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MECATRÓNICA Introducción Arduino 20 de Mayo 2013
Facultad de Inenier!a" y Ar#uitectura Inenier!a Mecatrónica $ocente Cri"t%ian I&an I&an Ria'o (ai)e"
INTRODUCCIÓN ARDUINO
Ilustración 1 Arduino UNO.
Ilustración 2Arduino MEGA 2560
Objetivos •
• •
$e"cri/ir la" caracter!"tica" /"ica" de la laca Arduino One y Arduino Mea 20 y "e /rinden la" condicione" nece"aria" ara reali4ar la rora)ación de la" )i")a"5 Acercar al di"e'o y de"arrollo de royecto" royecto" /a"ado" en Arduino5 6rindar ocione" de "i)ulación ara la" tar7eta" Arduino5
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Características Generales -a lata8or)a Arduino e" una lata8or)a oen9%ard:are con ideolo!a de electrónica li/re; /a"ada en una "encilla laca con entrada" y "alida"
; analóica" y diitale" or lo #ue "u di"e'o e" de li/re acce"o5 -a ?lo"o8!a de "o8t:are li/re er)ite@ E"tudiar el ard:are ara entender có)o 8unciona5 acer )odi?cacione" al ard:are5 Poder co)artir )odi?cacione" con la co)unidad5 Tener acce"o a una co)unidad acti&a de u"uario" y de"arrolladore"5 Gran cantidad de "o8t:are y %ard:are di"oni/le ara autocon"truir5 Precio" /a7o"5 • • • • • •
Arduino uede ad#uirir &aria/le" de "u entorno )ediante "u" entrada" or )edio de "en"ore" y uede enerar accione" #ue alteren el entorno )ediante la )aniulación de "u" "alida"5 A continuación "e )encionan aluno" de lo" ca)o" de alicación@ • • • •
Ro/ótica Mó&il5 In"tru)entación y "en"órica5 Control de Proce"o5 $o)ótica5
ay )uc%o" otro" )icrocontroladore" y lata8or)a" )icrocontroladora" "i)ilare" a la lata8or)a Arduino di"oni/le" co)o; ParallaB 6a"ic ,ta); Net)edia" 6D92; P%idet"; MIT" andy/oard; y )uc%a" otra"5 -a rincial caracter!"tica" de e"ta" %erra)ienta" e" 8acilitar la rora)ación del Microcontrolador y %acer )" &er"til y 8acti/le ara di"tinto" royecto5 ,elecciona Arduino trae la" "iuiente" &enta7a" re"ecto a la" otra"@ •
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6arato@ -a" laca" Arduino "on /arata" co)arada" con otra" lata8or)a" )icro controladora"5 -a &er"ión )eno" cara del )ódulo Arduino uede "er en"a)/lada a )ano; e inclu"o lo" )ódulo" de Arduino reen"a)/lado" cue"tan )eno" de 05 Multilata8or)a@ El "o8t:are de Arduino "e e7ecuta en "i"te)a" oerati&o" indo:"; Macinto"% O,D y GN*=-inuB5 -a )ayor!a de lo" "i"te)a" )icrocontroladore" e"tn li)itado" a indo:"5 Entorno de rora)ación "i)le y claro@ El entorno de rora)ación de Arduino e" 8cil de u"ar ara rinciiante"; ero "u?ciente)ente HeBi/le ara #ue u"uario" a&an4ado" uedan aro&ec%arlo ta)/in5 Códio a/ierto y "o8t:are eBten"i/le@ El "o8t:are Arduino e"t u/licado co)o %erra)ienta" de códio a/ierto ; di"oni/le ara eBten"ión or rora)adore" eBeri)entado"5 El lenua7e uede "er eBandido )ediante li/rer!a" CJ J; y la ente #ue #uiera entender lo" detalle" tcnico" ueden %acer el "alto de"de Arduino a la rora)ación en lenua7e a""e)/ler5
