Introdução à programação com Arduino¶

Conceitos básicos de eletrônica¶

Tensão elétrica¶

A tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial, ou voltagem, é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos.
Ela pode ser medida através de um voltímetro e sua unidade é o Volt (V).
Ela representa a tendência que uma carga tem para ir de um ponto a outro. Sem tensão elétrica, não há corrente.

Corrente elétrica¶

A corrente elétrica é o fluxo de partículas com carga elétrica dentro de um condutor.
Há corrente quando há diferença de potencial.
Pode ser medida por um amperímetro e sua unidade é o Ampere (A).
Sua intensidade é medida pela quantidade de carga que passa por um intervalo de tempo.
Pode ser contínua ou alternada.

Corrente contínua¶

A corrente elétrica contínua mantém sua intensidade constante ao longo do tempo.
Tipicamente produzida por pilhas, baterias e fontes.

Corrente alternada¶

Sua intensidade varia ao longo do tempo.
Rede elétrica doméstica funciona com base em corrente alternada.

Resistência¶

A resistência elétrica é a capacidade que um corpo qualquer de se opor à passagem de corrente elétrica.
É medida em Ohms $(\Omega)$

Lei de Ohm¶

Em termos gerais, a lei de Ohm afirma que a resistência ($R$) de um dispositivo condutor é dada pela razão da tensão elétrica ($V$) pela corrente ($A$):

$$ R = \frac{V}{I} $$ - Podemos calcular a corrente de um circuito elétrico utilizando essa equivalência da seguinte forma:

\[ I = \frac{V}{R} \]

Circuitos Eletrônicos¶

Um circuito eletrônico possui uma série de componentes eletrônicos para cumprir uma tarefa.
Normalmente circuitos eletrônicos obtém entradas, através de sensores, processam essas entradas, e produzem uma saída.

Dispositivos de entrada¶

Dispositivos de entrada, inputs, ou sensores, tomam sinais do mundo físico e os convertem em corrente ou voltagem.
Exemplos de sensores:
- Sensor de gás;
- Termômetro;
- Fotocélulas;
- Potenciômetros;
- Sensor de presença;
- Sensor de distância;
- Sensor de umidade;
- etc.

Pasted image 20240108222314.png

Pasted image 20240108222407.png

Dispositivos de saída¶

Dispositivos de saída convertem tensão elétrica ou corrente em sinais físicos.
Exemplos de dispositivos de saída:
- Motores elétricos;
- LEDs;
- Alarmes sonoros;
- etc.

Pasted image 20240108222959.png Pasted image 20240108223023.png

Digital vs analógico¶

Sinais digitais podem assumir um número finito de valores. Normalmente, utiliza-se um sistema binário para sinais digitais.
- Verdadeiro ou falso;
- 0 ou 1;
- Com tensão ou sem tensão
Sinais analógicos por sua vez podem tomar uma infinidade de valores.
Exemplos de dispositivos que lidam com sinais digitais:
- Botões, LEDs, etc...
Exemplos de dispositivos que lidam com sinais analógicos:
- Motores, potenciômetros, etc.

Pasted image 20240110193821.png

Modulação por largura de pulso¶

Modulação por largura de pulso, ou PWM é uma técnica de modulação utilizada para obter resultados analógicos através de meios digitais.
Uma onda quadrada é gerada alternando os sinais de 0 e 1 com uma determinada frequência.
Quanto maior a frequência, maior o suposto valor analógico.

Microcontroladores¶

Microcontroladores são utilizados para interpretar os sinais obtidos dos sensores e ativar determinadas ações nos dispositivos de saída.
Eles executam a lógica do circuito.

Protoboard¶

As protoboards são placas reutilizáveis utilizadas para construção de circuitos eletrônicos sem solda.
As primeiras e as últimas duas linhas possuem conexões horizontais.
As demais colunas são conectadas verticalmente.
Devemos nos atentar a essas conexões na hora de construir nossos protótipos.

Resistores¶

Resistores são dispositivos para limitar a passagem de corrente elétrica.
Transforma energia elétrica em energia térmica (calor), fenômeno conhecido como efeito Joule.
São muito utilizados em circuitos para que componentes não sejam fritados.

