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Progettare bene, programmare meglio: diagrammi di flusso – Lezione 1/5

Ripasso di inizio anno – appunti per la classe.

Perché bisogna imparare a realizzare i diagrammi di flusso (anche se “programmiamo poco”)?

Quando progetti un programma per Arduino, il problema più grande non è scrivere le parentesi giuste: è decidere l’ordine delle azioni e quando prendere decisioni. Un diagramma di flusso è un disegno semplice che mostra i passi da compiere, le scelte “sì/no” e l’ordine in cui tutto accade. È usato in informatica da decenni proprio per rappresentare, passo-passo, il comportamento di un algoritmo o di un processo.

Un flowchart ti aiuta a vedere il programma prima di scriverlo: rettangoli per le azioni (es. “accendi LED”), rombi per le domande (es. “pulsante premuto?”), ovali per inizio/fine, parallelogrammi per ingresso/uscita di dati, frecce per la direzione. L’idea è sempre quella: dall’alto verso il basso, una freccia alla volta, fino all’uscita. Questa notazione è diventata uno standard di fatto e, nelle versioni “complete”, include molte altre forme utili (ne esistono decine); noi useremo solo quelle essenziali.

Dove si usano e perché ci interessano in laboratorio di sistemi

I diagrammi di flusso non servono solo a chi programma: si usano per documentare, spiegare e migliorare processi in tanti contesti (scuola, aziende, sanità, logistica). Nel nostro laboratorio li usiamo per tradurre un problema reale (una luce che si accende, un sensore che decide) in una sequenza chiara. Questo approccio è lo stesso che trovi nel project management: rappresentare un processo rende più facile pianificare, allineare il team e trovare i colli di bottiglia.

Esistono poi varianti “cugine” dei flowchart che potresti incontrare:

Workflow (flusso di lavoro), molto usato per capire chi fa cosa e quando;
Swimlane (corsie), utile quando più persone o sottosistemi collaborano;
Data Flow Diagram / DFD (flusso di dati), focalizzato su come circolano i dati tra parti di un sistema.

Noi partiamo dal flowchart di base (azioni/decisioni) perché è il ponte più diretto verso il codice Arduino

Buone pratiche “da prima riga di codice”

Definisci il problema in una frase (“Cosa voglio ottenere?”).
Elenca i passi e le decisioni (domande “sì/no”).
Disegna il flusso con poche forme standard (Inizio > Azioni > Decisioni > Fine).
Cerca le inefficienze: passaggi inutili, decisioni doppie, attese esagerate.
Condividi e rivedi: il diagramma è un documento vivo; aggiornatelo quando cambi idea.

Questa routine è identica a quella usata nei team professionali quando costruiscono o migliorano un processo.

Dalla carta al digitale (e al testo)

Puoi disegnare su carta, usare strumenti visuali come Lucidchart o Miro (trascini le forme e colleghi con frecce), oppure scrivere i diagrammi come testo con Mermaid (“diagram as code”), che si integra bene nei siti e nelle note tecniche. In questa lezione useremo Mermaid proprio per abituarci a ragionare prima in blocchi, poi in pseudocodice, poi in C/C++ per Arduino.

Mappa veloce “flowchart > Arduino”

Inizio / Setup > setup(): qui imposti i pin come INPUT/OUTPUT.
Azione → istruzioni come digitalWrite(), analogWrite(), tone().
Decisione (rombo) > if (...) { ... } else { ... }, spesso con letture da sensori: digitalRead(), analogRead().
Ciclo > loop() che ripete le azioni in sequenza.
Questa corrispondenza 1:1 rende naturale “tradurre” il disegno in codice, riducendo gli errori e il tempo di debug. (Rivedremo questa mappa in ogni esempio pratico.)

Cosa evitare all’inizio

Frecce che si incrociano: rendono il percorso confuso.
Domande ambigue: un rombo = una domanda con risposta sì/no chiara.
Simboli inventati: resta su 4–5 forme standard; andrai veloce e capirai tutto al volo.
Salti di logica: se ti perdi, torna ai passi del processo (definisci > elenca > disegna > verifica).

