Practica 7 Arduino (3)

Instituto Tecnológico de Pachuca Práctica 7 Materia: Electricidad y Electrónica Industrial

Docente: Ing. Miguel Ángel Acosta  Jiménez

Carrera: Ingeniera Industrial

E!ui"o# $ Elaboró:

•

%erardo &osas Moreno 'riel Isaac (urán )ortanel *e+in Johali Téllez ,agahón -isset idalgo /arrón  Jethzaly Iglesias &amrez

 

Justi0cación

Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenado. Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. Es una plataforma de prototipos electrónica de códio abierto !open " source# basada en $ardware % software &e'ibles % f(ciles de usar. Consta de una placa principal de componentes el)ctricos* donde se encuentran conectados los controladores principales que estionan los dem(s complementos % circuitos ensamblados en la misma. +equiere de un lenuaje de proramación para poder ser utilizado %* como su nombre lo dice* proramado % con,urarlo a nuestra necesidad* por lo que se puede decir que Arduino es una $erramienta -completa- en cuanto a las $erramientas principales nos referimos* %a que sólo debemos instalar % con,urar con el lenuaje de proramación de esta placa los componentes el)ctricos que queramos para realizar el pro%ecto que tenemos en mente* $aci)ndola una $erramienta no sólo de creación* sino tambi)n de aprendizaje en el (mbito del diseo de sistemas electrónicos/autom(ticos %* adem(s* f(cil de utilizar. Arduino tambi)n simpli,ca el proceso de trabajo con micro controladores* %a que est( fabricada de tal manera que viene 0pre ensamblada1 % lista con los controladores necesarios para poder operar con ella una vez que la saquemos de su caja* ofreciendo una ventaja mu% rande para profesores* estudiantes % a,cionados interesados en el desarrollo de tecnolo2as. Las posibilidades de realizar pro%ectos basados en esta plataforma tienen como limite la imainación de quien opera esta $erramienta.

In+estigación Arduino 3n arduino dispone de 45 pines que pueden con,urarse como entrada o salida % a los que puede conectarse cualquier dispositivo que sea capaz de transmitir o recibir seales diitales de 6 % 7 8 .  9ambi)n dispone de entradas % salidas analóicas. Mediante las entradas analóicas podemos obtener datos de sensores en forma de variaciones continuas de un voltaje. Las salidas analóicas suelen utilizarse para enviar seales de control en forma de seales ;M. Arduino 3<= es la >ltima versión de la placa* e'isten dos variantes* la Arduino 3<= convencional % la Arduino 3<= ?MD. La >nica diferencia entre ambas es el tipo de microcontrolador que montan. • •

La primera es un microcontrolador Atmea en formato D@.   la seunda dispone de un microcontrolador en formato ?MD.

Partes del Arduino En este apartado veremos las distintas partes que conformar nuestro Arduino como son entradas* salidas* alimentación* comunicación % s$ields. Entradas: son los pines de nuestra placa que podemos utilizar para $acer lecturas. En la placa 3no son los pines diitales !del 6 al 4B# % los analóicos !del A6 al A7#. ,alidas: los pines de salidas se utilizan para el env2o de seales. En este caso los pines de salida son sólo los diitales !6 a 4B#. 1tros "ines: tambi)n tenemos otros pines como los 
el puerto 3?I pero en la ma%or2a de aplicaciones no lo tendremos conectado a un ordenador. 2omunicación: En nuestros tutoriales nos comunicaremos con Arduino mediante 3?I para carar los proramas o enviarJrecibir datos. ?in embaro no es la >nica forma que tiene Arduino de comunicarse. Cuando insertamos una s$ield )sta se comunica con nuestra placa utilizando los pines @C? !comunicación @?#* los pines 46 a 4B !tambi)n usados para comunicación @?#* los pines 9J+ o cualquiera de los diitales %a que son capaces de con,urarse como pines de entrada o salida % recibir o enviar pulsos diitales. ,hields: traducido del inl)s sini,ca escudo. ?e llama as2 a las placas que se insertan sobre Arduino a modo de escudo ampliando sus posibilidades de uso. En el mercado e'isten in,nidad de s$ields para cada tipo de Arduino. Alunas de las m(s comunes son las de Et$ernet* ;i/i* 3ltrasonidos* antallas LCD* rel)s* matrices LEDKs* ?.

