ELECTRÓNICA DIGITAL 2019-I
LABORATORIO 6: SENSORES Y ACTUADORES DIGITALES CON ARDUINO
1.-PROGRAMACIÓN BÁSICA CON IDE ARDUINO:
La programación de Arduino es la programación de un microcontrolador. Esto era algo más de los ingenieros electrónicos, pero Arduino lo ha extendido a todo el público. Arduino ha socializado la tecnología.Programar Arduino consiste en traducir a líneas de código las tareas automatizadas que queremos hacer leyendo de los sensores y en función de las condiciones del entorno programar la interacción con el mundo exterior mediante unos actuadores. Arduino proporciona un entorno de programación sencillo y potente para programar, pero además incluye las herramientas necesarias para compilar el programa y “quemar” el programa ya compilado en la memoria flash del microcontrolador. Además el IDE nos ofrece un sistema de gestión de librerías y placas muy práctico. Como IDE es un software sencillo que carece de funciones avanzadas típicas de otros IDEs, pero suficiente para programar.
1.1.-ESTRUCTURA DE UN SKETCH:
Un programa de Arduino se denomina sketch o proyecto y tiene la extensión .ino. Importante: para que funcione el sketch, el nombre del fichero debe estar en un directorio con el mismo nombre que el sketch. No es necesario que un sketch esté en un único fichero, pero si es imprescindible que todos los ficheros estén dentro del mismo directorio que el fichero principal.
IMAGEN 1 : EJEMPLO DE LA ESTRUCTURA DE UN SKETCH.
La estructura básica de un sketch de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes son obligatorios y encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.
setup() – http://arduino.cc/en/Reference/Setup
loop() – http://arduino.cc/en/Reference/Loop
Adicionalmente se puede incluir una introducción con los comentarios que describen el programa y la declaración de las variables y llamadas a librerías.
IMAGEN 2 : EJEMPLO DE SETUP()
Setup() es la parte encargada de recoger la configuración y loop() es la que contiene el programa que se ejecuta cíclicamente (de ahí el término loop –bucle-). Ambas funciones son necesarias para que el programa trabaje.
La estructura del sketch está definida en el siguiente enlace: http://arduino.cc/en/Tutorial/Sketch
Se puede resumir un sketch de Arduino en los siguientes diagramas de flujo:
Un ejemplo puede ser el diagrama de flujo de un sistema de arranque y parada de un motor DC:
IMAGEN 3 : DIAGRAMA DE FLUJO DE UN ARRANQUE DE MOTOR.
IMAGEN 4 : ESQUEMA DE CONEXIONADO EN EL CIRCUITO.
1.2.- LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN ARDUINO:
El lenguaje de programación de Arduino es C++. No es un C++ puro sino que es una adaptación que proveniente de avr-libc que provee de una librería de C de alta calidad para usar con GCC(compilador de C y C++) en los microcontroladores AVR de Atmel y muchas utilidades específicas para las MCU AVR de Atmel como avrdude: https://learn.sparkfun.com/tutorials/pocket-avr-programmer-hookup-guide/using-avrdude
Las herramientas necesarias para programar los microcontroladores AVR de Atmel son avr-binutils, avr-gcc y avr-libc y ya están incluidas en el IDE de Arduino, pero cuando compilamos y cargamos un sketch estamos usando estas herramientas. Aunque se hable de que hay un lenguaje propio de programación de Arduino, no es cierto, la programación se hace en C++ pero Arduino ofrece una api o core que facilitan la programación de los pines de entrada y salida y de los puertos de comunicación, así como otras librerías para operaciones específicas. El propio IDE ya incluye estas librerías de forma automática y no es necesario declararlas expresamente. Otra diferencia frente a C++ standard es la estructuctura del programa que ya hemos visto anteriormente.
Además todo esto no solo es válido para las placas Arduino, sino para muchas otras placas y microcontroladores que usando el mismo lenguaje de programación tenemos soporte para compilarlo y transferir el código binario a la memoria flash del microcontrolador.
Un ejemplo de uso de funciones AVR que no dispone el entorno de Arduino es cuando queremos hacer delays muy pequeños. La función delayMircoseconds() puede hacer el delay más pequeño con el lenguaje de Arduino que es de 2 microsegundos.