Pasted image 20240108220237.png

Pasted image 20240108220447.png - A resistência dos resistores normalmente é calculada de acordo com a seguinte tabela:

Pasted image 20240110155430.png

LEDs¶

LEDs são dispositivos que emitem luz visível.
Muito utilizados em produtos eletrônicos para sinalizar avisos, como erros ou se o produto está em standby ou não.
Podem ser encontrados em tamanhos pequenos ou grandes.
Possuem uma vida útil longa e um baixo consumo de energia.
Os LEDs possuem uma polaridade e, caso sejam conectados de forma invertida, não funcionarão corretamente.
O ânodo corresponde ao polo positivo, enquanto o cátodo ao negativo.
A "perna" maior corresponde ao ânodo (+), enquanto a menor corresponde ao cátodo.
Outra forma de descobrir a polaridade é observar a base do LED. O lado que possuir um lado achatado, em vez de arredondado, é o cátodo (-).

Pasted image 20240108234907.png - LEDs também podem possuir componentes RGB (Red, Green and Blue) e reproduzir várias cores. - Dentro da mesma estrutura existe um LED vermelho, um verde e um azul que, quando combinados, podem reproduzir milhares de cores diferentes.

Botões¶

Botões são utilizados para ativar, ou desativar alguma função do circuito.
Atua como uma espécie de interruptor, ativando, ou desativando uma determinada função.
Tipicamente utilizados como dispositivos de entrada.

Pasted image 20240108235304.png

Sensor de luminosidade¶

Sensores de luminosidade (LDRs) são resistências de valor variável.
A resistência varia de maneira inversamente proporcional à incidência de luz.
Baixa luminosidade -> alta resistência
Alta luminosidade -> baixa resistência

Pasted image 20240110161705.png

Sensores piezoelétricos¶

Sensores piezoelétricos são capazes de converter mudanças de pressão em sinais elétricos ou vice-versa.
Podem ser utilizadas para converter corrente em som, por exemplo, ou vice-versa.

Pasted image 20240110162101.png

Potenciômetros¶

Potenciômetros são resistências de valor variável.
Pode-se regular a intensidade de corrente ou voltagem que passa por um potenciômetro.
Um exemplo clássico de potenciômetro é o botão de volume em um rádio ou uma guitarra.

Pasted image 20240110155710.png

Display LCD¶

Um display LCD é um painel para exibir informações como textos, imagens ou vídeos por meio da eletrônica.
Tipicamente utilizados como dispositivos de saída.

Motores CC¶

Um motor de corrente contínua (CC) converte energia elétrica em energia mecânica.
A velocidade dele é facilmente controlável.
Encontrado em brinquedos, robôs, etc.

Pasted image 20240110162811.png

Arduino¶

O projeto Arduino foi criado com intuito de oferecer aos estudantes a possibilidade de construir projetos de circuitos integrados de maneira barata.
Neste curso utilizaremos o microcontrolador Arduino Uno R3 para desenvolvimento dos projetos.

Disposição de pinos¶

Pasted image 20240110162940.png

Pasted image 20240110164629.png

Entrada e saída¶

O Arduino possui diversas entradas e saídas digitais e analógicas. Ao todo são:
- 14 pinos digitais.
- 6 pinos analógicos.
Os pinos analógicos são utilizados para captar dados dos sensores analógicos, como medidores de umidade ou temperatura e convertê-los em um sinal digital de 10 bits, portanto os valores obtíveis desses pinos variam de 0 a 1023.
Os pinos digitais, por outro lado, podem assumir valores de 0 ou 1 (HIGH ou LOW), que representam tensão 0V ou 5V. Podem ser utilizados tanto para entrada quanto para saída.

Alimentação¶

Existem pinos de 5V, 3.3V e terra, para prover alimentação aos componentes eletrônicos.
O Arduino, por sua vez, pode ser alimentado:
- Através de um cabo USB AB.
- Através do conector fêmea (12 no diagrama).
- Através do pino $V_{in}$ e de uma bateria.

PWM¶

Através dos pinos 3, 5, 6, 9, 10 e 11, é possível aplicar a técnica de PWM.

Comunicação serial¶

A comunicação serial do Arduino é uma interface que permite o envio de informações um bit de cada vez (serialmente).
Permite que nos comuniquemos com um computador.
Tudo por meio da porta serial.

