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GUIA DE AUTOAPRENDIZAJE
MINISTERIO DE EDUCACIÓN
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN DE SAN MIGUELITO
INSTITUTO RUBIANO
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
TRIMESTRE: II__
TALLER DE SISTEMAS ROBÓTICOS
12°
NÁUSICA JAÉN,
PEDRO GIL
Docente Correo Institucional
Nausica Jaén [email protected]
Pedro Gil [email protected]
FECHA DE ENTREGA: 18 DE NOVIEMBRE 2020
Presentación
.
Estimados Estudiantes,
En este guía de aprendizaje estaremos iniciando a programar con el Arduino un
software de código abierto; aplicación de sentencias básicas de Arduino las cuales
te permitirán crear tus primeros dispositivos informáticos.
También podrás ver la aplicación de programas simuladores que te permitirán tener
una experiencia, de lo que conlleva esta aplicación de escenarios para crear,
diseñar todo tipo de robots, actuadores entre otros.
Robótica es muy importante para el ser humano y, en futuro, puede llegar a formar
una parte esencial de nuestra vida cotidiana.
Al finalizar serás capaz de:
• Reconocer la importancia que tiene la programación en los sistemas
robóticos para tener movimiento y poder desempeñar tareas diarias para lo
que se usan en la actualidad.
• Describir las principales componentes de la placa Arduino como
microprocesador.
• Programar con Arduino Uno, como crear tus primeros dispositivos robóticos.
¿Cómo superar este objeto de aprendizaje?
• Deberás leer cada lectura de cada guía, al final de cada guía encontraras
actividades a realizar las cuales serán evaluadas formativamente y se
requiere que sean realizadas para poder hacer su prueba.
• Al final de cada tema habrá una evaluación, deberás dar click en el LINK que
te abrirá el sitio del formulario de la prueba con su puntuación indicada.
Índice de Contenido
Guía # 1: Programas Simuladores de robots ………. ………… pág 1
Guía # 2: Introducción al Arduino …………………pág 3
Guía # 3: Programando con Arduino Uno ……………………pág 9
Guía # 4: Aplicación de la programación con Arduino … pág 13
Autoevaluación ………………………………………… pag 18
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TEMA 1:
PROGRAMAS SIMULADORES DE ROBOTS
Objetivo de Aprendizaje: Motivar a la creación de escenarios para la simulación de robots.
Indicadores de logros
Reconoce la importancia que tienen los programas simuladores en la creación de ambiente para el desarrollo de robot y otros sistemas.
Observa algunos escenarios en la creación de prototipos de robot,
actuadores entre otros. Lectura #1
¿Qué es un Simulador?
Un simulador es un dispositivo, por lo general informático, que permite la reproducción de un sistema. Los simuladores reproducen sensaciones y
experiencias que en la realidad pueden llegar a suceder.
Un simulador pretende reproducir tanto las sensaciones físicas
(velocidad, aceleración, percepción del entorno) como el comportamiento de los equipos de la máquina que se pretende simular. Para simular las
sensaciones físicas se puede recurrir a complejos mecanismos de movimiento accionados por sistemas hidráulicos y/o eléctricos comandados
por potentes ordenadores que mediante modelos matemáticos consiguen reproducir Variables dinámicas de movimiento que permiten generar
sensaciones de velocidad y aceleración. Para reproducir el entorno exterior se emplean proyecciones de bases de datos de terreno. A este entorno se le
conoce como "entorno sintético",
Para simular el comportamiento de los equipos de la máquina simulada se
puede recurrir a varias técnicas. Se puede elaborar un modelo de cada
equipo y virtual izarlo por hardware con el equipo real o bien se puede utilizar el mismo software que corre en el equipo real pero haciéndolo correr
en un ordenador más convencional (y por lo tanto más barato). A esta
última opción se la conoce como "software rehosteado".
Mucho de estos simuladores requiere que se les programa cada comportamiento y la acción a realizar para ello se utiliza API interfaz de
programación de aplicaciones. Las API permiten que sus productos y servicios se comuniquen con otros, sin necesidad de saber cómo están
implementados.
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ACTIVIDAD
1. Asignación: 1. VER VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=jISpyhOFrVE;
SIMULACION DE ROBOT Realice un resumen de lo entendió de este vídeo.