Un buon diagramma di flusso è come una ricetta: indica ingredienti (sensori/attuatori), passaggi (azioni), domande al cuoco (“la pasta è al dente?” > sì/no). Se la ricetta è chiara, il codice funziona e tutti in team capiscono cosa fare.

Nota per i lettori (studenti e non): nei paragrafi successivi troverai la pipeline completa che useremo sempre: Problema > Diagramma (Mermaid) > Pseudocodice > Sketch Arduino, con esempi concreti (LED, pulsante, LDR, buzzer). Questa struttura è pensata per classi che iniziano: potete seguirla anche se non hai mai scritto una riga di codice.

Simboli nei diagrammi di flusso: poche forme bastano

L’elenco delle forme può sembrare infinito, ma non serve conoscerle tutte. Ogni simbolo indica un tipo di passaggio preciso e ha un contesto d’uso ben definito. Quando disegni, se ti senti perso, torna all’essenziale: per la grande maggioranza dei diagrammi bastano davvero alcune forme base; le altre servono in casi specifici. Qui sotto trovi quelle più ricorrenti.

Forme comuni del flowchart

Simbolo del diagramma di flusso	Nome	Descrizione
	Inizio/Fine	Segna il punto di avvio o la conclusione del flusso; delimita i confini del processo.
	Processo / Azione	Indica un passo operativo: un’attività, una funzione o un’elaborazione che “fa qualcosa”.
	Decisione	Rappresenta una domanda binaria (sì/no, vero/falso) che dirama il percorso su esiti diversi.
	Input/Output (Dati)	Mostra un ingresso (dato in arrivo, misura, comando) o un’uscita(risultato, messaggio, documento).
	Linea di flusso	Definisce la direzione della sequenza tra le forme; chiarisce l’ordine dei passi.
	Sottoprocesso / Processo predefinito	Collega a una procedura già definita altrove o a un gruppo di azioni consolidate.
	Connettore in pagina	Unisce parti lontane dello stesso schema senza incrociare frecce; migliora la leggibilità.
	Connettore fuori pagina	Collega a un continua su un’altra pagina; spesso include un riferimento o un codice.
	Documento	Indica la produzione o l’uso di un documento (ordine, report, lettera, promemoria).
	Documenti multipli	Come sopra, ma per più documenti generati/gestiti nello stesso passaggio.
	Input manuale	L’utente digita o inserisce dati a mano (es. login, compilazione di un campo).
	Operazione manuale	Passo che richiede intervento umano (non automatizzato) per proseguire.
	Database / Archivio dati	Dati archiviati in modo strutturato e interrogabili (lettura/scrittura/filtri).
	Memoria interna	Dati conservati all’interno del sistema/dispositivo durante l’elaborazione.
	Attesa / Ritardo	Indica una pausa temporale o un ritardo prima del passo successivo.
	Commento / Nota	Aggiunge chiarimenti al lettore; si collega con linea tratteggiata alla parte pertinente.

Alcune varianti di forma e naming possono cambiare leggermente a seconda dello strumento o dello standard adottato; l’insieme di base rimane comunque coerente tra le principali piattaforme.

Nella prossima lezione vedremo quali tool utilizzare per disegnare diagrammi di flusso.

Buon Coding a tutti 🙂

Comprensione del testo tecnico – Escape game didattico con Arduino UNO R4 – icebreaker per l’inizio dell’anno scolastico

2 Repliche

Da tempo sperimento l’escape game nelle attività di laboratorio: è una modalità estremamente coinvolgente, orienta l’attenzione all’obiettivo, aumenta la concentrazione e riduce il rumore non costruttivo. Quello che si sente in aula è il brusio utile di chi discute, prova, sbaglia e ci riprova per risolvere un problema. La sfida di questi mesi è renderla significativa anche per studenti un po’ più grandi, con competenze tecniche talvolta “disordinate” e bisogno di nuova motivazione.

