Manual de Practicas Arduino

Edificios Inteligentes MANUAL DE PRACTICAS ARDUINO Ing. Ramiro J. Moreno C.

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INTRODUCCION

La plataforma Arduino, est compuesta por hardware y software, la cual

est basada en un microcontrolador con entradas y salidas, tanto analgicas

como digitales. Esta plataforma tiene la caracterstica de ser un sistema

abierto, lo que significa que su diseo como su distribucin son libres, es decir

se puede utilizar sin haber adquirido licencia alguna; as tambin estn

disponibles los archivos de diseo (CAD) permitiendo al usuario adaptarlo a

necesidades especficas. Otra ventaja de Arduino es que es compatible con

Windows, Mac OS y Linux, que a diferencia del entorno de otros

microcontroladores estn limitados a Windows.

Debido a que existen diversas libreras, Arduino puede personalizarse

con nuevas funcionalidades, por lo que esta plataforma facilita el desarrollo de

aplicaciones en distintas reas de la electrnica, tales como: Procesamiento de

seales, electrnica de potencia, automatizacin y control, etc. Actualmente

Arduino, ha comenzado a tomar relevancia a nivel mundial, no solo por ser

una plataforma abierta, sino porque tambin est orientado a usuarios no

programadores, ya que utiliza el lenguaje Processing (el cual ha sido

creado para la enseanza de la programacin en un contexto visual) en

conjunto con Wiring (plataforma de Hardware multipropsito con un

ambiente para no programadores).

Las placas se pueden ensamblar a mano o encargarlas pre ensambladas; el

software se puede descargar gratuitamente. Los diseos de referencia del

hardware (archivos CAD) estn disponibles bajo licencia open-source, por lo

que eres libre de adaptarlas a tus necesidades.

En este manual se describen las propiedades de la plataforma Arduino,

donde en secciones posteriores se listan sus caractersticas principales,

instalacin del software y hardware, as como algunas prcticas que darn las

bases al estudiante para la creacin de sus propios proyectos.


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CARACTERISTICAS GENERALES

Hay muchos otros microcontroladores y plataformas microcontroladores

disponibles para computacin fsica. Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24,

Phidgets, MIT's Handyboard, y muchas otras ofertas de funcionalidad similar.

Todas estas herramientas toman los desordenados detalles de la programacin

de Microcontrolador y la encierran en un paquete fcil de usar. Arduino

tambin simplifica el proceso de trabajo con microcontroladores, pero ofrece

algunas ventajas para profesores, estudiantes y aficionados interesados sobre

otros sistemas.

Actividad I: Visita la pgina de Arduino (http://arduino.cc/en/Main/Products#)

y busca dentro de su catlogo de productos la placa que elegiste y con la que

ests trabajando, ah encontraras la hoja tcnica de datos (datasheet) del

microcontrolador que utiliza tu Arduino, descrgala y con esa informacin junto

con la publicada en el sitio web, da respuesta a los siguientes cuadros.

Arduino (modelo de la placa que utilizo) ________________ es una

placa electrnica basada en un microcontrolador de (nmero de bits) ______

bits, de la compaa: ________________, modelo ( controlador)

_______________, el cual dispone de (nmero de I/O) __________ entradas

y salidas analgicas con resolucin de _______ bits; la tasa de muestreo con

la que trabaja el Arduino, es de hasta ________ ksps (kilomuestras por

segundo). Arduino enumera los pines del 0 al _______, los cuales pueden ser

utilizados como entradas o salidas digitales. Las entradas/salidas trabajan a

_________V. Cada pin puede suministrar (soportar) una corriente

de_________ mA a _______ mA dependiendo del PIN, o recibir de _______

mA a _________ mA, dependiendo del PIN. El (los) pin(es) numero (s)

_________ tambin poseen una resistencia de pull-down.


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CARACTERISTICA DESCRIPCION

Microcontrolador

Voltaje de operacin

Tensin de entrada (recomendada)

Tensin de entrada (limite)

Pines digitales de E/S

Pines de entrada analgicos

Corriente DC por pin E/S

Corriente DC para pin 3.3V

Memoria Flash

SRAM

EEPROM

Frecuencia de reloj.

