utilização de
hardware e de software.
O Arduino pode ser usado para desenvolver projetos
stand-alone com objetos interativos ou pode ser conectado a um computador, uma
rede, ou mesmo a Internet para recuperar e enviar dados ao computador e para o
Arduino e depois agir sobre esses dados. Em outras palavras, ele pode enviar um
conjunto de dados recebidos de alguns sensores para algum outro dispositivo (na
internet, celular, outro arduino, etc), que pode então ser apresentados sob a
forma de gráficos, relatórios e pode também devolver uma resposta para que o
arduino execute alguma ação.
Existem diversos modelos de arduinos com tamanhos menores
e maiores, contendo mais ou menos portas para conexão de sensores, tais como:
- Arduino Uno - Arduino Leonardo - Arduino Due - Arduino Esplora
- Arduino Mega 2560 - Arduino Mega ADK - Arduino Ethernet - Arduino Mini
- LilyPad Arduino - LilyPad Arduino USB - Arduino Micro - Arduino Nano
- Arduino Pro Mini - Arduino Pro - Arduino Fio
- LilyPad Arduino - LilyPad Arduino USB - Arduino Micro - Arduino Nano
- Arduino Pro Mini - Arduino Pro - Arduino Fio
A placa Arduino é constituída com um microprocessador AVR
Atmel, um cristal ou oscilador (que envia impulsos com uma frequência de tempo
específica), e um regulador de 5 volts linear. Dependendo do tipo de Arduino,
também pode ter uma entrada USB para conectar a um PC ou Mac para fazer o
upload ou recuperação de programas e dados. A placa possui um microcontrolador
com pinos de I/O (entrada / saída) de modo que você possa conectar os pinos com
outros circuitos, sensores, motores e componentes.
Para programar o Arduino é necessário usar a sua IDE
(Integrated Development Environment), que é um software livre em que você
escreve códigos em linguagem C comunicando diretamente com o Arduino. A placa
irá seguir estas instruções e interagir com o que estiver conectado a ele.
O Arduino Diecimila é uma
placa microcontrolada baseada no ATmega168, que possui 14 portas digitais de
entrada / saída (dos quais 6 podem ser usadas como saídas PWM), 6 entradas
analógicas, um cristal oscilador de 16 MHz, uma conexão USB, um conector de
alimentação, um ICSP Header, e um botão de reset. Ele contém tudo o que é
necessário para suportar o microcontrolador, basta conectá-lo a um computador
com um cabo USB ou ligá-lo com um adaptador AC para DC ou bateria.
Microcontroller | ATmega168 |
Operating Voltage | 5V |
Input Voltage (recommended) | 7-12 V |
Input Voltage (limits) | 6-20 V |
Digital I/O Pins | 14 (of which 6 provide PWM output) |
Analog Input Pins | 6 |
DC Current per I/O Pin | 40 mA |
DC Current for 3.3V Pin | 50 mA |
Flash Memory | 16 KB (of which 2 KB used by bootloader) |
SRAM | 1 KB |
EEPROM | 512 bytes |
Clock Speed | 16 MHz |
Este dispositivo pode utilizar diversos sensores e outras placas que aumentam ainda mais sua capacidade tais como os shields e sensores mostrados abaixo:
Seguem o esquemático e arquivos eagle:
Esquema: Arduino-Diecimila-schematic.pdf
Arquivos Eagle: arduino-diecimila-reference-design.zip
Energia
O
Diecimila Arduino pode ser alimentado através da conexão USB ou com uma fonte
de alimentação externa. A fonte de alimentação é selecionada pelo jumper
PWR_SEL: para alimentar a placa a partir da conexão USB, coloque-o o jumper nos
pinos mais próximos ao conector USB, para uma fonte de alimentação externa, os
jumper nos dois pinos mais próximos da fonte.
