O Propósito

O que é a CATALAB 32?

Para desenvolver atividades criativas e científicas em sala de aula ou em laboratório, além de uma proposta pedagógica consistente, o educador precisa organizar o espaço e compreender as potencialidades do material tecnológico a ser utilizado. Diversos recursos podem ser considerados, mas sabemos que a integração coesa de recursos de hardware avançados costuma ser um grande desafio, muitas vezes esbarrando em frustrações comuns com conexões frágeis em matrizes de contato (protoboards) e na necessidade de conhecimentos profundos de eletrônica.

Dessa forma, para apoiar o processo de exploração Maker e a prática da robótica educacional com componentes comerciais, oferecemos este guia focado na plataforma integrada CATALAB 32. Projetada para facilitar o aprendizado de computação, programação e eletrônica, ela busca superar as barreiras físicas da montagem ao integrar 17 periféricos, como sensores ambientais, atuadores mecânicos e displays, em uma única placa controlada pelo microcontrolador ESP32.

O objetivo é inspirar professores e estudantes a explorarem esses recursos robustos, que também incluem conectividade Wi-Fi e processamento de áudio digital, em um formato acessível e "mão na massa". Ao eliminar a dependência de fiações complexas, a CATALAB 32 permite que educadores e alunos foquem sua energia no que realmente importa: a lógica de programação, a engenharia de projetos e a investigação científica.

Apresentamos o ecossistema que compõe a placa e as reflexões que viabilizam seu uso em sala de aula, em alinhamento com a BNCC de Computação. Nossa proposta demonstra como a plataforma atua como uma ponte para materializar os conceitos abstratos dos currículos de Física e Matemática, sob a perspectiva do movimento STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática).

Propomos o uso da CATALAB 32 não como uma caixa-preta de instruções rígidas, mas como um material aberto. Sinta-se livre para explorar nossas sugestões, conectar novos componentes nos conectores de expansão, modificar o firmware e adaptar as atividades para a realidade da sua escola, da sua aula e do seu projeto.

Que nossos exemplos sirvam como ponto de partida para a sua jornada. Esperamos que eles possibilitem a experimentação do funcionamento básico dos sensores e atuadores e que, ao remixá-los para dar vida às suas próprias ideias, você consiga criar projetos capazes de impactar sua vida, sua escola, sua comunidade e nosso país. É assim que caminhamos para que a tecnologia se propague e transforme o mundo real.

Por fim, é fundamental registrar que este projeto nasce como fruto do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) da Especialização em Robótica Educacional e suas Tecnologias no Ensino de Matemática, oferecida pelo Instituto de Matemática e Tecnologia (IMTec) da Universidade Federal de Catalão (UFCAT). A semente para a criação desta plataforma foi plantada durante a disciplina de Ensino de Matemática com Projetos de Robótica Livre I, ministrada pelo professor Deive Barbosa Alves, que também abraçou o desafio de ser o orientador deste trabalho. Ao longo daquelas aulas, vivenciadas em um ambiente totalmente remoto, pude presenciar os desafios de muitos colegas, já professores atuantes em suas cidades, que tinham seu primeiro contato com a eletrônica, a programação e a robótica. Acompanhar a dedicação e as dificuldades do professor Deive para transpor essas barreiras à distância, ensinando desde a lógica do código até a manipulação complexa de pequenos componentes em uma protoboard, foi a grande inspiração para criar uma solução integrada. Assim, este material é, acima de tudo, um esforço para simplificar essa jornada e garantir que o foco esteja na aprendizagem, e não nas frustrações da montagem.

Allan Moreira

Foco Pedagógico

Materializa conceitos de Física e Matemática através de programação, transformando a sala de aula em um laboratório STEAM real.

Robustez Mecânica

Fim dos fios soltos e dos curtos-circuitos acidentais. O hardware fixo garante que, se o projeto falhar, o erro esteja no código, não na montagem.

Piso baixo, teto alto

Acessível para crianças programarem em blocos, mas poderosa o suficiente para projetos de nível superior com IoT e processamento de áudio.

A Unidade de Processamento

ESP32 DevKit V1 - 30 pinos

O que é o ESP32 DevKit V1?

O ESP32 DevKit V1 é uma placa de desenvolvimento incrivelmente popular e poderosa, amplamente utilizada por hobistas, makers e profissionais. O "coração" desta placa é o chip ESP32, um processador dual-core (que chega a 240 MHz) que já vem com Wi-Fi e Bluetooth integrados. Na placa, esse chip é protegido por uma blindagem metálica que funciona como um dissipador de calor e bloqueia interferências eletromagnéticas para garantir um sinal mais limpo.

