LABORATORIO 07- SENSORES Y ACTUADORES DIGITALES CON ARDUINOS

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN

Se comprenderá sobre :

• Programación de sensores digitales con Arduino.
• Programación de actuadores digitales con Arduino.
• Implementación de proyecto con sensores y actuadores digitales.

2. MARCO TEORICO

Programación básica con IDE Arduino

IDE de Programación: Un IDE es un entorno de programación que ha sido empaquetado como un programa de aplicación, o sea, consiste en un editor de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica. Los IDEs pueden ser aplicaciones por sí solas o pueden ser parte de aplicaciones existentes. El lenguaje Visual Basic, por ejemplo, puede ser usado dentro de las aplicaciones de Microsoft Office, lo que hace posible escribir sentencias Visual Basic en forma de macros para Microsoft Word.

A la hora de crear arte hecho codigo fuente, muchas veces necesitamos un buen editor para escribir nuestro codigo, un compilador a mano o interprete según corresponda a nuestro lenguaje de programación, una conección a su base de datos facil y rapida si es que utilizamos. En fin muchas veces necesitamos escoger para nuestro lenguaje un Entorno de Desarrollo Integrado (IDE).

Un entorno de desarrollo integrado o en inglés Integrated Development Environment (IDE) es un programa compuesto por un conjunto de herramientas para un programador.

Los IDEs proveen un marco de trabajo amigable para la mayoría de los lenguajes de programación. En algunos lenguajes, un IDE puede funcionar como un sistema en tiempo de ejecución, en donde se permite utilizar el lenguaje de programación en forma interactiva, sin necesidad de trabajo orientado a archivos de texto, como es el caso de Smalltalk u Objective-C.

Es posible que un mismo IDE pueda funcionar con varios lenguajes de programación. Este es el caso de Eclipse, que mediante pluggins se le puede añadir soporte de lenguajes adicionales

Característica

Los IDE ofrecen un marco de trabajo amigable para la mayoría de los lenguajes de programación tales como C++, Python, Java, C#, Delphi, Visual Basic, etc. En algunos lenguajes, un IDE puede funcionar como un sistema en tiempo de ejecución, en donde se permite utilizar el lenguaje de programación en forma interactiva, sin necesidad de trabajo orientado a archivos de texto, como es el caso de Smalltalk u Objective-C.

Es posible que un mismo IDE pueda funcionar con varios lenguajes de programación. Este es el caso de Eclipse, al que mediante plugins se le puede añadir soporte de lenguajes adicionales.

Un IDE debe tener las siguientes características:

- Multiplataforma

- Soporte para diversos lenguajes de programación

- Integración con Sistemas de Control de Versiones

- Reconocimiento de Sintaxis

- Extensiones y Componentes para el IDE

- Integración con Framework populares

- Depurador 

- Importar y Exportar proyectos

- Múltiples idiomas

- Manual de Usuarios y Ayuda

Componentes

- Editor de texto.

- Compilador.

- Intérprete.

- Herramientas de automatización.

- Depurador.

- Posibilidad de ofrecer un sistema de control de versiones.

- Factibilidad para ayudar en la construcción de interfaces gráficas de usuarios.

SparkFun RedBoard

La tarjeta de arduino es una herramienta increíble para los entusiastas de la electrónica experimentados y en ciernes. Todo el proyecto Arduino, tanto el hardware como el software, es de código abierto. Los esquemas , los archivos de diseño de hardware y el código fuente están disponibles gratuitamente para su visualización y modificación.

La tarjeta RedBoard es similar a un Arduino Uno, pero está ligeramente modificado para que el tablero se adapte mejor a nuestros propósitos.

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO.

3.1. Dificultades:

• Las dificultades que se tuvo fueron al calcular los resultados utilizando el método de reducción de Karnaugh.
• La realización del circuito en bloques utilizando el método de reducción para poder ubicar bien los componentes, dado que se nos explicó después el elemento de negación que faltaba agregar a nuestro circuito.
• La conexión de los mismos componentes al momento de conectarlos y provocar un mal funcionamiento o un cortocircuito de los mismos.
• El estado de los conductores que no hacían un buen contacto en el módulo del protoboard haciendo que desconectáramos todo y verificáramos el estado de cada uno de los conductores.
• La entrega de los componentes incompletas – quemadas.