Capisco che qualcuno possa considerarla una scelta poco adatta a un istituto tecnico, richiamando l’idea che la scuola debba puntare solo su abilità pratiche e nozioni da trasferire in vista del lavoro o dell’università. A mio avviso è una visione superata: la scuola è cambiata, gli studenti sono diversi, né peggiori né migliori di “noi”, i ragazzi vivono in un mondo che offre moltissimo, ma spesso lascia poco spazio alla creatività o, meglio, non la allena. Non devo convincere nessuno: da insegnante sento la responsabilità di cercare strategie efficaci per aiutare i ragazzi e, insieme ai colleghi, fornire loro gli strumenti per diventare cittadini consapevoli. Questo post è il mio diario di bordo: metto per iscritto ciò che sperimento in classe per farne memoria e, se può essere utile, per condividerlo.

Dopo aver progettato escape analogiche, digitali e fisiche, voglio consolidare l’approccio nella didattica curricolare. Comincio da qualcosa di semplice: un escape “ice breaking” di inizio anno. Quella che segue è l’attività, volutamente essenziale; se l’esperimento continuerà a funzionare, pubblicherò anche le prossime tappe.

Siamo all’inizio dell’anno scolastico, come dicevo sopra, ho rimodellato il mio “ice breaking” per il laboratorio di sistemi trasformandolo in una breve esplorazione individuale in stile escape. Nell’attività l’obiettivo non è “programmare bene”, ma osservare come gli studenti cercano informazioni, leggono testi tecnici e narrativi, e trasferiscono ciò che capiscono in un prodotto visivo semplice. Ho scelto un oggetto per loro nuovo, mi sono concentrato sulla matrice 12×8 dell’Arduino UNO R4 WiFi, ho creato una piccola situazione di disorientamento produttivo: un compito che per la loro fascia di età è elementare, però non è mai stato affrontato, da risolvere attingendo esclusivamente alla documentazione ufficiale sul sito Arduino.cc. La sequenza di indizi li ha costretti a leggere con attenzione, a verificare i prerequisiti, a selezionare ciò che serviva e a ricomporre la soluzione anche con un po’ di “copia e incolla consapevole” dagli strumenti ufficiali (come l’Editor della matrice). Chiudendo il percorso, ogni studente ha mostrato il simbolo di sblocco sulla matrice di LED ed ha guadagnato il badge, successivamente siamo passati ad un breve debrief collettivo in cui abbiamo esplicitato strategie efficaci, fraintendimenti e punti chiave tecnici per giungere alla consapevolezza di non avere completa dimestichezza nelle tecniche per risolvere un problema.

L’attività si è svolta in circa 90 minuti di lavoro, nella parte introduttiva ho dato alcune indicazioni operative dopo di che ho osservato e preso appunti sul loro modo di operare e farmi un’idea più precisa delle loro capacità.

Vi condivido l’attività che spero possa essere migliorata.

Materiali necessari per ogni allievo

N.1 scheda Arduino UNO R4
N. 1 PC per allievo
N. 1 Sito per creare l’escape game realizzato con Google Site, trovate il link al fondo di questo post.

Scheda di presentazione dell’attività didattica (per il docente/formatore)

“Sblocca il laboratorio” è un escape game didattico con ingresso morbido e motivante nell’ecosistema Arduino UNO R4 WiFi: lo studente deve mostrare un Simbolo di Sblocco sulla matrice 12×8 integrata sulla scheda, ma la chiave non è “scrivere codice da zero”; è trovare, capire e applicare le informazioni giuste dentro la documentazione ufficiale. L’attività allena così la ricerca dell’informazione tecnica (orientarsi tra Getting Started, Tutorial, Hardware; scegliere un esempio pertinente ed utilizzare l’editor della matrice), la comprensione del testo narrativo (tradurre la storia-missione in azioni concrete e verificabili) e la comprensione del testo tecnico (prerequisiti come installazione driver, concetti essenziali della LED Matrix, flusso operativo “disegna > esporta > carica”). In classe tutto ciò si traduce in problem solving consapevole: riconoscere i punti critici, correggere il percorso, giustificare le scelte di fonte e di metodo.
Funziona bene anche con gruppi fragili o demotivati perché il feedback è immediato. Lo scaffolding è naturale: la documentazione guida passo dopo passo e l’editor di icone riduce il carico cognitivo mantenendo il controllo del risultato. Il compito rimane breve, chiaro e gratificante: un unico output visivo con criteri di riuscita espliciti, abbastanza sfidante da dare senso alla ricerca, ma sufficientemente accessibile da permettere a tutti di arrivare in fondo e raccontare come ci sono arrivati. In questo modo la valutazione non riguarda solo l’esito, ma la qualità del percorso: dove hanno cercato, cosa hanno capito, come lo dimostrano.