Componentes Principais da Placa

  • Porta USB (Micro-USB ou USB-C): É utilizada para ligar a placa ao computador, fornecer energia e transferir o código.
  • Regulador de Tensão: O ESP32 funciona exclusivamente com 3.3V. Este componente age como um "guarda-costas", reduzindo os 5V recebidos da conexão USB para os 3.3V seguros, evitando que o chip queime.
  • Chip Conversor USB-Serial (CP2102 ou CH340): Como o ESP32 não possui suporte USB nativo, este pequeno chip funciona como um intermediário. Ele permite que o computador converse com a placa para o upload de códigos e leitura de mensagens no Monitor Serial.
  • Botão EN (Enable): Funciona como um botão de reinicialização (reset) que, ao ser pressionado, força o código a rodar novamente desde o início, sendo muito útil caso a placa trave.
  • Botão Boot: Utilizado em casos específicos, como na gravação manual de firmware.

ESP32 DEV KIT V1 -Micro USB - CP2102 - 30 Pinos


ESP32 DEV KIT V1 - USB-C - CH340 - 30 Pinos

Pinos e Conectividade (GPIOs)

As fileiras de pinos nas bordas da placa são os "braços e olhos" do ESP32, servindo para interagir com LEDs, motores, sensores e displays. A placa oferece cerca de 25 pinos de entrada/saída (GPIOs) utilizáveis e altamente flexíveis.

Recursos e Periféricos

  • Pinos de Energia: O pino VIN pode receber 5V de uma bateria externa ou fornecer a tensão vinda do USB. O pino 3V3 fornece 3.3V para alimentar sensores externos, e existem também os pinos de GND (Terra).
  • Touch Capacitivo: 10 pinos do ESP32 possuem sensores de toque sensíveis a pequenas variações elétricas. Isso permite criar "botões virtuais" com apenas um fio, sem precisar de botões físicos.
  • Entradas Analógicas (ADC): A placa lê voltagens analógicas (de 0 a 3.3V) e as converte em valores digitais usando 15 pinos de 12 bits de resolução. Isso gera valores de 0 a 4095, sendo quatro vezes mais preciso que placas comuns como o Arduino Uno.
  • Saídas Analógicas (DAC): Utiliza os pinos 25 e 26 para emitir sinais analógicos graduais, perfeitos para a geração de pequenos tons de áudio.
  • PWM (Modulação por Largura de Pulso): Possui 16 canais, que podem ser atribuídos a praticamente qualquer pino. O PWM permite controles suaves, como diminuir o brilho de um LED gradativamente ou ajustar a velocidade de um motor.
Pinos de "Strapping" (Atenção redobrada)

O ESP32 verifica o estado de alguns pinos específicos assim que é ligado para decidir como deve inicializar. Se você conectar algum componente que altere a tensão desses pinos durante a inicialização, a placa pode falhar ao ligar ou ao receber o código.

Dica Importante do ADC

Se o seu projeto usar Wi-Fi, utilize apenas os pinos do ADC1; os pinos do ADC2 compartilham componentes físicos com o Wi-Fi e suas leituras podem falhar quando a rede sem fio estiver ativa.

Mais informações sobre ESP32

A Espressif Systems é uma empresa de semicondutores famosa por criar os chips ESP8266 e ESP32. Esses microcontroladores possuem Wi-Fi e Bluetooth, e são o cérebro de grande parte dos dispositivos de Internet das Coisas (IoT) do mundo, desde lâmpadas inteligentes até geladeiras.

Mapa de Pinos ESP32-WROOM-32


Mapa de Pinos ESP32 DEV Kit v1


Esquema elétrico ESP32 Dev Kit V1 DOIT


Uma explanação completa do Esp32 Dev Kit V1

Nossa placa mãe

Conhecendo a CATALAB 32

Arquitetura e Potencialidades

A CATALAB 32 não é apenas uma placa de circuito impresso; ela é um laboratório de ciências, engenharia e computação condensado na palma da mão. Desenvolvida para suportar a rotina intensa das salas de aula, sua arquitetura foi pensada para eliminar ruídos de hardware (como mau contato em fios) e maximizar o tempo de raciocínio lógico.

O Cérebro: Microcontrolador ESP32

No centro do ecossistema reside o ESP32, um microcontrolador de padrão industrial conhecido por sua robustez e versatilidade. Ele atua como o "cérebro" da plataforma, recebendo os estímulos do ambiente (sensores), processando a lógica de programação criada pelo aluno e executando ações no mundo físico (atuadores).