Entradas y salidas# Cada uno de los 45 pines diitales se puede usar como entrada o como salida. uncionan a 78* cada pin puede sumi nistrar $asta 56 mA. La intensidad m('ima de entrada tambi)n es de 56 mA. Cada uno de los pines diitales dispone de una resistencia de pull/up interna de entre H6 % 76  que est( desconectada* salvo que nosotros indiquemos lo contrario. Arduino tambi)n dispone de N pines de entrada analóicos que trasladan las seales a un conversor analóicoJdiital de 46 bits.

Pines es"eciales de entrada y salida# •

+ % 9: ?e usan para transmisiones serie de seales 99L.

@nterrupciones e'ternas: Los pines H % B est(n con,urados para enerar una interrupción en el atmea. Las interrupciones pueden dispararse cuando se encuentra un valor bajo en estas entradas % con &ancos de subida o bajada de la entrada. ;M: Arduino dispone de N salidas destinadas a la eneración de seales ;M de $asta O bits. ?@: Los pines 46* 4 4* 4H % 4B pueden utilizarse para llevar a cabo comunicaciones ?@* que permiten trasladar información full d>ple' en un entorno MaestroJEsclavo. @HC: ermite establecer comunicaciones a trav)s de un bus @HC. El bus @HC es un producto de $illips para intercone'ión de sistemas embebidos. Actualmente se puede encontrar una ran diversidad de dispositivos que utilizan esta interfaz* desde pantallas LCD* memorias EE+=M* sensores. •

•

•

•

Alimentación de un Arduino uede alimentarse directamente a trav)s del propio cable 3?I o mediante una fuente de alimentación e'terna* como puede ser un pequeo transformador o* por ejemplo una pila de P8 . Los l2mites est(n entre los N % los 4H 8 . Como >nica restricción $a% que saber que si la placa se alimenta con menos de G8 * la salida del reulador de tensión a 78 puede dar menos que este voltaje % si sobrepasamos los 4H8 * probablemente daaremos la placa. La alimentación puede conectarse mediante un conector de H*4mm con el positivo en el centro o directamente a los pines 8in % 
ad3are Arduino est( constituido en el $ardware por un micro controlador principal llamado Atmel A8+ de O bits !que es proramable con un lenuaje de alto nivel#* encarado de realizar los procesos lóicos % matem(ticos dentro de la placa* adem(s de controlar % estionar los

recursos de cada uno de los componentes e'ternos conectados a la misma.  Consta adem(s de una amplia variedad de sensores el)ctricos como c(maras 8A* sensores de sonido* seuidores de l2nea* botones de control de sensores* e incluso* otras placas de micro controladores !mejor conocidos como ?$ields#* que pueden adaptarse f(cilmente racias a que Arduino cuenta con entradas de pines analóicos % diitales para interar estos componentes sin necesidad de alterar el diseo oriinal de esta placa. Estos a su vez son controlados junto con el procesador primario por otros componentes de menor jerarqu2a* pero de iual importancia % prioridad* como el Atmea4NO* AtmeaBHO* Atmea4HO6 % el AtmeaO * que son lo m(s utilizados debido a sus bajos precios % ran &e'ibilidad para construir diversidad de diseos. Adem(s* Arduino cuenta con la ventaja de tener entre sus elementos principales puertos seriales de entrada Jsalida !inputJoutput#* lo que le permite conectarse por medio de un cable 3?I a una computadora para poder trabajar con ella desde nivel software* %a que es dónde se le dar(n las 0ordenes1 que ejecutar(n cada uno de los componentes conectados a la placa* e incluso* para operar como un dispositivo m(s !dependiendo de la con,uración que $a%amos establecido % para que se quiere utilizar#. Adem(s* Arduino para operar necesita de una fuente de alimentación e'terna* %a que por desracia* no cuenta con una propia* por lo que tambi)n se encuentra incorporada una entrada para conectar un cable con entrada similar al 3?I* donde ser( conectado a un otro dispositivo que tena entrada 3?I* o $asta en el mismo dispositivo.