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Códio a/ierto y %ard:are eBten"i/le@ El Arduino e"t /a"ado en )icrocontroladore" ATMEGAK y ATMEGA1K de At)el5 -o" lano" ara lo" )ódulo" e"tn u/licado" /a7o licencia Creati&e Co))on"; or lo #ue di"e'adore" eBeri)entado" de circuito" ueden %acer "u roia &er"ión del )ódulo; eBtendindolo y )e7orndolo5 Inclu"o u"uario" relati&a)ente ineBerto" ueden con"truir la &er"ión de la laca del )ódulo ara entender có)o 8unciona y a%orrar dinero5
Arduino *NO y MEGA e" una tar7eta electrónica /a"ada en el Microcontrolador At)ea32K y AT)ea20 re"ecti&a)ente5 Arduino *NO $i"one de 1 entrada"="alida" diitale"; de la" cuale" "e ueden e)lear co)o "alida" PM <)odulación de anc%ura de ul"o">5 $i"one ta)/in de entrada" analóica"; un o"cilador de 1M4; una coneBión *,6; un conector de ali)entación; un conector IC,P y un ul"ador ara el re"et5 Arduino Mea 20 e" una &er"ión a)liada de la tar7eta oriinal de Arduino y e"t /a"ada en el Microcontrolador At)ea205 $i"one de entrada"="alida" diitale"; 1 de la" cuale" "e ueden utili4ar co)o "alida" PM <)odulación de anc%ura de ul"o>5 Ade)" di"one de 1 entrada" analóica"; *ART" <uerta" "erie">; un o"cilador de 1M4; una coneBión *,6; un conector de ali)entación; un conector IC,P y un ul"ador ara el Re"et5 *na de la" di8erencia" rinciale" de la tar7eta Arduino MEGA 20 e" #ue no utili4a el con&ertidor *,69"erie de la ?r)a FT$I5 Por lo contrario; e)lea un Microcontrolador At)eaK*2 rora)ado co)o actuar con&ertidor *,6 a "erie5 -a tar7eta Arduino MEGA20 e" co)ati/le con la )ayor!a de lo" "%ield o tar7eta" de alicación=a)liación di"oni/le" ara la" tar7eta" Arduino *NO oriinal5 -a" caracter!"tica" )" rele&ante" "e re"u)en a continuación@ Arduino *no Microcontrolador AT)ea32K +olta7e de + Oeración Ali)entación L912+ Pine" l!nea" de 1 entrada"="alida" $iitale" ,alida" PM Entrada" Analóica" Corriente MBi)a 0)A or Pin Co)unicación "erial Me)oria Fla"% 32 / Me)oria ,RAM; 2/ Me)oria EEPROM 1 / <ara &aria/le" de dato" no &oltile"> Frecuencia del Relo7 1 M4
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Arduino Mea Microcontrolador AT)ea20 +olta7e de + Oeración Ali)entación L912+ Pine" l!nea" de entrada"="alida" $iitale" ,alida" PM 1 Entrada" 1 Analóica" Corriente MBi)a 0)A or Pin Co)unicación ,erial Me)oria Fla"% 2/ K/ Me)oria EEPROM / <ara &aria/le" de dato" no &oltile"> Frecuencia del Relo7 1 M4
