Python Brasil 2024 - Luz, micro:bit, ação! Ilumine seus projetos com MicroPython

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Luz, micro:bit, ação! Juliana Karoline de Sousa | @julianaklulo Ilumine seus projetos com MicroPython

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★ Bacharel em Ciência da Computação | UFSCar ★ PyLadies São Carlos | co-fundadora e organizadora ★ Grupy-Sanca | co-fundadora e organizadora ★ Omnivector | software engineer ★ IoT, robótica, impressão 3D, MicroPython :3 Juliana Karoline de Sousa

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Agenda MicroPython 01 BBC micro:bit 02 Editor Python 03 NeoPixels 04 Exercícios 05 Projeto ﬁnal: Pacman 06

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Repositório do Tutorial Exemplos, exercícios e slides disponíveis em: https://tinyurl.com/tutorial-neopixel

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MicroPython 01 Python para microcontroladores

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Microcontroladores?

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O que é um microcontrolador? Circuito integrado Processador, memória e periféricos em um único chip Programável Pode armazenar código customizado na memória I/O Portas integradas de entrada e saída para interagir com sensores e atuadores Baixo consumo de energia Pode ser utilizado em projetos alimentados por baterias

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O MicroPython é uma implementação enxuta e eﬁciente do Python 3 que inclui um pequeno subconjunto da biblioteca padrão e é otimizada para execução em microcontroladores e em ambientes restritos. O que é o MicroPython?

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Por que usar o MicroPython? Alto nível Permite escrever código orientado a objetos Produtividade Sintaxe mais simples do que C/C++, poucas linhas já são o suficiente Abstração É possível abstrair a camada de hardware de acordo com a aplicação Python Segue a filosofia da linguagem Python

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Requisitos: ★ 256k de espaço de código ★ 16k de memória RAM Features: ★ Prompt interativo (REPL) ★ List comprehensions e generators ★ Tratamento de exceções ★ Acesso aos protocolos GPIO, PWM, ADC, UART, SPI Características do MicroPython

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Microcontroladores que rodam MicroPython PyBoard ESP8266/ESP32 BBC micro:bit Raspberry Pi Pico Arduino Nano RP2040

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BBC micro:bit 02 Computador de bolso para computação física

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A BBC micro:bit é um computador de bolso que ensina como o software e o hardware funcionam juntos. Baseia-se no conceito de computação física, onde utiliza-se código para interagir com o mundo físico. O que é a BBC micro:bit?

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Componentes da BBC micro:bit

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Componentes da BBC micro:bit

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Editor Python 03 Programando a BBC micro:bit no navegador

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https://python.microbit.org

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Como utilizar a BBC micro:bit? Coloque o cabo na placa e no computador Escreva código .py no editor online Clique em “send to micro:bit” e selecione o dispositivo O arquivo .hex é salvo automaticamente na micro:bit Coloque o cabo na placa e no computador Escreva código .py no editor online Clique em “send to micro:bit” e baixe o arquivo .hex no computador Copie o arquivo .hex para o dispositivo da micro:bit Navegadores suportados (Google Chrome) Outros navegadores (Firefox)

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Hello,World! Execute o código de exemplo na placa

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Como usar display da BBC micro:bit?

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NeoPixels 04 Controlando LEDs endereçáveis

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NeoPixels são sequências de LEDs endereçáveis que podem ser controlados individualmente utilizando somente um ﬁo para comunicação. O que são NeoPixels?

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Conectando o anel de LED na micro:bit

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Exercícios 05 Controlando os LEDs com os sensores da micro:bit

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Exercício #0 Usando os exemplos da documentação

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Exemplo #1 - Acender um LED

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Exemplo #2 - Acender todos os LEDs

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Exemplo #3 - Acender vários LEDs

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Exemplo #4 - Apagar LEDs

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Botões Aprendendo o que iremos usar no próximo exercício

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Como usar os botões da BBC micro:bit?

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Exemplo #5: Lendo o estado dos botões

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Exercício #1 Mover o LED aceso com os botões A e B

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Exercício #1: Mover o LED aceso com os botões 01 Defina um index Será utilizado para indicar o LED aceso 02 While True Execute o código dentro de um loop, com um sleep no final 05 Acenda o index Escolha uma cor e use np.show() para acender o LED 04 Verifique os botões Aumente ou diminua o index de acordo com o botão apertado 03 Apague o index Coloque (0, 0, 0) na cor do LED para apagá-lo Dica: use % 12 ao ajustar o index para dar a volta no anel

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Exercício #1: Mover o LED aceso com os botões

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Acelerômetro Aprendendo o que iremos usar no próximo exercício

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Como usar acelerômetro da BBC micro:bit?

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Exemplo #6: Lendo os gestos do acelerômetro

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Exercício #2 Acender um LED aleatório quando balança a placa

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Exercício #2: Acender LED aleatório ao balançar 01 Defina um index Será utilizado para indicar o LED aceso 02 While True Execute o código dentro de um loop, com um sleep no final 05 Acenda o index Escolha uma cor e use np.show() para acender o LED 04 Verifique o gesto Verifique se a placa está sendo balançada e sorteie um index 03 Apague o index Coloque (0, 0, 0) na cor do LED para apagá-lo Dica: use pixels - 1 como intervalo do random

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Exercício #2: Acender LED aleatório ao balançar

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Rádio Aprendendo o que iremos usar no próximo exercício

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Como usar rádio da BBC micro:bit?