-as caractersticas generales de todas las "lacas Arduino son las siguientes# R R R R R R R R R R R R R R

El microprocesador A9meaBHO BH Fb%tes de memoria las$ 4 Fb%te de memoria +AM 4N MQz 4B pins para entradasJsalidas diitales !proramables# 7 pins para entradas analóicas N pins para salidas analóicas !salidas ;M# Completamente autónomo: 3na vez proramado no necesita estar conectado al C Microcontrolador A9meaBHO 8oltaje de operación 78 8oltaje de entrada !recomendado# G/4H 8 8oltaje de entrada !limite# N/H6 8 Diital @J= ins 45 !con N salidas ;M#

R R R R

R Entradas analóicas ins N R DC corriente @J= in 56 mA R DC corriente B.B8 in 76 mA Memoria las$ BH I !H I para el bootloader# ?+AM 4 I EE+=M 74H b%te 8elocidad de reloj 4N MQz

,o4t3are

Es una plataforma que combina esto con un lenuaje de proramación que sirve para controlar los distintos sensores que se encuentran conectados a la placa* por medio de instrucciones % par(metros que nosotros establecemos al conectar la placa a un ordenador. Este lenuaje que opera dentro de Arduino se llama ;irirn* basado en la plataforma rocessin % primordialmente en el lenuaje de proraación CJCSS* que se $a vuelto popular a tal rado de ser el m(s preferido para ensear proramación a alumnos de nivel superior que estudian computación % robótica* racias que es mu% f(cil de apender % brinda soporte para cualquier necesidad de computación. De este lenuaje derivan otros m(s que son mu% utilizados en el (mbito de @nenier2a % desarrollo* como CT* Uava* IA?@C* $p* $%tom* Uava?cript* erl* entre otros m(sV por lo tanto* Arduino soporta varios lenuajes de proramación de alto nivel derivados de C* $aciendo de esto una ventaja para los diseadores que trabajan en varios o en 4 sólo entorno de desarrollo de proramación. ara poder trabajar desde el nivel proramación del procesador* debe descararse el software que inclu%e las librer2as necesarias para poder utilizar el lenuaje de manera completa. =tra ventaja es que este software puede descararse desde el sitio web o,cial de Arduino* %a que opera bajo licencia libre % est( disponible a todo p>blico. ?u versión m(s reciente para todos los sistemas operativos es la versión Arduino 4.6.B.

Al ser una $erramienta que incorpora un tanto manejo de $ardware % software !circuitos el)ctricos % un lenuaje de proramación respectivamente# se requiere un nivel de conocimiento b(sico en estas dos ramas del desarrollo para operarla* lo cual se interpreta de otro modo que personas de tercera edad !a e'cepción de inenieros e'perimentados# % nios menores de entre 7 % 44 aos no pueden utilizar esta $erramienta en el primer momento* pero para su suerte* se encuentran diversidad de manuales en la p(ina o,cial e incluso* pueden adquirirse libros donde se e'plica cómo utilizar esta $erramienta did(ctica e innovadora. Adem(s* e'iste en internet un simulador virtual de Arduino de licencia libre llamado 8irtual IreadIoard* que a%uda al aprendizaje de esta plataforma antes de comenzar a utilizarla de manera o,cial* ofreciendo las $erramientas necesarias % el mismo soporte que esta placa* pero de manera diital.

