DISEÑO DE PROYECTOS BÁSICOS CON ARDUINO
Víctor Santiago Manzano Villafuerte
INTRODUCCIÓN
DISEÑO DE PROYECTOS BÁSICOS CON ARDUINO Víctor Santiago Manzano Villafuerte ISBN: 978-9942-13-437-0 IEPI CERTIFICADO No QUI-042567
Impreso: Editorial "PIÓ XH" Teléfono: 2 421806 Ambato- Noviembre -2013 Primera Edición
Este libro está pensado para aquellas personas que siempre han tenido un apego por la programación de microcontroladores pero por la complejidad en el aprendizaje de estos, quedaba relegado todos sus deseos por incursionar en este campo. Gracias a la nueva tecnología que está revolucionando la electrónica digital se presenta una solución a este problema de aprendizaje en cuando a la facilidad del lenguaje de programación y el armado de los circuitos, esta tecnología se llama Arduino. Arduino se basa en hardware libre y código abierto con la posibilidad de utilizarlo sin conocimientos previos de electrónica, permitiendo el desarrollo de proyectos electrónicos con gran facilidad. Además existe gran cantidad de software para la implementación y simulación de circuitos electrónicos y microcontroladores, destacando Proteus VSMde Labcenter Electronics, el cual ofrece la posibilidad de simular la placa de Arduino. Por otra parte para la creación de diagramas físicos existe el software Fritzing, el cual permite tener un esquema del prototipo real a ser implementado.
DEDICATORIA A Dios por ser mi luz y sabiduría A mis padres: Manuel y Rosita. A mi esposa: Elizabeth, a mi hijo: Josué A mis hermanos: Irene, Enrique, Andreita., a mi cuñado Mauricio y a mis sobrinos. Por todo el amor, cariño y sobre todo el apoyo incondicional. También a mis amigos por haber compartido su tiempo y sus conocimientos.
ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO 1
11
Programando Arduino
11
1.1 Entornodel IDEdeArduino
11
1.2 Introducción a la programación
15
1.2.1 Comentarios
18
1.2.2 Bloques
19
1.2.3 Tipos de datos 1.2.4 Constantes 1.2.5 Variables
19 19 20
1.2.6 Operadores aritméticos 1.2.7 Operadores
20 21
1.2.8 Funciones
21
1.2.9 Estructuras de control 1.2.9.1 Sentencias condicionales 1.2.9.2 Bucle o Estructuras de repetición
22 22 24
1.2.9.3 Saliendo de los bucles 1.2.10 Siringo cadenas de caracteres 1.2.11 Entradas y salidas digitales y analógicas
26 27 28
1.3 Librerías 1.3.1 Otras Librerías
29 31
CAPÍTULO II
33
PROTEUS 2.1 Introducción
33 33
2.2 Entorno Gráfico ISIS
33
2.3 Manejo Arduino en Proteus
36
CAPÍTULO III
39
Proyectos 3.1 Proyectos con Leds 3.1.1-EncenderunLed 3.1.2 Encendido Progresivo y Apagado de Led
39 39 39 42
3.1.3 Secuencia de Leds con un pulsador.
44
3.1.4 Cruce de Semáforos 47 3.1.5 Contador de O a 99 con dos display de 7 segmentos.. 50 3.2 Proyecto con Frecuencias
53
3.2.1 Zumbador. 3.2.2 Variación de Frecuencias
ÍNDICE DE FIGURAS I ir.uuA 1.1: INTERFAZ IDEARDUINO
12
I K.IIUA 1. 2 VENTANA DE COMPILACIÓN
15
FIGURA 1. 3: IDEARDUINO
17
FIGURA 1. 4: FORMATO DE UNA FUNCIÓN FIGURA 2. 1: IDE DE PROTEUS
22 34
FIGURA 2. 2: INTERFAZ DE ISIS PROTEUS
36
FIGURA 2.3: INTERFAZ ARDUINO MEGA2560
37
53 55
FiGURA2. 4: CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS CON ARDUINO MEGA2560
37
FIGURA 2. S:CARGAR CÓDIGO AL ARDUINO
38
3.2.3 Sonidos 3.3 Proyectos Entradas y Salidas
57 61
FIGURA 2. 6: SIMULACIÓN DE PROGRAMA EN ISIS PROTEUS
38
3.3.1. Control de Temperatura
61
FIGURAS. 1: PROGRAMA ENCIENDE UN LED
40
3.3.2 Control de luz con AC
66
FIGURAS. 2: ESQUEMA DE CONEXIÓN ISIS PROTEUS ENCENDER UN LED.... 41
3.3.3 Control de Motores DC
69
FIGURAS. 3: ESQUEMA CONEXIÓN FÍSICA PARA ENCENDER EL LED
3.3.4Teclado 72 3.4 Transmisión serie, Protocolo de Comunicación I2C y Almacenamiento en la memoria EEPROM 78 3.4.1 Leer Datos desde Puerto Serie 78 3.4.2 Protocolo de Comunicación I2C 3.4.3 Transmisión serie del valor de temperatura utilizando el Protocolo de Comunicación I2C y Almacenamiento en la memoria EEEPROM Bibliografía
81
41
FIGURAS. 4: ESQUEMA DE CONEXIÓN ISIS PROTEUS ENCENDER UN LED.... 43 FIGURAS. 5: ESQUEMA CONEXIÓN FÍSICA PARA ENCENDER EL LED
43
FIGURA 3.6: ESQUEMA DE CONEXIÓN DE LA SECUENCIA DE LEDS CON UN PULSADOR
46
FIGURA 3.7: ESQUEMA DE CONEXIÓN FÍSICA SECUENCIA DE LEDS CON UN PULSADOR 46 FIGURA 3. 8: CRUCE EN UNA INTERSECCIÓN
47
FIGURA 3.9: ESQUEMA DE CONEXIÓN EN ISIS PROTEUS CRUCE DE SEMÁFORES 49
84 90
FIGURAS. 10: ESQUEMA CONEXIÓN FÍSICA CRUCE SEMÁFOROS
49
FIGURAS. 11: ESQUEMA DE CONEXIÓN CONTADOR DEL O AL 99
52
FIGURAS. 12: ESQUEMA DE CONEXIÓN FÍSICA CONTADOR O AL 99
52
FIGURA 3. 13: ESQUEMA EN ISIS PROTEUS ZUMBADOR
54
FIGURA 3. 14: ESQUEMA Físico ZUMBADOR
54
FIGURA 3.15: ESQUEMA EN ISIS PROTEUS VARIACIÓN DE FECUENCIAS
56
FIGURA 3.16: ESQUEMA Físico VARIACIÓN DE FRECUENCIAS
56
FIGURA 3. 17: ESQUEMA EN ISIS PROTEUS SONIDOS CON LIBRERÍA PILCHES.H.. 60
9
'
FIGURA 3.18: ESQUEMA Físico SONIDOS CON LIBRERÍA PITCHES.H
61
FIGURA 3. 19: ESQUEMA LM 35 FIGURA 3. 20: ESQUEMA
62
CONEXIÓN
ISIS
Programando Arduino
PROTEUS SENSOR
TEMPERATURA
65
FIGURA 3. 21: ESQUEMA
CONEXIÓN
FIGURA 3. 22: ESQUEMA
CONEXIÓN
FIGURA 3. 23: ESQUEMA
ISIS
FIGURA 3. 24: ESQUEMA
FÍSICA
SENSOR TEMPERATURA 65
LDR
66
PROTEUS SENSOR DE Luz
FÍSICO
SENSOR
68
DE LUZ
68
FIGURA 3. 25: DIAGRAMA DE CONEXIÓN CIL293D
69
FIGURA 3. 26: ESQUEMA
70
ISIS PROTEUS SENSOR DE Luz
FIGURA 3. 27: ESQUEMA
FÍSICO
FIGURA 3. 28: ESQUEMA
TECLADO
SENSOR DE LUZ
71 72
FIGURA 3. 29: INSERTAR LIBRERÍA KEYPAD . H FIGURA 3. 30: ESQUEMA FIGURA 3. 31: ESQUEMA
73
ISIS PROTEUS CONTROL POR TECLADO.... 77 DE CONEXIÓN
FÍSICA
CONTROL
TECLADO 77
FIGURA 3. 32: VIRTUAL SERIAL PORT DRIVER
78
FIGURA 3.33: ESQUEMA DE CONEXIÓN PUERTO SERIE ISIS PROTEUS
79