2. Desarrolla: a. ¿Qué es un Simulador?
b. ¿Cuál es la aplicación que se utiliza para la simulación de robot
según el vídeo? Investiga en que consiste. c. ¿Cuál es el lenguaje de programación en que desarrollo la
aplicación? d. ¿Menciona algunos ejemplos que se simularon en el video?
e. ¿Cuál es tu opinión sobre el vídeo? f. ¿Qué es programación API?
g. ¿Qué es un entorno sintético? h. ¿Qué es un software rehostado?
Evaluación: Selección múltiple: Escoja la respuesta correcta 10 puntos
1.Dar click: https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=905Ba8IGHEa7c8GQDRIqIlQXpl8yse1JmuccSfy3Jv9URFc0SzNITTcyTjBPNTBVSENFSUtCRzJVNi4u
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TEMA 2: INTRODUCCIÓN AL ARDUINO
Objetivo de Aprendizaje Reconocer cada uno de los componentes del software Arduino, requeridos
para la realización de sistemas robóticos.
Indicadores de Logros:
- Explora el ambiente de interfaz de la placa Arduino para la realización de sus proyectos.
- Identifica cada uno de los elementos y conexiones de la placa Arduino requeridos para tareas específicas.
LECTURA No.2
2.1 Introduccion al arduino ¿Qué es Arduino?
Arduino es una placa que tiene todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador. Es decir, es una placa impresa con los componentes necesarios para que funcione el microcontrolador y su comunicación con un ordenador a través de la comunicación serial. Es una plataforma de desarrollo de computación física (physical computing) de código abierto, basada en una placa con un sencillo microcontrolador y un entorno para crear software (programas) para la placa. Puedes usar Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores, sensores y controlar multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Instalacion del Software de Programación de la Interfaz. Los proyectos con Arduino pueden ser autónomos o comunicarse con un programa(software) que se ejecuta en tu ordenador. La placa puede montarla tú mismo o comprarla ya lista para usar, y el software de desarrollo es abierto y lo puedes descargar gratis desde la página www.arduinno.cc/en/.
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Placa Ardunio y sus Conexiones
Fig. 1
2.2 Hardware y cable USB El Arduino puede ser alimentado a través de la conexión USB o con una fuente de alimentación externa. La fuente de alimentación se selecciona automáticamente.
Conector USB tipo impresora con doble función:
✓ Alimentación de la placa ✓ Entrada y salida de datos entre Arduino y el ordenador
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2.3 Conexiones de la placa Arduino UNO
La placa Arduino Uno se puede ver como un miniordenador dado su tamaño y su capacidad de proceso de señales de entrada y de salida; en cuantos a
sus conexiones tiene: Entradas de alimentación: tanto desde una fuente de alimentación
externa de 9V como directamente al Pin VIN o por un puerto USB.
Otras especificaciones técnicas.
Microcontroller ATmega328
Voltaje de Operaciones 5V
Voltaje de entrada(recomendado) 7-12V
Voltaje de entrada(limitis) 6-20V
Pines digitales E/S 14(de los cuales 6 proveen PWM
de Salida).
Pines de entrada Analógica(Analog).
6
DC actual para pines I/O 40 mA
DC actual para pines 3.3V 50 Ma
Velocidad de reloj 16 MHz
• El chip ATMEGA328 nos ofrece tres tipos de memoria:
✓ Memoria Flash (32 KB), memoria permanente donde se almacena el programa, de las cuales 0.5 KB se reservan para el bootloader
✓ Memoria SRAM (2 KB), memoria volátil donde se guardan las
variables
Memoria EEPROM (1 KB), memoria permanente para mantener
datos después de un reset y constantes del programa.
2.4 ¿Qué es protoboard?
La protoboard (breadboard en inglés) es una placa que posee unos
orificios conectados eléctricamente entre sí siguiendo un patrón
horizontal o vertical. Es empleada para realizar pruebas de circuitos
electrónicos, insertando en ella componentes electrónicos y cables
como puente. Es el boceto de un circuito electrónico donde se realizan
las pruebas de funcionamiento necesarias antes de trasladarlo sobre
un circuito impreso. Esta placa puede llamarse de varias formas, las
más comunes son “protoboard«, «breadboard«, «placa protoboard» o
incluso «placa de pruebas«.