3.2. Simulación en Proteus:

3.3. Montaje en el Protoboard:

3.4. Puertas y Funciones Logicas [VIDEO]:

4. OBSERVACIONES:

• De misma cuenta, consideramos que cada tipo de entradas (Analógicas y Digitales) tienen su pin de GND el cual debe ser conectado. 
• El RedBoard/Módulo (Arduino) tiene un botón de reset, el cual fue de mucho uso al volver a verificar el conteo del reto.
• El módulo de trabajo recibido observamos que los interruptores de pulso (Pulse Switches) no se encontraban en un buen estado, para lo que usamos Interruptores (Data Switches), simulando como pulsador. 
• Al usar interruptores como pulsadores, este debe estar siempre en 1, ya que si se encuentra en 0, se registra como si se incrementa y decremento a la vez.
• Al trabajar con dos display en conjunto, se considera como unidades y decenas en la programación de Arduino.
• Los display van en un orden que debe ser respetado por entradas Digitales, es decir: A/0, B/1, C/2, D/4; y respectivamente en la siguiente columna. 
• Es recomendable realizar modificaciones de la manera más acertada posible, pues una mala maniobra podría averiar todo el código sin saber la causa exacta.
• Para realizar la simulación en el software de proteus, es conveniente utilizar una librería actualizada de los componentes arduinos.
• Es aconsejable tener en cuenta el tipo de arduino con el que se está trabajando, y los componentes adyacentes, lo cual será útil para la programación y montaje de los circuitos posteriores.

5. CONCLUSIONES:

• Los LEDs son considerados como salidas Analógicas (OUTPUT), mientras que los interruptores (Switches) como entradas Digitales.
• El software de Arduino maneja sus códigos en el idioma de ingles. 
• Antes de enviar la programación de Arduino, es necesario realizar una comprobación en el mismo software y de ahí recién enviarlo. 
• Se logró solucionar el inconveniente con el Módulo ETS-7000, de la avería de los pulsadores, reemplazándolo con Interruptores. 
• Conocimos las entradas Digitales y Analógicas del Arduino. 
• Identificamos distintas aplicaciones de Electrónica Digital, y a su vez, su respectiva programación y envío de información. 
• Mediante el software Proteus, se realizó la simulación del circuito de un semáforo previa a su montaje con el arduino.
• Realizamos la programación básica con IDE Arduino para el control de un semáforo.
• Se modificó el código de programación anterior para el control del semáforo, indicado en el reto.

6. FOTO GRUPAL:

Integrantes Cantoral Mamani, Alejandro martin Garcia huamani, luis alejandro FECHA: 21/05/2019                                               TECSUP

LABORATORIO 05- FLIPS FLOPS

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN

Se comprenderá sobre :

• Identificar las aplicaciones de la electrónica digital.
• Describir el funcionamiento de las unidades y dispositivos de almacenamiento de información.
• Implementar circuitos de lógica combinacional y secuencial.

2. MARCO TEORICO

El flip flop es el nombre común que se le da a los dispositivos de dos estados (biestables), que sirven como memoria básica para las operaciones de lógica secuencial. Los Flip-flops son ampliamente usados para el almacenamiento y transferencia de datos digitales y se usan normalmente en unidades llamadas “registros”, para el almacenamiento de datos numéricos binarios.

SUS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES SON:

•  Asumen solamente uno de dos posibles estados de salida.
• Tienen un par de salidas que son complemento una de la otra.
• Tienen una o mas entradas que pueden causar que el estado del Flip-Flop cambie.

PUEDEN CLASIFICARSE EN DOS:

• Asíncronos: Sólo tienen entradas de control. El mas empleado es el flip flop RS. 
• Síncronos: Ademas de las entradas de control necesita un entrada sincronismo o de reloj.

Flip-Flop R-S (Set-Reset)

Utiliza dos compuertas NOR. S y R son las entradas, mientras que Q y Q’ son las salidas (Q es generalmente la salida que se busca manipular.)