A grande vantagem deste núcleo é a sua conectividade nativa. Com Wi-Fi e Bluetooth integrados, a CATALAB 32 permite que os projetos dos alunos transcendam a sala de aula, conectando-se à internet para enviar dados para a nuvem (IoT - Internet das Coisas) ou controlar sistemas via smartphone.

Modelo 3D Kicad


Foto real


Especificações Técnicas e Periféricos Integrados

Para garantir que a exploração Maker ocorra sem a necessidade de montagens complexas e frágeis, a CATALAB 32 foi desenhada com uma divisão clara entre o seu núcleo de processamento, os recursos nativos (soldados na placa) e as possibilidades de expansão. O ecossistema é composto pelos seguintes elementos, divididos por categorias pedagógicas e funcionais:

Categoria Componente / Recurso Aplicação Educacional (STEAM)
Processamento e Conectividade Módulo ESP32 (Dual-Core, 240MHz) com Wi-Fi e Bluetooth Integrados Cérebro da plataforma. Responsável pela execução da lógica de programação, processamento matemático de dados e controle de automação.
Protocolos de Comunicação: MQTT, HTTP, ESPNOW e BLE Introdução prática à Internet das Coisas (IoT). Permite comunicação com servidores em nuvem (HTTP/MQTT), criação de redes locais sem fio entre placas (ESPNOW) e integração com smartphones (BLE).
Sensores Nativos (Entradas) Sensor de Temperatura e Umidade Investigações em Ciências e Geografia (estudo de clima, estufas e conforto térmico).
Sensor de Luminosidade (LDR) Física (óptica e automação de iluminação inteligente).
Sensor Hall Física (estudo de campos magnéticos e detecção de proximidade de ímãs).
Sensor de Touch Capacitivo Interação humano-máquina e criação de interfaces sem peças móveis.
Conjunto de 4 Chaves Tácteis Lógica de programação condicional, navegação em menus e input de dados matemáticos.
Encoder Rotativo Matemática (contagem de pulsos, ângulos e giro) e controle preciso de variáveis.
Atuadores Nativos (Saídas) Painel de Monitoração LED (6 LEDs) Feedback visual estruturado. Dividido em Bloco A e Bloco B (com 1 Vermelho, 1 Amarelo e 1 Verde cada), ideal para lógica de semáforos duplos e painéis de controle.
Buzzer Geração de frequências sonoras, alertas mecânicos e exploração de ondas na Física.
Display OLED 0,96" (Comunicação I2C) Visualização de dados de sensores em tempo real, criação de gráficos e interfaces monocromáticas (UI).
Expansão Estruturada (Módulos) Conector para Display TFT SPI Colorido 1,8" Computação gráfica, design de interfaces coloridas (UI/UX), criação de jogos eletrônicos e representação visual avançada de dados.
Conector para Microfone I2S Captação e processamento avançado de áudio e reconhecimento de padrões sonoros.
Conector para Amplificador I2S Projetos de engenharia de som e saída de áudio de alta qualidade.
Conector para Joystick Analógico Controle vetorial (X e Y), estudo de plano cartesiano e robótica manual.
Conector para Driver Ponte H Engenharia e Robótica Móvel. A presença dos bornes permite a conexão mecânica direta de 2 motores DC, eliminando emendas frágeis no controle de tração e direção.
Conector para Sensor Ultrassônico Matemática (cálculo de distância pelo tempo de voo do som) e detecção de obstáculos.
Conector para SD Card Datalogging: armazenamento de dados em longo prazo para análise estatística e científica.
Barramento I2C (4 Conexões) Hub de expansão para módulos científicos. Permite plugar simultaneamente sensores de cor, giroscópios (ex: MPU-6050), magnetômetros, detectores de gestos e sensores de batimento cardíaco para projetos avançados de Ciências e Física.

Arquitetura Eletrônica e Mapeamento de Pinos

Para compreender o fluxo de dados e a integração dos 17 periféricos nativos, apresentamos abaixo o esquema elétrico completo da CATALAB 32.

Esquema elétrico


Como o microcontrolador ESP32 possui um número físico limitado de portas de Entrada/Saída (GPIOs) frente à vasta quantidade de recursos da placa, adotamos uma arquitetura de multiplexação inteligente. Isso significa que alguns pinos possuem funções compartilhadas, exigindo que você como o desenvolvedor escolha qual recurso utilizar dependendo do objetivo do projeto.

