Lab01 - Led

Introdução ao Arduino e Controle de LEDs

Visão Geral

Neste laboratório, você irá aprender os conceitos básicos do Arduino realizando experimentos com LEDs e um buzzer. Os desafios propostos ajudarão você a compreender os fundamentos de programação do Arduino, controle de pinos digitais e temporização.

Desafio 1: Controle Básico de LEDs

Objetivo: Criar um circuito com dois LEDs que piscam sincronizadamente.

Instruções:

1. Monte o circuito conforme mostrado na imagem abaixo:

2. Conecte:

3. LED 1 ao pino digital 13

4. LED 2 ao pino digital 12

5. Escreva um código que faça os LEDs piscarem simultaneamente com um intervalo de 0,5 segundos.

Dicas:

• Use as funções digitalWrite() para controlar os LEDs
• Use delay() para controlar o tempo entre os estados
• Lembre-se de configurar os pinos como saída usando pinMode()

Desafio 2: Sequência de LEDs

Objetivo: Controlar dois LEDs seguindo uma sequência temporal específica.

Instruções:

1. Use o mesmo circuito do Desafio 1.

2. Programe os LEDs para acenderem conforme a carta de tempo abaixo:

Onde: - 1 = nível lógico alto (HIGH) - LED aceso - 0 = nível lógico baixo (LOW) - LED apagado - Cada intervalo = 500ms (meio segundo)

Dicas:

• Observe cuidadosamente o padrão e organize seu código de forma lógica
• A sequência deve ser repetida continuamente

Desafio 3: Código Morse com Buzzer

Objetivo: Criar um sistema que reproduza seu nome em código Morse usando um buzzer.

Instruções:

1. Monte um circuito adicionando um buzzer piezoelétrico ao seu Arduino.
2. Conecte o terminal positivo do buzzer a um pino digital (sugestão: pino 8)

3. Conecte o terminal negativo ao GND

4. Usando a tabela de código Morse abaixo, programe o Arduino para reproduzir seu nome:

Convenções do Código Morse:

• Ponto (•): tom curto (200ms)
• Traço (−): tom longo (600ms)
• Espaço entre símbolos de uma mesma letra: pausa curta (200ms)
• Espaço entre letras: pausa média (600ms)
• Espaço entre palavras: pausa longa (1400ms)

Dicas:

• Use a função tone() para gerar sons no buzzer
• Use a função noTone() para silenciar o buzzer
• Considere criar funções auxiliares para representar pontos e traços

Programação com millis() - Temporização Avançada sem Bloqueio

Conceitos Teóricos

A função delay() é simples de usar, mas apresenta uma limitação fundamental: ela bloqueia a execução do programa, impedindo que o Arduino faça qualquer outra coisa durante a espera. Isso torna impossível realizar múltiplas tarefas simultaneamente, como:

• Monitorar botões enquanto LEDs piscam
• Ler sensores em intervalos regulares enquanto atualiza um display
• Controlar múltiplos dispositivos com diferentes tempos de atualização

A função millis() oferece uma solução para esse problema:

• Retorna o número de milissegundos desde que o programa iniciou (contador sempre crescente)
• Permite criar temporizadores não-bloqueantes
• Possibilita executar várias tarefas "simultaneamente" (multitarefa cooperativa)

Implementação Prática

Para implementar um temporizador com millis():

1. Armazene o valor atual de millis() como um ponto de referência
2. Em cada loop, compare o valor atual de millis() com sua referência
3. Execute uma ação quando a diferença atingir ou ultrapassar o intervalo desejado
4. Atualize sua referência para o próximo intervalo

Exemplo básico para piscar um LED a cada segundo sem bloquear o programa:

const int ledPin = 13;
unsigned long previousMillis = 0;  // Último momento em que o LED foi atualizado
const long interval = 1000;        // Intervalo em milissegundos (1 segundo)
int ledState = LOW;                // Estado atual do LED

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

void loop() {
  // Captura o tempo atual em milissegundos
  unsigned long currentMillis = millis();

  // Verifica se é hora de atualizar o LED
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    // Salva o último momento em que atualizamos o LED
    previousMillis = currentMillis;

    // Se o LED está desligado, ligue-o e vice-versa
    if (ledState == LOW) {
      ledState = HIGH;
    } else {
      ledState = LOW;
    }

    // Atualiza o LED com seu novo estado
    digitalWrite(ledPin, ledState);
  }

  // Aqui você pode realizar outras tarefas sem ser bloqueado!
  // Por exemplo, ler sensores, verificar botões, etc.
}

Vantagens do millis()

1. Multitarefa: Permite controlar vários dispositivos com diferentes intervalos de tempo
2. Responsividade: O programa continua respondendo a entradas mesmo durante temporizações
3. Flexibilidade: Possibilita implementar temporizadores complexos e padrões de temporização
4. Eficiência: Melhor utilização do processador, executando tarefas enquanto "espera"

Limitações do millis()

1. O contador volta a zero após aproximadamente 50 dias de execução contínua (estouro)
2. Código um pouco mais complexo que usando delay()
3. Requer variáveis adicionais para rastrear os tempos

Desafio 4: LED Piscante com millis()

Objetivo: Recriar o Desafio 1 usando millis() em vez de delay().

Instruções:

1. Use o mesmo circuito do Desafio 1.
2. Modifique seu código para utilizar millis() para temporização não-bloqueante.
3. Adicione as seguintes funcionalidades:
4. LED 1 deve piscar a cada 500ms
5. LED 2 deve piscar a cada 1000ms
6. Os LEDs devem funcionar independentemente (em frequências diferentes)

Dicas:

• Crie variáveis separadas para rastrear o tempo de cada LED
• Não use delay() em nenhuma parte do código
• Estruture seu código de forma a permitir adicionar mais funcionalidades no futuro

Desafio 5: Sistema Multi-tarefa

Objetivo: Criar um sistema que realize três tarefas simultaneamente, usando millis() para temporização.

Instruções:

1. Monte um circuito com dois LEDs e um buzzer.
2. Programe o sistema para realizar as seguintes tarefas:
3. LED 1: Pisca a cada 1 segundo
4. LED 2: Sequência específica (2 segundos aceso, 1 segundo apagado)
5. Buzzer: Reproduz um bipe curto a cada 5 segundos

Dicas:

• Use millis() para toda a temporização
• Organize seu código com funções separadas para cada tarefa
• Pense em como estruturar seu programa para facilitar a adição de novas tarefas no futuro