La conexión cruzada de la salida de cada compuerta a la entrada de la otra construye el lazo de reglamentación imprescindible en todo dispositivo de memoria.

Tareas a realizar

Determinar la ecuación del circuito: S=q.R!+S

Pruebe el FLIP FLOP JK 7476 en simulación e implementar el circuito en el entrenador.

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO.

3.2. Dificultades:

• La conexión de los mismos componentes al momento de conectarlos y provocar un mal funcionamiento.
• El estado de los conductores que no hacían un buen contacto en el módulo del protoboard haciendo que desconectáramos todo y verificáramos el estado de cada uno de los conductores.
• La entrega de los componentes incompletas – quemadas.

3.3. Simulación en Proteus:

3.4. Montaje en el Modulo:

3.5. Inducción a arduino  [VIDEO]:

4. OBSERVACIONES:

• Los pulsadores del módulo estuvieron malogrados. 
• Algunos cables estuvieron en mal estado, lo cual dificultó el procedimiento. 
• Los chips que se nos proporcionó no funcionaban correctamente. 
• Hay que tener cuidado con la alimentación del circuito integrado 7476 no es como la gran mayoría de la familia TTL el pin 13 va a tierra(GND) y pin 5 a +5V. 
• El circuito integrado 7476 tiene 2 flip-flops J-K incorporadas independientemente.

5. CONCLUSIONES:

• Se aprendió que este tipo de circuitos, almacenan información limitada, y se sigue este principio para muchos sistemas. 
• A través de esta práctica aprendimos acerca de los flip flop que son celdas binarias que son capaces de almacenar 1 bit de información, los cuales están conformados por las entradas del mismo, las cuales se marcan como J y K y sus salidas marcadas como Q y Q´, además están integrados por una entrada de reloj, así como por el clear y preset. 
• El flip-flop es un dispositivo de almacenamiento binario compuesto de dos o más compuertas, con retroalimentación.

6. FOTO GRUPAL:

Integrantes Cantoral Mamani, Alejandro martin Garcia huamani, luis alejandro Choquecota Camaña, Mary Cruz  FECHA: 07/05/2019 TECSUP

LABORATORIO 06 - INTRODUCCIÓN A ARDUINO

1. COMPETENCIA ESPECIFICA DE LA SESIÓN

Se comprenderá sobre :

• Programar la tarjeta ARDUINO UNO utilizando un lenguaje gráfico y comparar con lenguajede texto. Conocer el entorno de mBlock y todas sus posibilidades. Realizar programación básica utilizando software mencionado.

2. MARCO TEORICO

HISTORIA DEL ARDUINO

Arduino se inició en el año 2005 como un proyecto para estudiantes en el Instituto IVREA, en Ivrea (Italia). En ese tiempo, los estudiantes usaban el microcontrolador BASIC Stamp, cuyo coste era de 100 dólares estadounidenses, lo que se consideraba demasiado costoso para ellos. Por aquella época, uno de los fundadores de Arduino, Massimo Banzi, daba clases en Ivrea.

El nombre del proyecto viene del nombre del Bar di Re Arduino (Bar del Rey Arduino) donde Massimo Banzi pasaba algunas horas. En su creación, contribuyó el estudiante colombiano Hernando Barragán, quien desarrolló la tarjeta electrónica Wiring, el lenguaje de programación y la plataforma de desarrollo.Una vez concluida dicha plataforma, los investigadores trabajaron para hacerlo más ligero, más económico y disponible para la comunidad de código abierto (hardware y código abierto). El instituto finalmente cerró sus puertas, así que los investigadores, entre ellos el español David Cuartielles, promovieron la idea.Banzi afirmaría años más tarde, que el proyecto nunca surgió como una idea de negocio, sino como una necesidad de subsistir ante el inminente cierre del Instituto de diseño Interactivo IVREA. Es decir, que al crear un producto de hardware abierto, éste no podría ser embargado.

