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Sistemas Microcontrolados
Capítulo 2
Sistemas
2º. Semestre / 2012 1
Microcontrolados
(parte 1)
Prof. Evandro Luís Brandão Gomes
Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
O que é um Microcontrolador?
- Uma CPUinstruções simples e rápidas; (normalmente de pequeno porte) capaz de executar um conjunto de
- Possui memória(s) : FLASH para programas e E^2 PROM e RAM para dados;
- Possui diversos dispositivos: Portas de I/O, Temporizadores, conversores
- A/D, PWM, etc; Possui diversos dispositivos: Portas de I/O, Temporizadores, conversores
- Pode facilmente ser interfaceado com outros periféricos e/ou microcontroladores;
- Usam frequências de clock de poucos MHzcom os microprocessadores atuais), no entanto são adequados para a maioria das (frequência muito baixa se comparados aplicações usuais de controle.
Sistemas Microcontrolados
O que é um Microcontrolador?
- O programa tem que ser gravado na Flash através de um circuito especial, conhecido por programadorplaca do circuito e colocá-lo no programador) (muitas vezes isto implica em retirar o microcontrolador da.
- Existe uma alternativa de gravar os microcontroladores, que é transferindo o programa pela porta serial (USB) do PC, sem a necessidade de remover o
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programa pela porta serial (USB) do PC, sem a necessidade de remover o microcontrolador da placa (Gravação in-circuit - ICSP).
- Neste caso, émicrocontrolador um pequeno programa que previamente gravado no controla a comunicação com o PCtransfere a informação recebida para e que a memória Flash do microcontrolador.
- Este programa é chamado de “ bootloader ”.
Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
O que é um Microcontrolador?
- O consumo de energia geralmente é relativamente pequeno (na ordem de mW).
- Possuem geralmente modo de espera (Sleep) aguardando por uma interrupção ou evento externo para voltar a processar o programa.
- O consumo em modo de espera pode chegar na casa de nW.
- ideais para aplicações onde a exigência de baixo consumo de energia éum fator decisivo para o sucesso do projeto.
Sistemas Microcontrolados
Exemplos de Microcontroladores
- Família 8051 (Intel ou ATMEL)
- 68HC11 (Motorola / Freescale)
- MSP430 (Texas Instruments)
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- MSP430 (Texas Instruments)
- ATmega328 (ATMEL)
- PIC16F877A (Microchip)
- Z8F0130 (Zilog)
ATmega328 (ATMEL)
Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados Arduino
- Arduino é uma plataforma de desenvolvimento (prototipagem) open- sourceprojetos de hardware e software., baseada nos princípios de flexibilidade e facilidade de uso para
- Consiste de uma placa com microcontrolador da família ATmega, preparada para receber sinais de sensores e acionar atuadores.
- Sua linguagem de programação é a Wiring (baseado em C/C++).
- A placa pode funcionar em conjunto ou de forma independente de ummicrocomputador.
Sistemas Microcontrolados
O projeto Arduino
- Desenvolvido por: Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe,Gianluca Martino e David Mellis, na Itália, em 2005 ;
The Arduino Project team
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- Cerca de 50.000 placas vendidas até 2008, 120.000 até fevereiro de 2010.
- Site oficial: www.arduino.cc
The Arduino Project team (atrás) Dave Mellis, Tom Igoe; (na frente) Gianluca Martino, David Cuartielles,Massimo Banzi
Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
O projeto Arduino
- Arduino é um nome italiano que significa “grande amigo”.
- Os Layouts, programas, bootloaders e IDE estão disponíveis para Download gratuitamente.
- O Código Fonte da IDE do Arduino e suas bibliotecas estão disponíveis sob a licença GPLv2.
- Todo o hardware é aberto e os projetos estão disponíveis na internet;
- Quem quiser, pode comprar os componentes e montar a sua placa!
Sistemas Microcontrolados Tipos de Arduino
- Arduino é OPEN-SOURCE, mas... O nome Arduino é marca registrada!
- Similares ao Arduino:
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Freeduino Seeduino^ Severino^ Brasuino
Pinguino (PIC) LaunchPad MSP430^ Cortino – ARM Cortex M3 (32 bits)
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Hardware do Arduino
- A plataforma Arduino consiste de um microcontrolador Atmel AVR de 8 bits interfaceamento com outros circuitos. além dos componentes eletrônicos que facilitam a programação e o
- Um aspecto importante do Arduino é o seu padrão de conectores.
- facilita o “upgrade” do hardware através de circuitos independenteschamados de Shields.
- Os Arduinos “oficiais” utilizam a série de microcontroladores Atmel megaAVRATmega1280 e ATmega2560. , especificamente o ATmega8, ATmega168, ATmega328,
Sistemas Microcontrolados
- Hardware do Arduino
- Diagrama em blocos dos microcontroladores ATmega
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Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
Hardware do Arduino
- Usa um Cristal oscilador de 16MHz (o LilyPad funciona a 8MHz).
- As placas do Arduino incluem reguladores de tensão de 5V. Pode-se alimentá-las de 7 V- 12 V. alimentá-las de 7 V- 12 V.
- O microcontrolador do Arduino é pré-programado com um “bootloader” que facilita o “upload” do código na memória flash do microcontroladorsem ser retirado do circuito.
