Programando o Arduino com o S4A (Scratch for Arduino)

Introdução

No post de hoje, iremos te mostrar uma maneira fácil e divertida de programar o Arduino: utilizando linguagem de programação em blocos. Antes de iniciarmos, você sabe o que é a plataforma Arduino? E do Scratch, você já ouviu falar?

Arduino

Arduíno é uma placa de prototipagem eletrônica de código aberto, desenvolvida na cidade de Ivrea, na Itália no ano de 2005. A plataforma Arduino inclui hardware e software livre, cujo objetivo é oferecer uma plataforma de baixo custo para a criação de projetos interativos de diversas ordens. Existem diversos modelos de placas Arduino. A mais popular é o Arduino Uno, e será ela que iremos usar em nossas experiências de hoje. Além dela, porém, temos outras placas bastante utilizadas, como o Arduino Mega, Arduino Nano e o Arduino Pro Mini. Quer saber mais sobre essa fantástica plataforma? Você pode acessar a nossa postagem sobre o Arduino.

Scratch

Scratch é uma linguagem de programação visual baseada em blocos desenvolvida pelo grupo Lifelong Kindergarten, no Media Lab da universidade americana MIT (Massachusetts Institute of Technology), com o intuito de ensinar lógica de programação para crianças e adolescentes de 8 a 16 anos de idade.

O Scratch é totalmente gratuito e pode ser utilizada por todos, basta possui um computador, tablet ou smartphone com acesso à Internet para começar a programar e criar. Para acessar, basta clicar no link: https://scratch.mit.edu/ .

S4A

Já o S4A (Scratch For Arduino) é uma modificação da linguagem Scratch que permite programação simples da plataforma Arduino. É uma linguagem muito semelhante à linguagem Scratch, o que faz com que crianças gostem de programar o Arduino. A adaptação para esta linguagem torna-se, assim, mais fácil, havendo só a necessidade de introduzir alguns conceitos básicos de eletrônica. Ela provê novos blocos para gerenciar sensores e atuadores conectados à plataforma Arduino. O foco principal deste projeto é atrair pessoas para o mundo da programação. Outro objetivo é fornecer uma interface de alto nível para programadores de Arduino, com funcionalidades como interagir com um conjunto de placas através de eventos de usuários.

Toda a programação é realizada com base em blocos, que integram funcionalidades básicas como leituras e escritas digitais e analógicas, eventos, etc.

O S4A funciona nas placas Arduino Diecimila, Duemilanove e Uno. A comunicação do S4A com o Arduino pode ser feita via interface USB ou wireless, através de um modulo de rádio Frequência.

Preparando o Ambiente

Agora que já conhecemos a plataforma Arduino e o ambiente de programação S4A, é hora de preparar o ambiente para programar o nosso Arduino UNO utilizando blocos. Para isto, se faz necessário ter a Ide do Arduino. Você poderá fazer o download na página oficial. Já o S4A, poderá ser baixado também na página oficial. A instalação é bem simples, basta seguir os seguintes passos:

1. Acesse o site e escolha a opção download e o seu sistema operacional. Então, faça o download do software S4A.

   

2. Descompacte o arquivo.

   

3. Inicie a instalação aceitando a permissão e selecione o idioma para iniciar a instalação.

   

4. Agora, clique em next.

   

5. Aceite os termos e clique em next.

   

6. Selecione o diretório e clique em next.

   

7. Clique em next.

   

8. Marque a opção de criar o ícone na área de trabalho.

   

9. Clique em install.

   

10. Pronto, agora é só clicar em finish.

    

A imagem a seguir é do ambiente de programação S4A. Perceba que existe uma mensagem de “Searching board” e, como a placa não está conectada, o software fica scaneando, ou seja procurando a placa. Então, é hora de configurar a placa para utilizamos.

Para a configuração da placa, é necessário fazer o download o firmware. Para isto, acesse a pagina do S4A e desça até a opção “instalando o firmware no seu Arduino”. Na opção "baixe nosso firmware", clique "aqui".

Ao fazer o download, abra o arquivo. Será mostrado uma mensagem para criar uma pasta para o arquivo. Clique em ok.

A imagem a seguir mostra o arquivo do firmware aberto na Ide do Arduino, lembre que você já deve ter a IDE instalada no seu computador.

Com a placa conectada, selecione o modelo da placa e, em seguida, a porta de comunicação. Pronto! Faça o upload e, em seguida, feche o programa e, na sequencia, abra o software S4A.

Com o S4A aberto, a mensagem de “Searching board” deverá ter sumido. Isto quer dizer que sua placa está habilitada e pronta para ser programada no S4A.

Materiais Necessários para o Projeto Programando o Arduino com o S4A (Scratch for Arduino)

Agora é hora da mão na massa. Para as nossas experiências com o S4A e a plataforma Arduino, iremos utilizar os seguintes componentes:

• 1 – Protoboard 830 furos
• 1 – Arduino UNO
• 1 – Led difuso vermelho 5mm
• 1 – Led difuso verde 5mm
• 1 – Led difuso amarelo 5mm
• 1 – Push Button 6x6x6
• 1 – Resistor de 1 kΩ
• 3 – Resistores 330 Ω
• 4 – Jumpers MxM 20 cm

Todos os componentes, você encontra no site da nossa loja, Eletrogate.

Programando

Experiência 1

Nossa primeira experiência é o famoso “Hello World”, em nosso caso, o pisca led. Lembre-se que é necessário que a placa Arduino UNO esteja com o firmware carregado e a Ide do Arduino fechada.  Vamos para montagem do nosso circuito.  Lembre sempre de verificar se os terminais do led estão conectados de forma correta: o terminal maior é o positivo e o terminal menor, o negativo. O resistor utilizado nesta experiência é de 330Ω.