FIGURA 3. 34: SALIDA DEL PUERTO COM2
80
FIGURA 3. 35: ESQUEMA FÍSICO DE CONEXIÓN PUERTO SERIE
80
FIGURAS. 36: ESQUEMA CONEXIÓN DEL SENSOR CON ARDUINO
83
FIGURAS. 37: ESQUEMA DE CONEXIÓN FÍSICA DEL SENSOR Y ARDUINO
83
FIGURAS. 38: ESQUEMA CONEXIÓN ICTC74 FIGURA 3. 39: ESQUEMA CONEXIÓN FIGURA 3. 40: ESQUEMA
CAPITULO I
EN ISIS
DE CONEXIÓN
TC74A05
FÍSICA
84 PROTEUS
89
DE ARDUINO Y 89
10
I . I Entorno del IDE de Arduino lil Entorno de Programación Integrado (IDE) de Arduino, es un 11)1 i multiplaforma, disponible para descargar directamente para Windows, Linux y Mac OS. Es una aplicación gratuita desarrollada en Java y deriva del IDE de Processing y Wiring, sencilla de instalar y a la vez muy fácil de utilizar. I la sido diseñado teniendo en mente que sus usuarios no son expertos desarrolladores y sean capaces de familiarizarse con él de una manera intuitiva. Incluye un editor de código que resalta la sintaxis, esto es resaltando las palabras claves y funciones de otro color, además permite ver si están bien emparejadas las llaves de las funciones de condición y ciclos de repetición. Además el entorno incluye todo lo necesario para compilar gracias ;il compilador (avr-gcc), que trasforma el código legible por el ser humano a instrucciones legibles para la máquina (llamados lleneros objeto), el proceso de compilación es transparente para el usuario. Todo lo que tiene que hacer es pulsar un botón. Si existen errores en el código de programación, el compilador mostrará un mensaje de error en la parte inferior del IDE y resaltará la línea de código que parece tener el problema. 11
El código que se desarrolla es C/C++, aunque las funciones que gobiernan el programa son setupQ y loop().
Kciil
Copy for Discourse : Copia el código con un formato para incluirlo en foro.
Los archivos se guardan con la extensión .ino. El IDE de arduino consta de cinco menús: File, Edit, Sketch, Tools, Help y una barra de herramientas que permite verificar el proceso de carga, creación, apertura y guardado de programas, además de la monitorización serie (ver Figura 1.1).
Copy as HTML: Copia el código con un formato HTML para incrustarlo en una página Web. Sketch Verify/Compile: Comprueba errores en el código.
< i >« 1.!•-•« 1
Import Library: Inserta una librería al programa, incluyendo la sentencia #include en el código. Show Sketch Folder: Muestra la carpeta en donde se almacenan los programas Add File...: Inserta un archivo fuente al programa. Tools Auto Format: ordena en código.
Figura 1.1: //líe/faz IDE Arduino
1.- Barra de Menús: Son cinco menús: File, Edit, Sketch, Tools, Help. Los menús se activan cuando existe una tarea que se pueda realizar en este. 12
Board: Selecciona la versión de arduino que se está usando. Serial Port: En este menú se presentan los puertos serie real o virtual.
13
• Burn Bootloader: Graba un gestor de arranque en el arduino. 2. Barra de Herramientas: Con este menú se permite verificar, cargar y controlar el funcionamiento del programa.
Done compl C;\Uaers\Sanciago\ílppData\Locil\l«ip\bttild3i38BlíJ21441lifli?l.^ \lncende r_Led.cpp,h« Binary sketch size: 1,632 fof a byte Miiací)
Comprueba los errores del código. Compila el código y lo vuelca en la placa E/S de Arduino. Crea un nuevo archivo. Muestra todos los programas que se encuentran en el "Sketchbook"
Figura 1. 2 Ventana de Compilación.
Guarda el programa. Permite comprobar el funcionamiento del código por medio del puerto de Serie. 3. Editor de código: En este espacio se escribe el código. 4. Área de mensajes: Espacio en donde se indica si la compilación del programa fue exitosa o indica la línea en donde puede existir un error. 5. Consola: Área en donde se presenta el lugar en el que se guardó el programa compilado. En el caso de existir errores en el código del programa muestra las posibles causas de éste (ver Figura 1.2). 14
1.2 Introducción a la programación I ,a estructura básica del lenguaje de programación de Arduino se compone de dos partes. Estas dos funciones son vitales para el liincionamiento del programa. void setupQ
sentencias;
15
void loopQ
"
MI hjullUJl! Arruino
rtib
Ül-Qi
sentencias;
Curación En donde setupQ es la parte encargada de recoger la configu..^*^* y loopQ es la que contienen el programa que se ejecutará cíclicamente. Ambas funciones son necesarias para que el programa trabaje. La función de configuración setup() debe contener la declaración de las variables, establecer el estado de los pins, inicializar librerías, etc. Es la primera función a ejecutar en el programa, se ejecuta sólo una vez, y se utiliza para la configuración de la comunicación de entrada/salida y serie entre otras. La función bucle (loop) contiene el código que se ejecutará continuamente (lectura de entradas, activación de salidas, etc) Esta función es el núcleo de todos los programas de Arduino y la que realiza la mayor parte del trabajo. Para realizar la programación se abre el IDE de Arduino, que por defecto abre un archivo en blanco (ver figura 1.3)
Figura 1. 3: IDEarduino
I'nra compilar el programa pulsar en el botón
, sino existe
errores deberá presentar en la parte inferior un mensaje de Done Compiling. I ín la consola indica la dirección en la cual se guardó el archivo compilado con la extensión .hex y el tamaño del fichero. Copie 16
17
este archivo en una carpeta en donde se tenga el proyecto a desarrollar; en el caso de que no se visualice esta dirección dirijase a File->Preferences y activar la opción compilation. En este capítulo se describirán los elementos más básicos y esenciales para comenzar a programar.
