Tecnológico Nacional de México

Transcripción

1 Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Ensenada Introduccio n a la tecnologí a arduino Instructor: M. E. Oscar Martin Tirado Ochoa Ensenada, B. C. Junio del 2015

2 Contenido Hola mundo... 3 Lectura de botones... 5 Variador de voltaje... 7 Convertidor analógico digital... 9 Control de servomotor Pantalla de cristal líquido... 11

3 Hola mundo Esta primera práctica tiene como objetivo la verificación y puesta en marcha de nuestro sistema Arduino, siendo en algunos casos la primera interacción con la misma en cuya situación el objetivo será la familiarización con esta tecnología. Una vez instalado el software y con el cable usb disponible, se realiza la conexión del diodo emisor de luz (LED) con su respectiva resistencia (de 330Ω a 1kΩ), como se muestra en la figura 1: Figura 1.- Circuito de practica hola mundo. Se abre el software de arduino para proceder a compilar y cargar el código que se mostrara a continuación en el circuido que se mostró anteriormente en la figura. /*Hola mundo a encendido de un LED*/ // El pin 13 tendra el LED int led = 13; //Configuracion del pin 13 como salida pinmode(led, OUTPUT); // Ciclo de programa void loop() { digitalwrite(led, HIGH); //Activa el LED

4 Utilizando el mismo circuito mostrado en la figura, se procede a modificar el código de la práctica hola mundo en el cual se iluminaba un led al inicializar el programa, en esta ocasión deberá parpadear a frecuencia de 1 segundo por cambio de estado. /* Hola mundo b Parpadeo de un LED */ // El pin 13 tendra el LED int led = 13; //Configuracion del pin 13 como salida pinmode(led, OUTPUT); // Ciclo de programa void loop() { digitalwrite(led, HIGH); //Activa el LED delay(1000); //Espera de 1 segundo digitalwrite(led, LOW); //Desactiva el LED delay(1000); Realice los cambios necesarios para modificar la frecuencia del parpadeo a 2, 3 y 5 segundos. Por ultimo genere un programa que solo realice tres parpadeos y se apague, con la frecuencia que usted considere mejor.

5 Lectura de botones Al desarrollar esta práctica se trabajara con la lectura de puertos digitales, para realizar cambios en la operación del microcontrolador a través de botones de presión, los cuales en la posteridad pueden sustituidos por algún otro componente digital de dos estados de tecnología TTL o en su defecto por más de un solo botón. Recuerde primeramente armar el circuito electrónico como se muestra en la figura 2 o en caso de querer modificarlo, deberá identificar bien las entradas y salidas del microcontrolador. Figura 2.- Circuito para lectura de botón. Una vez implementado el circuito se procede a realizar la escritura del código que se muestra a continuación para poder compilar, cargar y correr el microcontrolador. /* Lectura de botones Activa y desactiva el LED conectado al pin 13. */ // Declaracion de constantes const int buttonpin = 2; //Pin del boton const int ledpin = 13; //Pin del LED //Declaracion de variables int buttonstate = 0; //Variable de lectura //Configuracion del pin de salida para el LED pinmode(ledpin, OUTPUT); //Configuracion de pin como entrada para el boton pinmode(buttonpin, INPUT); void loop(){ //Lee el estado del boton buttonstate = digitalread(buttonpin); //Verifica que el botón este presionado if (buttonstate == HIGH) { //Activa el LED digitalwrite(ledpin, HIGH); else { //Desactiva el LED digitalwrite(ledpin, LOW);

6 Una vez realizada la práctica del encendido y apagado de un LED, se continuara con los cambios de secuencia en el encendido de LEDs, para lo cual se utilizara la lectura de botones en dicha secuencia. /* Lectura de botones b Cambia secuencia de LEDs. */ // Declaracion de constantes const int buttonpin = 2; //Pin del boton const int ledpin1 = 13; //Pin del LED const int ledpin2 = 12; //Pin del LED //Declaracion de variables int buttonstate = 0; //Variable de lectura //Configuracion del pin de salida para el LED pinmode(ledpin1, OUTPUT); pinmode(ledpin2, OUTPUT); //Configuracion de pin como entrada para el boton pinmode(buttonpin, INPUT); void loop(){ //Lee el estado del boton buttonstate = digitalread(buttonpin); //Verifica que el botón este presionado if (buttonstate == HIGH) { //Activa el LED digitalwrite(ledpin1, HIGH); delay(1000); else { digitalwrite(ledpin2, HIGH); delay(1000); digitalwrite(ledpin1, LOW); delay(1000); digitalwrite(ledpin2, LOW); delay(1000); Realice las adecuaciones necesarias para tener un botón de encendido para iniciar con las secuencias, y otro botón para el apagado, dando con ello el fin de las secuencias.

