MIGUELTECNOLOGÍA
I.E.S. JOSÉ SARAMAGO (Humilladero)
Unidad 2: Introducción a la programación de Arduino
1. INTRODUCCIÓN
Arduino es una de las placas más populares del mundo. Su versatilidad y la infinidad de posibilidades que ofrece la convierten en una de las herramientas de programación más completas del mercado.
Está basada en la filosofía del software libre, es una plataforma de electrónica «open-source» o de código abierto cuyos principios son contar con software y hardware fáciles de usar. Básicamente lo que permite esta herramienta es la generación de infinidad de proyectos interactivos para cualquier persona, desde una báscula, un reloj, hasta unas puertas controladas por voz, etc.
Esta plataforma se inició en el año 2005 como un proyecto para estudiantes en el Instituto IVREA, en Italia. Por aquella época, uno de los fundadores de Arduino, Massimo Banzi, daba clases en dicho Instituto.
El nombre del proyecto viene del nombre del «Bar di Re Arduino» (Bar del Rey Arduino) donde Massimo Banzi pasaba algunas horas. El rey Arduino fue rey de Italia entre los años 1002 y 1014.
En la creación de este proyecto contribuyó el estudiante colombiano Hernando Barragán, quien desarrolló la tarjeta electrónica, el lenguaje de programación y la plataforma de desarrollo. Una vez concluida dicha plataforma, los investigadores trabajaron para hacerlo más ligero, económico y disponible para la comunidad de software libre (hardware y código abierto). El instituto finalmente cerró sus puertas, así que los investigadores, entre ellos el español David Cuartielles, promovieron la idea.
Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, o bien conectarse a otros dispositivos o interactuar con otros programas, para interactuar tanto con el hardware como con el software.
Al tratarse de una placa de hardware libre, cualquiera puede adaptarla a sus necesidades, cambiarla de forma, etc. por esa razón existen «clones» y variantes de Arduino.
2. PARTES DE LA PLACA ARDUINO
La placa Arduino dispone de varios conectores y pines de conexión de sensores o actuadores, como veremos a continuación:
Los Pines Digitales: Pueden ser configurados como entradas o salidas y sirven para encender luces, motores, electro válvulas, relés entre otros. Si trabaja como entrada sirve para detectar cambios de estado.
Los Pines PWM: Son pines que pueden ser configurados con una señal PWM (Ancho por Modulación de Pulso) son muy usados para controlar la velocidad de motores, regular intensidades, entre otros.
Los Pines Analógico/Digital: Sirven para capturar las señales del mundo real, como la medida de los sensores.
Pines de Alimentación: Nos ofrece dos pines, uno de 5V y otro de 3.3V, nos sirve para alimentar nuestros circuitos o protoboards.
Puerto USB: Sirve para conectar la placa Arduino con el ordenador mediante un puerto USB.
ICSP: Sirve para programar el firmware de la placa.
Jack de alimentación: Permite hacer proyectos autónomos conectando una fuente de alimentación.
El funcionamiento de la placa Arduino es igual que el de otras placas que ya hemos utilizado (Zum Core 2 y Micro:Bit):
Conectamos en los pines correctos los sensores y actuadores necesarios para nuestro proyecto.
Construimos el programa en el ordenador y lo pasamos al microcontrolador mediante el cable USB.
3. PROGRAMACIÓN POR BLOQUES DE ARDUINO
Para programar la placa de Arduino por bloques existen varias posibilidades. Nosotros vamos a utilizar Tinkercad, que nos permite realizar las conexiones en pantalla y simular los circuitos.
3.1. Introducción a la programación de Arduino con Tinkercad
Para comenzar, vamos a realizar el típico circuito de un LED intermitente, para ello monta en Tinkercad el siguiente circuito y construye el programa de bloques de abajo:
¿Porqué se coloca una resistencia en serie con el LED?
¿Cuál es el valor de la resistencia?
¿Por qué se ha elegido ese valor de resistencia?