1.2.2 Hinques I'ai a agrupar un conjunto líneas se utiliza los símbolos
1.2.3 Tipos de datos I ín la programación de arduino existen diferentes tipos de datos:
1.2.1 Comentarios Los comentarios no son considerados como líneas de código en el programa, sirve para documentar ciertos aspectos importantes. Existen 2 tipos de comentarios: El comentario de bloque, abarca todas las líneas contenidas entre los símbolos /* y */, Ejemplo: /* Hola aquí se comenta acerca del programa,
•
Hyte. Almacena 8 bits.
•
Int. Almacena 16 bits.
•
I ,ong. Almacena 32 bits.
•
Float. Almacenado 32 bits.
•
Arrays Alamecena varios valores de un mismo tipo, el primer valor se encuentra en índice O
y del proceso que realiza cada línea.
1.2.4 Constantes
*/
Línea de comentario: con los símbolos // se comenta una línea.
Son variables a las que no se puede modificar el valor. Ejemplos:
Ejemplo:
true/false
// Comentario para una línea.
HIGH/LOW INPUT/OUTPUT
18
19
Ejemplos:
1.2.5 Variables Es una porción de memoria que almacena valores de acuerdo al tipo de declaración y que es conocido en el programa por un determinado identificador y por lo tanto puede variar en el recorrido del programa. Una variable puede tomar una infinidad de valores pero en un momento particular tendrá uno solo. Ejemplo: int p; // variable p disponible para todo el programa void setup() {
void loop() { for (int i=0; i<20;) // variable i puede utilizarse solo en el bucle
I,
.I/?;
W :.-'--.
,„•••••
' .
,
i- h%3;
1.2.7 Operadores •
Operadores Booleanos: && (Y), || ( O ), ! (NO)
•
Operadores de acceso a punteros: *, & acceso a memoria.
•
Operadores de bits: &, |, A, ~, «, »
•
Operadores compuestos: • incremento/decremento de variables: ++; -- incremento/ decremento el valor de la variable. , •
Asignación y operación: +=, -=, *=, /=, &=, |=
float f; //variable f puede utilizarse únicamente en la función loop()
1.2.8 Funciones
1.2.6 Operadores aritméticos Se puede realizar las operaciones +, -, *, /, % (módulo, el resto de la división entre los valores) 20
I Ina función es un bloque de código identificado por un nombre y que es ejecutado cuando la función es llamada. La declaración de una función incluye en primer lugar el tipo de datos que devuelve la función. Después del tipo de datos se especifica el nombre de la función y los parámetros de la misma Ejemplo (ver Figura 1.4): 21
: e de ¡d ruñe ion
inf
P.,' ,s,'r,*4r« 25» ... ívivr.'.ik:
ilie
(Int Ont y){ // código si no se cumple
retum
pt,s' U fjrsc.ctr.
Figura 1. 4: Formato de una función •
1.2.9 Estructuras de control
Sentencia switch I >( -| >ci id icndo del valor de una variable ej ecutará un código distinto :¡\h (var) {
Son aquellas estructuras que permiten modificar el flujo de ejecución del programa, es decir, el orden en el que se ejecutan las sentencias.
1.2.9.1 Sentencias condicionales
//I ij ce uta si var es 1
break;
Sentencia if
case 2:
Ejecuta un código si se cumple la condición y otro distinto si no se cumple
// Ejecuta si var es 2
if (condición)
break; default: // si nada concuerda, default
// código si se cumple
// default es opcional
22
23
1.2.9.2 Bucle o Estructuras de repetición Una estructura de repetición indica que se va a realizar varias veces un mismo proceso existiendo varias maneras de representar una estructura de repetición dependiendo mucho de 3 parámetros principales como son: el iniciar un contador, tener un número tope de repeticiones de proceso, parámetro modificador de uno de los parámetros anteriores los mismos que deberán actuar como elementos para comparación o condición.
) l . i « ondu-ión vu el ve a ser comprobada de nuevo. Si la condición i". l.il;;:i, el bucle termina. l'"i i lemplo: l»i ( M I ! i ();i<20;i++) {
lentencias:
Existen 3 tipos de bucles:
Kt ali/;irá 20 veces
Bucle for
Ilude wliile
La declaración for es usada para repetir un bloque encerrado entre llaves. Un incremento de un contador, es usado normalmente para aumentar y terminar con el bucle. La estructura for es muy útil para la mayoría de las operaciones repetitivas, y habitualmente se usa para operaciones con vectores, para operar sobre conjuntos de datos/pines.
I I l u u - l r while ejecutará las sentencias de su bloque mientras • pie l.i condición inicial se cumpla.
El bucle for tiene tres partes o argumentos en su inicialización:
\I ii k-( condición ){ // sentencias;
for (inicialización ; condición ; incremento) {
Si l;i condición no se cumple inicialmente no se realizará ninguna Iteración.
//sentencias;
Huele do
La inicialización, se produce sólo la primera vez. Cada vez que se va a repetir el bucle, se revisa la condición: si es cierta, el bloque de funciones (y el incremento del contador) se ejecutan,
24
I ; n osle bucle la comprobación se hace después de la iteración, por lo que se garantiza que al menos se ejecutará una vez la Iteración.
25
1 . 2 . 1 O Siring o cadenas de caracteres
do
l'nni l a r i l i l a r e l trabajo concadenas de caracteres, existe laclase Sli ni) 1 ,. Tiene los siguientes métodos
{ //sentencias
Función
} while (condición);
1.2.9.3 Saliendo de los bucles Se puede salir de un ciclo usando las siguientes instrucciones: •break // sale del bucle
compárelo]) concat() rnilsWilhO
cijiialsf) t'(|ii;ils]¡',ii0rcCase()
Detalle Compara dos cadenas Concatena Comprueba si termina por... Comprueba si son iguales Comprueba igualdad ignorando mayúsculas y minúsculas
•continué // salta el paso actual del bucle •return // sale de la función
niihOÍO
•gotolabel //salta a la etiqueta label
lastlndexOfO
for(inti=0;i<10;i++)
{ if(bsalto>0) continué; // Se salta el código del resto de la iteración else
IcnglhO i'cplacc() slartsWilhO siibslringO ltiLowcrCase() !ollppcrCase() !iiin()
Devuelve la primera posición del carácter que se pasa como argumento Devuelve la última posición del carácter que le pasamos Longitud de la cadena Reemplaza Comprueba si empieza por Devuelve un fragmento de la cadena original Convierte a minúsculas Convierte a mayúsculas Elimina los espacios iniciales y finales
break; //sale del bucle
27
1.2.11 Entradas y salidas digitales y analógicas Fundón pinMode(pin, mode)
digitalRead(pin)
digitalWrite(pin, valué)
analogRead(pin)
analogWrite(pin, valué)
Detalle Configurar un pin para comportarse como entrada (INPUT) o salida(OUTPUT). Esta función se utiliza dentro de setup(), por defecto en arduino todos los pines están como salidas. Ejemplo pinMode(pin, OUTPUT); Devuelve un valor en alto (HIGH) o en bajo (LOW), de un ping digital determinado. Ejemplo: = digitalRead(Pin); Introduce un nivel alto (HIGH) o bajo (LOW) en el pin digital especificado. Ejemplo: digitalWrite(pin,HIGH); Devuelve un valor desde el pin analógic señalado con una resolución de 10 bits. Esta función solo funciona en los pines analógicos El valor resultante es un entero de O a 1023 Los pines analógicos, a diferencia de los digitales no necesitan declararse previamente como INPUT o OUTPUT. Ejemplo: = digitalRead(Pin); Ésta función solo puede ser usada en pines analógico. Escribe un dato pseudo-analógico utilizando PWM, el dato está en el rango O 255, el O genera O V y el 255 genera 5 V en la salida del pin especificado. Ejemplo: analogWrite(pin, v);
28
ni»)
mlllliO0 i.y), max(x,y)
Funciones de tiempo y matemáticas Permite realiza una pausa en el programa, especificando en tiempo en milisegundo. Existe un error en esta función, ya que cuando se ejecuta esta instancia produce que el programa se detenga (excepto las interrupciones) con lo cual no lee sensores, ni !?/£>' •.•'ii'> v'j- realiza cálculos en el tiempo especificado. Para tiempos mayores a decenas de milisegundos no se recomienda esta función. Retorna un valor en milisegundos que Arduino se encuentra ejecutando el programa. Retorna el mínimo y el máximo entre sus parámetros.