Agora que o circuito está montado, é hora da programação. Os blocos são separados por abas, são elas: Movimento, Controle, Aparência, Sensores, Som, Operadores, Caneta e Variáveis.

Iremos iniciar na aba controle, na qual iremos pegar os blocos:

• Quando bandeira verde clicado.

Este bloco inicia o código sempre que o usuário clicar na bandeirinha verde.

• Bloco sempre.

Este bloco é o nosso laço infinito, tudo que estiver dentro dele irá se repetir até você clicar no botão de stop (circulo vermelho).

• Bloco espere 1 segundo.

Este é o nosso delay, ou seja, o tempo que o programa na executa nada. Você poderá alterar o tempo, basta selecionar o espaço do numero.

Na aba movimento, encontramos os blocos de acionamento das portas digitais e movimentação dos personagens.

Iremos buscar nesta aba os blocos:

• Digital 13 on e digital 13 off.

Como os nomes sugerem, eles servem para ligar e desligar os pinos da placa Arduino. Lembrando que você poderá mudar o numero do pino, bastando clicar na seta do lado do numero 13.

• Diga olá.

Para mudar o que está escrito, basta clicar e digitar. No caso, iremos escrever as frases LED ON e LED OFF.

Agora que já temos todos os nossos blocos, basta você encaixar de acordo com o que você quer.

É bem parecido com os blocos do LEGO: para encaixar, basta arrastar e encaixar. A imagem a seguir traz a programação da nossa experiência 1.

Ao clicar na bandeirinha verde, seu led deverá piscar em intervalos 1 segundo. O vídeo a seguir mostra a programação e o funcionamento da experiência 1. 

Experiência 2

Agora, é hora da nossa experiência 2, que será um semáforo simples com três leds (verde, amarelo e vermelho). Os resistores são de 330Ω, cada. A imagem a seguir demonstra a montagem do circuito. Observe que o terminal negativo (menor) do led está ligado em série com o resistor.

Agora que já conhecemos as abas onde temos os blocos de programação, basta você observar a figura a seguir que mostra os blocos que serão utilizados na programação da experiência 2.

Agora, é só encaixar na mesma sequencia da figura abaixo. Lembre de alterar os tempos.

Ao clicar na bandeirinha verde, nosso semáforo irá funcionar. No vídeo a seguir, você poderá ver todo o processo da programação, bem como o funcionamento do nosso semáforo. 

Experiência 3

Na experiência 3, iremos interagir o Arduino com o S4A através de um push button. Sempre que acionarmos o botão, o personagem morcego irá se movimentar e bater as asas. Primeiro, veremos a montagem do circuito. Nela, iremos utilizar um resistor de 1kΩ.

Pronto! O circuito está montado. Agora, é hora de programar. Iremos começar selecionando os personagens. Em nosso caso, iremos escolher dois morcegos.  Primeiro, selecione o personagem que está no palco, no caso, o Arduino. Na sequencia, selecione a opção "trajes", conforme a figura a seguir.

Agora, clique na opção "importar".

Para importar os personagens, você deve selecionar a opção "trajes". Depois, clicar na pasta "animals". Nesta pagina, você irá encontrar vários personagens, inclusive o morcego.

Ao escolher este personagem, o mesmo deverá aparecer no palco.

Repita os passos, selecione o personagem bat1-b e, depois, clique na opção comandos, conforme a imagem.

Vamos escolher um fundo de tela para o nosso palco. Clique na opção "palco" e, depois, na opção "fundos de tela".

Escolha a pasta "nature".

Agora, escolha a opção "woods" e clique em "ok".

O fundo da tela do palco deverá ficar conforme a image. Não esqueça de clicar novamente no personagem, pois iremos programa-lo.

Vamos para o código. Na figura abaixo, você encontra os blocos necessários para a nossa programação.

Nesta programação, temos alguns novos blocos:

• se senão.

O bloco "se senão" está localizado na aba controle e verifica se a condição que está dentro do losango é verdadeira ou falsa. Caso seja verdadeira, o que está dento do "se" é executado e, caso contrario, o que é executado é o que esta dentro do "senão".

• sensor Digital 2 pressed?.

O bloco "sensor Digital 2 pressed?" está na aba movimento e é utilizado para verificar o estado de uma entrada digital. Em nosso caso, iremos verificar se o push button foi ou não pressionado, ou seja, se é 0 (zero) ou 1 (um). Ele será encaixado no losango do bloco "se senão".

• mude para o traje bat1-a.

O bloco "mude para o traje bat1-a" está localizado na aba aparência e será responsável por selecionar um dos dois personagens que importamos. No caso, o morcego a.

• mude para o traje bat1-b.

O bloco "mude para o traje bat1-b" está localizado na aba aparência e será responsável por selecionar um dos dois personagens que importamos. No caso, o morcego b.

• mova 10 passos.

O bloco "mova 10 passos" está localizado na aba movimento e é responsável pela movimentação do personagem. Você pode alterar a quantidade passos que quiser.

• Bloco se tocar na borda volte.

Este bloco também está na aba movimento e é utilizado para que o personagem não saia do ângulo de visão do palco. Sempre que ele tocar em uma da bordas do palco, irá se movimentar no sentido oposto.

Agora, é só encaixar os blocos conforme a imagem da programação abaixo.

Sempre que o push button for pressionado, o morcego irá movimenta-se. No vídeo a seguir, você poderá ver todo o processo da programação, bem como o funcionamento da nossa experiência 3.