La plataforma Arduino

Transcripción

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2 La plataforma Arduino Arduino es una plataforma de electrónica abierta que permite crear prototipos a partir de software y hardware libres. Toma información de su entorno por medio de sensores y con la información recibida, puede actuar sobre lo que le rodea. El microcontrolador de la placa se programa mediante un lenguaje basado en C/C++ y un entorno de desarrollo (IDE) de tipo open software.

3 Dispositivos interactivos: sensores y actuadores Dispositivos interactivos: Circuitos electrónicos que sienten el entorno a través de sensores (componentes electrónicos que convierten información del mundo real en señales eléctricas). El dispositivo procesa esta información mediante software. Luego, puede interactuar con el mundo mediante actuadores o activadores (componentes electrónicos que pueden convertir señales eléctricas en acciones físicas).

4 El hardware de Arduino La placa Arduino es un pequeño circuito (la placa) con un ordenador en un chip (el microcontrolador), un ATmega328. botón de reset 14 pines de E/S digital (0 a 13): si van a ser de entrada o salida se especifica en el sketch creado en el IDE. 6 pines de salida analógica (3,5,6,9,10 y 11). La placa se activa desde el puerto USB de un equipo externo o con un adaptador de CA de 9 voltios (6-12V). microcontrolador 6 pines de entrada analógica (0 a 5): aceptan valores de voltaje desde un sensor y los convierten en un nº comprendido entre 0 y 1023.

5 El software (IDE) El entorno de desarrollo integrado (IDE, Integrated Development Environment) lo usamos para crear un pequeño programa (sketch) que cargamos en la placa de Arduino y le dice al microprocesador lo que tiene que hacer. Esencialmente, el ciclo de programación es: Conectar la placa en un puerto USB de nuestro equipo. Escribir un sketch para activar la placa. Cargarlo en la placa y esperar a que se reinicie ésta. La placa ejecuta el sketch escrito.

6 Instalar Arduino en nuestro equipo 1. Descargar el entorno de desarrollo desde 2. Guardamos el archivo y doble clic para abrirlo. 3. Se crea una carpeta arduino-(versión) que se puede colocar donde queramos. 4. A continuación, instalamos los controladores de comunicación con la placa por el puerto USB. Si Windows no lo encuentra por sí mismo, buscar y seleccionar el archivo arduinouno.inf (en la carpeta de controladores o drivers)

7 Hacer parpadear un LED Este sketch nos va a servir para probar la placa. Conectamos un LED como se indica en la figura. Ahora, mediante código le decimos lo que queremos que haga: 1. Abrimos la carpeta con el IDE de Arduino. 2. Doble clic para iniciarlo. 3. Seleccionamos Archivo>Nuevo y nos pide un nombre para guardar el programa. 4. Lo llamamos LED_parpadeante o (Blinking_LED), OK y escribimos el código. K: cátodo, negativo, pata corta A: ánodo, positivo, pata larga

8 Hacer parpadear un LED (2) /* Ejemplo 1 : Blinking LED */ const int LED = 13; // LED conectado al pin digital 13 void setup() { pinmode(led, OUTPUT); } void loop() { digitalwrite(led, HIGH); delay(1000); digitalwrite(led, LOW); delay(1000); } // establece el pin digital como salida // enciende el LED // esperamos 1 sg // apaga el LED // esperamos 1 sg

9 Hacer parpadear un LED (3) 5. Verificamos si el código es correcto: clic en el botón Verificar. Si está bien, aparecerá un mensaje Done Compiling en la parte inferior. 6. Lo cargamos en la placa: Subir o Upload to I/O. Aparecerá un mensaje Done Uploading. (los LED s RX y TX parpadean durante el proceso de carga). Si todo ha ido bien, el LED L y el que hemos puesto, parpadearán a intervalos de 1 segundo. Verificar Subir