Sito Escape per svolgere l’attività: “sblocca il laboratorio”

Se serve ho realizzato una versioni in lingua inglese del gioco escape in modo che si posa realizzare un’attività trasversale tra l’insegnamento dell’inglese e la disciplina tecnica, il link al sito è:

Unlock the Lab

Attenzione il badge è nascosto come link (il colore del testo si confonde con lo sfondo pagina) nell’ultima pagina, questa informazione deve essere fornita agli studenti solamente quando hanno mostrato il codice sulla matrice LED dell’Arduino R4.

Buon lavoro 🙂

Lezione 6 – Corso di Elettronica Creativa con Arduino Sensor Kit

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Sensore di luminosità

Inizio questa lezione con un’informazione che va a correggere quanto scritto sul sito Arduino in riferimento al Grove Light Sensor in cui erroneamente viene indicato il dispositivo come fotoresistenza, in realtà si tratta di un fototransistor e ciò, soprattutto per i neofiti può creare qualche problema di comprensione, soprattutto perché lo sketch presentato non fornisce esattamente quanto indicato.

Fotoresistenza o fototransistor?

Versione 1.0 del Grove-Light Sensor – usava una classica CdS LDR GL5528, cioè una vera fotoresistenza.
Versione 1.1 / 1.2 (quella montata sullo Shield dell’Arduino Sensor Kit) – per ragioni RoHS (il cadmio delle CdS è vietato) Seeed ha sostituito l’LDR con un LS06-S: si tratta di un sensore a fototransistor lineare (tecnicamente una fotodiodo-transistor) che “mima” la vecchia fotoresistenza ma è più rapido e lineare.

Il sito di Arduino non ha aggiornato la terminologia e continua a chiamarlo “photo-resistor”.

Ora come possiamo fare per non creare problemi a chi inizia?

Innanzi tutto se volete utilizzare una fotoresistenza vi rimando alle mie slide: Alfabeto di Arduino – Lezione 3, ma attenzione in questo caso dovrete usare una breadboard e realizzare un circuito con un resistore da 10Kohm e una fotoresistenza, in questo modo usando lo sketch presente sul sito Arduino o quelli indicati nelle mie slide tutto funzionerà ed avrete valori che variano tra 0 e circa 900, coll’esempio sul sito Arduino avrete un valore massimo più basso.

Dal punto di vista teorico cosa succede (usando una fotoresistenza):

La fotoresistenza (o LDR, Light Dependent Resistor) per rilevare l’intensità della luce:

la resistenza della fotoresistenza diminuisce quando l’intensità luminosa aumenta;
la resistenza della fotoresistenza aumenta quando l’intensità luminosa diminuisce.

L’ADC dell’Arduino la converte in un numero intero da 0 (buio) a 1023 (molta luce) quindi la lettura avviene tramite l’istruzione analogRead() per questo kit collegheremo direttamente il modulo al pin A3 e quindi nel codice scriveremo: analogRead(A3).

// Prof. Maffucci Michele
// Uso del sensore di luminosità
// 27.05.2025

int sensore_luce = A3;   // pin del sensore di luminosità

void setup() {
  analogReference(INTERNAL);   // 1,1 V; attivare PRIMA di qualsiasi analogRead
  delay(3);                    // attesa minima per la stabilizzazione della reference
  Serial.begin(9600);          // avvia la comunicazione seriale
}

void loop() {
  int luce_grezza = analogRead(sensore_luce);      // legge il valore grezzo dal pin A3
  int luce = map(luce_grezza, 0, 1023, 0, 100);    // converte 0–1023 in 0–100 (percentuale)

Serial.print("Livello di luce: ");
  Serial.println(luce);  // stampa il valore di luce sul Monitor Seriale

delay(1000);           // attende 1 secondo prima della prossima lettura
}

Le cose sono simili con il Grove-Light Sensor sull’Arduino Sensor Kit, ma avrete, come dicevo, valori massimi più bassi, che raggiungo circa i 750 con la torcia dello smartphone direttamente puntata sul fototransistor. Dal punto di vista funzionale nulla cambia ma è importante aver ben presente che siamo lavorando con componenti elettronici diversi che hanno comportamenti simili.