7 Variador de voltaje Esta práctica nos mostrara y confirmara el uso de variadores de voltaje programados, los cuales pueden ser utilizados como modificadores de iluminación, sonido e incluso en velocidades de motores de cd. Para iniciar con la práctica utilizaremos un LED como se muestra en la figura 3, aunque posteriormente se podrá cambiar el otro elemento para su cotejo y practica efectiva de visualización. Figura 3.- Diagrama electrónico variador de voltaje Nuevamente se entrega un código a fin de acelerar el proceso de programación, pero recuerde que en este punto ya es capaz de analizar las mejoras tanto de hardware como de software, comparta sus experiencias con el grupo. /* Variador de voltaje intermitente */ int ledpin = 9; // LED connected to digital pin 9 void loop() { //Activacion de minimo a maximo for(int fadevalue = 0 ; fadevalue <= 255; fadevalue +=5) { analogwrite(ledpin, fadevalue); delay(30); //Desactivacion de maximo a minimo for(int fadevalue = 255 ; fadevalue >= 0; fadevalue -=5) { analogwrite(ledpin, fadevalue); delay(30);

8 Modifique el hardware para conectar un motor de corriente directa, así como el software para tener un botón de incremento de velocidad en el motor y otro para el decremento del mismo, además de incluir un botón para encendido y apagado del propio motor.

9 Convertidor analo gico digital El convertidor analógico digital se utiliza en un sin número de aplicaciones, y es la parte fundamental en los sistemas de adquisición de datos, por lo que se consideró importante mostrar su operación en este curso. Se sugiere utilizar un potenciómetro para generar la diferencia de voltaje en la señal analógica a introducir en el convertidor analógico digital del microcontrolador, aunque puede ser remplazado por un sensor, preferentemente linealizado o instrumentado a 0v 5v. Figura 4.- Circuito para convertidor analógico digital Es de vital importancia tener bien ubicada la señal analógica en uno de los canales analógicos de la placa arduino, debido a la interconexión de la misma con el Convertidor Analógico Digital (CAD). Una vez con el programa corriendo se deberá proceder a verificar los datos que nos enviar el convertidor analógico digital, así como el cambio en la configuración del CAD. /*Lectura de voltaje */ Serial.begin(9600); void loop() { int sensorvalue = analogread(a0); float voltage = sensorvalue * (5.0 / ); Serial.println(voltage); Modifique su proyecto para visualizar el valor del convertidor analógico digital a través de LEDs, de manera binaria.

10 Control de servomotor Las aplicaciones con servomotores son altamente utilizadas en el área de la robótica y el control, debido a su gran precisión en los grados a rotar en las articulaciones. Un servo cuenta con una gran facilidad en el cambio de dirección pero su limitante son los giros de 360, por lo que se trabajara con la inversión del giro, en busca de la identificación práctica. Figura 5.- Circuito para el control de un servomotor. Se recomienda que una vez operando el servomotor con el código entregado, se realicen modificaciones del mismo para identificar la relación que guarda entre hardware y software para lograr un aprendizaje real. // Sweep #include <Servo.h> Servo myservo; //Crea un objeto para controarl el servo int pos = 0; void setup() { myservo.attach(9); //Vincula el servo al pin 9 void loop() { for(pos = 0; pos < 180; pos += 1) // Va de 0 a 180 grados en paso de 1 grado { myservo.write(pos); delay(15); for(pos = 180; pos>=1; pos-=1) // Va de 180 a 0 grados { myservo.write(pos); delay(15); Modifique su proyecto colocando un botón con el cual pueda hacer girar el servomotor a la derecha y otro a la izquierda.

11 Pantalla de cristal lí quido Este tipo de dispositivos es cada vez más utilizado por los desarrolladores de tecnología, logrando una incorporación en prácticamente cualquier tipo de mercado, tal es el caso que casi cualquier electrodoméstico en la actualidad cuenta con uno de ellos, los automóviles, aviones, dispositivos personales, entre varios. Figura 6.- Conexión electrónica para una pantalla de cristal líquido. Una vez programado el microcontrolador juegue con el código para observar el comportamiento de la pantalla, logrando relacionarse con esta tecnología de suma importancia. Se recomienda utilizar la pantalla de cristal líquido con alguna de las prácticas desarrolladas con anterioridad para lograr observar los datos a través de ella y no depender del equipo de cómputo para dicha visualización. /* Pantalla de cristal liquid de 16x2, controlador Hitachi HD44780 The circuit: * LCD RS pin to digital pin 12 * LCD Enable pin to digital pin 11 * LCD D4 pin to digital pin 5 * LCD D5 pin to digital pin 4 * LCD D6 pin to digital pin 3 * LCD D7 pin to digital pin 2 * LCD R/W pin to ground * 10K resistor: * wiper to LCD VO pin (pin 3) */ #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); lcd.begin(16, 2); lcd.print("hello, world!"); void loop() { // Colocar el cursor en la column 0, linea 1 lcd.setcursor(0, 1); lcd.print(millis()/1000); Modifique la práctica para agregar un sensor de temperatura y mostrar su valor en grados centígrados utilizando la pantalla LCD, además de su valor decimal al lado del mismo.