Para delays menores es necesario usar ensamblador y en concreto la función ‘nop’ (no operation. Cada llamada a ‘nop’ ejecuta un ciclo de reloj que para 16 MHz es un retraso de 62,5 ns.
IMAGEN 5 : CODIGO DE UTILIZACION DELAY "NOP"
Otra característica propia de la programación de microcontroladores en C++ son el acceso a los elementos de HW mediante la lectura y escritura en los registros del microcontrolador.
IMAGEN 6 : PARTES DE UN ARDUINO "UNO"
Los registros son unas zonas concretas de la memoria RAM accesibles directamente desde la CPU o desde otros elementos del microcontrolador que permite hacer operaciones directas.
IMAGEN 7 : ZONAS CONCRETAS DE LA MEMORIA RAM.
IMAGEN 8 : EJEMPLO DE ARDUINO DE ATMEGA 328
VIDEO 1 : TAREAS GUIADAS DENTRO DEL LABORATORIO.
IMAGEN 9 : CODIGO ARDUINO DE DISPLAY 7 SEGMENTOS ACENDENTE.
IMAGEN 10 : CIRCUITO IMPLEMENTADO CON 7 DISPLAYS CON 7 LEDS
IMAGEN 11 : CÓDIGO DE ARDUINO DISEÑADO PARA UN SEMÁFORO.
IMAGEN 12 : CÓDIGO DE ARDUINO PARA 7 DISPLAYS CON 7 LEDS EN FORMA DESENDENTE.
3.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES. ¿QUÉ HE APRENDIDO DE ESTA EXPERIENCIA?
OBSERVACIONES:
1. Se observo que el interruptor de pin B le faltaba botonera , pero aun asi podiamos trabajar con el interruptor.
2. Se observo que al poner en desorden los pines no encienden los leds según la programación dada . ocurre todo lo contrario . Enciende pero en un desorden numerico.
3. Se observo que el PROTOBOARD es un dispositivo capaz de recibir señales digitales nos ayuda a entender los dispositivos digitales
4. Se observo que el arduino tiene 12 pines divididos en dos partes
5. Se observo que la programación del arduino se puede realizar a través del programa Arduino como también cnd block
CONCLUSIONES:
1. Se concluye que el arduino es un micro controlador que funciona a través de programación y es de gran utilidad ya que sirve para programar infinidad de cosas
2. Se concluye que al crear la programación, antes de enviarla al arduino es necesario es necesario revisarlo y nos indicara los posibles errores si hubiera
3. Se concluye que elaboramos los esquemas correspondientes en el programa del arduino analizando la programación correspondientemente.
4. Se concluye que el Software Proteus nos ayuda simular los distintos circuitos elaborados para que no ocurra ninguna falla al momento de realizarlos físicamente.
5. Se concluye que utilizamos un contador de pulsos para hacer conteo ascendente y descendente de el reto del semáforo.
¿ QUE APRENDIMOS DE ESTA EXPERIENCIA?
Cotidianamente podemos caminar por las calles y encontrarnos con semáforos que controlan el paso vehicular o peatonal , pero ¿Como se realiza el cambio de colores ademas del conteo ?. Esto fue lo aprendimos en clase primeramente realizamos un ejercicio en el cual utilizamos un código de arduino el cual realizaría un conteo en nuestro entrenador . Tuvimos cuidado al conectar los pines del arduino ya que una mala conexión lo llegaría a a averiar. Después de realizar el conexionado físico con los pines de los leds y displays , subimos el codigo a la placa de arduino . Funciono y aprendimos el conteo ascendente y descendente simplemente implementando partes del código (esto se explica en la parte superior de este blog). Despues asumimos el reto de realizar el ejercicio del SEMÁFORO , el cual exitosamente se colocaron 3 pines de salida y entrada los cuales los pusimos en un rango de 56 - 59 y en descendente de 59-56 .
4.-INTEGRANTES (INCLUYE FOTO DE TODOS):
IMAGEN 13 : INTEGRANTES DE GRUPO
Revisado
ResponderEliminar