Funciones de generación aleatoria Determina un valor de inicio como el punto de partida para la función randomQ. Entrega un valor aleatorio entre el rango u» ), i:iiidom(min, max) indicado. nl(jirrd)
nl.bi'H¡n(rate) iil.println(data) ul.readQ iil.availableO
Puerto serie Permite el uso del puerto serie y determina la velocidad de transmisión. Permite enviar datos al puerto serie Lee los datos del puerto serie. Devuelve el número de caracteres presentes en el puerto serie.
l.:i Librerías I 1 1 1 , 1 1 1 hrcría no es más que un conjunto de códigos empaquetados v .1 los c|iie podemos llamar desde nuestro programa, facilitando t i desarrollo del programa, puesto que aprovecha un código ya ixiltente. 29
Para usar se tiene que importar a nuestro código con la palabra reservada
I I I Olías Librerías niiiiiiciilion (nctworking and protocols):
#include <,...>
engcr
Si se requiere instalar una librería hay que descargarla y copiarla en la carpeta "libraries" del directorio, donde se guardan nuestros sketches de arduino.
SoflScriil IVIre
Procesa mensajes de texto provenientes del PC. Versión mejorada de SoftwareSerial. Permite la comunicación con dispositivos de Dallas (fabricante de dispositivos electrónicos) que usan este protocolo.
vcyboiird
Lee caracteres desde un teclado PS2.
ilc lyicssiigc System llIJMobllc
Enviar mensajes entre arduino y el PC. Envía mensajes de texto y email desde el móvil (vía comandos AT). Servidor web para usar con arduino Ethernet. Envía señales del protocolo XI 0 usando los cables eléctricos domésticos. Comunicaciones XBees en modo API. Control remoto de otros Arduinos por medio de comunicaciones serie
Librerías básicas
LiquidCrystal SD Servo
Detalles Permite leer y escribir en almacenamiento permanente Permite conectar a internet. Comunicaciones usando un protocolo concreto. Permite el manejo de LCD. Lectura y escritura en tarjetas SD. Control de Servos.
SPI SoftwareSerial Stepper Wire
Comunicaciones con dispositivos usando SPI. Permite comunicaciones serie por otros pines. Control de motores paso a paso. comunicaciones I2C
Librerías EEPROM Ethernet Firmata
iliilim MI) XHrr
K'iinlrol
Srimlng: ( ii|iucilivc Sensing Dvbouncc l'uiilullíis \s Impnrn-tl LCD library (!LCD
30
Permite usar dos entradas como sensors capacitivos. Permite usar anti-rebote en entradas Mejora la librería LCD library Permite manejar LCDs gráficas basadas en el chip KS0108 o equivalente. 31
LedControl
LedDisplay
CAPITULO II
Maneja matrices de leds con chips MAX7221 oMAX7219. Controla pantallas basadas en HCMS-29xx con scroll.
PROTEOS .'.I Introducción
Motores y PWM: TLC5940
Permite el uso del chip TLC594016 canales
con PWM de 12 bit PWM.
Manejo del tiempo:
DateTime Meto MsTimerl
Ayuda con el trabajar con fechas y horas. Ayuda a medir intervalos temporales fijos Permite ejecutar tareas cada N milisegundos (usa2temporizadores).
Librería Servo Permite controlar hasta 12 servos en un arduino UNO y 48 en un arduino Mega Conecta el objeto servo con el pin dado. attach(pin) Establece la posición del servo. write(angulo) Devuelve la posición del servo. readO Comprueba si está conectado. attachedO Desconecta el pin del servo. detachO
32
l ' i o i r u s es un software para el diseño de circuitos eléctricos y • • Irr i milicos con los cuales se puede realizar proyectos completos un sle ámbito. Proteus es desarrollado por Labcenter Electronics i | i n - ronsta de los dos programas principales: Ares e Isis. •\' I ' S (Advanced Routing and Editing Software) es la herramienta di rumiado, ubicación y edición de componentes, se utiliza para ln I , i l n icación de placas de circuito impreso. I ' . I' i (1111 c 11 i gent Schematic Input System) permite diseñar el plano • l< • 11 iro del circuito que se desea realizar con componentes muy v (iii,idos.
I u.i de las prestaciones de Proteus, integrada con ISIS, es VSM i Vn 11 uil System Modeling), con la cual se puede simular en tiempo i r a l lóelas las características de varias familias de mu u n oniroladores, así como la simulación de arduino. / . 1 I nIonio Gráfico ISIS I u i ',1.1 herramienta se pueden crear diseños de circuitos • li i i i o i i i i os y se puede probar su funcionamiento gracias a la • • m m l i u ion.
33
En este libro se explicará de manera rápida sobre la utilización de esta herramienta, así como la colocación de componentes en
I,- VKINTANA DE VISTA PREVIA: vista previa del circuito o • li los elementos del diseño.
la hoja de trabajo.
i, SULKCTOR DE OBJETOS: en esta ventana aparecerán l« >:; componentes y otros elementos disponibles, dependiendo < l e | modo seleccionado, y desde allí podremos elegirlos para colocarlos en el diseño.
Para comenzar se debe abrir el programa Proteus desde el icono ISIS, presentándose una ventana con un entorno de trabajo como el que se indica en figura 2.1, conformado por varias barras de herramientas.