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Descripción Física -a tar7eta Arduino *NO Mea uede "er ali)entada a tra&" de la coneBión *,6 o con un "u)ini"tro de ener!a eBterno5 -a ali)entación eBterna uede &enir o de"de un adatador AC9a9$C o de"de una /ater!a5 El adatador uede "er conectado )ediante un enc%u8e centro9o"iti&o en el conector de ali)entación de la laca5 -o" ca/le" de la /ater!a ueden in"ertar"e en la" ca/ecera" de lo" ine" Gnd y +in del conector POER ya #ue la tar7eta cuenta con un reulador de &olta7e de /uena e?ciencia5 El rano reco)endado e" de L a 12 &oltio"5
Pin POWR Pin +IN@ -a entrada de ten"ión a la laca Arduino cuando e"t u"ando una 8uente de ali)entación eBterna 5 Puede" "u)ini"trar ten"ión a tra&" de e"te in; o; "i "u)ini"tra ten"ión a tra&" del conector de ali)entación; acceder a l a tra&" de e"te in5 Pin +5 El "u)ini"tro reulado de ener!a u"ado ara ali)entar al Microcontrolador y otro" co)onente" de la laca5 E"te uede &enir o de"de +IN a tra&" de un reulador en la laca; o "er "u)ini"trado or *,6 u otro "u)ini"tro reulado de +5 Pin 353+5 *n "u)ini"tro de 353 + enerado or el c%i FT$I de la laca5 -a corriente )Bi)a e" de 0)A5 Pin GN$5 Pine" de Tierra5
Ilustración 3 Distribución Pins Arduino UNO
PIN Di!ital "PW#
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Cada uno de lo" 1 ine" diitale" de la Arduino *no al iual #ue lo" de la Arduino Mea uede "er u"ado co)o entrada o "alida; u"ando 8uncione" inMode<>; diitalrite<> y diitalRead<>25 Oeran a &oltio"5 Cada in uede roorcionar o reci/ir un )Bi)o de 0 )A y tiene una re"i"tencia interna ull9u de 2090 O%)"5 Ade)"; aluno" ine" tienen 8uncione" e"eciale"@ Pin Serial: 0 (Rx) y 1 (Tx). *"ado" ara reci/ir y tran")itir dato" TT- en "erie5 E"to"
ine" e"tn conectado" a lo" ine" corre"ondiente" del c%i FT$I *,69a9TT- ,erie5
Interrucione" EBterna" E"to" ine" ueden "er con?urado" ara di"arar una interrución interna; con Hanco de "u/ida o Hanco de /a7ada5 Mirar la 8unción attac%Interrut<>5 Pin 2 y 3.
Pin PWM: 3, 5, 6, 9, 10 y 11. Proorcionan "alida PM de K /it" con la 8unción analorite<> Pin SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). E"to" ine" "oortan co)unicación ,PI < Serial Peri!eral In"er#a$e>; la cual; aun#ue roorcionada or el %ard:are "u/yacente; no e"t
actual)ente incluida en el lenua7e Arduino5
Pin %&': 13. ay un -E$ e)otrado conectado al in diital 135 Cuando el in e"t a &alor
IG; el -E$ e"t encendido; cuando el in e"t a -O; e"t aaado5
Pines Analo! Inp&t El Arduino *NO tiene entrada" analóica"; cada una de la" cuale" roorciona 10 /it" de re"olución <or e7e)lo 102 &alore" di8erente">5 Por de8ecto )iden &oltio" de"de tierra; aun#ue e" o"i/le ca)/iar el &alor )" alto de "u rano u"ando el in ARF y aln códio de /a7o ni&el5 Ade)"; aluno" ine" tienen 8uncionalidad e"eciali4ada@ Pin TWI: * S' an+ 5 * Pin SC% ,oortan co)unicación IC u"ando la li/reria ire5 .
ay otro ar de ine" en la laca5
Pin R& +olta7e de re8erencia ara la" entrada" analóica"5 *"ado con analoRe8erence<>5 .