Tabela Mestra: Mapeamento Completo de Pinos (GPIO)

A tabela a seguir detalha o endereçamento de todos os pinos disponíveis na CATALAB 32, indicando suas funções primárias e os respectivos compartilhamentos (quando houver). Pinos marcados como "Dedicados" operam de forma independente e não entram em conflito com outros módulos da placa.

GPIO Recurso A (Principal) Recurso B Recurso C / D
2 Sensor Ultrassônico (TRG) Display TFT ST7735 (A0 / DC) -
4 Sensor Ultrassônico (ECO) Display TFT ST7735 (RESET) -
5 Fita LED WS28B12 Display TFT ST7735 (CS) -
12 Buzzer (Alerta Sonoro) - (Dedicado) -
13 GPIO Livre / Touch / Servo Cartão MicroSD (MOSI) Display TFT ST7735 (SDA / MOSI)
14 GPIO Livre / Touch / Servo Cartão MicroSD (SCK - Clock) Display TFT ST7735 (SCK)
15 Driver Motor B (EN) LED Vermelho B Amplificador I2S (DIN)
16 Chave Táctil (CH1) Encoder Rotativo (CLK) -
17 Chave Táctil (CH2) Encoder Rotativo (DT) -
18 Chave Táctil (CH3) Encoder Rotativo (SW) Joystick Analógico (SW)
19 Chave Táctil (CH4) - (Dedicado) -
21 Comunicação I2C (SDA)
(Display OLED e Hub de Expansão)
- (Barramento Dedicado) -
22 Comunicação I2C (SCL)
(Display OLED e Hub de Expansão)
- (Barramento Dedicado) -
23 Sensor DHT11 (Temp/Umid) - (Dedicado) -
25 Driver Motor A (IN1) LED Verde A Microfone / Amplificador I2S (WS-LRC)
26 Driver Motor B (IN2) LED Verde B Microfone / Amplificador I2S (BCLK)
27 Driver Motor B (IN1) LED Amarelo B Microfone I2S (DIN)
32 Driver Motor A (EN) LED Vermelho A Cartão MicroSD (CS - Chip Select)
33 Driver Motor A (IN2) LED Amarelo A Cartão MicroSD (MISO)
34 Joystick Analógico (Eixo X - VRx) - (Dedicado) - (Apenas Leitura Analógica)
35 Joystick Analógico (Eixo Y - VRy) - (Dedicado) - (Apenas Leitura Analógica)
36 Sensor Hall (Campo Magnético) - (Dedicado) - (Apenas Leitura Analógica)
39 Sensor de Luminosidade (LDR) - (Dedicado) - (Apenas Leitura Analógica)

Otimização de Recursos: Perfis de Operação no início do projeto

A multiplexação da placa simula cenários reais da Engenharia. Para facilitar o planejamento das aulas, desenhamos a placa para operar em três "Perfis de Projeto" distintos, permitindo que o professor oriente os alunos sobre quais módulos estarão ativos, evitando conflitos de hardware.


1. Perfil Básico: Automação, Lógica e Computação Física

Foco Educacional: Primeiros passos em programação, interface humana e feedback visual.

  • O que utilizamos: Todos os sensores nativos (LDR, Hall, DHT11), as chaves tácteis, o Display OLED I2C, e a Fita de LED WS28B12 (Pino 5) para efeitos visuais avançados. O sensor Ultrassônico (2 e 4) também é ativado para projetos de distância.
  • Painel de LEDs: Os pinos 15, 25, 26, 27, 32 e 33 são usados exclusivamente para acender os Blocos A e B do painel de monitoração.
  • Expansão: Os pinos 13 e 14 operam como saídas para Servomotores ou entradas Touch.

2. Perfil Cinemática: Robótica Móvel e Diagnóstico

Foco Educacional: Controle de tração, plano cartesiano e mecânica de precisão.

  • O que utilizamos: O ecossistema passa a focar na Ponte H TB6612 para movimentação dos motores. A genialidade deste perfil é que os LEDs não são desativados: eles se tornam um painel de diagnóstico em tempo real, piscando de acordo com as ordens de aceleração (EN) e direção (IN1/IN2) dos motores.
  • Navegação: Utilizamos o Joystick Analógico ou Encoder Rotativo (sacrificando temporariamente as chaves tácteis 1, 2 e 3).
  • Expansão Visual: Ainda podemos usar o Ultrassônico, mas o Cartão SD e os recursos de Áudio I2S não podem ser utilizados simultaneamente com a locomoção robótica.