10 Hacer parpadear un LED (4): el código paso a paso La función setup() es donde colocamos el código que queremos que se ejecute una vez al principio, y loop() contiene la esencia del programa que se repite indefinidamente. const int LED = 13; // LED connected to digital pin 13 Cada vez que aparezca LED, Arduino escribe el valor entero 13 y entiende que el LED está conectado al pin 13 de la placa Arduino. pinmode(led, OUTPUT); // sets the digital pin as output Los pins digitales se pueden usar como entrada, INPUT o salida, OUTPUT. En este caso, lo necesitamos de salida y lo especificamos en los argumentos de la función pinmode() digitalwrite(led, HIGH); // turns the LED on digitalwrite() puede encender, HIGH, o apagar, LOW, cualquier pin que se haya configurado como OUTPUT. El LED se convierte así en un activador. delay(1000); // waits for a second delay() consigue que el procesador se quede quieto, sin hacer nada, durante el tiempo especificado en milásimas de segundo. Así el LED está encendido 1 segundo. digitalwrite(led, LOW); Apaga el LED. HIGH son 5V y LOW 0V. delay(1000); El LED se apagará durante 1 segundo. // turns the LED off // waits for a second

11 Hacer parpadear un LED (5) Luego el programa hace lo siguiente: Convierte el pin 13 en una salida (una vez al principio). Entra en un bucle. Enciende el LED conectado al pin 13. Espera un segundo. Apaga el LED. Espera otro segundo. Vuelve al inicio del bucle. Pruebas Se pueden cambiar los retardos de apagado y encendido. Qué pasa cuando éstos se hacen muy pequeños? Cambiar de pin: por ejemplo, utilizar el 8. Diseña un montaje con dos LED en los pines 4 y 9. El 1º se enciende y apaga cada 5 s y el 2º cada 3 s.

12 Un botón para controlar el LED Vamos a introducir una nueva función: digitalread(). Ésta comprueba si hay algún voltaje aplicado a un pin concreto y devuelve un valor HIGH o LOW dependiendo de lo que encuentre. Y vamos a utilizar algunos componentes nuevos: la placa de pruebas sin soldadura resistencia de 10 kω interruptor de botón cables de puente Así que Archivo>Nuevo, le ponemos un nombre, y escribimos el siguiente código:

13 código para controlar el LED: /* Ejemplo 2: encender el LED al pulsar el botón */ const int LED = 13; const int BUTTON = 7; int val = 0; // the pin for the LED // the input pin where the pushbutton is connected // val will be used to store the state of the input pin void setup() { pinmode(led, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output pinmode(button, INPUT); // and BUTTON is an input void loop() { val = digitalread(button); // leer el valor de entrada y guardarlo // ahora comprobamos si la entrada es HIGH (button pressed) if (val == HIGH) { digitalwrite(led, HIGH); // encender el LED else { digitalwrite(led, LOW); y si todo va bien, el LED se encenderá al pulsar el botón y mientras esté pulsado, estará encendido.

14 Un botón para controlar el LED: pulsar y soltar Pero nos gustaría que al soltar el botón, el LED se quede encendido Vamos a introducir una nueva variable para almacenar el estado del LED. // Ejemplo 3A: Encender el LED y mantenerlo encendido tras soltar el botón const int LED = 13; // the pin for the LED const int BUTTON = 7; // the input pin where the pushbutton is connected int val = 0; // val will be used to store the state of the input pin int state = 0; // 0 = LED off while 1 = LED on void setup() { pinmode(led, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output pinmode(button, INPUT); // and BUTTON is an input } void loop() { val = digitalread(button); // read input value and store it // comprobar si la entrada es HIGH (button pressed) y cambiar el estado if (val == HIGH) { state = 1 - state; } if (state == 1) { } digitalwrite(led, HIGH); } else { digitalwrite(led, LOW); } // turn LED ON el comportamiento no es el esperado Qué ocurre? Arduino es muy rápido!!