Caractersticas de Alimentacin:

Caractersticas de Comunicacin:

Caractersticas de Reseteo Automtico:

Caractersticas de Proteccin de sobrecarga del USB:


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CONFIGURCION DE ARDUINO

A continuacin se muestra la instalacin paso a paso del manejador o

driver y software de Arduino, bajo el entorno de Windows en su versin 7.El

primer paso para establecer el enlace con Arduino a travs de la computadora,

es descargar el software desde la pgina oficial de Arduino

(http://arduino.cc/en/Main/Software), elegir la descarga de Arduino en la

versin 1.X.X para Windows y/o IOS y cerciorarse de ubicar la ruta donde se

guardarn los archivos de instalacin. Una vez finalizada la descarga de los

archivos, se realiza la conexin entre Arduino y la computadora a travs del

cable USB correspondiente, y enseguida aparecer el asistente de Windows

para agregar nuevo Hardware detectado, aunque se debe cancelar esta opcin.

La instalacin del controlador de Arduino se realizar de manera manual, esto

con la finalidad de identificar el puerto asignado por la computadora a la

plataforma de Arduino, ya que posteriormente en el software de programacin

se especificar el mismo puerto para poder tener el enlace: Computadora

Arduino, y poder escribir el programa en la plataforma de Arduino.

Instalar el Software Arduino

Esta seccin explica como instalar el software Arduino en una computadora

que ejecute cualquiera de los siguientes Sistemas Operativos: Windows, Mac

OS X, GNU/Linux y cargar tu primera rutina. Estos son los pasos que

seguiremos:

1. Obtener una placa Arduino y un cable.

2. Descargar el entorno Arduino.

3. Instalar los drivers USB.

4. Conectar la placa.

5. Conectar un LED.

6. Ejecutar el entorno Arduino.

7. Subir un programa.


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8. Buscar el Led que parpadea.

1. Obtener una placa Arduino y un cable. En este tutorial se asume que

estas usando un Arduino Diecimila. Si tienes otra placa, lee la informacin

correspondiente en http://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage. El Arduino

Diecimila es una placa simple que contiene todo lo que necesitas para empezar

a trabajar con electrnica y programacin de microcontrolador. Tambin

necesitas un cable USB estndar (del tipo que conectaras a una impresora

USB, por ejemplo).

2. Descargar el entorno Arduino. Para programar la placa Arduino necesitas

el entorno Arduino. Descarga la ltima versin desde

http://www.arduino.cc/en/Main/Software. Cuando termine la descarga,

descomprime el archivo descargado. Asegrate de conservar la estructura de

carpetas. Haz doble click en la carpeta para abrirla. Debera haber archivos y

subcarpetas en su interior.

3. Instalar los drivers USB. Si estas usando un Arduino USB, necesitars

instalar los drivers para el chip FTDI de la placa. Estos pueden encontrarse en

el directorio drivers/FTDI USB Drivers de la distribucin Arduino. En el

siguiente paso (Conectar la placa), se mostrar el asistente para Aadir Nuevo

Hardware de Windows para estos drivers. La ltima versin de los drivers se

puede encontrar en http://www.ftdichip.com/Drivers/ VCP.htm.

4. Conectar la placa. La fuente de alimentacin se selecciona mediante el

jumper entre los conectores del USB y alimentacin. Para alimentar la placa

desde el puerto USB (bueno para controlar dispositivos de baja potencia como

LEDs), coloca el jumper en los dos pines ms cercanos al conector USB. Para

alimentar la placa desde una fuente externa (6-12 V), coloca el jumper en los

dos pines ms cercanos al conector de alimentacin. En cualquier caso,

conecta la placa a un puerto USB de tu computadora. El LED de alimentacin

debera encenderse. El asistente para Aadir Nuevo Hardware debera abrirse.

Indcale que no conecte a Windows Update y haz click en siguiente.


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Selecciona la opcin de Instalar desde una lista o ubicacin especificada

(Avanzado) y haz click en siguiente.


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Elegir la opcin de Instalar desde una ubicacin especfica, seleccionar la

ubicacin donde se guardaron los archivos de instalacin de Arduino 1.X.X,

seleccionar la carpeta con el nombre de drivers y continuar con la instalacin

del controlador. Una vez concluida la instalacin del controlador, se muestra

la informacin actualizada del Hardware, as como el puerto al que est

conectado.

Para la configuracin del software de Arduino, se ejecuta el cono de

aplicacinArduino.exe, el cual est incluido en la carpeta de archivos

descargados. Al ejecutarse la aplicacin de Arduino se muestra la siguiente

ventana:

En el men de Herramientas Puerto Serie, especificar el puerto al cual est

conectado Arduino.

Especificar el modelo de la plataforma Arduino en el men de Herramientas

Board, el cual corresponde a el cual se programar.