3. Perfil Multimídia Extrema e Datalogging

Foco Educacional: Engenharia de som, Física de ondas, UI/UX (Design de Interfaces) e registro de dados.

  • O que utilizamos (Modo Gráfico): Acessamos o poderoso Display Colorido TFT ST7735. Como ele exige alto processamento via barramento SPI, ele assume o controle dos pinos 2, 4, 5, 13 e 14. Nesse modo, desativamos o Ultrassônico, a fita WS28B12 e os servomotores para focar na criação de interfaces visuais complexas.
  • O que utilizamos (Modo Áudio e SD): Ativação total dos protocolos I2S e do SD Card. Os conectores do Microfone, Amplificador e Cartão MicroSD são o centro da aula. Para garantir o processamento de ondas sonoras e a gravação de arquivos, a robótica móvel (motores e LEDs de monitoramento correspondentes) é temporariamente deixada de lado.

A Matriz de Compatibilidade

Para facilitar o planejamento das aulas e garantir que a exploração tecnológica ocorra sem frustrações no laboratório, consolidamos a arquitetura de hardware da CATALAB 32 em uma Matriz de Compatibilidade visual.

Como vimos, o microcontrolador ESP32 é incrivelmente poderoso, mas a criação de projetos avançados exige a distribuição intencional de suas vias de comunicação (pinos). Esta matriz atua como um mapa de navegação rápido antes de qualquer novo desafio prático, ajudando a prever o comportamento da placa.

A leitura do gráfico é direta e intuitiva:

Quadrados Verdes

Uso Simultâneo Livre

Indicam recursos que operam em vias de hardware independentes e são totalmente compatíveis entre si. Nestes cenários, é possível, por exemplo, ler os dados do Sensor de Temperatura e exibi-los no Display OLED ao mesmo tempo, sem nenhuma interferência.

Quadrados Vermelhos

Conflito / Pinos Compartilhados

Indicam recursos que utilizam a mesma porta de comunicação do processador. Nesses cruzamentos, o ecossistema convida o educador a aplicar os Perfis de Operação detalhados anteriormente, fazendo uma escolha de engenharia e priorizando o módulo ideal para a aula.


Consulte este mapa sempre que for desenhar iniciar um projeto, uma atividade inédita, criar um roteiro de experimentação para a turma ou conectar novos componentes aos módulos de expansão.

Bússola do Professor: Transformando a Limitação em Aprendizado

Não esconda os "quadrados vermelhos" dos seus alunos! Em vez de apenas evitar os conflitos de hardware, use a matriz para instigar o pensamento crítico em sala. Pergunte: "Turma, por que será que não podemos usar a robótica móvel e o processamento de áudio digital ao mesmo tempo nesta placa?". Esse debate prático introduz conceitos valiosos de Engenharia da Computação, como alocação de recursos e arquitetura de sistemas, aproximando a atividade das competências da BNCC.

Percepção do Meio

Catálogo de Sensores

Órgãos sensoriais que permitem à placa medir o mundo físico.

LDR (Luz)

Mede a intensidade luminosa do ambiente através de variação resistiva.

GPIO 39 (ADC1)

Efeito Hall

Detecta a presença e a polaridade de campos magnéticos próximos.

GPIO 36 (ADC1)

DHT11 (Clima)

Sensor digital combinado que afere temperatura (Celsius) e umidade relativa (%).

GPIO 23 (Digital)

Chaves SW1-SW4

Quatro botões físicos táteis para interação humana binária (Ligado/Desligado).

GPIO 16, 17, 18 e 19

Pinos Touch (T4/T6)

Pinos capacitivos sensíveis ao toque humano, ideais para interfaces invisíveis.

GPIO 13 / 14

Encoder Rotativo com chave Eixo 20mm EC11

Dispositivo eletromecânico de navegação contínua por rotação com botão integrado para seleção.

GPIO 16 (CLK) / 17 (DT) / 18 (SW)

Sensor Ultrassônico HC-SR04

Módulo de medição de distância por ultrassom sem contato, ideal para cinemática e obstáculos.

GPIO 2 (TRG) / 4 (ECO)

Módulo Microfone I2S INMP441

Sensor de áudio digital omnidirecional de alta fidelidade para medição e processamento sonoro.

GPIO 27 (DIN) / 26 (BCLK) / 25 (WS)

Módulo Joystick analógico KY-023 ou HW-504

Módulo de controle bidirecional cartesiano (Eixos X e Y) com chave de seleção tátil embutida.