Pin Re-e". Pone e"ta linea a -O ara re"etear el Microcontrolador5 T!ica)ente u"ada ara
a'adir un /otón de re"et a di"o"iti&o" #ue /lo#uean a la laca rincial5
,i"te)a" de Identi?cación@ E" una aroBi)ación eBeri)ental5 ,e de"arrollan aluno" eBeri)ento" en el roce"o y "e deter)ina un )odelo; con uno" ar)etro" a"inado" #ue no tiene un "ini?cado 8!"ico5
Co'&nicación
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-a Arduino *NO y Mea tiene un n)ero de in8rae"tructura" ara co)unicar"e con un ordenador; otro Arduino; u otro" )icrocontroladore"5 El AT)ea 32K ro&ee co)unicación "erie *ART TT-<+>; la cual e"t di"oni/le en lo" ine" diitale" 0 y 1 5 *n AT)ea1*2 en la laca canali4a e"ta co)unicación "erie al *,6 y lo" dri&er" roorcionan un uerto de co)unicación &irtual al "o8t:are del ordenador5 El "o8t:are Arduino incluye un )onitor "erie #ue er)ite a dato" de teBto "i)le "er en&iado" a y de"de la laca Arduino5 *na li/reria ,o8t:are,erial er)ite co)unicación "erie en cual#uiera de lo" ine" diitale" de la *noQ"5
Ar(&ino )i'&lin*+ 15Para iniciar conecta)o" la Arduino al co)utador or )edio del ca/le *,6 e inre"a)o" a Matla/ y lueo a "i)ulin y le da)o" nue&o )odelo5 25En la &entana de nue&o )odelo de "i)ulin; no" dirii)o" a la /arra de )en y de"lea)o" la" ocione" #ue aarecen en tool"5 ,elecciona)o" Run on Taret ard:are co)o "e )ue"tra en la Ilu"tración 5
Ilustración !.
3. ,elecciona)o" in"tall=*date ,uort Pacae5 5 5 y lueo la oción reco)endada 5 No" aarecer una &entana co)o la de la Ilu"tración 5 ,elecciona)o"
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Arduino y le da)o" NeBt e In"tall5
Ilustración 5
5+a)o" a crear un e7e)lo de có)o utili4ar Taret ara "u u"o con ard:are Arduino ara e7ecutar un )odelo ,i)ulin S en Arduino Mea 205 -o "iuiente le er)ite crear y e7ecutar )odelo" de ,i)ulin en Arduino Mea 205 El o/7eti&o e" con?ura lo" /lo#ue" de ,i)ulin ara acceder a lo" "en"ore" de Arduino; actuadore" e inter8ace" de co)unicación5 Ade)"; le er)ite )onitori4ar y a7u"tar lo" alorit)o" #ue "e e7ecutan en Arduino Mea 20 a /ordo de lo" )i")o" )odelo" de ,i)ulin5 En e"te e7e)lo; u"ted arender a crear y e7ecutar un )odelo ,i)ulin "i)le en Arduino Mea 205 5Para e7ecutar e"te e7e)lo "e nece"ita el "iuiente ele)ento"@ a5 Arduino Mea 205 /5 *,6 Ca/le5 c5 -ed5 d5 Re"i"tencia 220 O%)5 e5 Ca/le" de coneBión5 85 Proto/oard5 5Ante de iniciar "e &a a conectar el led a la 6oard Arduino co)o "e indica en la Ilu"tración 5 Fi7e la ata lara <o"iti&o> del -E$ a la re"i"tencia5 Fi7e la ata corta a la ter)inal de tierra de la laca Arduino Mea 205
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Ilustración 6.
L5+a)o" a la li/rer!a de ,i)ulin <-i/rary 6ro:"er>; na&ea)o" a Taret 8or *"e :it% Arduino ard:are5 Reali4a)o" do/le clic en $iital Outut co)o "e )ue"tra en la ilu"tración L5
Ilustración ".
K5In"erta)o" el /lo#ue de Pul"e Generator /loc de ,i)ulin ,ource" li/rary al )odelo ara crear el diara)a de /lo#ue" #ue "e )ue"tra en la Ilu"tración K 5
Ilustración #.
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.5$o/le9clic en el /lo#ue Pul"e Generator5 Con?ura)o" lo" ar)etro" a ,a)le /a"ed y el ,a)le ti)e lo ca)/ia)o" a 051 "econd5 Gra/a)o"5 105 Para correr nue"tro )odelo en el )odelo ,i)ulin "elecciona)o" Tool" Run on Taret ard:are Run
de)o "i)ulin Taret 8or *"e :it% Arduino
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