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Python para aprendiz uso básico para iniciantes na área da programação
Tipologia: Notas de estudo
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Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação, apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações, do Departamento Acadêmico de Eletrônica - DAELN, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para obtenção do título de Tecnólogo. Orientador: Prof. M.Sc. Omero Francisco Bertol
Agradeço à Deus pela vitalidade e força concedida nessa longa caminhada.
Agradeço também a todos os professores que me acompanharam durante a graduação, em especial ao professor orientador Omero Francisco Bertol, responsável pela orientação deste trabalho.
Agradeço ao meu esposo Donizet Vieira, que de maneira especial e carinhosa sempre me apoiou nas dificuldades.
Agradeço a minha Família pois sempre acreditaram que a graduação era possível.
GUEDES, Danila Branco. Linguagem de Programação Python e Arduino como Ferramenta para Motivar Estudantes Iniciantes em Programação. 2018. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso Superior de Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações), Departamento Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, 2018.
Ao longo de vários anos a programação vem tomando espaço, e aumentando a utilização da tecnologia como um todo, com isso vislumbra-se uma grande oportunidade nessa área de conhecimento. Dessa forma, os objetivos desse trabalho de conclusão de curso são os seguintes: motivar e expandir o conhecimento de estudantes iniciantes na área de programação; demonstrar a facilidade de se trabalhar com o a linguagem de programação Python; demonstrar a praticidade de se trabalhar com a tecnologia do Arduino. Para se alcançar tais objetivos, foi realizado um estudo de caso utilizando a comunicação serial entre Python e Arduino.
Palavras chave : Linguagem de Programação Python. Arduino. Comunicação Serial.
Listagem 1 - Demostrando a tipagem forte ........................................................... 21 Listagem 2 - Demonstrando a tipagem dinâmica ................................................. 22 Listagem 3 - Demonstrando a execução de comandos Python no prompt primário .................................................................................................................... 22 Listagem 4 - Primeiro programa na linguagem de programação Python ........... 23 Listagem 5 - Variáveis dos tipos String, int e float ............................................... 26 Listagem 6 - Exemplificando a utilização dos tipos numéricos .......................... 27 Listagem 7 - Exemplificando a utilização dos operadores aritméticos na linguagem de programação Python ...................................................................... 28 Listagem 8 - Exemplificando a utilização dos operadores relacionais na linguagem de programação Python ...................................................................... 29 Listagem 9 - Exemplificando a utilização dos operadores lógicos .................... 30 Listagem 10 - Exemplificando a utilização do operador de atribuição ............... 30 Listagem 11 - Exemplificando a implementação dos comandos de entrada e saída de Dados ........................................................................................................ 32 Listagem 12 - Exemplificando a implementação do comando condicional “if” 34 Listagem 13 - Exemplificando a implementação do comando condicional “if- else” ......................................................................................................................... 35 Listagem 14 - Exemplificando a implementação de estruturas condicionais “if- else”s aninhadas ..................................................................................................... 36 Listagem 15 - Primeiro exemplo da implementação do comando condicional “if- elif” ........................................................................................................................... 36 Listagem 16 - Segundo exemplo da implementação do comando condicional “if- elif” ........................................................................................................................... 37 Listagem 17 - Exemplificando a implementação do comando de repetição “while” ...................................................................................................................... 39 Listagem 18 - Primeiro exemplo da implementação do comando de repetição “for” .......................................................................................................................... 41 Listagem 19 - Segundo exemplo da implementação do comando de repetição “for” .......................................................................................................................... 42 Listagem 20 - Terceiro exemplo da implementação do comando de repetição “for” .......................................................................................................................... 43 Listagem 21 - Exemplo de código Arduino com a função digitalRead() ............ 49 Listagem 22 - Exemplo de código Arduino com as funções digitalWrite() e pinMode() ................................................................................................................. 50 Listagem 23 - Exemplo de código Arduino para estabelecer uma comunicação serial: classe “Serial” ............................................................................................. 52
