Descripción
Arduino es una plataforma libre en hardware y software, que permite desarrollar aplicaciones útiles con el fin de solucionar problemas comunes de forma sencilla, barata y eficiente y al alcance de cualquier diseñador o desarrollador, en él no sólo se abordan temas sobre cómo usar componentes electrónicos y armarlos, o el uso del entorno Arduino, sino cómo escribir el código fuente necesario para crear proyectos propios. Además, la plataforma permite acceder a su entorno sin necesidad de adquirir licencias o derechos de autor, es decir, los desarrolladores pueden modificar, copiar y publicar cualquier diseño tanto de hardware como de software.
En el primer capítulo se describe el entorno Arduino tanto en hardware como en software. El segundo capítulo detalla el uso de la plataforma: estructura de programación, funciones, variables, operaciones, sentencias condicionales. El tercer capítulo ayuda a extender el uso de entornos online como, por ejemplo, Codebender. El cuarto capítulo nos muestra cómo construir proyectos con el software Fritzing para la simulación de montajes electrónicos semejantes a la realidad y cómo usar el software para preparar circuitos en Protoboards. En el quinto capítulo describe una gran variedad de dispositivos y materiales necesarios para el desarrollo de prácticas; el último capítulo ayuda a desarrollarlas con detalle mostrando el uso de componentes electrónicos necesarios para el montaje de circuitos, así como la descripción y el desarrollo de códigos de programación.
A QUIEN VA DIRIGIDO
El presente libro es una guía práctica apropiada para la formación de estudiantes desde educación secundaria hasta educación superior.
Esta guía práctica está recomendada para estudiantes de todos los niveles, desde secundaria hasta universidad, y para aquellos usuarios interesados en electrónica y programación que deseen aprender de forma rápida y autodidacta.
Está especialmente diseñada para ayudar en la formación de estudiantes en programación C/C++, computación, electrónica básica e ingeniería publicada.
ÍNDICE
ARDUINO ? GUÍA PRÁCTICA
VI
Variables y constantes …………………………………………………………………………. 16
Variables globales ……………………………………………………………………………. 17
Variables locales ……………………………………………………………………………… 17
Constantes ……………………………………………………………………………………… 18
Tipo de datos ………………………………………………………………………………………. 20
Arrays …………………………………………………………………………………………….. 21
Arrays multidimensionales ……………………………………………………………….. 22
Operaciones aritméticas ………………………………………………………………………….. 23
Sentencias de control …………………………………………………………………………… 24
If (Si condicional) …………………………………………………………………………….. 24
if… else (Si … No?) ………………………………………………………………………….. 25
Bucle for ………………………………………………………………………………………… 26
Bucle while …………………………………………………………………………………….. 27
Bucle do… while ……………………………………………………………………………… 27
Sentencia switch/case ……………………………………………………………………… 28
Entradas y salidas digitales y analógicas …………………………………………………. 29
Funciones de tiempo ……………………………………………………………………………. 30
Funciones de matemáticas ……………………………………………………………………. 30
Funciones de generación aleatoria ………………………………………………………… 31
Funciones de transferencia de datos ……………………………………………………… 31
Resumen de estructuras, variables y funciones ……………………………………….. 32
CAPÍTULO 3.
CODEBENDER ………………………………………………………………. 35
¿Qué es Codebender? ………………………………………………………………………….. 35
Crear una cuenta en Codebender ………………………………………………………….. 36
Empezar con Codebender …………………………………………………………………….. 37
Instalar Plugin Codebender ………………………………………………………………. 37
Usuarios Firefox ………………………………………………………………………….. 38
Usuarios Chrome …………………………………………………………………………. 38
Instalar drivers ………………………………………………………………………………… 39
Conociendo Codebender ………………………………………………………………………. 40
Página principal ?Home? …………………………………………………………………… 40
Ejemplos y librerías ………………………………………………………………………….. 41
Tarjetas admitidas …………………………………………………………………………… 42
Configuraciones ………………………………………………………………………………. 42
Grabar Bootloader …………………………………………………………………………… 42
Monitor serial …………………………………………………………………………………. 43
Creando mi primer proyecto en Codebender ………………………………………….. 44
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ÍNDICE
VII
CAPÍTULO 4.
SOFTWARE FRITZING …………………………………………………….. 47
¿Qué es Fritzing? …………………………………………………………………………………. 47
Empezando a diseñar en Fritzing …………………………………………………………… 49
CAPÍTULO 5.
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS …………………………………………. 53
Dispositivos ………………………………………………………………………………………… 53
Materiales necesarios ………………………………………………………………………….. 59
CAPÍTULO 6.