1. lt( >KI)E DE HOJA: la línea de color azul determina el límite de la hoja de trabajo; debemos colocar el circuito dentro de
I VENTANADE EDICIÓN: es la ventana donde dibujaremos lo:, circuitos electrónicos colocando los componentes, 11 iin conectándolos, y agregando también otros instrumentos v herramientas. J
11A K RA DE ESTADO: aquí aparece información útil de lo i|iic tengamos seleccionado o del elemento sobre el cual se encuentre el cursor del mouse en ese momento.
i . ItAKRA DE COORDENADAS: en esta barra podemos ver l.is coordenadas donde se encuentra el cursor en todo i noinento, mientras lo desplazamos por la ventana de edición. /
SIMULACIÓN: aquí podemos encontrar los controles de simulación
Figura 2.1: IDE DE PROTEUS
34
35
2.3 Manejo Arduino en Proteus
p.[»
Para la simulación abrimos el ISIS de Proteus, el cual muestra una pantalla como la que se indica en la figura 2.2
1
f t
_
líirtft, t „ -fe»* i^^Mt s«i».(feu« ««'¿i,;?
::J : i.
Figura 2.3: Interfaz Arduino MEGA 2560
I >< I.' misma forma como se añadió el arduino, se tiene que Idlcionar los diferentes dispositivos a utilizar en el circuito, como II indica la figura 2. 4.
" i UJUJU.1..1
Figura 2.2: Interfaz de ISIS Proteus
En la paleta de dispositivos, agregar el microprocesador a utilizar, en este caso es el arduino MEGA2560, como indica en lafigura| 2.3 Figura 2.4: Conexión de dispositivos con Arduino MEGA2560
36
37
CAPÍTULO lll
Cargue el programa en el micro, haciendo doble click sobre el micro de arduino y seleccionar el archivo.
Proyectos I, I l'roycctos con Leds M I Encender un Led
I I ptoycclo enciende un led durante un tiempo de 5 segundos \) se apaga un tiempo de 3 segundos. l'.n.i qm.1 cumpla con el proyecto enunciado anteriormente, se ( u n dr ic L ;ilizar los siguientes pasos: Figura 2.5: Cargar Código al Arduino
Para comprobar el funcionamiento del programa pulsar play >¡?!í
1 Declarar una variable de tipo entero y asignarle un número de puerto para que sea la salida que encienda el led. intpinled=13; 2
Declarar la función void Setup( ), y dentro de esta la función pinMode, que sirve para indicar el puerto como salida pmMode(pinled,OUTPUT);
QXEQIDD ; • " • • • • • •
i .;«»<*«»
Figura 2.6: Simulación de Programa en ISIS Proteus
3 Declarar la función loop( ), para que el programa se repita en un bucle infinito y dentro de esta utilice la función digitalWrite, para indicar si la salida será un 1 lógico o un O lógico, para establecer 39
una pausa en este estado se utiliza la función delay la cual espera la cantidad de milisegundos indicado.
I
1
' ' "iliieimi de conexión del circuito en ISIS Proteus se muestra ngura 3.2 y la conexión física se nuestra en la figura 3.3
delay(5000); El programa completo deberá quedar como se indica en la Figura 3.1 í C; f£i
,L«i t feíih-,a 1 " -S
»•>, *«4íi« Wi <• Í
t 1
/•/«•«/i 3. 2: Esquema de conexión ISIS Proteus encender un Led
1 'I J „' , =,{33603; i
Figura 3.1: Programa enciende un Led Figura 3. 3 Esquema conexión física para encender el led 40
41
Tcjíf^J.;-:
"r^?"»-
3.1.2 Encendido Progresivo y Apagado de Led El programa va encendiendo progresivamente un led y luego lo va apagando poco a poco. El código del programa queda de esta manera: intledPin=9; void setup () { pinMode(ledPin,OUTPUT);
}
l£O..I3_i •>• ""»:-«' ",L»J.«•*»»(
Figura 3.4: Esquema de conexión ISIS Proteus encender un Led
voidloopQI for(inti=0;i<255;i++){ analogWrite(ledPin,i); delay(lOO);
} for(inti=255;i>0;i—){ analogWrite(ledPin,i); i
delay(lOO);
Figura 3,5: Esquema conexión física para encender el led
43
•
dlgltalWrlte (leds[n], HIGH);
3.1.3 Secuencia de Leds con un pulsador El programa enciende los leds de manera secuencial, como si se tratara de las luces del auto fantástico, siempre que se presione el pulsador.
1 ' i m i - ( i i ;illo el l'ucrto en la posición n • I. l , i \ ( i i u n p o ) ; //tiempo de pausa dlgll«IWr¡te(leds[n],LOW);
El código para su funcionamiento es el siguiente:
l ' n i i i - m bajo el Puerto en la posición n
int leds[]={5,6,7,8}; // Vector de puertos de salida
• !• I , i v ( l i n i i p o ) ;
intpulsador=9; inttiempo-20;
int n=0; ni I . n • ();n — ) {
void setupQ {//comienza la configuración
i He (lcds[n], HIGH);
for (n=0;n<4;n++) {// Determina el vector como salida. pinMode (leds[n], OUTPUT);
.lii'H.ilWiilc(lcds[n],LOW);
} pinMode (pulsador, INPUT); //Determina el Puerto 9 como Salida }
.
Ji L i s ( l i r i n p o ) ;
I
void loopQ {
>
if(digitalRead (pulsador) == HIGH ) { //Espera que presione el pulsador for (n=0;n<4;n++) { 44
45
I I < Hice de Semáforos l pioi'.raina controla los semáforos para el cruce en una iel sección.
Figura 3.6: Esquema de conexión de la Secuencia de leds con un pulsador ~\ 3.7: Esquema de conexión física Secuencia de leds Figura 3.8: Cruce en una intersección
I I i-ócligo para su funcionamiento es el siguiente: MU x 1 1 ={2,3,4,5,6,7}; mi !irmpo=3000; mi ln.'inpol=500; \ t i i d setup(){ l»>r(intn=0;n<6;n++) I pinMode(x[n],OUTPUT); con un pulsador
46
47
I ii « - I pioicus insertamos las librerías de arduino mega2560 y el ( M i l u - hj'JUs.