Quadro 1 - Resultado da execução da Listagem 9: entrada e saída de dados .. 32 Quadro 2 - Resultado da execução da Listagem 12: comando condicional “if” 34 Quadro 3 - Resultado da execução da Listagem 13: comando condicional “if- else” ......................................................................................................................... 35 Quadro 4 - Resultado da execução da Listagem 15: comando condicional “if- elif” ........................................................................................................................... 37 Quadro 5 - Resultado da execução da Listagem 16: comando condicional “if- elif” ........................................................................................................................... 38 Quadro 6 - Resultado da execução da Listagem 17: comando de repetição “while” ...................................................................................................................... 40 Quadro 7 - Resultado da execução da Listagem 18: comando de repetição “for” .................................................................................................................................. 41 Quadro 8 - Resultado da execução da Listagem 19: comando de repetição “for” .................................................................................................................................. 42 Quadro 9 - Resultado da execução da Listagem 20: comando de repetição “for” .................................................................................................................................. 43
Tabela 1 - Tabela dos operadores aritméticos na linguagem de programação Python ...................................................................................................................... 27 Tabela 2 - Tabela dos operadores relacionais na linguagem de programação Python ...................................................................................................................... 28 Tabela 3 - Tabela verdade dos operadores lógicos not, and e or ....................... 29 Tabela 4 - Tabela com as características técnicas do Arduino ........................... 46 Tabela 5 - Tipos de dados básicos na linguagem de programação Arduino ..... 56 Tabela 6 - Tabela dos operadores aritméticos na linguagem de programação Arduino ..................................................................................................................... 57 Tabela 7 - Tabela dos operadores relacionais na linguagem de programação Arduino ..................................................................................................................... 58 Tabela 8 - Tabela dos operadores bitwise na linguagem de programação Arduino .................................................................................................................................. 59
Nesta seção será apresentado o assunto tema deste trabalho de conclusão de curso, a motivação, o objetivo geral, os objetivos específicos, a justificativa e a estrutura do trabalho.
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO
A programação vem ao longo dos anos mudando a vida das pessoas, a maneira como todos vivem e convivem uns com os outros. Nossas atividades estão cada vez mais programadas e conectadas, o uso da tecnologia no trabalho, nas escolas, universidades cresce a cada dia, a vida cotidiana está conectada na sua grande parte ao uso de celulares, porém pequena parte da população sequer tem conhecimento sobre o que há por trás de uma tela de um aparelho celular. Em 2016 no Brasil haviam mais de 116 milhões de pessoas conectadas à internet, o equivalente a 64,7% da população com idade acima de 10 anos, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (GOMES, 2018). A tecnologia cresce, tudo se conecta, porém o número de programadores não cresce no mesmo volume. Nos próximos dez anos haverá mais de 1,4 milhão de vagas em ciência da computação e apenas 400 mil profissionais qualificados para essas vagas, segundo o Diário de programador (LUAN, 2013). Apesar da grande demanda, muitos estudantes enfrentam dificuldades no aprendizado da programação, isso ocorre devido, a uma base muito pequena no ensino médio, ou até mesmo nenhuma base de programação nesse período. Tendo o primeiro contato com a programação apenas na graduação, e a isso se aplica várias dificuldades de entendimento sobre o assunto. Pensando nessas dificuldade esse trabalho de conclusão de curso tem o objetivo procurar demonstrar a facilidade e a simplicidade da programação na linguagem de Programação Python, apoiando assim o estudo da programação. Além da linguagem de programação Python nesse trabalho de conclusão de curso tem-se o objetivo de auxiliar os estudantes a conhecer o Arduino, uma placa de fácil acesso, preço acessível, e não necessita de grande conhecimento em eletrônica para a sua utilização.