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5. Conectar un LED (si estas usando una placa antigua). La primera rutina

que subirs a la placa Arduino hace parpadear un LED. El Arduino Diecimila (y

el Arduino NG original) tiene una resistencia incorporada y un LED en el pin

13. En el Arduino NG Rev. C y placas Arduino pre-NG, sin embargo, el pin 13

no tiene un LED incorporado. En estas placas, necesitars conectar la patilla


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positiva (ms larga) de un LED al pin 13 y la negativa (ms corta) a tierra

(marcada como GND). Normalmente, tambin necesitaras usar una resistencia

con el LED, pero estas placas tienen una resistencia integrada en el pin 13.

6. Ejecutar el entorno Arduino. Abrir la carpeta de Arduino y hacer doble

click en la aplicacin Arduino.

7. Subir un programa. Abrir la rutina de ejemplo de parpadeo del LED: File

> Sketchbook > Examples > Basicl > Blink. Seleccionar el dispositivo serie de

la placa Arduino desde el men Herramientas > Puerto Serie. En Windows,

este debera ser COM1 o COM2 para la placa serie Arduino, o COM3, COM4 o

COM5 para la placa USB. Para descubrirlo, abrir el Administrador de

Dispositivos de Windows (En la pestaa Hardware o en el Panel de Control de

Sistema). Buscar un USB Serial Port en la seccin Puertos; esa es la placa

Arduino.

8. Buscar el LED que parpadea. Unos pocos segundos despus de que la

subida termine, deberas ver el LED mbar (amarillo) en la placa empezar a

parpadear. Si lo hace, enhorabuena, has conseguido un Arduino con un

programa cargado y ejecutndose. Si tienes problemas, consulta:

http://www.arduino.cc/en/Guide/Troubleshooting


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INTRODUCCION AL ENTORNO ARDUINO

1. Barra de herramientas

Verify/Compile: Chequea el cdigo en busca de errores.

Stop: Para el Serial monitor, o minimiza otros botones.

New: Crea una nueva rutina.

Open: Muestra un men con todas las rutinas de tu Sketchbook.

Save: Guarda tus rutinas.

Upload to I/O Board: Carga tu cdigo a la placa Arduino I/O. Asegrate de

guardar o verificar tu rutina antes de cargarla.


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Serial Monitor: Muestra datos serie enviados desde la placa Arduino (placa

serie o USB). Para enviar datos a la placa, introduce el texto y haz click en el

botn Send o presiona Enter. Elige la velocidad de transmisin de datos

desde el desplegable que asigna la velocidad pasada al Serial.being en tu

rutina. Recuerda que en Mac o GNU/Linux, la placa Arduino se reiniciar

(vuelve a ejecutar tu rutina desde el principio) cuando conectes con el Serial

monitor. Puedes comunicarte tambin con la placa desde Processing, Flash,

MaxMSP, etc. (consulta http://www.arduino.cc/playground/Main/Interfacing

para ms detalles).

Tab Menu: Permite gestionar las rutinas con ms de un archivo (cada uno de

los cuales aparece en su propia pestaa). Estos pueden ser:

Archivos de cdigo de Arduino (sin extensin).

Archivos de C (extensin .c).

Archivos de C++ (extensin .cpp).

Archivos de cabecera (extensin .h).

2. Mens

Sketch

Verify/Compile: Comprueba tu rutina para errores.

Import Library: Utiliza una librera en tu rutina. Trabaja aadiendo

#include en la cima de tu cdigo. Esto aade funcionalidad extra a tu

rutina, pero incrementa su tamao. Para parar de usar una librera,

elimina el #include apropiado de la cima de tu rutina.

Show Sketch Folder: Abre la carpeta de rutinas en tu escritorio.

Add File: Aade otro archivo fuente a la rutina. El nuevo archivo

aparece en una nueva pestaa en la ventana de la rutina. Esto facilita y


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agranda proyectos con mltiples archivos fuente. Los archivos pueden

ser eliminados de una rutina usando el Tab Menu.

Tools

Auto Format: Esto formatea tu cdigo amigablemente.

Copy for Discourse: Copia el cdigo de tu rutina al portapapeles de forma

conveniente para postear en un foro, completa con resaltado de sintaxis.

Board: Selecciona la placa que estas usando. Esto controla la forma en

que tu rutina es compilada y cargada as como el comportamiento de los

elementos del men Burn Bootloader.

Serial Port: Este men contiene todos los dispositivos serie (real o

virtual) de tu mquina. Debera actualizarse automticamente cada vez

que abres el nivel superior del men Tools. Antes de subir tu rutina,

necesitas seleccionar el elemento de este men que representa amtu

placa Arduino. En el Mac, esto es probablemente algo como

/dev/tty.usbserial-1B1 (para la placa USB), o

/dev/tty.USA19QW1b1P1.1 (para una placa Serie conectada con un

adaptador USB-a-Serie Keyspan). En Windows, es probablemente COM1

o COM2 (para una placa Serie) o COM4, COM5, COM7 o superior (para

una placa USB); para descubrirlo, busca USB serial device en la seccin

puertos del Gestor de dispositivos de Windows.