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PROTOBOARD Y SUS PARTES
Fig. 2
Las líneas continuas representan la zona de alimentación.
La zona de alimentación: está compuesta por orificios horizontales
conectados entre sí eléctricamente a lo largo de toda la placa. Son dos
líneas independientes; una para alimentación y otra para masa.
Normalmente las protoboards tienen dos zonas de alimentación situadas
en lados opuestos para distribuir diferente alimentación.
La estructura interna de un protoboard es la siguiente:
El canal central
Se llama canal central a la región del protoboard que se encuentra ubicaba
en el centro de esta placa y se utiliza para la colocación de los circuitos
integrados.
Buses
Los buses son aquellos que se ubican en los dos extremos del protoboard.
Estos están representados por unas líneas de color rojo, que son los buses de voltaje o positivos y los de color azul, que son los buses negativos o de
tierra.
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Pistas
Las pistas están localizadas en la parte del medio del protoboard. Estas se
conducen y se representan según las líneas de color rosa.
2.3 ACTIVIDAD: ASIGNACIÓN
Ver video: https://www.youtube.com/watch?v=J2w-Ig0EzbA
2.3.1 Realice un mapa conceptual sobre el tema 2.
2.3.2 DESARROLLA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. 1) ¿Qué es Arduino?
2) ¿Para qué se utiliza la placa de Arduino? 3) ¿Qué es código abierto?
4) ¿Cuál es el sitio para descargar la interfaz del Ardunio?
5) ¿Qué es un Microcontrolador? 6) ¿Qué es Protoboard?
7) ¿Cuáles son las partes en que se divide un protoboard?
2.3.3 Llene los espacios con la respuesta correcta:
a. El cable USB tiene doble función: ____________________________
____________________________
b. El chip ATMEGA328 nos ofrece tres tipos de memoria: ____________________________
____________________________ ____________________________
c. Placa utilizada para pruebas de circuitos electrónicos. _____________________________
d. La zona compuesta por orificios horizontales conectados entre sí eléctricamente a lo largo de toda la placa Photoboard es la:
__________________________
e. Los Pines digitales E/S de la placa en total son _______ de los cuáles _____ proveen PWM de Salida.
f. Totales de pines análogos en la placa Arduino ____________.
g. Canal donde colocan los circuitos integrados.
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_______________________________________
Evaluación: Selección múltiple: Escoja la respuesta correcta 20 puntos
Dar click:
https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=905Ba8IGHEa7c8GQDRIqIlQXpl8yse1JmuccSfy3Jv9UQldJSTQ5VVJWTVM2RUcxUFlWM0JSMj
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TEMA 3: Programando con Arduino Uno
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
Define y utiliza la interfaz de usuario, las conexiones e instalación del software Arduino para trabajos de aplicación de programación de robots.
INDICADORES DE LOGRO
✓ Reconocer partes de la placa y sus características.
✓ Utiliza funciones básicas en sus proyectos de robótica.
LECTURA 3:
3.1 Sketch de programación Arduino.
Un programa de Arduino se denomina sketch o proyecto y tiene la extensión. ino. Importante: para que funcione el sketch, el nombre del
fichero debe estar en un directorio con el mismo nombre que el sketch.
Estructura básica de un sketch de Arduino:
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void setup() { // put your setup code here, to run once:
}
void loop() { // put your main code here, to run repeatedly:
}
La estructura básica de un sketch de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes. Estas dos partes son obligatorias y
encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.
setup() es la parte encargada de recoger la configuración y loop() es la
que contiene el programa que se ejecuta cíclicamente (de ahí el término loop –bucle-). Ambas funciones son necesarias para que el programa
trabaje.
La función de configuración (setup) debe contener la inicialización de los elementos y esta función sólo se ejecuta una vez justo después de hacer el
reset y no se vuelve a ejecutar hasta que no haya otro reset. Es la primera
función a ejecutar en el programa y se utiliza para configurar, inicializar
variables, comenzar a usar librerías, etc…
La función bucle (loop) contiene el código que se ejecutará continuamente
(lectura de entradas, activación de salidas, etc). Esta función es el núcleo de
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todos los programas de Arduino y se usa para el control activo de la placa.
La función loop se ejecuta justo después de setup.