void loop() { digitalWrite(x[0],HIGH); digitalWrite(x[3] ,HIGH); delay(tiempo); digitalWrite(x[3],LOW); digitalWrite(x[4],HIGH); delay(tiempol); digitalWrite(x[4],LOW);
I luura 3.9: Esquema de conexión en ISIS Proteus Cruce de Semáfores
digitalWrite(x[5],HIGH); digitalWrite(x[0],LOW); digitalWrite(x[2],HIGH); delay(tiempo); digitalWrite(x[2],LOW); digitalWrite(x[l],HIGH); delay(tiempol); digitalWrite(x[l],LOW); digitalWrite(x[5],LOW);
Figura 3.10: Esquema conexión física Cruce Semáforos
48
49
3.1.5 Contador de O a 99 con dos display de 7 segmentos El programa cuenta del O al 99 utilizado dos displays de 7 segmentos. El código para su funcionamiento es el siguiente:
I..i uní x l
0; xl < 7;xl++) {
|.inM«Klc(displ[xl], OUTPUT);
'->
int disp[] = {2, 3,4, 5, 6,7,8}; int displ[] = {22,23,24,25,26,27,28}; bytedigits[10][8]= { //abcdefg. { 1, 1, 1, 1, 1, 1, O, 0}, // O
m i l lonpQ {
l ' H i m l 11 0;jl<10;jl++){ luí ( m i decenas = 0; decenas < 7; decenas++) { 1111 • 11; 11 Write(disp 1 [decenas] ,digits[j 1 ] [decenas]);
{ O, 1, 1, O, O, O, O, 0}, // 1 { 1, 1,0, 1, 1,0, l , 0 } , / / 2 { 1, 1, 1, 1,0,0, 1, 0 } , / / 3 { O, 1, 1, 0,0, 1, 1, O},// 4
luí ( i n t unidades=0; unidades < 7; unidades++)
{ 1, O, 1, 1, O, 1, 1, O},// 5 { 1,0, 1, 1, 1, 1, 1, 0 } , / / 6
{1,1, 1, O, O, O, O, 0}, // 7 { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0 } , / / 8
delay(300);
{ 1, 1, 1, 1,0, 1, 1, 0} II 9
void setupQ {
delay(300);
for(intx = 0;x<7;x++) { pinMode(disp[x], OUTPUT); 50
51
» '
Proyecto con Frecuencias
\,l.\r I I pioj'.iíima consiste en generar un tono, como una señal de i INO. ! n i-;;U- programa se utiliza la función tone ( ), en la cual se > i il ilrcc el pin de salida, la frecuencia y la duración de esta. ij'.o para su funcionamiento es el siguiente: M'lil
Figura 3.11: Esquema de conexión Contador del O al 99
("Km! i ();i<200;i++){ IIM I i
...... >(<>, (.60, 100);
• I. \,\\( /.S);
Figura 3.12 Esquema de conexión física Contador O al 99
52
53
i .'.'¿ Variación de Frecuencias u .1 un Bucle de Reproducción de sonidos, en el que la l u í iii-ncia sea cada vez menor y aumente la longitud, es decir:
I
I1 -11. • ( I ' i n, I recuencia_baj a,longitud_aumenta) || üi > i i i d :,ckip() {
I ni iMode(PinSonido,OUTPUT); ! \| loopQ { Figura 3.13: Esquema en ISIS Proteos Zumbador
mi liccuencia = 4978; mi longitud = 30; \ \ l n l e (frecuencia > 31) ! lone(PinSonido, frecuencia, longitud); dclay(longitud); liccuencia = frecuencia - 95; longitud = longitud +10; ! hoTonc(PinSonido); diluy(2000);
Figura 3.14: Esquema Físico Zumbador 54
55
t M Sonidos ARDÍ
i n .u'ion de sonidos con nota musicales por medio de la librería
'
( l i l i Ill'K.ll
i 1 1 1 n l i j ' o para su funcionamiento es el siguiente: 'huí l u i k - "pitches.h" n i - i . - : ; in the melody: mi m.-lt)dy[]= { NOTE_DO, NOTE RE, NOTE_MI, NOTE_FA, N< > I l < SOL, NÓTENLA, NOTli SI}; nolc durations: 4 = quartcr nolc, 8 = eighth note, etc. luí nolcDurations[] = {4,8 }; Figura 3.15: Esquema
en ISIS Proteus Variación de Frecuencias
M i u l setupQ I mi pausa_entre_notas
(1000/8) * 1.30;
|)inMode(10, O U T Í M I I ) ; pinMode(ll, O U T I H I I ); (ligitalWrite(10,HI(ill); lbr(inti=l;i<4; ü i ) i luiie(ll,NOTEJvVS); ilclay(pausa_entrc noiiis); lone(ll,NOTE_l)0,X), Figura 3.16: Esquema Físico Variación de Frecuencias
56
57
i ..... ( I I . N ( ) l l ; I ( 'A,S); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_FA,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_SOL,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_LA,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_LA,8); delay(p ausa_entr e_notas);
i l . l , i , i |i.ni.'.,i mire notas); lililí i I I .NOTIÍ M I , 8); • I' l.r, (p.nisii cnlrcjiotas); i ..... i I I.N()Tlí_RE,8); • I. l . i \ ( | ) ; u i s a cntre_notas); Illliol I I.NOTE_DO,8); d> lny(pausa_entre_notas); I . . M . ( I I,N()TE_SOL,8); ikl,n ( pausa_entre_notas);
tone(ll,NOTE_SOL,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_SI,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_LA,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_SOL,8); delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_FA,8);
..... .-(II,NOTE_SOL,8); i l « !iislpausa_entre__notas); lMiif(ll,NOTE_DO,8); i|clnv(pausa_entre_notas); | M I I , ( I1,NOTE_DO,8); 1 1 r I a v ( pausa_entre_notas) ; ii.n.-(ll,NOTE_RE,8); id luy(pausa_entre_notas);
delay(pausa_entr e_notas); tone(ll,NOTE_FA,8); delay(pausa_entre_notas);
< Ir lny( pausa_entre_notas); inii l -(ll,NOTE_FA,8);
59
delay(pausa_entre_notas); tone(ll,NOTE_FA,8); delay(pausa_entre_notas);
} noTone(ll); digitalWrite(10,LOW);
} void loop() { // Loop significa el bucle a repetir, siempre
ARÜt
Figura 3.18: Esquema Físico Sonidos con librería pitches.h
\, \s Entradas y Salidas V \, I . < 'ontrol de Temperatura ! I | u o)-.rama consiste en tomar la temperatura del sensor LM35 \ IM sentar este dato en un LCD. I I I M í5 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada i!' I " < ' . Su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. I ,i '.alida es lineal y cada grado centígrado equivale a lOmV, por l i > I,mío: IM)"C = ISOOmV Figura 3.17: Esquema en ISIS Proteos Sonidos con librería pitches.h
60
40°C = -400mV
61
TO-220 Plástic Pacfcage*
O
\r analógico de tensión. \ i, i Id)', icad = lectura analógica de tensión. I un 1 1 Resolución de lectura en microsegundos. I "• l o
210, valor binario de 10 dígitos binarios.
LM:
i 561
I n* módulos LCD se encuentran en diferentes presentaciones, I ..... n inplo 2x16 (2 líneas de 16 caracteres), 2x20, 4x20, 4x40, a continuación describe en detalle los pines del módulo S
U
U
GN0
U %y<
1D l'IN
Figura 3.19: Esquema LM 35
Arduino proporciona varias patillas con capacidad para leer valores analógicos. Cuando se lee un valor se tiene una resolución de 10 bits, lo que quiere decir que podremos obtener valores entre O y 1023.