Burn Bootloader: Los elementos en este men te permiten grabar un

bootloader en tu placa con una variedad de programadores. Esto no es

necesario para uso normal de una placa Arduino, pero puede ser til si

encargas ATmegas adicionales o ests construyendo una placa por tu

cuenta. Asegrate que has seleccionado la placa correcta del men

Boards de antemano. Para grabar un bootloader con el AVR ISP,

necesitas seleccionar el elemento que corresponde a tu programador del

men Serial Port.


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ESTRUCTURA BASICA DE UN PROGRAMA

Los programas se implementan haciendo uso del entorno de programacin

de Arduino, el cual est basado en el lenguaje de programacin C/C++. Un

programa en Arduino, se le conoce como sketch y se divide en tres partes

fundamentales: estructura, valores (variables y constantes), y funciones. La

estructura bsica de programacin de Arduino es bastante simple, divide la

ejecucin en dos partes: setup y loop. setup () constituye la preparacin

del programa y loop () es la ejecucin.

La parte de programa que se encuentra dentro de la funcin setup (), es

lo primero que se ejecuta y solamente se realiza una vez. En esta seccin se

pueden definir constantes y variables, tambin se puede configurar los pines

como entradas/salidas o especificar el tipo segn sea Analgico/digital. Las

instrucciones dentro de la funcin loop () se ejecutarn continuamente o

hasta que ocurra un reset.

Ejemplo de sketch

void setup() { // Se ejecuta solo una vez.

PinMode(pin, OUTPUT); // Establece 'pin' como salida.

}

void loop() { // Se ejecuta continuamente

digitalWrite(pin, HIGH); // Activa 'pin'

delay(1000); // Pausa un segundo

digitalWrite(pin, LOW); // Desactiva 'pin'

delay(1000);

}

Sintaxis

Como se observa en el ejemplo anterior, al concluir cada declaracin, se

finaliza con ;.Para realizar algn comentario dentro del programa y en una

lnea se antepondr // al comentario, si se desea realizar un bloque de


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comentarios es decir en varias lneas, se utiliza la siguiente sintaxis /* */.

Mientras tanto los smbolos { y }, indican inicio y fin respectivamente de

una funcin.

VARIABLES

Una variable es una forma de asignar o almacenar un valor para un uso

posterior por el programa, estos datos pueden venir de un sensor o alguna

constante, los cuales permiten realizar un clculo o realizar una accin

determinada.

Declaracin de Variables

Declarar una variable, significa asignar un nombre, definir el tipo de dato

y opcionalmente asignar un valor. Las variables no necesariamente tienen que

ser inicializadas con un valor cuando son declaradas, pero

frecuentemente es til para asegurar el valor asignado.

Sintaxis:

int variableEntrada1; // Se define variable de tipo entero.

int variableEntrada2 = 0; // Ambas son correctas.

Tipos de variables

Para asignar el tipo de variable, se debe conocer el tipo de valor que se va a

representar dentro del entorno de programacin, para as especificar su tipo

correcto. Los tipos de variable y caractersticas utilizadas en Arduino DUE se

listan a continuacin.

char: Variable del tipo caracter, el caracter va entre comillas y utiliza la

equivalencia con el cdigo ASCII, por lo que al definir una variable como 65

del tipo char, ser equivalente a asignar la letra A.

Sintaxis:

char v = 65; // Asigna a v la letra A.

char v = A;


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byte: Tipo de variable que almacena nmeros de 0 255 en 8 bits. El valor

se expresa en binario y el bit menos significativo es el que encuentra ms a la

derecha.

Sintaxis:

Byte b = B1001; // asigna a b el nmero 9.

int: Variable de tipo entero. Principal tipo de dato para almacenar nmeros

enteros, guardan valores de 2 bytes. Por lo que produce un rango entre 32,768

y 32,767.

Sintaxis:

int ledpin = 13; // 13 es asignado a la variable ledpin

unsigned int: Este tipo de variable solo considera los valores positivos

asignados a una variable, los cuales se almacenan en 2 bytes teniendo un

rango til de 0 a 65,535 valores.

long: Las variable de tipo long son de tamao extendido para

almacenamiento de nmeros enteros (4 bytes) su rango es desde -

2,147,483,648 a 2,147,483,647.

unsigned long: Variable extendida que solamente considera valores enteros

positivos, teniendo un rango desde 0 a 4,294,967,295.

float: Tipo de variable para los nmeros en punto flotante (nmeros

decimales), ocupa 4 bytes, por lo que las variables tipo float tienen el valor

mximo 3.4028235E+38, y como mnimo pueden alcanzar el -3.4028235E+38

con una precisin de 6 dgitos decimales.

double: Tipo de variable en punto flotante con doble precisin. La

implementacin double en Arduino es exactamente lo mismo que float.