4.1 ELEMENTOS DE SINTAXIS:
“;” (punto y coma).- El punto y coma es uno de los símbolos más usados en
c, c++; y se usa con el fin de indicar el final de una línea de instrucción.
“{}” (llaves).- Las llaves sirven para definir el principio y el final de un bloque de instrucciones. Se utilizan para los bloques de programación
setup(),loop(),if,,etc.
“/*….*/” Bloque de comentarios: Son áreas de texto que pueden abarcar
más de una línea, lo que escribamos entre esos símbolos será ignorado por
el programa.
// Línea de Comentarios: Funciona como el bloque de comentario, con la
diferencia que solo será ignorado el texto que este a su derecha al cambiar
de línea perderá el efecto.
#define: permite al programador dar un nombre a un valor constante antes de compilar el programa. Constantes definidas en Arduino no ocupan
espacio en el chip. El compilador de reemplazar las referencias a estas
constantes con el valor definido en tiempo de compilación.
3.2 Funciones básicas de la Programación con Arduino.
FUNCIONES BASICAS 3.1.1 E/S digitales
pinMode(pin,modo)
Configura el pin especificado para comportarse como una entrada (INPUT) o una salida (OUTPUT).
Ejm: pinMode(Pin13, OUTPUT)
digitalWrite(pin,valor)
Asigna el valor HIGH (5V) o LOW (0V) a un pin digital.
Ejm: digitalWrite(Pin13 , HIGH);
digitalRead(pin)
Lee el valor de un pin digital especificado, HIGH o LOW. Ejm: val = digitalRead(Pin13);
3.1.2 E/S Analógicas
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analogRead(pin)
Lee el valor de tensión en el pin analógico especificado. La placa Arduino
posee 6 canales conectados a un conversor analógico digital de 10 bits. Esto
significa que convertirá tensiones entre 0 y 5 voltios a un número entero
entre 0 y 1023. Esto proporciona una resolución en la lectura de: 5 voltios /
1024 unidades, es decir, 0.0049 voltios (4.9mV) por unidad. El rango de
entrada puede ser cambiado usando la función analogReference().
analogWrite(pin,valor)
Escribe un valor analóg ico (PWM) en un pin. Puede ser usado para
controlar la luminosidad de un LED o la velocidad de un motor. Después de
llamar a la función analogWrite(), el pin generará una onda cuadrada estable
con el ciclo de trabajo especificado hasta que se vuelva a llamar a la función
analogWrite() (o una llamada a las funciones digitalRead() o digitalWrite()
en el mismo pin). La frecuencia de la señal PWM será de aproximadamente
490 Hz. los valores de analogRead van desde 0 a 1023 y los valores de
analogWrite van desde 0 a 255 Parametros: pin: Es el pin en el cual se
quiere generar la señal PWM. valor: El ciclo de trabajo deseado
comprendido entre 0 (siempre apagado) y 255 (siempre encendido). Ejm:
val = analogRead(analogPin);
analogWrite(ledPin, val / 4);
Ejm: val = analogRead(Pin3)
Actividad:
Asignación: Llene los espacios con la respuesta correcta.
1.Al programa en Arduino se le denomina ___________________________.
2. Estructura básica del Arduino está formada por _________ y _________.
3. El lenguaje de programación utilizado con Arduino es _______________.
4. La función que contiene el código que se ejecutara continuamente es
_____________________.
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5. Funciones básicas de Entradas/salidas digitales son: ________________,
_____________________________, ______________________________.
6. La siguiente instrucción indica pinMode(8, OUTPUT) que el pin 8 es de
___________________________.
7. Instrucciones utilizados con los pines digitales para leer y asignarle
valores a los pines. _____________________________________,
_________________________________________.
8. Rango de valores para los pines digitales son (5V) ______ y
(0V)_________.
9. Convertirá tensiones entre 0 y 5 voltios a un número de valores para los
pines analógicos están entre ______y ______.
10.Istruccones utilizada para leer y asignar valores a los pines analógicos.
__________________________
__________________________.
Evaluación: Selección múltiple: Escoja la respuesta correcta 20 puntos
Dar click: https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=905Ba8IGHEa7c8
GQDRIqIlQXpl8yse1JmuccSfy3Jv9URVU3TEQ0STQ5QkpQQ0RXSEJZUlpCVVU4MS4u
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TEMA 4: Aplicación de la programación con Arduino.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE
✓ Crea sus propios dispositivos robóticos mediante la programación con
Arduino Uno.