Tinkercad¶

A plataforma Thinkercad permite prototipar circuitos digitais com o microcontrolador Arduino R3.
É possível desenhar circuitos com lógicas complexas sem necessariamente ter o hardware em mãos.
Muito útil para aprender programação e introdução a eletrônica.
A plataforma pode ser acessada em https://www.tinkercad.com/

Criação de protótipos¶

Para criar um protótipo, basta clicar em Designs -> Create -> Circuit. ![Criação de um protótipo][recursos/criacao-prototipo.gif]

Programação¶

O Arduino utiliza um dialeto da linguagem de programação C++ para controlar os dispositivos.
Programas são escritos diretamente em um arquivo texto, compilados e transferidos para a execução no Arduino.
Para começar a entender programas em Arduino, é necessário entender que um programa possui dois blocos de código, chamados de funções, básicos, setupe loop.
- setup: contém todas as instruções que serão executadas antes do loop.
- loop: as instruções contidas aqui serão executadas indefinidamente de maneira cíclica. Afinal, um microcontrolador não deveria parar a sua execução.
Exemplo básico de programa em Arduino que pisca um LED de $1000$ em $1000$ milissegundos.

const int pino_led = 13; // pino 13 será utilizado para ligar e desligar o LED

void setup(){
    pinMode(pino_led,OUTPUT);
}

void loop(){
    digitalWrite(pino_led,HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(pino_led,LOW);
    delay(1000);
}

O programa faz o seguinte:
- Em setup, atribuímos ao pino $13$ a variável led_pin no modo de saída (OUTPUT). Ou seja, esse pino será utilizado para enviar sinais a um dispositivo de saída.
- Em loop:
  - Enviamos o sinal HIGH a partir do pino $13$.
  - Esperamos um segundo através da instrução delay(1000);
  - Enviamos o sinal LOWa partir do pino $13$.
  - Esperamos mais um segundo.
- Após a última instrução de loop, voltamos ao início (realmente é um loop).
O circuito resultante é o seguinte:

Comentários¶

Comentários permitem que o código seja documento para facilitar a sua leitura.
São instruções completamente ignoradas pelo compilador, só fazem sentido ao programador.
São muito úteis para que outras pessoas (e até você mesmo) entendam o seu código.
Comentários são feitos após colocar texto após os caracteres //

Exemplo:

const int pino_led = 13; // pino 13 será utilizado para ligar e desligar o LED

Variáveis¶

Variáveis são nomes para endereços de memória.
Podemos armazenar valores em memórias através do nome de uma variável.
Variáveis podem assumir diferentes tipos, como caracteres, inteiros, reais, entre outros.

Pasted image 20240111153857.png

Tipos de variáveis¶

Trabalharemos com os seguintes tipos de variável nesse curso:
- char: caractere, armazena um caractere.
- bool: booleano, armazena true (verdadeiro) ou false (falso).
- byte: armazena inteiros sem sinal de 8-bits na faixa $[0,255]$.
- int: armazena inteiros de 16-bits na faixa $[-32768,32767]$.
- float: armazena números reais usando representação em ponto flutuante de precisão simples da ordem de $-10^{38}$ à $10^{38}$.
- double: armazena números reais usando representação em ponto flutuante de precisão dupla.
Variáveis precisam ser declaradas para serem utilizadas. Para declarar variáveis utilizamos a seguinte sintaxe:
- <tipo> nome_da_variavel;
Exemplos:
- int x;
- byte pino_led;
- double nota;
- bool condicao;
É importante que os nomes das variáveis não possuam espaços e nem caracteres especiais.
Variáveis de mesmo nome também não podem ser declaradas duas vezes no mesmo escopo.
Variáveis com o modificador const são utilizadas para representar constantes. Seu valor não pode ser alterado.

Operadores aritméticos¶

É possível fazer operações aritméticas entre variáveis utilizando o Arduino.
As seguintes operações são suportadas:

Operador	Significado
=	Atribuição
+	Soma
-	Subtração
*	Multiplicação
/	Divisão
%	Resto

Atribuição¶

Permite que variáveis assumam valores ou resultados de expressões aritméticas.

Exemplos:

a = 5; // a recebe o valor 5
a = b + c; // a recebe o valor da soma das variáveis b e c.

Soma¶

O operador + realiza soma de valores e variáveis.

Exemplo:

int a = 5;
int b = 10;
int c = 0;
c = a + b;  // a variável c receberá o valor 15

Subtração¶

O operador -realiza a subtração de valores e variáveis.