A placa pode operar com uma fonte externa de 6 a 20 volts. Se for fornecido com menos de 7V, no entanto, o pino de 5V pode fornecer menos de cinco volts e a placa ficará instável. Se usar mais do que 12V, o regulador de voltagem pode superaquecer e danificar a placa, a variação recomendada é de 7 a 12 volts.
VIN. A tensão de entrada para a placa Arduino quando é utilizada uma fonte de alimentação externa (a partir da conexão USB ou outra fonte de alimentação regulada). Você pode fornecer tensão por este pino ou, se o fornecimento de tensão for através da tomada de energia, poderá acessá-lo através deste pino.
5V. A fonte de alimentação regulada
usada para alimentar o microcontrolador e outros componentes da placa. Isso
pode vir do VIN através de um regulador on-board, ou fornecida pela USB ou
outra fonte de 5V regulada.
3V3. Uma fonte de voltagem 3,3 gerada pelo chip FTDI da placa. Consumo de corrente máxima é de 50 mA.
GND. Pinos terra.
Memória
O ATmega168 tem 16 KB de memória flash para armazenamento de código (dos quais 2 KB são usados para o bootloader), possui 1 KB de SRAM e 512 bytes de EEPROM.
Entradas e Saídas
Cada um dos 14 pinos digitais do Diecimila pode ser usado como uma entrada ou saída, usando pinMode (), digitalWrite (), e digitalRead (). Eles operam a 5 volts. Cada pino pode fornecer ou receber um máximo de 40 mA e tem um resistor pull-up interno (desconectado por padrão) de 20-50 kOhms. Além disso, alguns pinos têm funções especializadas:
Serial: 0 (RX) e 1 (TX). Usados para receber (RX) e transmitir (TX) dados seriais TTL. Estes pinos são ligados aos pinos correspondentes do chip FTDI USB-to-TTL Serial.
Interrupções externas: 2 e 3. Estes pinos podem ser configurados para disparar uma interrupção por um valor baixo, uma borda de subida ou queda, ou uma mudança de valor. Veja a função attachInterrupt () para mais detalhes.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, e 11. Fornece 8 bits de saída PWM com a função analogWrite ().
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estes pinos dão suporte à comunicação SPI que, embora suportada pelo hardware, não está incluído na linguagem Arduino.
LED: 13. Há um built-in LED conectado ao pino digital 13. Quando o pino é de alto valor, o LED estará ligado, quando o pino é LOW, ele estará desligado.
O Diecimila tem 6 entradas analógicas, cada uma com 10 bits de resolução (1024 valores diferentes). Por padrão, eles medem de terra para 5 volts, embora seja possível mudar o limite superior de sua faixa usando o pino AREF e algum código de baixo nível. Além disso, alguns pinos têm funcionalidades especializadas:
I2C: 4 (SDA) e 5 (SCL). Suporte à comunicação (TWI) I2C usando a biblioteca Wire.
Há um par de outros pinos na placa:
AREF: Tensão de referência para as entradas analógicas. Usado com analogReference ().
Reset: Trazer este LOW para resetar o microcontrolador. Tipicamente usado para adicionar um botão de reset para shields que bloqueiam a placa.
Comunicação
O
Arduino Diecimila tem uma série de facilidades para se comunicar com um
computador, com outro Arduino ou outros micro controladores. O ATmega168
fornece comunicação UART TTL (5V) de série, que está disponível nos pinos
digitais 0 (RX) e 1 (TX). Um FT232RL FTDI possui canais de comunicação serial
através da USB e os drivers FTDI (incluído com o software do Arduino), fornecem
uma porta virtual (COM) para o software no computador. O software Arduino
inclui um monitor serial que permite que dados simples de texto possam ser
enviados entre o computador e a placa Arduino. O LEDs RX e TX na placa piscam
quando os dados estão sendo transmitidos pelo chip FTDI e a conexão USB para o
computador (mas não para comunicação serial nos pinos 0 e 1).
Para mais informações sobre o arduino acesse www.http://arduino.cc,
segue uma referencia rápida contendo as
principais portas e comandos utilizados na programação do arduino.
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