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Cuando una variable sobrepasa su valor mximo permitido, ocurre lo llamado

roll over, el cual consiste en pasar al valor del otro extremo del rango

permitido para la variable.

Por ejemplo:

int x;

x = 32767; // El valor de x ser el otro extremo permitido

x = x+1; // es decir -32,768.

array: Es una coleccin de variables que son accedidas mediante un nmero

ndice, son utilizadas principalmente en arreglos de elementos representados

por una matriz.

boolean: Una variable de asignada de tipo booleano, solamente puede tomar

dos valores y se especifican como TRUE o FALSE.

#define: Es un componente utilizado frecuentemente por el programador, lo

que permite dar un nombre a un valor constante antes de que se compile el

programa.

Sintaxis:

#define nombredeconstante valor // reemplaza en cualquier parte del

programa

// nombredeconstante por valor.

Variable local, Variable Global

El sitio en el que la variable es declarada determina el mbito de la

misma. Una variable global es aquella que puede ser empleada en cualquier

funcin del programa. Estas variables deben ser declaradas al inicio del

programa (antes de la funcin setup()). Una variable local es solamente

visible en la funcin donde es declarada, por ejemplo dentro de un ciclo for.


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Sintaxis:

int v; // 'v' es visible en todo el programa

void setup() {

}

void loop() {

for (int i=0; i


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Operadores de comparacin.

Operadores Booleanos

CONSTANTES

En el lenguaje de Arduino, existen constantes predefinidas, las cuales se

utilizan para asignar un valor a una variable o configurar un pin como

entrada/salida. El uso de estas constantes, nos permiten leer un programa con

mayor facilidad e identificar la accin realizada en la instruccin. Existen dos

constantes para representar si algo es cierto o falso en Arduino (TRUE y

FALSE). FALSE equivale a definir como 0 y TRUE se define en la mayora

de las veces como 1, aunque en una definicin ms amplia cualquier entero

que no es cero, es TRUE. Existen otras constantes que definen el nivel lgico

de los pines, nivel alto (HIGH) y nivel bajo (LOW), cuando se lee o escribe en


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un pin digital solamente se pueden obtener o asignar dos valores: HIGH y

LOW. Tambin existen constantes que definen la funcin de los pines

digitales, se utiliza INPUT para asignar un pin como entrada y OUTPUT para

asignarlo como salida utilizando la funcin pinmode.

FUNCIONES

Una funcin en Arduino realiza una tarea en especfico y puede retornar un

valor, cuando una funcin es invocada, pasa el control a esa funcin y una vez

que concluy su tarea el control vuelve a la lnea donde fue llamada. Tambin

se les asignan parmetros, los cuales pueden ser modificados por la propia

funcin.

pinMode(pin, mode): Funcin que configura el pin para comportarse como

entrada (INPUT) o salida (OUTPUT) digital. Esta funcin por lo general se

declara dentro de la funcin setup() y puede tener asignado o no una

variable.

Sintaxis:

void setup() {

int led =13; // A variable led se le asigna el pin 13.

pinMode (led, OUTPUT); // Configura el pin 13 como salida digital.

}

Otra manera de configurar un pin de Arduino DUE como Salida/Entrada digital,

es escribiendo directamente el nmero de pin a ser utilizado, con sta funcin

Arduino, reconoce que se est configurando un pin y no como un valor

asignado a la funcin.

Sintaxis:

void setup() {

pinMode (13, INPUT); } // Configura el pin 13 como entrada digital.

Los pines de Arduino configurados como INPUT con la funcin pinMode() se

dice que se encuentran en un estado de alta impedancia, lo cual lo hace til

para leer un sensor. Los pines configurados como OUTPUT con la funcin

pinMode() se dice que estn en estado de baja impedancia. Esto implica que

pueden proporcionar una cantidad sustancial de corriente a otros circuitos.


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digitalRead(pin): Esta funcin lee el valor de un pin digital y devuelve un

valor HIGH o LOW, donde el pin puede ser especificado con una variable o

una constante.

Sintaxis:

void setup() {

v = digitalRead(11); // v ser igual al valor ledo en el pin 11.