Sistemas Microcontrolados
Arduino – Software
- Partes básicas do programa Arduino.
void setup( ) {
setup() é executado uma só vez assim que a placa forligada é nesta função que se define quais pinos serão entrada e saídas e outros parâmetros de inicialização.
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void loop( ) { }
inicialização.
loop() terá o código de execução em loop infinito. Pode-se criar outras funções diferentes assim como emC/C++.
Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
Arduino – Software
- A linguagem usada é a WIRING (semelhante a C/C++).
// comentário de uma linha).
/* texto */ comentário de várias linhas (texto).
{ } Dentro das chaves coloca-se os comandos de cada
função ou bloco de comandos.
; fim de um comando
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Arduino – Software
boolean Sendo true ou false. Existe também HIGH e LOW. byte Valor de 0 a 255 int Números inteiros (de - 32768 a 32767).
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int Números inteiros (de - 32768 a 32767). unsigned int Números inteiros sem sinal (de 0 a 65535). long int Números inteiros longos (de -2147483648 a 2147483647). unsigned long Números inteiros longos sem sinal (de 0 a 4294967295). float Números fracionários (-3.4028235 E+38 a 3.4028235 E+38). char Um caractere string conjunto de caracteres.
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Arduino – Software
Operadores: Aritméticos = Atribuição de valor
De comparação == igualdade
Lógicos && E = Atribuição de valor + Soma
- Subtração ***** Multiplicação / Divisão % Resto da divisão
== igualdade != diferente < menor que > maior que <= menor ou igual >= maior ou igual
&& E
| | OU
! NÃO
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Arduino – Software
while (condição) while (condição) comando; { comandos;
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comandos; }
Enquanto a condição for verdadeira faça os comandos. Esta estrutura verifica primeiro a condição e depois executa os comandos.
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Arduino – Software
do { comandos; comandos; } while (condição)
Faça os comandos enquanto a condição for verdadeira. Esta estrutura executa primeiro os comandos e depois verifica a condição.
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Arduino – Software
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Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
Arduino – Software - Portas Digitais
- 54 pinos de entrada e saída digitais
- Não colocar mais 5V em qualquer pino de entrada/saída do Arduino.
- Os níveis digitais do Arduino são:
- Nível Lógico 0 (LOW) = 0~2V (na entrada), 0V (na saída)
- Nível Lógico 1 (HIGH) = 3~5V(na entrada), 5V (na saída)
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Arduino – Software - Portas Digitais
Exercício 1: Dado o circuito, faça um programa para: Piscar todos os LEDs em uma frequênciade 1Hz (500ms acesos e 500ms apagados)
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Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
Arduino – Software - Portas Digitais
Exercício 2: Dado o circuito, faça um programa para: Cada LED ficar acesso durante 1s.(use o sentido da esquerda para a direita)
Sistemas Microcontrolados
Exercício proposto para realização em LABORATÓRIO:
a) Monte o circuito do Exercício 2 , escreva o programa e
faça os testes necessários para verificação do correto
funcionamento.
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funcionamento.
b) Com as orientações do monitor/professor de laboratório,
faça as alterações solicitadas por ele, faça os testes
necessários e apresente os resultados.
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Arduino – Software - Portas Digitais
PROBLEMA DA ENTRADA FLUTUANTE:
Todo circuito lógico precisa ter em sua entrada de forma bem definida onível lógico 0 ou 1.
Qual o valor da saída? Com a chave CH-1 fechada = 5V Com a chave CH-1 aberta = ???
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Arduino – Software - Portas Digitais
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA DA ENTRADA FLUTUANTE:
Colocar sempre resistores de PULL-UP ou de PULL-DOWN para garantir o nível lógico do sinal de entrada.
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Tipicamente valores baixos para não dar muita queda de tensãoOrdem de 300ohm
Qual o valor da saída? Com a chave CH-1 fechada = 0V Com a chave CH-1aberta = 5V
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Arduino – Software - Portas Digitais
O ARDUINO possui Resistores de Pull-Up nos pinos Digitais:
- Quando usados como saída, ficam desligados.
- Quando usados como entrada, o programador pode configurar se os
- Quando usados como entrada, o programador pode configurar se os resistores de Pull-Up vão ser ligados internamente ou não.
- Exemplo: void setup(){ pinMode(5,INPUT);digitalWrite(5,HIGH); // liga o Pull-Up no pino de entrada digital 5 } ...
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Arduino – Software - Portas Digitais
Exemplo 2 - Entrada: Push-Buttom aberto LED acende Push-Buttom pressionado LED apaga
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Capítulo 2 Sistemas Microcontrolados
Arduino – Software - Portas Digitais
Exercício 3: Uma empresa possui 3 sensores (Reed Switch) instalada em locais importantes. Faça o programa de controle para as seguintes situações:
-Enquanto o circuito estiver ligado oLED L1 deve permanecer ligado
L1 L2 L3 L4 A B C
- Quando um dos sensores for ativado,apenas LED L2 deve acender.
- Quando dois sensores foremativados apenas LED L3 deve acender
- Quando todos os sensores ativarem,o LED L4 deve ficar piscando (500ms)