B"BHfc
,J -" too»
1 1 /
Para leer estos valores se utiliza la función:
1
111
analogRead(pin);
i1
Para calibrar el valor leído del sensor se utiliza el siguienti algoritmo: sensorValue = ( 5.0 * analogRead(sensorPin) * 100.0) / 1024.0;
1 't'"*
li 14 1'»
62
Nombre y función
vss
b:;£ ( ríe ira ?v)
VDD
Al imer.t ac i . n -r T-V Ar.:.-'te del : _ r - i t - i Gi-le- :i>-n DATO ^IITF "L I- ~' la o eocii*~ r-i -i L"'D
vo
RSff
RW» E DL Di D2 D3 D4 D5 D6 D7
r. -,' il-tací r. D rit ner. c. ' i ' . f i r s r i v D« D2 D3 D4 D5 D6 D7 bit más sigificativo
Ánodo de LED backlight Cátodo de LED backlight Ñuta; # significa negado. 1 1')
En donde:
SÍMBOLO
LED+ IED~
63
El código para el funcionamiento del programa quedaría de la siguiente manera: #include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); int sensorPin = AO; int sensorValue = 0; void setup() { lcd.begin(16,2); / i\inia 3.20: Esquema conexión ISIS Proteus Sensor Temperatura
} void loop() { sensorValue = ( 5.0 * analogRead(sensorPin) * 100.0) / 1024.0; lcd.println(sensorValue); delay(3000);
Figura 3.21: Esquema conexión física Sensor Temperatura
64
65
3.3.2 Control de luz con AC El programa consiste en utilizar un sensor LDR para controlar un foco de HOv. El LDR es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Al utilizar el LDR como resistencia inferior del divisor de tensión, se obtiene la tensión máxima cuando se tenga el LDR en plena oscuridad, ya que opondrá el máximo de su resistencia al paso de la corriente derivándose esta por Vout. Si se utiliza como resistencia superior, el resultado será el inverso, la tensión será máxima cuando esté completamente iluminado, ya que se comportará prácticamente como un cortocircuito, con una
I iste sensor está configurado para funcionar cuando no exista la presencia de luz, el cual envía una señal al micro y este prende una lámpara de HOv. l ; ,l sensor está conectado a la entrada analógica Al de arduino. I ,;i salida se produce en el ping 13, salida digital, con la ayuda de un transistor para amplificar la señal y disparar un relay que funciona a 5v, el cual activa el paso de la corriente ac para encender la lámpara. nil sensorPin = Al; int sensorValue = 0; int Foco=13; void setup() { pinMode(Foco,OUTPUT);
resistencia de 50Q o 100 Q void loopQ { inferior
sensorValue = ( 5.0 * analogRead(sensorPin) * 100.0) /1024.0; /* Valores leídos Max=499 en ausencia de luz Min=166 iluminado completamente */
Vout
11 "(sensorValué >= 495) (1i gitalWrite(Foco,HIGH); dse il¡gitalWrite(Foco,LOW); Figura 3.22: Esquema conexión LDR 66
67
3.3.3 Control de Motores DC I ín este proyecto se controlará el giro de un motor de comente directa (DC). Para realizar el control de giro se utiliza el circuito integrado 1,293D, el cual posee un Puente H para cumplir con su cometido.
fea
Figura 3.23: Esquema ISIS Proteos Sensor de Luz
vea Figura 3.25: Diagrama de conexión CIL293D
13.24: Esquema físico Sensor de luz 68
69
intDerecha-2; intlzquierda=3; voidsetupOÍ
voidloopOl dlg lUalWnte(Derecha,LOW),
Figura 3.27: Esquema físico Sensor de luz
¡SIS
Figura 3.26: Esquema
70
Proteus Sensor de Luz
71
3.3.4 Teclado En este proyecto se utilizará un teclado 3 X 4, de 12 teclas (09,*,#) para el control de acceso por clave. El esquema del teclado
Archivo tdter Ssíícn Hciramientas Ayuda Ctri*R
•Verificar/ Compilar
Mostrar la Carpeta de Sketch Ctri*K
se indica a continuación:
Aoriíid? A,'ch;vo,,, importarLíbrtoa...
Figura
3. 28: Esquema Teclado
Figura 3.29: Insertar Librería Keypad.h
Para realizar este programa se utilizará la librería , la cual permite leer los datos de un teclado matricial. Esta librería hay que descargar desde el sitio http://playground.arduino.cc y guardarla en la carpeta libraries del IDE de arduino. Reiniciar el IDE del arduino y la barra de menú insertar esta librería al programa, como se indica en la figura 3.29.
El código para el funcionamiento de la aplicación es el siguiente: #include #include 73
72
// initialize the library with me numbers of the interface pins Serial.begin(9600);
LiquidCrystal lcd(12, 11, 25, 24, 23, 22);
// Establece el número de filas y columnas en el LCD:
const byte numFilas = 4;
lcd.begin(16,2);
const byte numColumnas = 3;
for (int fila = 0; fila < numFilas; fila++)
//Matriz que contiene los números del teclado
{
const char teclas [numFilas] [numColumnas] = {
pinMode(filaPins[fila],INPUT);
{'!', '2', '3' } ,
;
digitalWrite(fílaPins[fila],HIGH);
{'4', '5', '6' } , }
{'7', '8', '9' } ,
for (int column = 0; column < numColumnas; column++)
{ '*', 'O', '#' }
{ pinMode(columnaPins[column],OUTPUT); digitalWrite(columnaPins[column],HIGH);
//Fines de entrada para la Filas y columnas }
byte filaPins [numFilas] = { 2, 3, 4, 5 }; byte columnaPins [numColumnas] = { 6 , 7 , 8 } ;
.:-.-
lcd.setCursor(0,0);
1'^
lcd.println("Ingrese la Clave");
:
i
//Crear el teclado Keypad keypad = Keypad(makeKeymap (teclas), filaPins, columnaPins, numFilas, numColumnas); Stringingreso="";
lcd.setCursor(0, 1);
;
lcd.príntln("+*");
:
}
.
v ' • ' • ' •••••• • ' ' . '
void loop(){
void setupQ 74
75
char key = keypad.getKeyQ;
icd.clear(); . Serial.println(key); lcd.println(key);
í).íSí|
ingreso += key;
9
if(key = '*'){ if(ingreso=="1234*"){ Icd.clearQ; lcd.println("Puerta Abierta"); Figura 3.30: Esquema ISIS Proteus Contro p
ingreso=""; } else{ Icd.clearQ; lcd.println("Clave Incorrecta"); ingreso="";
76
Figura 3.31: Esquema de conexión física Contro, Teclado
77
3.4 Transmisión serie, Protocolo de Comunicación I2C y Almacenamiento en la memoria EEPROM 3.4.1 Leer Datos desde Puerto Serie
void setup()
La velocidad de comunicación a través del puerto serie son: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 o 115200. Siendo la velocidad estándar para la transmisión de 9600.
{ Serial.begin(9600); /*Inicializa la librería a una velocidad de 9600*/
Arduino Mega2560 dispone de 4 puertos serie Serial.begin(speed);
} inti=0;
Serial 1 .begin(speed);
voidloop(){
Serial2.begin(speed); S eria!3 .begin(speed); En el caso de no tener ningún puerto serie disponible en la pe se puede simular uno con el programa Virtual Serial Porl Driver.