GPIO 34 (X) / 35 (Y) / 18 (SW)
Interação e Movimento

Atuadores

Como o usuário fala com a máquina e como a máquina transforma o ambiente.

Painel de LEDs (Grupos A e B)

Seis LEDs nativos (vermelho, amarelo e verde) divididos em dois grupos para sinalização visual e monitoramento de estados lógicos.

GPIO 32, 33, 25 (A) / 15, 27, 26 (B)

Fita LED RGB (WS2812B)

Matriz de LEDs coloridos individualmente endereçáveis via PWM, ideais para efeitos visuais interativos e feedback luminoso.

GPIO 5 (Digital / PWM)

Buzzer Passivo

Atuador acústico nativo para geração de alertas sonoros, síntese de frequências e exploração matemática de ondas sonoras.

GPIO 12 (PWM)

Display OLED 0.96" (I2C)

Tela gráfica nativa de alto contraste utilizada como interface visual de dados, navegação em menus e monitoramento de diagnósticos.

GPIO 21 (SDA) / 22 (SCL)

Display TFT ST7735 (SPI)

Módulo de expansão gráfico colorido de alta resolução, otimizado para plotagem de funções matemáticas e interfaces computacionais ricas.

SPI (Pinos 13, 14, 5, 2, 4)

Driver de Motores DC (TB6612FNG)

Ponte H integrada para controle independente de velocidade e sentido de rotação de dois motores de corrente contínua (Motor A e B).

Motor A: 32,25,33 / Motor B: 15,27,26

Servomotores (PWM)

Atuadores eletromecânicos de controle angular preciso para articulações robóticas, cinemática e projetos de automação móvel.

GPIO 13 / 14 (PWM)

Módulo Amplificador de Áudio I2S MAX98357

Conversor e amplificador digital-analógico para reprodução de sons e sintetização vocal via alto-falante.

GPIO 15 (DIN) / 26 (BCLK) / 25 (WS)

Cartão Micro SD (SPI)

Módulo de armazenamento não-volátil para leitura de arquivos e gravação de dados em tempo real (Data Logger e áudio .WAV).

SPI (Pinos 13, 14, 33, 32)
Criando e remixando

Ideias de Projetos

Para iniciar um projeto com multiplos elementos.

Controle Semafórico com Tempo

Para diminuir a ansiendade do motorista parado e permitir maior controle do motorista que esta em movimento, vamos melhorar a usabilidade do semaforo

Painel de Monitoração e Display Oled

Lousa Mágica (Arte em Pixels)

Transforme a tela em um painel de arte digital. Utilize o Joystick para desenhar pixel a pixel, explorando as coordenadas do plano cartesiano de forma lúdica.

Joystick (ADC) e Display TFT

EcoWatch (Monitor Ambiental)

Uma estação de monitoramento que lê o ambiente e interage usando apenas as chaves, display, LEDs e buzzer nativos da placa, sem fios externos.

100% Componentes Fixos

Transferidor Eletrônico (Geometria)

Um projeto STEAM puro. Transforme a placa em um instrumento que classifica os ângulos na tela e posiciona o braço do robô na inclinação matemática exata.

Encoder + OLED + Servo

Arte Generativa (10 PRINT)

Um tributo ao site 10print.org. A placa toma decisões matemáticas aleatórias para gerar e desenhar labirintos infinitos, controlados pelo Encoder em tempo real.

TFT + Lógica Maker

Arcade Matemático (M5CoreMath)

Inspirado no projeto M5CoreMath. Um quiz matemático gerado proceduralmente onde os alunos respondem apertando a chave com a cor exata exibida na tela TFT.

TFT + 4 Chaves Tácteis

Calculadora Gráfica de Bhaskara

Uma versão moderna da matemática. Use o Joystick para alterar os coeficientes e os botões físicos para calcular raízes ou desenhar a parábola geometricamente em tempo real.

TFT + Joystick + Gráficos 2D

Termômetro do Barulho

Usa o microfone digital I2S da placa para monitorar o volume do ambiente em tempo real. Exige o uso do Plotador Serial do Arduino para ver os gráficos reagindo à voz!

Mic I2S + Plotador Serial

Uso com PictoBlox

Programação visual baseada em blocos (Estilo Scratch).

O PictoBlox é a porta de entrada ideal para o Ensino Fundamental e Médio. Ele permite que alunos sem experiência prévia em digitação de código controlem os recursos complexos da CATALAB 32 encaixando blocos lógicos coloridos, eliminando a frustração inicial com a sintaxe de texto.