Exemplos:

int a = 5;
int b = 10;
int c = 0;
c = a - b;  // a variável c receberá -5

float a = 5.5;
float b = 6.6;
float c = 0;
c = a - b;  // a variável c receberá -1.1

Multiplicação¶

O operador * realiza a multiplicação entre valores e variáveis.
Exemplos:

int a = 5;
int b = 10;
int c = 0;
c = a * b;  // a variável c receberá 50

float a = 5.5;
float b = 6.6;
float c = 0;
c = a * b;  // a variável c receberá 36.3

Divisão¶

O operador / realiza a divisão entre valores e variáveis.
O denominador deve ser diferente de $0$ para evitar erros.

Exemplos:

int a = 50;
int b = 10;
int c = 0;
c = a / b;  // a variável c receberá o valor 5

float a = 55.5;
float b = 6.6;
float c = 0;
c = a / b;  // a variável c receberá o valor 8.409

Importante: caso o numerador e o denominador sejam inteiros , será efetuada uma divisão inteira, isto é, a parte fracionária é desprezada.
Exemplo: 5/2 = 2.
Use isso ao seu favor.

Resto¶

O operador % é capaz de extrair o resto da divisão de dois números.

Só é aplicável quando os operandos são inteiros.

int x = 0;
x = 7 % 5;  // x recebe 2
x = 9 % 5;  // x recebe 4
x = 5 % 5;  // x recebe 0
x = 4 % 5;  // x recebe 4
x = -4 % 5; // x recebe -4
x = 4 % -5; // x recebe 4

Comunicação serial¶

Através da comunicação serial é possível obter dados e enviar dados.
Para utilizar a comunicação serial, é necessário inicializá-la via setup
```
void setup() {
    Serial.begin(9600); 
}
```

Saída¶

Para enviar o valor de uma variável xà porta serial, usamos o comando Serial.print(x).
Se quisermos pular uma linha após a impressão, podemos usar o comando Serial.println(x).

Leitura de inteiros¶

Para ler inteiros via comunicação serial, precisamos de três pequenos passos.
Iniciar a comunicação serial no setup

Criar a função ler_inteiro abaixo:

int le_inteiro(){
    int x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseInt();
    return x;
}

Chamar a função `le_inteiro() quando apropriado.

Exemplo

O programa abaixo lê dois inteiros e imprime a soma deles na comunicação serial.

int le_inteiro(){
    int x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseInt();
    return x;
}


void setup(){
    Serial.begin(9600);
}

void loop(){
    int x = le_inteiro();
    int y = le_inteiro();
    Serial.println(x+y);
}

Leitura de números reais¶

O processo é muito parecido ao dos números inteiros, mas com a função le_real abaixo. Exemplo

O programa abaixo lê dois números reais e imprime a soma deles na comunicação serial.

int le_inteiro(){
    int x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseInt();
    return x;
}

float le_real(){
    float x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseFloat();
    return x;
}

void setup(){
    Serial.begin(9600);
}

void loop(){
    float x = le_real();
    float y = le_real();
    Serial.println(x+y);
}

Exercícios¶

Crie um programa que leia três números reais e imprima a média aritmética deles via comunicação serial.
- Por exemplo, se os números lidos forem $5.5$, $6.0$ e $7.5$, a média que será impressa é $6.33333$
Leia um número real, contendo o valor de uma temperatura em Fahrenheit, converta para Celsius, e imprima o resultado via comunicação serial. Por exemplo:
- $32$ Fahrenheits é igual a $0$ Celsius.
- $50$ Fahrenheits é igual a -10 Celsius
- $100$ Fahrenheit é igual a $37.7778$ Celsius.
Leia um número real, contendo o valor de uma temperatura em Celsius, converta para Fahrenheit, e imprima o resultado via comunicação serial.
Crie um programa que leia um inteiro, representando uma quantidade em segundos, converta e imprima essa quantidade no formato hora, minuto e segundo, via comunicação serial. Por exemplo:
- $39323$ segundos equivale à $10$ horas, $55$ minutos e $23$ segundos.
Crie um programa que leia três números reais indicando o comprimento dos lados de um triângulo, calcule a sua área, e imprima o resultado via comunicação serial.
- Utilize a fórmula de Heron para calcular a área do triângulo: $\sqrt{p \cdot (p-a) \cdot (p-b) \cdot (p-c)}$ , em que $p = \frac{a+b+c}{2}$ .
- A função sqrt pode ser utilizada para calcular a raiz de um número. Exemplo sqrt(2) $= 1.4142135623\ldots$

Entrada e saída¶

Através dos pinos do Arduino é possível ler e enviar sinais digitais e analógicos.
Veremos agora as funções que trabalham com entrada e saída digital e analógica.