Serial.Print("Pmeba del puerto serie "); // imprime un texto Senal.println(i); /* imprime el valor de i y salta a la siguiente línea*/
VTÍI¿ Serta! »o:í Drwer 6.9 by Elttma Softvwrir
Pod acc*íi tiit 5$ Virtual Serial Port DH«er Jdl Physícal ports tó Virtual pocts
Cuitoin piirioyl
VSPObjr Efeft**c*i resíí .«tual aerial port» wdd .i^y nmnei AXJ likf soyoi* 9f&fK5í^T*se"31^ ~Of-U name1) of>t>' Hüvievw., plicfl^*; nrake $&&& £^-a! ÍKIS^^TS «i-Vjrg wíh íhese porte 8njp(>Grt cudüom oo't riar^ie
' íü COMÍ *
Rnt¡»it:
COM3 MtJ paír
COM4
^ Other virtual poíts
,
j-, ít*'
nata »urs di pon» ae doiod
F/gura 3.32: Virtual Serial Port Dríver 78
F/gi/ra 3.33: Esquema de conexión puerto serie ISIS Proteus
79
COM2
3.4.2 Protocolo de Comunicación I2C El protocolo de comunicación I2C consta de las siguientes características:
¡o serie puerco serie jswsrt» serie
Bus de comunicaciones en serie. Velocidad de lOOKbits por segundo en el modo estándar.
pBeziSQ aerie poertx
Dos líneas de comunicación bidireccionales
13O írto serie
feotei» Rwtsstea ptierto stelwsl&a puerto PxKudba pu»rtx> PxtMdMk poerto ppKaseilB* s««rto | gjAutoswe*
SDA(SignalData)
ís*ri* a«.rie «trie sfeZ-le s«ri* 137
SCL (Signal Clock) Comunicación Master— Slave. ^ÉlS^SfeS..^^ :9?OÍ>
Figuro 3.34: So/ido del Puerto comZ
librería Wire permite comunicar con dispositivos I2C y Arduino. Para la lectura de datos desde el sensor al arduino se presenta el siguiente programa: #include int dirección = 0; //dirección: la localización en donde escribir, desde O a 511 (int) int pinlectura=l 3; int direccion_sensor=77; int temperatura=0; byte envio=0;
Figura 3.35: Esquema físico de conexión Puerto serie
80
81
SWR
jj.'¿SSÜÍÍÍ!Í!
void setupQ { Wire.begin();//Inicializa la librería Wire } void loopQ { //sensor de temperatura Wire.beginTransmission(direccion_sensor);/*Comienzala transmisión al dispositivo I2C esclavo con la
Q:¡;|';.;^^:ij!l¡||.^| A.SK.
ípe :«
dirección */ fl:t:F--ií'+
envio=0; Wire.write(envio);/*Escribe datos desde un dispositivo esclavo en respuesta a una solicitud de un
Figura 3.36: Esquema conexión del sensor con arduino
Maestro*/ Wire.endTransmission();//Finaliza una transmisión a un esclavo Wire.requestFrom(direccion_sensor,l);/*Solicitabytes de otro dispositivo, se pone 1 para pedir al sensor de temperatura que envíe los datos*/ while(Wire.available()==0); //Devuelve el número de bytes disponibles para recuperar temperatura=Wire.read(); transmitidos
//Lee los byte que fueron D friuras.»!.
Figura 3.37: Esquema de conexión física del sensor y arduino
82
83
3.4.3 Transmisión serie del valor de temperatura utilizando el Protocolo de Comunicación I2C y Almacenamiento en la memoria EEPROM
En las líneas de comunicación se conectan resistencias con una configuración pull-up de 10KÚ , con lo que provoca que en el momentos que no exista comunicación con los dispositivos de la red se mantenga la línea de comunicación con una tensión de 5 voltios.
En el proyecto se utiliza un sensor de temperatura que permite la comunicación con Arduino por medio del protocolo I2C. Para el almacenamiento de los datos adquiridos se utiliza la memoria EEPROM de Arduino y además se realiza la transmisión de los datos por medio del puerto serial.
En proteus se hizo la simulación del puerto serial com 3 por medio del programa Configure Virtual Serial Port Driver, el cual permite la simulación de un puerto serie en el caso que la computadora no disponga de éste.
El sensor de temperatura I2C utilizado es el TC74A5 que tiene una dirección por defecto de 77 en decimal, ésta dirección permite conectarse por medio del protocolo I2C que posee Arduino mega (Ver figura 3.38)
TO-220
Para control del almacenamiento de los datos se usa un switch el cual cuando está desactivado guarda los datos en la memoria EEPROM, mostrando la temperatura en el LCD y enviando los datos al puerto serial com3. Cuando está activado lee los datos de la memoria EEPROM de arduino, mostrando en el LCD y enviando los datos al puerto serial com3. El código para el funcionamiento de la aplicación es el siguiente: #include #include #include // la dirección actual en la EEPROM // (p.e. cual es el siguiente byte a escribir) int dirección = 0; //dirección: la localización en donde escribir, desde O a 511 (int) int pinlectura= 13;
Figura 3.38: Esquema conexión IC TC74
84
int direccion_sensor=77; 85
Wire.requestFrom(direccion_sensor,l);/*Solicita bytes de otro dispositivo, se pone 1 para pedir al sensor de temperatura que envíe los datos*/
int temperatura=0; byte envio=0; LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
while(Wire . available()=0) ; /*Devuelve el numero de bytes disponibles para recuperar*/
void setupQ {
temperatura=Wire.read();
lcd.begin(16, 2);
//Lee los byte que fueron transmitidos
Serial.begin(9600);//Establece la velocidad de transmisión Wire.begin();//Inicializa la librería Wire
S erial.print(temperatura) ; Serial.println("C");
Serial.println("Inicio del programa"); delay(SOO);
\d loopQ {
dirección = dirección + 1 ; if (dirección == 512) dirección = 0; delay(lOO);
//sensor de temperatura
EEPROM.write(direccion, temperatura);
Wire.beginTransmission(direccion_sensor); /* Comienza la transmisión al dispositivo I2C esclavo con la dirección*/
//Guarda los datos leídos if(digitalRead(pinlectura)!= HIGH ) { //Comprueba el estado del switch
envio=0; Wire. write(envio);
Icd.clearQ;
/^Escribe datos desde un dispositivo esclavo en respuesta a una solicitud de un maestro*/
lcd.println(temperatura,DEC) ; lcd.print("C");
Wire. endTransmissionQ; //Finaliza una transmisión a un esclavo 86
87
else{ Icd.clearQ; lcd.println("Lectura de Datos"); delay(SOO); lcd.clear(); int valor = EEPROM.read(direccion); lcd.print(direccion); lcd.print("\t"); lcd.print(valor, DEC); Figura 3.39: Esquema conexión en ISIS Prote>>us
Icd.printlnQ; dirección = dirección + 1; //incrementa la dirección de memoria if (dirección = 512) dirección = 0; delay(SOO); } Icd.displayQ; delay(SOO); >
Esquema de conexión física de Arduino y TC74A05
88
Bibliografía
>
http://arduino.cc/es/Guide
>
http://fritzing.org
>
García Breijo Eduardo. (2008). COMPILADOR C CCS Y SIMULADOR PROTEUS PARA MICROCONTROLADORES PIC. MÉXICO. ALFAOMEGA.
>
Grupo Sabika. (2010). EJERCICIOS DE ARDUINO RESUELTOS, [en línea].
90