}

Si el pin especificado en la funcin no tiene conexin fsica, la funcin

digitalRead() puede leer 1 lgico 0 lgico, y podra cambiar

aleatoriamente.

digitalWrite(pin, value): Introduce un 1 lgico (HIGH) o 0 lgico (LOW)

en el pin digital especificado. De nuevo, el pin puede ser asignado con una

variable o una constante.

Sintaxis:

void setup(){

int pin = 8;

digitalWrite(pin, HIGH); } // Asigna a pin 8 1 lgico.

analogRead(pin): Lee el valor analgico de un pin con una resolucin de 10

bits predeterminada. Esta funcin solo funciona en los pines analgicos (A0

A11). El valor resultante es un entero de 0 a 1023. Los pines analgicos, a

diferencia de los digitales NO necesitan declararse previamente como entrada

o salida.

Sintaxis:

Valor = analogRead(A1); // Lee el valor de la entrada A1.

analogWrite(pin, valor): Escribe un valor de 0 255 (resolucin de 8 bits)

en el pin especificado. Al utilizar esta funcin no es necesario utilizar la funcin

pinMode para establecer al pin como salida.

Sintaxis:

Int pin1 = 10; // Asignacin de variable a pin 10.


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Valor = analogWrite(pin1, 127); // En variable pin1 escribe un valor de

1.65V. El valor mximo es 255, el cual significa que se tendr la salida de

voltaje ms alta disponible, aunque si se asigna un valor superior a ste, el

pin seguir teniendo su salida mxima.

analogReference(type): Configura el valor de voltaje utilizado para la

entrada analgica, es decir el valor que se utiliza como la parte superior del

rango de entrada. Para Arduino DUE, la referencia analgica por default es de

3.3 Volts, aunque se puede elegir de la siguiente manera el tipo:

INTERNAL1V1: La referencia ser de 1.1 Volts.

INTERNAL2V56: La referencia se establece en 2.56 Volts.

EXTERNAL: La referencia depender del voltaje aplicado al pin AREF (0 3.3

Volts).

analogReadResolution(bits de resolucin): Establece la resolucin con la

que se lee una entrada analgica. Su valor predeterminado es de 10 bits

(valores entre 0 1023). Arduino DUE soporta una resolucin de 12 bits, por

lo que si se establece un valor de 16, la funcin analogReadResolution dar un

nmero de 16 bits, donde los primeros 12 bits contienen la verdadera lectura

y los ltimos se rellenaran con ceros.

analogWriteResolution(bits de resolucin): Establece la resolucin de

escritura, su valor predeterminado es de 8 bits (valores entre 0 255), aunque

esta resolucin se puede modificar hasta 12 bits (0 4095 valores). Arduino

DUE posee 12 pines que por defecto tienen una resolucin de 8 bits (PWM),

aunque pueden ser cambiadas a 12 bits de resolucin. Tambin contiene dos

pines DAC (convertidor digital a analgico), con resolucin predeterminada de

12 bits.

delay(valor en ms):Realiza una pausa en el programa segn el tiempo

especificado. La funcin delay tiene las desventajas de que mientras se est

ejecutando no se pueden leer entradas, realizar clculos matemticos o


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modificar los pines. Sin embargo continan funcionando las interrupciones, los

valores PWM (analogWrite) y los estados lgicos de los pines se mantienen.

millis(): Devuelve la cantidad de milisegundos que lleva la placa Arduino

ejecutando el programa actual, puede contar hasta un tiempo equivalente a

50 das, unas vez completado, comienza nuevamente.

INTERRUPCIONES

El manejo de interrupciones en Arduino, nos permiten ejecutar eventos de

manera asncrona, es decir que el cdigo principal reaccione a eventos

externos sin necesidad de estarlos monitoreando continuamente.

attachInterrup(pin, funcin, modo): Esta funcin nos permite el manejo

de interrupciones en un programa, si utilizamos esta funcin, definiremos los

siguientes parmetros:

Pin: especifica el nmero de entrada de interrupcin, para Arduino DUE se

puede utilizar cualquier pin (0 53). Para ms detalles acerca de las

interrupciones en tu placa ARDUINO, puedes consultar la tabla siguiente.

Funcin: Se define el nombre de la funcin a ser llamada cuando ocurre la

interrupcin.

Modo: Define la transicin del pin para activar la interrupcin. Los modos en

que se activa la interrupcin son los siguientes:

LOW: Activa cuando el pin est en nivel bajo.


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HIGH: Activa cuando el pin est en nivel alto

CHANGE: Activa cuando hay un cambio de estado en el pin.

RISING: Se activa cuando hay un cambio de nivel bajo a alto.