Demonstrar por meio de códigos, os elementos básicos da programação: variáveis, tipos numéricos, operadores aritméticos, operadores relacionais, operadores lógicos, operador de atribuição e entrada e saída de dados. Utilizando a linguagem de programação Python apresentar as estruturas de controle: a) estruturas de controle com desvio de fluxo: comando condicional “ if ”; comando condicional “ if-else ” e comando “ if-elif ”; b) estruturas de controle com fluxo repetitivo: comando “ while ” e comando “ for ”. Contextualizar e apresentar a placa Arduino: características e dados técnicos. Apresentar as estruturas de controle, elementos básicos da programação, funções e bibliotecas. Desenvolver e apresentar o estudo de caso demonstrando a comunicação serial entre a linguagem de programação Python e placa Arduino.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Esta monografia de trabalho de conclusão de curso está dividida em 4 (quatro) seções:
Nesta seção será apresentada a linguagem de programação Python mostrando as suas caraterísticas básicas, como realizar o processo de instalação, o modo de execução interativo, o ambiente de desenvolvimento IDLE e os elementos básicos para a programação de computadores utilizando a linguagem. Os aspectos abordados sobre a linguagem de programação Python foram principalmente, levantados usando como referências: a) Livro “Introdução à Programação com Python: algoritmos e lógica de programação para iniciantes” de Nilo Ney Coutinho Menezes (MENEZES, 2014); e b) Material de aula para a linguagem de programação Python do Prof. Omero Francisco Bertol (BERTOL, 2018).
2.1 PROCESSO DE INSTALAÇÃO
Para realizar a instalação da linguagem de programação Python, precisa-se de um programa interpretador que aceita os comandos Python e os executa sentença por sentença. O interpretador é responsável por traduzir os programas (códigos-fonte) em um formato que pode ser executado pelo computador. O interpretador Python já vem instalado em ambientes operacionais como o Mac OS® e Linux®, porém não se encontra ativo no Microsoft Windows®, neste caso, deverá ser realizado o download do instalador, de forma recomendada, na página oficial da fundação que detém os direitos de propriedade intelectual da linguagem, mostrada na Figura 1.
Figura 1 - Página oficial da fundação da linguagem de programação Python
Fonte: Python (2018).
Na tela, apresentada na Figura 3, é possível verificar a versão do Python: Python 3.6.5, e também pode-se implementar o comando: print (‘oLá mundo’) , no prompt primário, indicado pelos símbolos “>>>”, que define como saída/resultado a mensagem “ oLá mundo ”, apresentada na Figura 4.
Figura 4 - Exibindo a mensagem “oLá mundo” no prompt primário
Fonte: Autoria própria.
2.2 MODO INTERATIVO
Quando os comandos/sentenças implementados na linguagem de programação Python são verificados e interpretados a partir do console (Figura 4), diz-se que o interpretador está em modo interativo. Nesse modo a implementação de comandos é realizada por meio do “ prompt primário”, identificado por três símbolos de “maior que” (>>>). A Figura 5 mostra a implementação de comandos no modo interativo, por meio do prompt primário, para realizar a operação aritmética de multiplicação de dois valores atribuídos para a variável “a”: >>> a = 7 e para a variável “b”: >>> b = 5. O resultado da operação é calculado e atribuído para a variável “mult”: >>> mult = a * b. O resultado é apresentado no console por meio de um comando de saída “print”: >>> print(a, “X”, b, “=”, mult).
Figura 5 - Usando a linguagem de programação Python no modo interativo
Fonte: Autoria própria.
2.3 AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO
Na implementação de programas (códigos-fonte) na linguagem de programação Python sugere-se a utilização de um ambiente integrado de desenvolvimento (ou do inglês, Integrated Development Environment , abreviado com a sigla IDE). Juntamente com a instalação do interpretador Python (Figura 2) é instalado a IDE denominada de IDLE, como mostra a Figura 6.
Figura 6 - Localização da IDE IDLE na área de programas no Microsoft Windows®
Fonte: Autoria própria.
A Figura 7 mostra a IDE IDLE aberta no modo interativo e por meio do prompt primário, indicado pelos símbolos “>>>”, é possível realizar a implementação do comando de saída “ print ” para mostrar no dispositivo padrão de saída, terminal de vídeo, a mensagem de boas-vindas: “Seja bem-vindo a Linguagem de Programação Python!”.