Para la producción en serie de la primera versión se tomó en cuenta que el coste no fuera mayor de 30 euros, que fuera ensamblado en una placa de color azul, debía ser Plug and Play y que trabajara con todas las plataformas informáticas tales como MacOSX, Windows y GNU/Linux.

MODELOS

Arduino Uno

Es la placa estándar y la más conocida y documentada. Salió a la luz en septiembre de 2010 sustituyendo su predecesor Duemilanove con varias mejoras de hardware que consisten básicamente en el uso de un USB HID propio en lugar de utilizar un conversor FTDI para la conexión USB. Es 100% compatible con los modelos Duemilanove y Diecimila. Viene con un Atmega328p con 32Kbytes de ROM para el programa.

Arduino Mega

Es con mucha diferencia el más potente de las placas con microcontrolador de 8 bits y el que más pines i/o tiene, apto para trabajos ya algo más complejos aunque tengamos que sacrificar un poco el espacio. Cuenta con el microcontrolador Atmega2560 con más memoria para el programa, más RAM y más pines que el resto de los modelos.

Arduino Ethernet 

Incorpora un puerto ethernet, está basado en el Arduino Uno y nos permite conectarnos a una red o a Internet mediante su puerto de red.

Entre otros

1. ·Arduino Zero con puerto de debug: https://store.arduino.cc/genuino-zero
2. ·Arduino M0: https://store.arduino.cc/arduino-m0
3. ·Arduino M0 Pro (similar al Zero): https://store.arduino.cc/arduino-m0-pro
4. ·Arduino Esplora: https://store.arduino.cc/arduino-esplora
5. ·Arduino Robot: https://store.arduino.cc/arduino-robot
6. ·Arduino Nano: https://store.arduino.cc/arduino-nano
7. ·Arduino Tian (mejora del Yun): https://store.arduino.cc/arduino-tian
8. ·Arduino INDUSTRIAL 101: https://store.arduino.cc/arduino-industrial-101 
9. ·Arduino Yun Mini: https://store.arduino.cc/arduino-yun-mini   

3. EVIDENCIA DE TAREAS EN LABORATORIO.

Semáforo

3.2. Dificultades:

• La conexión de los mismos componentes al momento de conectarlos y provocar un mal funcionamiento.
• El estado de los conductores que no hacían un buen contacto en el módulo del protoboard haciendo que desconectáramos todo y verificáramos el estado de cada uno de los conductores.
• La entrega de los componentes incompletas – quemadas.

3.3. Simulación en Proteus:

3.4. Montaje en el Modulo:

3.5. Inducción a arduino  [VIDEO]:

4. OBSERVACIONES:

• Para la realización del reto que consta de un semáforo con un pulsador, es decir conectar una entrada digital a un swich que estaba negado, en nuestro caso podía ser A o B.
• El LED pin Digital debe ir dentro de Control y dar la opción SI.
• El software mBlock se compone de 5 partes: un grupo de instrucciones, Instrucciones de programación, Editor, Escenario o ventana principal, Objetos o sprites.
• En lo que consiste con el software no es necesario cargar un findware a la placa, sino que sube el programa al Arduino.
• Se verifico que el Arduino este en óptimas condiciones ya que si estuviese defectuoso el programa que se utilizara para realizar los comandos no lo reconocería.

5. CONCLUSIONES:

• El trabajar con un ordenador (PC) y a la vez con el ARDUINO, debemos de actualizar el Findware, seguidamente descargar en Arduino.
• Se programó la tarjeta Arduino (RedBlock) utilizando un lenguaje gráfico, de la misma manera se logró trabajar con facilidad en el software Mblock.
• Comparamos la programación realizada en la tarjeta Arduino en el lenguaje gráfico con un lenguaje de texto.
• El programa Mblock se utiliza para realizar los comandos que se insertara en el Arduino.
• Se puede encontrar diferentes tipos de arduinos ya sea por su capacidad o para el tipo de trabajo que realizaran.

6. FOTO GRUPAL:

Integrantes Cantoral Mamani, Alejandro martin Garcia huamani, luis alejandro Choquecota Camaña, Mary Cruz  FECHA: 06/05/2019 TECSUP