Atribuição dos pinos¶

Antes de poder usar os pinos, é necessário atribuir a função deles.
Para isso, usamos a função pinMode() que deve ser colocada no setup().
Ela recebe o número do pino e se ele será um pino de entrada ou saída. Exemplo:
```
pinMode(9,OUTPUT);
```
No exemplo acima, o pino $9$ é configurado como saída, isto é, ele enviará um sinal para um dispositivo.
Pinos de entrada recebem sinais dos sensores enquanto pinos de saída enviam dados para os dispositivos de saída.
Os pinos de $0$ a $13$ podem ser utilizados tando para entrada digital (INPUT) como saída digital (OUTPUT).
Os pinos $3$, $5$, $6$, $9$, $10$ e $11$ são PWM, logo, podem enviar sinais analógicos modulados a partir da técnica de PWM para dispositivos de saída analógicos.
Os pinos $A0$, $A1$, $A2$, $A3$, $A4$ e $A5$ recebem apenas entradas analógicas.

Entrada e saída digital¶

Entrada digital¶

A função digitalRead() lê o valor de um pino digital e devolve HIGH (1) ou LOW (0), de acordo com a lógica Booleana. O exemplo abaixo diz se um botão foi pressionado ou não.

recursos/le-botao.png

const int pino_botao = 2;

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

void loop() {
    int valor_botao = digitalRead(pino_botao);
    Serial.print("O valor do botao e: ");
    Serial.println(valor_botao);
    delay(100);
}

Se o botão não for pressionado, não há conexão entre os dois lados do botão, realizando uma leitura LOW.
Quando o botão é pressionado, o circuito fecha, fazendo a leitura do valor HIGH.

Exercício

Modifique o circuito anterior para ligar um LED quando o botão for pressionado.

Saída digital¶

A função digitalWrite() escreve um valor HIGH ou LOWa partir de um pino digital.
Exemplo: digitalWrite(3,HIGH) escreve o valor HIGH a partir do pino 3.
O exemplo inicial do pisca-led ilustra a função digitalWrite.

Exercício

Projete um circuito que lida com um pequeno semáforo. Ele deverá possui três LEDs das cores vermelho, amarelo e verde. O LED vermelho deverá ficar ligado por 30 segundos, o amarelo por 3 e o verde por 10. O LED verde só liga após o vermelho desligar, o amarelo só liga após o verde desligar e o vermelho só liga após o amarelo desligar. O primeiro LED a ser ligado deverá ser o vermelho.

Entrada analógica¶

A entrada analógica é realizada nos pinos de $A0$ a $A5$.
Os valores lidos possuem $10$ bits, logo, estão entre $0$ e $1023$.
O circuito abaixo realiza a leitura a partir de um potenciômetro e imprime o valor lido via comunicação serial.

const int pino_potenciometro = A5;

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

void loop(){
    int valor_potenciometro = analogRead(pino_potenciometro);
    Serial.print("Valor lido: ");
    Serial.println(valor_potenciometro);
}

Exercícios

Converta a saída do potenciômetro para a voltagem correspondente, isto é, de $0$V a $5$V.

Saída analógica¶

A saída analógica é feita através dos pinos digitais PWM.
O comando a ser utilizado é o analogWrite.
O circuito abaixo acende um LED de acordo com o valor do potenciômetro, quanto maior o valor da saída do potenciômetro, mais brilho terá o LED.

const int pino_potenciometro = A5;
const int pino_pwm = 3;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(pino_potenciometro,INPUT);
    pinMode(pino_pwm,OUTPUT);

}

void loop(){
    int valor_potenciometro = analogRead(pino_potenciometro);
    Serial.print("Valor lido: ");
    Serial.println(valor_potenciometro);
    valor_potenciometro = map(valor_potenciometro, 0, 1023, 0, 255);
    Serial.print("Valor convertido: ");
    Serial.println(valor_potenciometro);
    analogWrite(pino_pwm,valor_potenciometro);
    delay(100);
}

O valor analógico lido tem $10$ bits, portanto varia de $0$ a $1023$.
Contudo, o pino PWM deve emitir valores de $8$ bits, variando de $0$ a $255$.
Utilizamos o comando map para fazer o mapeamento de um valor de 10-bits para um valor de 8-bits.