INDICADORES DE LOGRO
✓ Construye dispositivos robóticos, en la solución de problema con la
programación de Arduino Uno.
✓ Familiarizarse con el entorno de programación y reconocer las partes
de un programa Arduino.
✓ Aprender a conexionar leds a la placa.
LECTURA 4
¿QUÉ ES UN LED?
UN LED es un diodo emisor de luz, es decir, un tipo particular de diodo
que emite luz al ser atravesado por una corriente eléctrica. Los diodos
(emisor de luz, o no) son unos de los dispositivos electrónicos
fundamentales.
Recodemos que diferenciamos entre dispositivos eléctricos y
electrónicos. Los dispositivos eléctricos engloban resistencias, condensadores y bobinas, e integran el campo de electricidad. Los
dispositivos electrónicos, surgen del uso de materiales semiconductores, y
dan lugar al campo de la electrónica.
Un diodo es una unión de dos materiales semiconductores con dopados distintos. Sin entrar en detalles, esta diferencia de dopado hace
que genere una barrera de potencial, que como primera consecuencia hace
que el paso de corriente en uno de los sentidos no sea posible.
Aquí tenemos la primera característica de los diodos, tienen polaridad, es decir, solo dejan pasar la corriente en un sentido. Por tanto,
tenemos que conectar correctamente la tensión al dispositivo.
La patilla larga debe ser conectada al voltaje positivo (ánodo), y la corta
al voltaje negativo (cátodo).
Montar un circuito con múltiples LEDS para construir un semáforo.
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PLACA ARDUINO
UNO
PROTOBOARD
3 DIODOS LED A
COLORES
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RESISTENCIA
CABLES DE
PROTOBOARD
PROGRAMA SEMAFORO
const int verde = 11; // const para definir constantes que no cambia su VALOR
const int amarillo = 12;
const int rojo = 13;
void setup()
{
pinMode(rojo , OUTPUT);
pinMode(amarillo , OUTPUT);
pinMode(verde , OUTPUT);
}
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void loop() {
digitalWrite(rojo,HIGH);// ENCIENDE EL LED
delay (2000); // tiempo de espera 2 segundo
digitalWrite(rojo,LOW); //apaga el red
delay(500); // tiempo de espera medio segundo
digitalWrite(verde,HIGH);// ENCIENDE EL LED
delay (2000); // tiempo de espera 2 segundo
digitalWrite(verde,LOW); //apaga el red
delay(500);
digitalWrite(amarillo,HIGH);// ENCIENDE EL LED
delay (2000); // tiempo de espera 2 segundo
digitalWrite(amarillo,LOW); //apaga el red
delay(500);
}
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Evaluacion: 20 puntos
Asignacion: Realice en programa con Arduino para enunciados.
Conocer órdenes como: pinMode, digitalWrite y delay.
1. Encendido de leds secuencialmente.
Objetivo: ✓ Repasar declaración de variables tipo lista de valores. ✓ Repasar órdenes de control de programa como: for.
Enunciado Se trata de encender y apagar 7 leds secuencialmente. Los leds deben estar
conectados a los pines 5,6,7,8,9,10 y 11. Se deben encender y apagar los leds desde el pin 5 al 11, con un tiempo de
encendido y apagado de 50 ms, más tarde se deben encender y apagar los
leds desde el pin 11 al 5, con un tiempo de encendido y apagado de 50 ms. La secuencia se debe repetir indefinidamente.
FECHA DE ENTREGA: 18 DE NOVIEMBRE 2020
Docente Correo Institucional
Nausica Jaén [email protected]
Pedro Gil [email protected]
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Autoevaluación:
I. Responde las siguientes preguntas.
1. ¿Qué unidad te gusto más y por qué?
Resp.___________________________________________________
___________________________________________________.
2. ¿Qué fue lo más difícil?
Resp. __________________________________________________
___________________________________________________.
3. ¿Qué dudas tienes de lo que aprendíste?
Resp. __________________________________________________
___________________________________________________.
4. ¿Qué te pareció las pruebas de evaluación?
Resp. __________________________________________________
___________________________________________________.
WEBBBLIOGRAFIA
https://www.youtube.com/watch?v=DbOxS5TpYAI