15 pulsar y soltar: 1ª mejora // Ejemplo 3B: Encender el LED y mantenerlo al soltar el botón. Primera mejora const int LED = 13; // the pin for the LED const int BUTTON = 7; // the input pin where the pushbutton is connected int val = 0; // val will be used to store the state of the input pin int old_val = 0; // this variable stores the previous value of "val" int state = 0; // 0 = LED off and 1 = LED on void setup() { pinmode(led, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output pinmode(button, INPUT); // and BUTTON is an input Necesitamos detectar el momento exacto en que se pulsa el botón. Vamos a guardar el valor de val antes de leerlo de nuevo, así podemos comparar la posición actual del botón con la anterior y cambiar state sólo cuando el botón pasa a HIGH después de ser LOW void loop(){ val = digitalread(button); // leer el valor de entrada y guardarlo // comprobar si ha habido una transición if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)){ state = 1 - state; old_val = val; // ahora que val es antiguo, lo guardamos if (state == 1) { digitalwrite(led, HIGH); // turn LED ON else { casi perfecto! vamos a por la última mejora digitalwrite(led, LOW);

16 pulsar y soltar: 2ª mejora Veamos una versión más refinada donde se evitan los efectos rebote Para ello, añadimos un retardo, delay(), de unos 40 milisegundos // Ejemplo 3C: Encender el LED y mantenerlo al soltar el botón. 2º mejora. const int LED = 13; // the pin for the LED const int BUTTON = 7; // the input pin where the pushbutton is connected int val = 0; // val will be used to store the state of the input pin int old_val = 0; // this variable stores the previous value of "val int state = 0; // 0 = LED off and 1 = LED on void setup() { pinmode(led, OUTPUT); // tell Arduino LED is an output pinmode(button, INPUT); // and BUTTON is an input void loop(){ val = digitalread(button); // leer el valor de entrada y guardarlo // comprobar si ha habido una transición if ((val == HIGH) && (old_val == LOW)){ state = 1 - state; delay(40); old_val = val; // ahora que es antiguo, lo guardamos if (state == 1) { digitalwrite(led, HIGH); // turn LED ON else { digitalwrite(led, LOW);

17 INTERFAZ DE NAVE ESPACIAL Descripción del proyecto Vamos a construir un panel de control con un interruptor y luces que se enciende y se apagan. MATERIAL NECESARIO 1 LED verde 2 LED s rojos Un pulsador Resistencia de 10 KΩ 3 resistencias de 220 Ω Cables, placa de montajes 1 placa Arduino A destacar entradas y salidas digitales uso de variables

18 Montamos el circuito INTERFAZ DE NAVE ESPACIAL La pata corta del LED a tierra a través de la resistencia La resistencia de 10 K cierra el circuito cuando el interruptor no está pulsado Podemos cubrir los LED y el botón con la plantilla que viene en la caja

19 // Panel de nave espacial INTERFAZ DE NAVE ESPACIAL int switchstate = 0; //aquí almacenamos el estado del interruptor // declaramos de qué tipo es la variable y le damos un valor inicial // la función setup() se ejecuta una vez al principio void setup() { pinmode(3, OUTPUT); // declaramos los LED s como salidas pinmode(4, OUTPUT); // utilizando la función pinmode() pinmode(5, OUTPUT); pinmode(2, INPUT); // declare the switch pin as an input } /* loop() se ejecuta todo el rato hasta que apaguemos Arduino digitalread() es la función que nos permite saber el valor almacenado en alguna clavija o pin: necesitamos decirle en cuál y lo hacemos pasándole un argumento, el nº de clavija. El valor leido, lo almacenamos en una variable, switchstate. digitalwrite() es la función que nos permite enviar 0V o 5V a una clavija de salida: tiene 2 argumentos, la clavija y el valor que le damos. */

20 void loop() { INTERFAZ DE NAVE ESPACIAL // mirar si hay voltaje en el pin 2 y almacenar la respuesta switchstate = digitalread(2); // si el botón no está pulsado if (switchstate == LOW) { digitalwrite(3, HIGH); // turn the green LED on pin 3 on digitalwrite(4, LOW); // turn the red LED on pin 4 off digitalwrite(5, LOW); // turn the red LED on pin 5 off } else { //si el botón está pulsado digitalwrite(3, LOW); // turn the green LED on pin 3 off digitalwrite(4, LOW); // turn the red LED on pin 4 off digitalwrite(5, HIGH); // turn the red LED on pin 5 on delay(250); // esperar un cuarto de segundo y permutar los LED s digitalwrite(4, HIGH); // turn the red LED on pin 4 on digitalwrite(5, LOW); // turn the red LED on pin 5 off delay(250); } } //volvemos al principio del bucle