Exercícios

Utilize três potenciômetros para regular a cor de um LED RGB. Cada potenciômetro ficará responsável por um componente de cor (Red, Green ou Blue).
Ligue o potenciômetro a um motor elétrico, fazendo ele girar de acordo com o valor do potenciômetro.

Estruturas condicionais¶

Imagine o seguinte problema: queremos projetar um circuito lê um inteiro da porta serial e acende um LED verde se ele for par e um vermelho se ele for ímpar.
O nosso código tem que ter a capacidade de executar instruções diferentes, dependendo se o número for par ou ímpar.
Através das estruturas condicionais, podemos controlar o fluxo de um programa.
Podemos decidir executar um pedaço de código ou não baseado em uma condição ser verdadeira ou falsa.
Para isso, utilizamos os operadores e conectivos lógicos.

Operadores lógicos¶

Expressões lógicas em C++ só possuem dois tipos de valores: verdadeiro (1, HIGH) ou falso (0, LOW).
Para construir uma expressão lógica, utilizamos os operadores lógicos, que estão listados abaixo.

Operador	Significado
==	Igualdade
!=	Diferença
>	Maior
>=	Maior ou igual
<	Menor
<=	Menor ou igual

Igualdade¶

O operador ==compara os dois lados da igualdade e retorna verdadeiro se são iguais e falso caso contrário.
Não confunda o operador ==de igualdade com o = para atribuir valores às variáveis.

Exemplos:

9 == 9 // retorna 1 (verdadeiro)
0 == 5 // retorna 0 (falso)
2 + 3 == 1 + 4 // Retorna verdadeiro ou falso?

int a = 2; 
int b = 3;
int c = 1;
int d = 4;
a + c == b + d // Retorna verdadeiro ou falso?

Diferença¶

O operador != é o operador de diferença. Ele compara os dois lados e retorna 1 se são diferentes e 0 caso contrário.

Exemplos:

9 != 9 // retorna 0 (falso)
0 != 5 // retorna 1 (verdadeiro)

int a = 2; 
int b = 3;
int c = 1;
int d = 4;
a + c == b + d // Retorna verdadeiro ou falso?

Maior¶

O operador >,quando aplicado sobre duas expressões, retorna 1 se o que está à esquerda do operador é maior do que está à direita e 0 caso contrário.
Exemplos:

9 > 9 // retorna 0
5 > 0 // retorna 1

Maior ou Igual¶

O operador >=, quando aplicado sobre duas expressões, retorna 1 se o que está a esquerda do operador é maior do que o que está à direita e 0 caso contrário.

Exemplos:

9 >= 9 // retorna 1
0 >= 5 // retorna 0;

Menor¶

O operador <, quando aplicado sobre duas expressões, retorna 1, se o que está à esquerda é menor do que o que está à direita.
Exemplos:
```
9 < 9 // retorna 0
0 < 5 // retorna 1
```

Menor ou igual¶

O operador <=, quando aplicado sobre duas expressões, retorna 1 se o que está à esquerda é menor ou igual do que o que está à direita.

Exemplos:

9 <= 9 // retorna 1
5 <= 0 // retorna 0

Conectivos lógicos¶

Para compor expressões lógicas mais complexas, podemos juntar duas expressões lógicas através de um conectivo lógico.
São três os conectivos lógicos, o NÃO (!), o E (&&)e o OU (||).

Conectivo NÃO¶

O conectivo NÃO (!) inverte o resultado de uma expressão lógica.
Se uma expressão e for verdadeira, !e será falsa. Se efor falsa, !e será verdadeira, conforme a tabela verdade abaixo.
É um operador unário, só atua sobre uma única expressão.

`e`	`!e`
0	1
1	0

Conectivo E¶

O conectivo E (&&) é binário, atua sobre duas expressões e1 e e2.
Retorna verdadeiro apenas quando as duas são verdadeiras.
Se pelo menos uma delas é falsa, e1 && e2 devolve falso.

`e1`	`e2`	`e1 && e2`
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Conectivo OU¶

O conectivo OU (||) é binário, atua sobre duas expressões e1 e e2.
Retorna verdadeiro apenas quando pelo menos uma das expressões é verdadeira.
Se as duas expressões são falsas, e1 || e2 devolve falso.