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Exemplo #7: Teleportando o pato

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Exercício #3 Mover LED através de mensagens de rádio de outra placa

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Exercício #3: Mover LED através do rádio 01 Deﬁna um grupo Ambas as placas precisam estar no mesmo grupo para funcionar 02 Calcule o index Leia o x do acelerômetro e calcule o index de acordo 03 Acenda o LED indicado Apague o index antigo e acenda o novo index recebido pelo rádio 02 Receba a mensagem Veriﬁque se uma mensagem foi recebida com radio.receive() 03 Envie a mensagem Use radio.send() para transmitir o index para a outra placa Sender Receiver

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Exercício #3: Mover LED através do rádio Sender Receiver

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Microfone Aprendendo o que iremos usar no próximo exercício

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Como usar microfone da BBC micro:bit?

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Exemplo #8: Lendo os valores do microfone

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Exercício #4 Trocar a cor do anel de acordo com o som do microfone

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Exercício #4: Trocando a cor de acordo com o som 01 Defina um limite Será utilizado para saber se o som é alto o suficiente 02 While True Execute o código dentro de um loop, com um sleep no final 05 Acenda o anel todo Use np.fill() e np.show() para acender o anel de LED 04 Sorteie uma cor Use o random para sortear um valor para cada canal RGB 03 Verifique o som Leia o sound_level() e verifique se é maior que o limite definido Dica: use 255 como intervalo do random

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Exercício #4: Trocando a cor de acordo com o som

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Projeto Final 06 Criando o jogo do Pacman

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Projeto Final: Jogo do Pacman

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Recursos novos Aprendendo a usar o alto-falante e o contador de tempo

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Como usar alto-falante da BBC micro:bit?

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Exemplo #9: Tocar uma melodia

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time.ticks_ms() e time.ticks_diff() time.ticks_ms() é uma função que gera um contador de tempo, em milisegundos, que começa no momento em que foi instanciado. time.ticks_diff() serve para calcular a diferença de tempo entre dois contadores criados com time.ticks_ms(). tempo_1 = time.ticks_ms() # começou às 10:00:00 tempo_2 = time.ticks_ms() # começou às 10:00:05 time.ticks_diff(tempo_2, tempo_1) # retorna 5000ms

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Exemplo #10: time.ticks_ms() e time.ticks_diff()

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Projeto Final: Jogo do Pacman Pacman Direção do movimento é deﬁnida pelos botões Fantasma Muda de cor quando o Pacman ﬁca forte Fruta Dá força para o Pacman e permite captura Jogo Roda até o Pacman ser capturado pelo fantasma

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Parte #1 Criando o Pacman

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Projeto Final #1: Pacman 01 __init__(self, pixels) Conﬁgura a posição, a cor, velocidade, direção e força 02 next_position(self) Calcula a próxima posição baseado na direção 04 show() Atualiza o index com a nova posição calculada 03 move(self) Move a cada 1000ms, na direção deﬁnida pelos botões

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Pacman.__init__()

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Pacman.next_position() and Pacman.move()

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Pacman.show()

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Parte #2 Criando o Fantasma

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Projeto Final #2: Ghost 01 __init__(self, pixels) Conﬁgura a posição, as cores, velocidade e direção 02 next_position(self) Calcula a próxima posição baseado na direção 04 randomize_position() Calcula uma nova posição aleatória quando é capturado 03 move(self) Move a cada 1500ms, seguindo no sentido horário 05 set_color() Decide se vai ﬁcar azul ou verde de acordo com a força 06 show() Atualiza o index com a nova posição calculada

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Ghost.__init__()

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Ghost.next_position(), move() e randomize()

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Ghost.set_color() e Ghost.show()

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Parte #3 Criando a Fruta

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Projeto Final #3: Fruit 01 __init__(self, pixels) Conﬁgura a posição, a cor, e o contador de tempo 02 hide(self) Esconde a fruta após o Pacman ter capturado e inicia contador 03 randomize_position() Calcula uma nova posição aleatória quando é capturado 04 show() Atualiza o index com a nova posição calculada

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Fruit.__init__()

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Fruit.hide(), randomize() e show()

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Parte #4 Criando a Jogo

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Projeto Final #4: Game 01 __init__(self, pixels) Configura os NeoPixels e instancia Pacman, Ghost e Fruit 02 check_fruit_collision(self ) Verifica se o Pacman capturou a fruta para ficar forte 04 check_ghost_collision(self) Verifica se o Pacman capturou um fanstama 03 check_strong(self) Verifica se já esgotou o tempo que o Pacman fica forte 05 got_ghost() e end() Fica feliz quando o Pacman estava forte e triste quando fraco 06 run() Implementa a lógica do jogo

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Game.__init__()

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Game.check_fruit_collision()

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Game.check_strong()

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Game.check_ghost_collision()

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Game.got_ghost() e Game.end()

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Game.run()

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game = Game()

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Testando o jogo Execute o código completo na placa e divirta-se!

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Conclusão Com a biblioteca NeoPixel, é possível usar a mesma abordagem para controlar sequências de LED independente do tamanho delas. Ideias de projetos: ★ Acender luzes de escadas com sensor de presença ★ Acender luzes externas com sensor de luminosidade O que você implementaria?

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Obrigada! Dúvidas? @julianaklulo