FALLING: Activa la interrupcin cuando detecta un cambio de nivel alto a bajo.

Existen restricciones al utilizar las interrupciones, por ejemplo si necesitamos

generar retardo dentro de la funcin llamada en la interrupcin, no se podr

utilizar la funcin delay() y el valor devuelto por la funcin millis() no se

incrementar, adems si se tiene la comunicacin serial activa, los datos serie

recibidos en el transcurso de esta interrupcin pueden perderse.

ESTRUCTURAS DE CONTROL

Condicional: if.- Se utiliza regularmente con operadores de comparacin o

booleanos para realizar cierta accin si las condiciones se cumplen.

Sintaxis:

If (x > 50);{ // x mayor que 50?

digitalWrite(pin1, HIGH); // Realiza las acciones.

}

Para este ciclo, s se cumplen las condiciones booleanas entre parntesis,

enseguida se ejecutan las acciones que se encuentran entre las llaves, de lo

contrario salta el programa a ejecutar la siguiente instruccin.

Condicional: if . . . else.- A diferencia del ciclo if, ste permite mayor control

sobre una estructura. En el ciclo if else, se puede tener un mayor control

sobre el flujo del cdigo del programa, por lo que permite agrupar diferentes

condiciones.

Sintaxis:

if ( x < 500 );{ // x menor que 500

/ / Realiza Accin A

}

else // De lo contrario

{


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/ / Realiza Accin B

}

Cada condicin se proceder a la siguiente hasta que se encuentra una

verdadera. Cuando se encuentra una condicin verdadera, su bloque

correspondiente del cdigo se ejecuta y el programa se salta a la lnea

siguiente. Si no existe ninguna prueba ser cierta, el bloque else se ejecuta

por defecto.

Ciclo: for.- Este ciclo se utiliza para repetir un bloque de instrucciones entre

llaves, un contador de incremento se utiliza para tener el control de cuantas

veces se ha ejecutado el ciclo, as como su conclusin.

Sintaxis:

for (inicio; condicin; incremento) {

/ / Realiza Accin A

}

El trmino de inicio solo se prueba una vez. Cada vez que se va a repetir el

bloque, se prueba la condicin, si es verdadera se ejecutan las instruccin

dentro de la funcin y se incrementa un contador. El ciclo se ejecutar hasta

que la condicin se convierta en falsa, por lo que el ciclo terminar

Ejemplo:

for (int i=0; i


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Sintaxis:

switch (var) {

case 1:

// Realizar las acciones cuando var = 1

break; // Instruccin para salir de la sentencia

case 2:

// Realizar las acciones cuando var = 2

break;

default:

// Si no cumple alguna condicin anterior realiza

// las siguientes acciones.

}

Ciclo: while.- El lazo se repite de forma continua e indefinidamente, hasta

que la expresin dentro de los parntesis ( ) se convierte en falsa, de lo

contrario el ciclo while nunca terminar.

Sintaxis:

while(expresion) { // Cdigo ejecutado mientras expresion

// es verdadera.

}

Ciclo: do... while.- Este comando trabaja de la misma manera que el lazo

while, con la excepcin de que la condicin se comprueba al final del lazo,

por lo que este lazo se ejecuta "siempre" al menos una vez.

Sintaxis:

do {accin}

while (operacin booleana);

Comando: break

Esta instruccin es usada para salir de los lazos do, for, o while, pasando por

alto lacondicin normal del lazo, tambin es usado tambin para salir de una

estructura de control switch.


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PUERTO SERIE

Los puertos de entrada/salida permiten la comunicacin con elementos

externos a la tarjeta. Arduino posee la interfaz para realizar la comunicacin

de datos digitales (puerto serial), con lo que es posible intercambiar datos con

la computadora a partir de las siguientes funciones:

Serial.begin(rate): Esta funcin permite abrir un puerto serie y especificar

la velocidad de transmisin. La velocidad tpica para comunicacin con el

ordenador es de 9600 baudios, aunque se pueden soportar otras velocidades.

Serial.print(data): Este comando imprime los datos al puerto serie como

texto ASCII, y tiene varias formas. Los nmeros son impresos mediante un

juego de caracteres ASCII para cada dgito. Los valores de tipo "float" son

impresos en forma de dgitos ASCII con dos decimales por defecto. Los valores

tipo "byte" se envan como un nico carcter. Los caracteres y las cadenas se

envan tal cual. Por ejemplo:

Serial.print(78) imprime "78"

Serial.print(1.23456) imprime "1.23"

Serial.print(byte(78)) imprime "N" (cuyo cdigo ASCII es 78)

Serial.print('N') imprime "N"

Serial.print("Hello world.") imprime "Hello world."