Observa cómo se enciende el LED integrado «L» de la placa de Arduino al mismo tiempo que el LED que hemos conectado. Dicho LED está conectado a la patilla 13 y tiene su propia resistencia interna.
A la derecha de la imagen anterior se encuentra el mismo programa pero mediante programación textual.
Identifica cada bloque con el comando correspondiente.
void setup ( )
{ }
equivale al bloque al iniciar. Aquí se colocan los comandos que se ejecutan al inicio del programa una sola vez, como la configuración de los sensores.
https://www.tinkercad.com/things/8GrACoLTQ7C?sharecode=OOaRmJpwzP-vbd7fevIm_EiwQS9rGVn9NEYFFXAi5So
4. USO DE LA PROTOBOARD
Es una placa que permite conectar componentes electrónicos para probar su funcionamiento antes de realizar nuestro proyecto a una tarjeta electrónica PCB.
4.1. Los tamaños del Protoboard
Podemos encontrar diferentes tamaños de protoboards, normalmente para identificar el tamaño de una tarjeta nos referimos a la cantidad de puntos.
Cómo podemos observar en esta placa, tenemos un par de líneas rojas y azules en los extremos, cada línea está conectada en el interior de lado a lado en forma horizontal.
En el centro del protoboard veremos muchas líneas de 5 puntos, estos 5 puntos están conectados entre sí, sin embargo no están conectados con ninguna otra línea, es decir son independientes.
Podemos observar que existe un espacio en el centro del protoboard, este espacio nos servirá para diferentes componentes electrónicos, uno de ellos puede ser un microcontrolador, al conectarlo al centro sus patas no se conectarán entre sí.
Podemos observar que existen algunas tarjetas que necesitarán estar conectadas en el centro y de los extremos para tener corriente en toda la tarjeta.
Existe unas pequeñas tarjetas que no tienen líneas de corriente, por su tamaño son prácticas para algunos pequeños proyectos.
Normalmente se conectan las líneas laterales mediante dos cables, para tener fácilmente accesibles los terminales de alimentación a lo largo de toda la placa.
Para incluir comentarios en nuestros programas y poder así entender mejor su funcionamiento, se emplea el símbolo //
Conecta un segundo LED a la placa arduino en el pin 12 y realiza un programa para que parpadeen alternativamente.
5. PRÁCTICAS DE ARDUINIO CON TINKERCAD
1.- PRÁCTICAS CON LUCES LED:
Práctica 0: hola mundo (sólo placaArduino).
Práctica 1: hola mundo (con protoboard y LED).
Práctica 2: latidos del corazón.
Práctica 3: luces de policía.
Práctica 4: semáforo.
Práctica 5: semáforo con peatones.
2.- PRÁCTICAS CON INTERRUPTORES Y PULSADORES
Práctica 1: encender la luz.
Práctica 2: conmutar entre dos luces LED.
Práctica 3: luces conmutadas.
Práctica 4: mecanismo de seguridad de maquinaria peligrosa.
Práctica 5: pulsador.
Práctica 6: conmutar luces con un pulsador.
3.- PRÁCTICAS CON POTENCIÓMETROS:
Práctica 1: controlar LED con potenciómetro (conexión directa).
Práctica 2: controlar 2 LEDES con un potenciómetro (conexión directa).
Práctica 3: control de LED mediante un potenciómetro y Arduino.
Práctica 4: conmutación entre 3 LEDES con un potenciómetro.
Práctica 5: combinación de caja fuerte con un potenciómetro (en preparación).
4.- PRÁCTICAS CON LDR:
Práctica 1: leer el valor de la LDR.
Práctica 2: sensor de luces automáticas.
Práctica 3: medidor de luz ambiente.
5.- PRÁCTICAS CON ZUMBADOR:
Práctica 1: timbre de supermercado.
Práctica 2: piano con pulsadores.
Práctica 3: concurso de televisión.
Práctica 4: crear sonidos según iluminación.
Práctica 5: alarma con zumbador.
(Prácticas compartidas en Tinkercad por Ernesto Jorge Abad Fernández)
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