Con lo sketch precedente otterremo sulla serial monitor questi valori:

Il fatto che il valore massimo si fermi attorno a 750 è in realtà perfettamente coerente con l’elettronica del modulo.

Quindi per ora, per chi inizia potete far finta che il componente sull’Arduino Sensor Kit è una fotoresistenza e se desiderate potete fermarvi a questo punto.

Continua a leggere→

In arrivo una nuova versione di EduRobot MicroMoto!

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Da tempo avevo “nel pennino” un progetto che ancora non ho avuto modo di sviluppare pienamente: la realizzazione di una valigetta STEAM pensata per attività di Making didattico da utilizzare in più discipline.
Ora, grazie all’evoluzione di EduRobot MicroMoto, il progetto sta prendendo forma concreta.

Sto lavorando alla progettazione di una nuova versione di MicroMoto, realizzata in compensato: una struttura più solida e resistente rispetto alla versione precedente in cartone.
Ogni faccia del parallelepipedo è preforata, permettendo un’elevata espandibilità: sarà possibile collegare facilmente componenti elettronici, sensori, attuatori, elementi meccanici e strutturali, trasformando il robot di base in molteplici configurazioni differenti.

Questa nuova versione non sarà un oggetto a sé stante, ma il primo modulo di un progetto più ampio: una valigetta modulare STEAM che raccoglierà componenti, strumenti ed esperimenti pensati per integrare varie discipline — dall’elettronica alla meccanica, dalla fisica alla programmazione.
L’idea è costruire un percorso laboratoriale completo, dove ogni elemento della valigetta diventa parte di un sistema didattico aperto, personalizzabile e progressivo.

La spinta a dare concretezza a questo progetto arriva anche dal nuovo corso di robotica che avvierò tra poche settimane, per il quale desideravo proporre ai partecipanti una piattaforma ancora più solida, versatile e stimolante.

Nei prossimi aggiornamenti, racconterò più nel dettaglio sia l’evoluzione di MicroMoto sia la progettazione della valigetta e dei primi kit di esperimenti!

Arduino UNO R4 WiFi – DAC – generazione di onde sinusoidali, quadre e a dente di sega

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Una delle nuove caratteristiche presenti in entrambe le schede Arduino Uno R4, Minima e WiFi, è l’inclusione di un singolo DAC a 12 bit. Questo può generare tensioni di uscita discrete da 0 a 5 volt. Poiché questa funzionalità può essere di estremo interesse nelle attività di laboratorio di Elettronica ne indico di seguito il principio di funzionamento per sviluppare future esercitazioni.

Principio di funzionamento

Un DAC, o Convertitore Digitale-Analogico (in inglese: Digital-to-Analog Converter), è un dispositivo che converte un valore digitale (in binario) in un valore analogico (segnali continui che possono assumere un’infinità di valori all’interno di un intervallo).
Si tratta dell’operazione inversa di quella eseguita da un ADC, o Convertitore Analogico-Digitale, che converte un segnale analogico in una rappresentazione digitale.

Il processo di conversione avviene in tre fasi:

lettura in input dei dati digitali,
conversione in analogico
output del segnale analogico

Il DAC riceve in input un segnale digitale, che è rappresentato da una serie di valori binari (0 e 1), l’elettronica del DAC consente successivamente di convertire i valori binari in un segnale di output analogico che può essere utilizzato per pilotare dispositivi analogici come altoparlanti, motori, o altre apparecchiature che necessitano di un ingresso analogico.

Dal punto di vista pratico un DAC può essere utilizzato per creare un’uscita analogica a partire da un valore digitale utile per molte applicazioni, ad esempio per generare forme d’onda audio, per pilotare dispositivi che richiedono un input analogico, o per creare segnali di tensione variabile. Ad esempio nei sistemi audio un DAC converte i segnali audio digitali (come quelli presenti nei file MP3 o nei CD) in segnali analogici che possono essere riprodotti attraverso altoparlanti o cuffie.