Serial.println(data): La instruccin imprime datos al puerto serie, seguido

por un retorno de lnea automtico. Este comando tiene la misma forma que

Serial.print() pero este ltimo sin el salto de lnea al final. Este comando

puede emplearse para realizar la depuracin de programas. Para ello puede

mandarse mensajes de depuracin y valores de variables por el puerto serie.

Posteriormente, desde el entorno de programacin de Arduino, activando el

"Serial Monitor" se puede observar el contenido del puerto serie, y por lo tanto,

los mensajes de depuracin. Para observar correctamente el contenido del

puerto serie se debe tener en cuenta que el "Serial Monitor" y el puerto serie

han de estar configurados a la misma velocidad.


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LIBRERIAS EN ARDUINO

Las libreras en Arduino son archivos escritos en C o C++, que permiten

ampliar la funcionalidad de los programas. Para hacer uso de una librera en

un sketch (el IDE de Arduino), basta con hacer clic sobre Programa -

Import Library en el men, escoger la librera correspondiente y se agregar

a nuestro programa. Como las libreras se cargan en el Arduino junto con el

programa, se consume ms espacio de memoria, s un programa ya no

necesita una biblioteca, slo se tiene que borrar el #include de las

declaraciones de la parte superior del cdigo. Esto har que el IDE de Arduino

no enlace la librera con el programa y disminuya la cantidad de espacio

utilizado en la placa del Arduino. Las libreras estndar que ofrece Arduino son

las siguientes:

Serial: Lectura y escritura por el puerto serie.

EEPROM: Lectura y escritura en el almacenamiento permanente. Funciones:

read() y write()

Ethernet: Conexin a Internet mediante Arduino Ethernet Shield, el cual

puede funcionar como servidor que acepta peticiones remotas o como cliente.

ste permite hasta cuatro conexiones simultneas.

LiquidCrystal: Control de LCDs con chipset Hitachi HD44780 o compatibles.

La biblioteca soporta los modos de 4 y 8 bits.

Servo: Control de servomotores. A partir de la versin 0017 de Arduino, la

biblioteca soporta hasta 12 motores en la mayora de placas Arduino y 48 en

la Arduino Mega. Mediante la funcin attach(nmero de pin) aadimos un

servo, y mediante write se puede indicar el movimiento en grados que se

busca tenga el motor (habitualmente de 0 a 180).

Stepper: Control de motores paso a paso unipolares o bipolares, y que utiliza

las funciones:

Stepper(pasos, pin1, pin2)

Stepper(pasos, pin1, pin2, pin3, pin4)

setSpeed(rpm)

step(pasos)


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La funcin Stepper permite iniciar el motor, indicando los pasos que tiene y los

pines a los cuales est conectado. Se indica la velocidad a la que queramos

que gire en revoluciones por minuto con la funcin setSpeed(rpm) y se indican

los pasos que queremos que avance con la funcin step(pasos).

Wire: Envo y recepcin de datos sobre una red de dispositivos o sensores

mediante Two Wire Interface (TWI/I2C). Adems las bibliotecas Matrix y Sprite

de Wiring son totalmente compatibles con Arduino y sirven para el manejo

de matrices de leds.


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P R A C T I C A S

C O N

A R D U I N O


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PRCTICA #1: IMPLEMENTACIN DE SEMFORO

Objetivo: Con los conocimientos adquiridos en prcticas anteriores,

implementar un semforo para el cruce de dos avenidas. Adems agregar un

botn con el cual ambos semforos activen la luz mbar.

Material

2 leds (Verdes).

2 leds (Amarillo).

2 leds (Rojo).

6 resistencias 330 .

1 push-button normalmente abierto.

1 resistencia de 10 k.

Actividades

Implementar el diagrama electrnico necesario.

Implementar un programa, el cual simule el control vehicular (semforo)

para el cruce de dos avenidas. Considerando que en ambos semforos la seal

de alto/siga, tiene un periodo de activacin/desactivacin de 5 segundos, y la

luz preventiva oscilando a 2 Hz durante dos periodos.


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PRCTICA #2: MEDICIN DE TEMPERATURA

Objetivo: Realizar la medicin de temperatura a travs de una entrada

analgica y mostrarla en el monitor serial.

Material

1 sensor de temperatura lm35.

1 potencimetro de 1k.

Actividades

Implementar el diagrama de conexiones necesario.

Implementar un programa donde muestre la temperatura obtenida a travs

del sensor lm35 en el monitor serial.

Acondicionar la seal del sensor lm 35 en el programa para desplegar la

temperatura en C.

Manual de Practicas Arduino

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