5enta6as E'iste una diversidad de plataformas que operan con micro controladores disponibles para la computación a nivel f2sico !$ardware#.  9odas estas $erramientas se oranizan en paquetes f(ciles de usar para minimizar el trabajo del desarrollo a nivel de proramación !software#. =frece ventajas tales como alunas pueden: •

•

Asequible / Las placas Arduino son m(s asequibles comparadas con otras plataformas de microcontroladores. La versión m(s cara de un módulo de Arduino puede ser montada a mano* e incluso %a montada cuesta bastante menos de N6W !X4666 pesos apro'imadamente# Multi/lataforma / El software de Arduino funciona en los sistemas operativos ;indows* Macintos$ =? % Linu'. La ma%or2a de los entornos para microcontroladores est(n limitados a ;indows.

Entorno de proramación simple % directo / El entorno de proramación de Arduino es f(cil de usar para principiantes % lo su,cientemente &e'ible para los usuarios avanzados. ensando en los profesores* Arduino est( basado en el entorno de proramación de rocesin con lo que el estudiante que aprenda a proramar en este entorno se sentir( familiarizado con el entorno de desarrollo Arduino. •

•

•

?oftware ampliable % de códio abierto/ El software Arduino est( publicado bajo una licencia libre % preparado para ser ampliado por proramadores e'perimentados. El lenuaje puede ampliarse a trav)s de librer2as de CSS* % si se est( interesado en profundizar en los detalles t)cnicos* se puede dar el salto a la proramación en el lenuaje A8+ C en el que est( basado. De iual modo se puede aadir directamente códio en A8+ C en tus proramas si as2 lo deseas. Qardware ampliable % de Códio abierto / Arduino est( basado en los microcontroladores A9MEA4NO* A9MEABHO % A9MEA4HO6. Los planos de los módulos est(n publicados bajo licencia Creative Commons* por lo que diseadores de circuitos con e'periencia pueden $acer su propia versión del módulo* ampli(ndolo u optimiz(ndolo. @ncluso usuarios relativamente ine'pertos pueden construir la versión para placa de desarrollo para entender cómo funciona % a$orrar alo de dinero.

5alores es"erados Qa% muc$os otros microcontroladores % plataformas microcontroladoras disponibles para computación f2sica. aralla' Iasic ?tamp*
/arato# Las placas Arduino son relativamente baratas comparadas con otras plataformas microcontroladoras. La versión menos cara del módulo Arduino puede ser ensamblada a mano* e incluso los módulos de Arduino preensamblados cuestan menos de X76.

Multi"lata4orma# El software de Arduino se ejecuta en sistemas operativos ;indows* Macintos$ =? % <3JLinu'. La ma%or2a de los sistemas microcontroladores est(n limitados a ;indows. Entorno de "rogramación sim"le y claro# El entorno de proramación de Arduino es f(cil de usar para principiantes* pero su,cientemente &e'ible para que usuarios avanzados puedan aprovec$arlo tambi)n. ara profesores* est( convenientemente basado en el entorno de proramación rocessin* de manera que estudiantes aprendiendo a proramar en ese entorno estar(n familiarizados con el aspecto % la imaen de Arduino. 2ódigo aierto y so4t3are e8tensile# El software Arduino est( publicado como $erramientas de códio abierto* disponible para e'tensión por proramadores e'perimentados. El lenuaje puede ser e'pandido mediante librerias CSS* % la ente que quiera entender los detalles t)cnicos pueden $acer el salto desde Arduino a la proramación en lenuaje A8+ C en el cual est( basado. De forma similar* puedes aadir códio A8+/C directamente en tus proramas Arduino si quieres. 2ódigo aierto y hard3are e8tensile# El Arduino est( basado en microcontroladores A9MEAO % A9MEA4NO de Atmel. Los planos para los módulos est(n publicados bajo licencia Creative Commons* por lo que diseadores e'perimentados de circuitos pueden $acer su propia versión del módulo* e'tendi)ndolo % mejor(ndolo. @ncluso usuarios relativamente ine'pertos pueden construir la versión de la placa del módulo para entender cómo funciona % a$orrar dinero.

Material

&esultados otenidos

R

(esarrollo 9.:

2onclusión