PRÁCTICAS …………………………………………………………………… 63
PRIMERA PRÁCTICA (Puertos digitales de salida) ……………………………………… 63
1.1 LED intermitente ………………………………………………………………………… 63
Materiales ………………………………………………………………………………….. 64
Circuito ………………………………………………………………………………………. 65
Descripción general de la programación …………………………………………. 65
Código de programación ………………………………………………………………. 66
1.2 Desplazamiento de LED ………………………………………………………………. 67
Materiales ………………………………………………………………………………….. 67
Circuito ………………………………………………………………………………………. 68
Descripción general de la programación …………………………………………. 68
Código de programación ………………………………………………………………. 69
1.3 Luces del coche fantástico …………………………………………………………… 71
Materiales ………………………………………………………………………………….. 72
Circuito ………………………………………………………………………………………. 72
Descripción general de la programación …………………………………………. 72
Código de programación ………………………………………………………………. 74
1.4 Semáforos de cruce ……………………………………………………………………. 76
Materiales ………………………………………………………………………………….. 78
Circuito ………………………………………………………………………………………. 78
Descripción general de la programación …………………………………………. 78
Código de programación ………………………………………………………………. 80
SEGUNDA PRÁCTICA (Puertos digitales de entrada y señales PWM) …………… 83
2.1 Órdenes de desplazamiento de LED ……………………………………………… 83
Materiales ………………………………………………………………………………….. 85
Circuito ………………………………………………………………………………………. 86
Descripción general de la programación …………………………………………. 86
Código de programación ………………………………………………………………. 88
2.2 LED RGB interactivo con pulsadores ……………………………………………… 91
Materiales ………………………………………………………………………………….. 92
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ARDUINO ? GUÍA PRÁCTICA
VIII
Circuito ………………………………………………………………………………………. 92
Descripción general de la programación …………………………………………. 93
Código de programación ………………………………………………………………. 94
TERCERA PRÁCTICA (Puertos analógicos) ………………………………………………… 97
3.1 LED RGB interactivos con potenciómetros …………………………………….. 97
Materiales ………………………………………………………………………………….. 99
Circuito ………………………………………………………………………………………. 100
Descripción general de la programación …………………………………………. 100
Código de programación ………………………………………………………………. 102
3.2 LED RGB interactivo con sensor de luz (LDR) ………………………………….. 105
Materiales ………………………………………………………………………………….. 105
Circuito ………………………………………………………………………………………. 106
Descripción general de la programación …………………………………………. 106
Código de programación ………………………………………………………………. 107
3.3 Termómetro LED ………………………………………………………………………… 110
Materiales ………………………………………………………………………………….. 111
Circuito ………………………………………………………………………………………. 112
Descripción general de la programación …………………………………………. 112
Código de programación ………………………………………………………………. 114
CUARTA PRÁCTICA (Pantallas LCD) ………………………………………………………… 116
4.1 Crear caracteres personalizados …………………………………………………… 116
Materiales ………………………………………………………………………………….. 119
Circuito ………………………………………………………………………………………. 119
Descripción general de la programación …………………………………………. 120
Código de programación ………………………………………………………………. 121
4.2 Letrero pasa-mensajes ………………………………………………………………… 124
Materiales ………………………………………………………………………………….. 125
Circuito ………………………………………………………………………………………. 125
Descripción general de la programación …………………………………………. 126
Código de programación ………………………………………………………………. 127
QUINTA PRÁCTICA (Tonos y melodías) ……………………………………………………. 129
5.1 Tonos y melodías con Piezo Speaker o altavoz ……………………………….. 129
Materiales ………………………………………………………………………………….. 130
Circuito ………………………………………………………………………………………. 130
Descripción general de la programación …………………………………………. 130
Código de programación ………………………………………………………………. 132
5.2 Monitor LCD de temperaturas y alarmas con luces indicadoras ………… 135
Materiales ………………………………………………………………………………….. 136
Circuito ………………………………………………………………………………………. 136
Descripción general de la programación …………………………………………. 137
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ÍNDICE
IX
Código de programación ………………………………………………………………. 140
5.3 Reloj termómetro en pantalla LCD ……………………………………………….. 144
Materiales ………………………………………………………………………………….. 144
Circuito ………………………………………………………………………………………. 145
Descripción general de la programación …………………………………………. 145
Código de programación ………………………………………………………………. 149
SEXTA PRÁCTICA (Motores) ………………………………………………………………….. 153
6.1 Control de velocidad de un motor DC con un potenciómetro …………… 153
Materiales ………………………………………………………………………………….. 157
Circuito ………………………………………………………………………………………. 158
Descripción general de la programación …………………………………………. 158
Código de programación ………………………………………………………………. 159
6.2 Control de velocidad de un motor DC por temperatura …………………… 160
Materiales ………………………………………………………………………………….. 161
Circuito ………………………………………………………………………………………. 162
Descripción general de la programación …………………………………………. 162
Código de programación ………………………………………………………………. 163
6.3 Control de un servomotor con un potenciómetro …………………………… 164
Materiales ………………………………………………………………………………….. 166
Circuito ………………………………………………………………………………………. 166
Descripción general de la programación …………………………………………. 167
Código de programación ………………………………………………………………. 168
SÉPTIMA PRÁCTICA (Comunicación serial) ………………………………………………. 170
7.1 Transmisión de datos desde el monitor serial de Arduino ………………… 170
Materiales ………………………………………………………………………………….. 172
Circuito ………………………………………………………………………………………. 172
Descripción general de la programación …………………………………………. 172
Código de programación ………………………………………………………………. 173
7.2 Transmisión de temperaturas ………………………………………………………. 175
Materiales ………………………………………………………………………………….. 176
Circuito ………………………………………………………………………………………. 176
Descripción general de la programación …………………………………………. 176
Código de programación ………………………………………………………………. 177
7.3 Transmisión serial de datos entre dos tarjetas Arduino …………………… 180
Materiales ………………………………………………………………………………….. 182
Circuito ………………………………………………………………………………………. 182
Descripción general de la programación (tarjeta 1) ………………………….. 183
Código de programación (tarjeta 1) ……………………………………………….. 185
Descripción general de la programación (tarjeta 2) ………………………….. 187
Código de programación (tarjeta 2) ……………………………………………….. 190
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ARDUINO ? GUÍA PRÁCTICA
X
APÉNDICES …………………………………………………………………………………….. 195
A. Código estándar de colores en resistencias ……………………………………… 195
B. Tabla ASCII Extendida …………………………………………………………………… 198
C. Referencias …………………………………………………………………………………. 206
ÍNDICE ANALÍTICO …………………………………………………………………………… 207
