Arduino GUIA No 1

Profesor: Ing. Carlos Pocasangre Diseñada por: Br. Manfred Gonzales

PEL115, FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA. UES

1 Guia 1 – Introducción a Arduino UNO y proteus

INTRODUCCIÓN.

Arduino es una plataforma de electrónica abierta para la creación de prototipos basada en

software y hardware flexibles y fáciles de usar. Se creó para artistas, diseñadores,

aficionados y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos.

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 programas hechos con Arduino se dividen en tres partes principales:

estructura, valores (variables y constantes), y funciones. El Lenguaje de programación

Arduino se basa en C/C++.

DESCRIPCIÓN.




Alimentación: La tarjeta UNO la podemos conectar directo al puerto USB de nuestra computadora y de esta misma puede obtener la tensión y la corriente necesaria para bajas cargas. También opera con voltajes externos regulados y se puede alimentar a través de terminales VIN y GND. Los pines de alimentación son:

VIN: Pin por el cual se puede introducir una fuente regulada de 5 volts. 5V: Alimentación regulada al momento de conectar una pila de mayor voltaje al

conector tipo plug. 3V3: Voltajes generados por la placa a través de los pines indicados de 3 volts. GND: Pines de tierra.

Memoria: El microcontrolador Atmega328 tiene 32 KB de memoria flash y 0.5 de estos 32 son utilizados para el pre-quemador. También cuenta con 2 KB de SRAM (Memoria Estática de Acceso Aleatorio) y uno de EEPROM. Entradas y Salidas Digitales:

Los 14 pines con los que cuenta el Arduino UNO pueden ser configurados como entradas o como salidas. Con las configuraciones de entrada y salida se puede:

Indicar al programa el modo entrada o salida del terminal. Escribir un bit en el terminal seleccionado. Leer un valor digital desde el terminal seleccionado.

Las entradas/salidas digitales operan con 5 volts. Cada uno puede suministrar hasta 20 mA de corriente. Algunas entradas/salidas tienen funciones especiales de comunicación serial como la entrada/salida cero (RX) y la entrada/salida 1 (TX). PWM (Modulación por ancho de pulsos): Los pines digitales que se utilizan como PWM son el 3, 5, 6, 9, 10, 11, estos pines proveen señales cuadradas de 8-bits controlado por la función analogWrite().

USB protección contra sobrecorriente.




El Uno Arduino tiene un polifusible reajustable que protege a los puertos USB de nuestro ordenador de cortos y de sobrecorriente. Aunque la mayoría de las computadoras ofrecen su protección interna, el fusible proporciona una capa adicional de protección. Si hay más de 500 mA se aplica al puerto USB, el fusible automáticamente se corta la conexión hasta que el cortocircuito o una sobrecarga se han eliminado.

CONFIGURACION DE SOFTWARE ARDUINO.

El entorno de código abierto Arduino hace fácil escribir código y cargarlo a la placa E/S.

Funciona en Windows, Mac OS X y Linux. Este se puede descargar de la siguiente página:

http://arduino.cc/es/Main/Software

Una vez descargado lo extraemos en C:\ y con esto ya tendremos nuestro arduino

software. Para que Windows reconozca el arduino UNO debemos instalar los drivers que

se encuentran en la misma carpeta.

Nota: Para la versión de Linux esto no es necesario, y solamente necesitamos ejecutar

nuestro arduino software con atributos de super usuario para poder tener permisos y

utilizar los puertos de lo contrario no se realizara la comunicación. A continuación se

presente una breve descripción del arduino software:

http://arduino.cc/es/Main/Software




Cuando compilamos y cargamos nuestro programa ha Arduino se genera una archivo .HEX

que se utiliza para grabar el microcontrolador. Por defecto arduino software no nos

muestra este archivo y este lo necesitaremos para realizar nuestras simulaciones en

proteus por lo tanto debemos realizar unas configuraciones.

Nos dirigimos a Archivo > Preferencias y veremos la siguiente ventana:

Verificar

código

Carga el programa

nuestro arduino

Nuevo

fichero

Abrir y

guardar

Puerto COM al

que está

conectado

Arduino

Directorio de archivo:

preferences.txt




Abrimos el archivo preferences.txt con un editor de texto he insertamos la siguiente línea:

build.path=C:\Users\manfred\Documents\Arduino\HEX

Cerramos y volvemos a cargar arduino software para que se apliquen los cambios.

ESTRUCTURA BASICA DE UN PROGRAMA EN ARDUINO.

Ya que la sintaxis del lenguaje de programación de Arduino está basada en c/c++ una estructura básica de programación podría ser como la mostrada a continuación:

Todo programa que se realice en arduino debe contener el bloque de código en el

recuadro rojo.

Donde este es el directorio donde queremos que

guarde de manera temporal los archivos .HEX




Definiciones de algunas funciones básicas:

setup(): Esta función se llama cuando el programa empieza en el Arduino, solo se llama

una sola vez y cada vez que se resetea el arduino vuelve a entrar. Aquí mismo se

configurar los bits, puertos o todos los periféricos, también se pueden declaran variables

pero solo se pueden utilizar dentro de esta misma estructura.

loop(): Esta función, es el ciclo infinito, siempre se va ciclar el programa. Aquí el arduino

hace uso de los periféricos, si se declaran variables en esta estructura solo podrán ser

utilizadas dentro de esta misma.

pinMode(): Configura el pin especificado para comportarse como una entrada o una

salida.

Sintaxis: pinMode(pin, modo)

Parámetros: pin: el número del pin que se desea configurar.

modo: INPUT (Entrada) u OUTPUT (Salida)

digitalRead(): