Universidad Politécnica de Chiapas

Ingeniería en Mecatrónica

Materia: Programación Estructurada.

Profesor(a): Dra. Yolanda Pérez Pimentel

Alumno:

Javier Enmanuel Garcia Ramirez.

Reporte de Práctica

2° cuatrimestre

Grupo: “B”

Matricula: 141110

Fecha: 18 de Julio de 2014

Tipos de datos soportados por arduino.

El ambiente Arduino es realmente C++, con bibliotecas de soporte, y además asume algunos parámetros relativos al microcontrolador, para simplificar el proceso de programación. C++ define una cantidad de tipos de datos distintos; Aquí hablaremos sólo de los tipos usados en el ambiente Arduino, con énfasis en los típicos problemas para el programador principiante de Arduino.

A continuación aparece una lista de tipos de datos comúnmente utilizados en el ambiente Arduino, con el tamaño de memoria de cada uno entre paréntesis.

boolean (8 bit)- lógico simple verdadero/falso.

byte (8 bit)- número sin signo entre 0 y 255. char (8 bit)- número con signo, entre -128 y 127. En algunos casos el

compilador intentará interpretar este tipo de dato como un caracter, lo que puede generar resultados inesperados.

unsignedchar (8 bit)- lo mismo que 'byte'; si es que eso es lo que necesitas, deberías usar 'byte', para que el código sea más claro.

word (16 bit)- número sin signo entre, 0 y 65535.

unsignedint (16 bit)- lo mismoque 'word'. Utiliza 'word' por simplicidad y brevedad.

int (16 bit)- número con signo, entre -32768 y 32767. Este tipo es el más usado para variables de propósito general en Arduino, en los códigos de ejemplo que vienen con el IDE.

unsignedlong (32 bit)- número sin signo entre 0 y 4294967295. Este tipo se usa comúnmente para almacenar el resultado de la función millis(), la cual retorna el tiempo que el código actual ha estado corriendo, en milisegundos.

long (32 bit)- número con signo, entre -2,147,483,648 y 2,147,483,647. float (32 bit)- número con signo, entre 3.4028235E38 y 3.4028235E38. El

Punto Flotante no es un tipo nativo en Arduino; el compilador debe realizar varios saltos para poder hacerlo funcionar. Evítalo siempre que te sea posible. Hablaremos de eso más tarde; En una fecha próxima se publicará un tutorial más riguroso en el uso genérico de la matemática de punto decimal en Arduino.

Sintaxis básica de Arduino.

Delimitadores:;, {}

Comentarios: //, /* */

Cabeceras: #define, #include

Operadores aritméticos: +, -, *, /, %

Asignación: =

Operadores de comparación: ==, !=, <, >, <=, >=

Operadores Booleanos: &&, ||, !

Operadores de acceso a punteros: *, &

Operadores de bits: &, |, ^, ~, <<, >>

Operadores compuestos:

Incremento y decremento de variables: ++, --

Asignación y operación: +=, -=, *=, /=, &=, |=

Arduino. Una placa hardware libre que incorpora un

microcontrolador reprogramable y una serie de pines-

hembra (los cuales están unidos internamente a las

patillas de E/S del microcontrolador) que permiten

conectar allí de forma muy sencilla y cómoda

diferentes sensores y actuadores.

Características.

El encapsulado del microcontrolador

El modelo del microcontrolador (es el modelo ATmega328P de la marca Atmel)

Las memorias del microcontrolador.

Memoria Flash: memoria persistente donde se almacena permanentemente el

programa que ejecuta el microcontrolador (hasta una nueva reescritura si se da el

caso). En el caso del ATmega328P tiene una capacidad de 32KB.

Memoria SRAM: memoria volátil donde se alojan los datos que en ese instante el

programa (grabado separadamente en la memoria Flash, recordemos) necesita

crear o manipular para su correcto funcionamiento. Estos datos suelen tener un

contenido variable a lo largo del tiempo de ejecución del programa y cada uno es

de un tipo concreto (es decir, un dato puede contener un valor numérico entero, otro

un número decimal, otro un valor de tipo carácter… también pueden ser cadenas

de texto fijas u otros tipos de datos más especiales).

Memoria EEPROM: memoria persistente donde se almacenan datos que se desea

que permanezcan grabados una vez apagado el microcontrolador para poderlos

usar posteriormente en siguientes reinicios. En el caso del ATmega328P esta

memoria tiene una capacidad de 1 KB, por lo que se puede entender como una

tabla de 1024 posiciones de un byte cada una.

Los registros del microcontrolador

Los registros son espacios de memoria existentes dentro de la propia CPU de un

microcontrolador.

Los protocolos de comunicación I2C/TWI y SPI

Cuando se desea transmitir un conjunto de datos desde un componente electrónico

a otro, se puede hacer de múltiples formas. Una de ellas es estableciendo una

comunicación “serie”; en este tipo de comunicación la información es transmitida bit

a bit (uno tras otro) por un único canal, enviando por tanto un solo bit en cada

momento.

El gestor de arranque del microcontrolador.

La alimentación

El voltaje de funcionamiento de la placa Arduino (incluyendo el microcontrolador y

el resto de componentes) es de 5 V.

”GND”: pines-hembra conectados a tierra.

”Vin”: este pin-hembra se puede utilizar para dos cosas diferentes: si la placa está

conectada mediante la clavija de 2,1mm a alguna fuente externa que aporte un

voltaje dentro de los márgenes de seguridad, podemos conectar a este pin-hembra

cualquier componente electrónico para alimentarlo directamente con el nivel de

voltaje que esté aportando la fuente en ese momento (¡sin regular por la placa!).

”5 V”: este pin-hembra se puede utilizar para dos cosas diferentes: tanto si la placa

está alimentada mediante el cable USB como si está alimentada por una fuente

externa que aporte un voltaje dentro de los márgenes de seguridad, podemos

conectar a este pin-hembra cualquier componente para que pueda recibir 5 V

regulados.

”3,3 V”: este pin-hembra ofrece un voltaje de 3,3 voltios. Este voltaje se obtiene a

partir del recibido indistintamente a través del cable USB o de la clavija de 2,1 mm,

y está regulado (con un margen de error del 1%) por un circuito específico

incorporado en la placa: el LP2985. En este caso particular, la corriente máxima

generada es de 50 mA.

El chip ATmega16U2

La conexión USB de la placa Arduino, además de servir como alimentación

eléctrica, sobre todo es un medio para poder transmitir datos entre nuestro

computador y la placa, y viceversa. Este tráfico de información que se realiza entre

ambos aparatos se logra gracias al uso del protocolo USB, un protocolo de tipo serie

que tanto nuestro computador como la placa Arduino son capaces de entender y

manejar.

Las entradas y salidas digitales

La placa Arduino dispone de 14 pines-hembra de entradas o salidas (según lo que

convenga) digitales, numeradas desde la 0 hasta la 13.

Las entradas analógicas

La placa Arduino dispone de 6 entradas analógicas (en forma de pines- hembra

etiquetados como “A0”, “A1”... hasta “A5”) que pueden recibir voltajes dentro de un

rango de valores continuos de entre 0 y 5 V.

Las salidas analógicas (PWM)

En nuestros proyectos a menudo necesitaremos enviar al entorno señales

analógicas, por ejemplo, para variar progresivamente la velocidad de un motor, la

frecuencia de un sonido emitido por un zumbador o la intensidad con la que luce un

LED.

Funcionamiento.

Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede

ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data).

Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo

integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Arduino puede tomar información del entorno a través de sus entradas analógicas

y digitales, y controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador en la

placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programación Arduino (basado

en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los proyectos

hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un computador.

Leds.

Diodo es un componente electrónico con dos

extremos de conexión (o “terminales”) que permite

el paso libre de la corriente eléctrica solamente en

un sentido, bloqueándolo si la corriente fluye en el

sentido contrario.

Características.

En dependencia de la tensión o voltaje que soportan, la intensidad de la corriente de

trabajo, la función específica que tendrán asignada dentro de un circuito electrónico

y la potencia que disipan en watt, los diodos se comercializan con diferentes tipos

de encapsulados. Además, un diodo específico puede tener tamaño y

características de trabajo diferentes, así como diferente forma de encapsulado.

Funcionamiento.

El funcionamiento es muy sencillo. Cuando conectamos con polarización directa el

diodo led el semiconductor de la parte de arriba permite el paso de la corriente que

circulará por las patillas (cátodo y ánodo) y al pasar por el semiconductor, este

semiconductor emite luz.

Resistencia.

Un resistor o resistencia es un componente electrónico

utilizado simplemente para añadir, como su nombre

indica, una resistencia eléctrica entre dos puntos de un

circuito.

Características.

Saber interpretar una serie de líneas de colores

dispuestas a lo largo de su cuerpo. Normalmente, el número de líneas de colores

son cuatro, siendo la última de color dorado o bien plateado (aunque puede ser de

otros colores también). Esta línea dorada o plateada indica la tolerancia de la

resistencia, es decir: la precisión de fábrica que esta nos aporta. Si es de color

dorado indica una tolerancia del +5% y si es plateada una del +10% (otros colores

–rojo, marrón, etc. – indican otros valores). Por ejemplo, una resistencia de 220 Ω

con una franja plateada de tolerancia, tendría un valor posible entre 198 Ω y 242 Ω

(es decir, 220 Ω +10%); obviamente, cuanto menor sea la tolerancia, mayor será el

precio de la resistencia.

Funcionamiento.

Su función es resistirse al paso de la corriente y nos sirve por ejemplo para polarizar

correctamente los transistores.

Led RGB

Los LED Red Green Blue permiten hacer en teoría toda la

gama de colores hasta el blanco que es la suma de los

tres. Son más que tres leds en un mimo empaque, estos

leds están compuestos de leds de colores primarios: rojo

(Red), verde (Green), y azul (Blue), al variar la intensidad

de corriente de cada led se producen diferentes colores.

Características.

Son diodos que tienen 3 semiconductores cada uno con un color diferente. Los

colores son los colores primarios el rojo, el verde y el azul. Si controlamos esta

mezcla de colores, podemos obtener una gama inmensa de colores en los leds.

Funcionamiento.

Para controlar los colores solo hace falta hacer pasar más o menos corriente por

uno u otro semiconductor. Por ejemplo si solo pasa corriente por el rojo y por el

verde el color que obtenemos será el amarillo.

Pulsador.

Un botón o pulsador es un dispositivo utilizado

para realizar cierta función. Los botones son de

diversas formas y tamaño y se encuentran en

todo tipo de dispositivos, aunque

principalmente en aparatos eléctricos y

electrónicos.

Los botones son por lo general activados, al

ser pulsados con un dedo. Permiten el flujo de

corriente mientras son accionados. Cuando ya

no se presiona sobre él vuelve a su posición de

reposo.

Puede ser un contacto normalmente abierto en reposo NA o NO (Normally Open en

Inglés), o con un contacto normalmente cerrado en reposo NC.

Características.

Consta del botón pulsador; una lámina conductora que establece contacto con los

dos terminales al oprimir el botón, y un muelle que hace recobrar a la lámina su

posición primitiva al cesar la presión sobre el botón pulsador.

Funcionamiento.

El botón de un dispositivo electrónico funciona por lo general como

un interruptor eléctrico, es decir en su interior tiene dos contactos, al ser pulsado

uno, se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando, si es

un dispositivo NA (normalmente abierto) será cerrado, si es un dispositivo NC

(normalmente cerrado) será abierto.

Potenciómetro.

Es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta

manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de

corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o

la diferencia de potencial al conectarlo en serie.

Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de

poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se

utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia.

Características.

Existen dos tipos de potenciómetros:

Potenciómetros impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre

un soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene

sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se

desliza por la pista resistiva.

Potenciómetros bobinados, consistentes en un arrollamiento toroidal de un hilo

resistivo (por ejemplo, constatan) con un cursor que mueve un patín sobre el

mismo.

Funcionamiento.

Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando

una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el

valor de la corriente y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con

cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia fija estos valores serían

siempre los mismos. Si esto no lo tienes claro es mejor que estudies las magnitudes

eléctricas (enlace en lo subrayado).

Sensor LDR.

Es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la

intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un

componente emisor que genera la luz, y un componente

receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos

los diferentes modos de censado se basan en este

principio de funcionamiento. Están diseñados

especialmente para la detección, clasificación y

posicionado de objetos; la detección de formas, colores y

diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.

Característica.

Un LDR está fabricado con un semiconductor de alta resistencia como puede ser el

sulfuro de cadmio. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los

fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones

la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta

(y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la

resistencia.

Funcionamiento.

Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un foto resistor está hecho de

un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que

incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las

elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para

saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado,

conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores

típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.

LM 35

Es un sensor de temperatura con una precisión calibrada

de 1ºC. Su rango de medición abarca desde -55°C hasta

150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado

equivale a 10mV, por lo tanto:

150ºC = 1500mV

-55ºC = -550mV

Características.

Sus características más relevantes son:

Está calibrado directamente en grados Celsius.

La tensión de salida es proporcional a la temperatura.

Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C.

Opera entre 4 y 30 voltios de alimentación.

Baja impedancia de salida.

Baja corriente de alimentación (60uA).

Bajo coste.

Funcionamiento.

El LM35 no requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente. La baja

impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibración hace posible que esté

integrado sea instalado fácilmente en un circuito de control. Debido a su baja

corriente de alimentación se produce un efecto de auto calentamiento muy reducido.

Se encuentra en diferentes tipos de encapsulado, el más común es el TO-92,

utilizada por transistores de baja potencia.

Zumbador piezoeléctrico.

Es un transductor electro acústico que produce un sonido o

zumbido continuo o intermitente de un mismo tono. Sirve

como mecanismo de señalización o aviso, y son utilizados en

múltiples sistemas como en automóviles o en

electrodomésticos, incluidos los despertadores.

Inicialmente este dispositivo estaba basado en un

sistema electromecánico que era similar a una campana eléctrica pero sin el badajo

metálico, el cual imitaba el sonido de una campana.

Características.

Su construcción consta de dos elementos, un electroimán y una lámina metálica de

acero. El zumbador puede ser conectado a circuitos integrados especiales para así

lograr distintos tonos.

Funcionamiento.

Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce un

campo magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la armadura.

Servo motor.

Es un dispositivo similar a un motor de corriente

continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier

posición dentro de su rango de operación, y mantenerse

estable en dicha posición.1

Un servomotor es un motor eléctrico que puede ser

controlado tanto en velocidad como en posición.

Es posible modificar un servomotor para obtener un

motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la

capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que

caracteriza a estos dispositivos.

Características.

Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. También

potencia proporcional para cargas mecánicas. Un servo, por consiguiente, tiene un

consumo de energía reducido.

La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante

indica cuál es la corriente que consume. La corriente depende principalmente del

par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado, pero no es muy alta si

el servo está libre moviéndose todo camaro.

En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha añadido un

sistema de control (tarjeta electrónica), un potenciómetro y un conjunto de

engranajes.

Funcionamiento.

Los servomotores hacen uso de la modulación por ancho de pulsos (PWM) para

controlar la dirección o posición de los motores de corriente continua. La mayoría

trabaja en la frecuencia de los cincuenta hercios, así las señales PWM tendrán un

periodo de veinte milisegundos. La electrónica dentro del servomotor responderá al

ancho de la señal modulada. Si los circuitos dentro del servomotor reciben una señal

de entre 0,5 a 1,4 milisegundos, éste se moverá en sentido horario; entre 1,6 a 2

milisegundos moverá el servomotor en sentido antihorario; 1,5 milisegundos

representa un estado neutro para los servomotores estándares.

Protoboard.

Es un tablero con

orificios conectados

eléctricamente

entre sí,

habitualmente

siguiendo patrones

de líneas, en el cual

se pueden

insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos

electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante,

generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí.

Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos

electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de

producción comercial.

Características.

Está compuesta por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas,

de una aleación de cobre, estaño y fósforo, que unen dichas perforaciones, creando

una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central

del bloque para garantizar que dispositivos en circuitos integrados de tipo dual in-

line package (DIP) puedan ser insertados perpendicularmente y sin ser tocados por

el proveedor a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con

pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar las tiras metálicas.

Funcionamiento.

Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos

electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.

A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para

colocar los circuitos integrados.

B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se

representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses

negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre

ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.

C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan

y conducen según las líneas rosas.

Bibliografía.

Electrónica Básica, Diodos Semiconductores, Pag. 19-34

Arduino curso práctico de formación, Oscar Torrente Artero.

http://cmecafenix.blogspot.mx/search/?q=arduino

http://www.arduino.cc/es/