Guia do Aluno

Como a sua placa vai trabalhar? (Stage vs. Upload)

No topo da tela do PictoBlox, você encontrará um seletor muito importante. Ele define onde o seu "cérebro digital" (o programa) vai morar e como ele conversa com a CATALAB 32:

Modo Stage Em Tempo Real

O programa roda no computador. O PictoBlox instala um "tradutor" (firmware) na CATALAB apenas para enviar e receber ordens via cabo USB continuamente.

  • Os sensores da placa controlam atores na tela do computador.
  • Ótimo para criar jogos interativos e animações no palco.
  • Limitação: A placa não funciona se for desconectada do PC.
Ideal para: Jogos e testes rápidos
Modo Upload Autônomo

O seu código feito de blocos é convertido em código de máquina e gravado de forma definitiva dentro da memória da CATALAB 32.

  • A placa vira um computador independente e executa tudo sozinha.
  • Você pode desligar o cabo USB e usar baterias ou fontes externas.
  • Limitação: Não é possível interagir com os avatares da tela do computador.
Ideal para: Robôs, alarmes e automação

Passo a Passo: Como Começar

  1. Baixe e instale o software PictoBlox no seu computador.
  2. No menu superior de Placas (Boards), selecione "ESP32".
  3. Conecte a CATALAB 32 via cabo USB. O ambiente reconhecerá a porta COM automaticamente.
  4. Defina no topo da tela o modo de trabalho: Stage (se for criar uma interação com o computador) ou Upload (se for transferir o código para o robô/projeto autônomo).
  5. No menu de extensões no canto inferior esquerdo, adicione "Sensors" e "Display" para mapear os pinos da placa aos blocos visuais.
Nota Pedagógica para Professores

Vantagens Educacionais & Metodologia

A utilização da CATALAB 32 via PictoBlox constrói uma ponte didática essencial entre a programação visual elementar (Scratch) e a engenharia de hardware real (C++/Arduino), oferecendo diferenciais claros para a sala de aula:

Foco Algorítmico Puro O aluno concentra sua energia cognitiva na estruturação lógica de problemas (Laços de repetição `FOR/WHILE`, Condicionais `IF/ELSE`, variáveis e eventos), sem que a aula seja interrompida por frustrações com erros de sintaxe ou falta de ponto e vírgula.
Compreensão Arquitetônica A alternância entre os modos Stage e Upload permite ao professor introduzir, de forma prática, a diferença entre processamento em tempo real (dependente de uma CPU central/computador) e sistemas embarcados autônomos (edge computing).
Dica de Aplicação em Sala: Recomendamos iniciar o projeto no modo Stage, permitindo que os alunos validem o funcionamento de sensores e botões vendo o reflexo na tela do computador. Uma vez compreendida a lógica de leitura dos dados, migre a turma para o modo Upload, transferindo o projeto para a memória da CATALAB 32 e concedendo autonomia física ao hardware.

Exemplo Prático: Demo da CATALAB no PictoBlox

Para explorar o potencial visual da placa, faça o download do nosso arquivo de demonstração Catalab-Pictoblox.sb3 e abra-o no PictoBlox.

Para testar: Conecte sua CATALAB na USB do computador, selecione o modo Stage (para que os sensores da placa interajam com os avatares da demonstração na sua tela) e inicie a execução do projeto!

Uso com MicroBlocks

Programação física interativa e computação ao vivo (Live Programming).

O MicroBlocks é uma linguagem de programação em blocos gratuita e dinâmica, criada especificamente para microcontroladores como a CATALAB 32. Seu maior segredo é eliminar totalmente o tempo de espera de compilação, permitindo que você experimente e veja os resultados físicos na mesma hora em que monta os blocos.

Guia do Aluno

O Superpoder: Como a placa trabalha no MicroBlocks?

Se você já usou outros programas onde precisa escolher entre "testar no PC" ou "enviar para o robô", prepare-se para uma surpresa. No MicroBlocks, tudo acontece ao mesmo tempo!

Clique e Acontece Tempo Real

Não existe botão de "Carregando...". Se você clicar em um bloco de acender o LED ou ler um sensor na tela do computador, a CATALAB 32 responde em milissegundos na sua mesa!

  • Você pode alterar o código enquanto a placa está funcionando.
  • Os dados dos sensores aparecem na tela como gráficos animados na hora.
Ideal para: Testar ideias sem esperar
Sempre Autônomo Sem Upload

O programa é salvo na memória da CATALAB 32 instantaneamente enquanto você monta os blocos. Não precisa clicar em nenhum botão especial para "gravar na placa".