`e1`	`e2`	e1 \| \| e2
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1
#### Exemplos

Uma expressão que avalia se uma variável xé par:
```
x % 2 == 0
```
Uma expressão que avalia se uma variável xé ímpar:
```
!(x % 2 == 0)
```
Uma expressão que avalia se uma variável xé maior que 50 e menor que 100:
```
x > 50 && x < 100
```
Uma expressão que avalia se uma variável é divisível por 3, mas não é divisível por 5
```
(x % 3 == 0) && (x % 5 != 0)
```
Uma expressão que avalia se uma variável xé ímpar:
```
!(x % 2 == 0)
```

Se Então¶

A estrutura Se, então, verifica o valor de uma expressão e, se ela for verdadeira, executa o bloco de código relacionado à estrutura.

Sintaxe:

if(condicao){
    // inserir codigo a ser executado aqui
    // caso a condição seja verdadeira
}
// O programa continua a executar a partir daqui

O programa retoma o seu fluxo normal depois do bloco de código. Exemplo
Tome o seguinte problema: o usuário deverá digitar um inteiro via comunicação serial e o circuito acenderá um LED vermelho por um segundo se o inteiro for par.

Pasted image 20240117010901.png

const int pino_led = 2;

int le_inteiro(){
    int x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseInt();
    return x;
}

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pino_led,OUTPUT);
}

void loop()
{
  int x = le_inteiro();
  digitalWrite(pino_led,LOW);
  if(x % 2 == 0){
    digitalWrite(pino_led,HIGH);
    delay(1000);
  }  
}

Exemplo

Agora tome o seguinte problema: construir um circuito que que verifique se existe partículas de gás no ar e acione um alarme caso positivo.
Para isso precisaremos do sensor de gás e de um dispositivo piezoelétrico, que produzirá o som.

const int sensor_gas = A0;
const int alarme = 2;
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(sensor_gas,INPUT);
}

void loop()
{
    int valor_gas = analogRead(sensor_gas);
    Serial.println("valor_gas: ");
    Serial.println(valor_gas);
    if(valor_gas >= 250){
        tone(alarme,400,3000);
    }
}

- O gás é ser lido através de um pino analógico. Já o alarme é acionado através de um pino digital. - Se o sensor acusa uma concentração de gás superior ou igual a 250, acionamos o alarme a uma frequência de 400Hz por 3 segundos através do comando tone.

Senão¶

E se quiséssemos que o programa executasse uma lógica se a condição fosse verdadeira e outra se fosse falsa?
Para isso temos o senão .

Sintaxe:

if(condicao){
    // Comandos que serão executados se a condição for verdadeira
}
else{
    // comandos que serão executados se a condição for falsa
}
// o programa continua aqui após executar um dos blocos de código acima.

Exemplo - Vamos tomar o problema anterior de verificar se um lido via comunicação serial é par. Mas desta vez acenderemos um LED verde se ele for par e um LED vermelho se ele for ímpar. Os LEDs deverão ficar ligados por 1 segundo.

Pasted image 20240117021800.png

const int pino_verde = 2;
const int pino_vermelho = 4;

int le_inteiro(){
    int x;
    while(Serial.available() == 0)
    {}
    x = Serial.parseInt();
    return x;
}

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pino_verde,OUTPUT);
  pinMode(pino_vermelho,OUTPUT);
}

void loop(){
  int x = le_inteiro();
  if(x % 2 == 0){
        digitalWrite(pino_verde,HIGH);
        delay(1000);
        digitalWrite(pino_verde,LOW);
  }
  else{
        digitalWrite(pino_vermelho,HIGH);
        delay(1000);
        digitalWrite(pino_vermelho,LOW);
  }
}

Exercícios¶

Faça um circuito que mantenha um LED aceso quando um botão é pressionado e o apague quando ele é pressionado novamente.
Faça um circuito que acenda um LED apenas quando dois botões são pressionados.
Elabore um circuito que ligue uma lâmpada caso o sensor de presença detecte movimento.
Faça um circuito que receba um inteiro via comunicação serial e acenda um LED verde se ele for par e vermelho se ele for ímpar. Os LEDs devem ficar ligados por apenas 1 segundo.

Introdução à programação com Arduino¶

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Maior¶

Maior ou Igual¶

Menor¶

Menor ou igual¶

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Conectivo E¶

Conectivo OU¶

Se Então¶

Senão¶

Exercícios¶

Estruturas de repetição¶