Per semplificare ulteriormente nell’utilizzo con Arduino UNO R4, immaginate di avere un valore digitale che varia da 0 a 4095 (rappresentando un range di 12 bit). Un DAC potrebbe convertire questo valore in una tensione che varia, ad esempio, da 0V a 5V. Quindi, se il valore digitale fosse 512 (circa metà del range), l’uscita del DAC potrebbe essere di circa 0,6V.

Vediamo un esempio pratico.

Lo sketch che segue genera una forma d’onda sinusoidale o, meglio, una forma d’onda sinusoidale “simulata”. La frequenza della forma d’onda sinusoidale viene controllata da potenziometro.

Utilizzeremo un oscilloscopio per visualizzare l’onda sinusoidale, il collegamento è piuttosto semplice, abbiamo bisogno di un potenziometro lineare con una resistenza di 5 KOhm o superiore, io ho utilizzato un potenziometro da 10 KOhm.

La sonda dell’oscilloscopio deve essere connessa al pin A0 che viene usata come uscita del DAC. Il potenziometro ha il pin centrale connesso ad A5 (ingresso del DAC), un pin laterale connesso a 5V sulla scheda e l’altro pin laterale connesso a GND sulla scheda.

Se non possedete un oscilloscopio potete inviare l’output ad un amplificatore audio in modo che possiate ascoltare la tonalità generata, ricordate però che se procedete in questo modo bisogna assicurarsi che il controllo del volume sull’amplificatore sia al minimo, dopo di che lentamente aumentate il volume.

Il codice indicato di seguito è tratto dall’esempio di riferimento sul sito Arduino e all’interno degli esempi dell’IDE su cui ho inserito i commenti tradotti in italiano e fatto una piccola correzione.

La spiegazione del funzionamento la trovate nei commenti.

// Prof. Maffucci Michele
// Arduino UNO R4 Digital-to-Analog Converter (DAC)
// Sketch di esempio tratto da: https://docs.arduino.cc/tutorials/uno-r4-wifi/dac/

// libreria per la generazione di forme d'onda analogiche
#include "analogWave.h"

// Crea un'istanza della classe analogWave, usando il pin DAC
analogWave wave(DAC);

int frequenza = 10; // variabile intera che conterrà la frequenza rilevata

void setup() {
Serial.begin(115200);
// pinMode(A5, INPUT); // non necessaria perchè ingresso analogico
wave.sine(frequenza);
}

void loop() {
// legge un valore analogico dal pin A5 e lo mappa nell'intervallo 0 - 10000 Hz
frequenza = map(analogRead(A5), 0, 1024, 0, 10000);

// Stampa l'aggiornmento dell frequenza impostata sulla serial monitor
Serial.println("La frequenza e' " + String(frequenza) + " hz");

// Imposta la frequenza del generatore di forma d'onda sul valore aggiornato
wave.freq(frequenza);

// aspetta un secondo prima di ripetere la successiv rilevazione
delay(1000);
}

Volutamente ho lasciato commentata nel setup() la riga di codice in cui viene impostato il pinMode del pin A5 perché non è necessario inizializzare un pin Analogico, nell’esempio originale invece viene inizializzata.
A tal proposito per chi inizia con Arduino consiglio la lettura della guida: “Errori comuni nell’uso di Arduino – confondere pin analogici con pin digitali“.

Il risultato sarà il seguente:

E’ possibile quindi generare forme d’onda non solo sinusoidali, la funzione wave permette di impostare:

sine – onda sinusoidale
square – onda quadra
saw – onda a dente di sega

sarà sufficiente sostituire wave.sine(frequenza) presente nella sezione setup() rispettivamente con:

wave.square(frequenza);
wave.saw(frequenza);

Onda quadra:

Onda a dente di sega:

Buon Making a tutti 🙂

Michele Maffucci

… my stories, life and work

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Progettare bene, programmare meglio: diagrammi di flusso – Lezione 1/5

Perché bisogna imparare a realizzare i diagrammi di flusso (anche se “programmiamo poco”)?