  • Terminou o projeto? Basta arrancar o cabo USB do computador!
  • Ligue uma bateria na placa e o seu código continuará rodando livremente.
Ideal para: Projetos que vão para o mundo real

Passo a Passo: Como Começar

  1. Acesse o editor web direto no seu navegador (Google Chrome ou Edge) em microblocks.fun/run ou baixe o aplicativo no computador.
  2. Conecte a CATALAB 32 em uma porta USB do computador.
  3. Clique no ícone de Conexão (USB/Bluetooth) no topo da tela do MicroBlocks e selecione a porta COM correspondente à sua placa.
  4. Apenas no 1º uso: Se o programa pedir, clique no ícone de engrenagem, selecione "Update Firmware na Placa" e escolha o modelo ESP32 (isso instala o "motor" do MicroBlocks dentro do chip).
  5. Pronto! Arraste um bloco de comando, clique em cima dele na tela e veja a mágica acontecer fisicamente no mesmo instante.
Nota Pedagógica para Professores

Por que adotar o MicroBlocks em sala de aula?

O MicroBlocks foi projetado pelos criadores do Scratch e do Snap! com foco na computação física fluida. Ao eliminar o ciclo tradicional de "escrever código ➔ compilar ➔ transferir ➔ testar ➔ errar ➔ compilar novamente", ele revoluciona a dinâmica de uma aula de robótica:

Feedback Visual Imediato O aluno pode testar blocos individuais apenas clicando neles, permitindo o isolamento de erros (debugging) de forma extremamente intuitiva e científica, sem gerar ansiedade ou perda de foco na aula.
Multitarefa Real (Paralelismo) Diferente do Arduino C++ (onde o comando `delay()` paralisa todo o robô), o MicroBlocks permite rodar vários scripts separados ao mesmo tempo. Um bloco pode piscar luzes enquanto outro, de forma totalmente independente, monitora um sensor de obstáculo.
Dica de Metodologia Ativa: Como os dados dos sensores da CATALAB 32 podem ser gerados como gráficos em tempo real direto na tela do MicroBlocks, aproveite para integrar aulas de matemática e física. Você pode, por exemplo, visualizar a curva de variação de luminosidade ou temperatura em formato gráfico no monitor enquanto os alunos manipulam os sensores fisicamente.

Exemplo Prático: Demo da CATALAB no MicroBlocks

Preparamos um arquivo de início rápido para você testar a conectividade e os recursos da placa. Faça o download do arquivo Catalab-Microblocks.ubp (notou a extensão .ubp? Universal Blocks Project).

Para testar: Abra o site do MicroBlocks ou app, clique no ícone de pasta (Abrir), selecione o arquivo baixado e conecte sua placa. Clique em qualquer bloco na tela para ver os LEDs e sensores da CATALAB responderem na hora!

Uso com Arduino IDE

Programação profissional em C/C++ para acesso total ao hardware.

Para projetos de TCC, engenharia, Internet das Coisas (IoT) ou processamento digital de sinais, a Arduino IDE desbloqueia 100% do poder do núcleo duplo Xtensa do ESP32.

Configuração Crítica da Placa:

Placa (Board): DOIT ESP32 DEVKIT V1
Upload Speed: 921600
CPU Frequency: 240MHz (WiFi/BT)
Partition Scheme: Huge APP (3MB No OTA/1MB SPIFFS)
Requisito obrigatório para compilar os drivers Bluetooth e Bibliotecas de Áudio I2S juntas.

Ao utilizar a IDE do Arduino, o desenvolvedor deve importar bibliotecas essenciais para facilitar o trabalho com telas TFT (Adafruit_GFX) e LEDs endereçáveis (Adafruit_NeoPixel).

Controle de Qualidade

Gravador Serial de Diagnóstico

Valide o hardware da sua CATALAB 32 diretamente pelo navegador via Web Serial API.

Master Firmware V8

Contém os 17 testes integrados (OLED, Sensores, Bluetooth e Gravador SD).

Pronto para Upload

Use esta ferramenta para injetar o firmware de fábrica na placa sem precisar instalar a Arduino IDE. Ideal para testar placas recém-montadas ou restaurar o funcionamento padrão para aulas demonstrativas.

Requisitos:
  • Cabo USB de Dados (Cabos apenas de "carregamento" não funcionam).
  • Navegador compatível (Chrome, Edge ou Opera).
  • Placa conectada à porta USB.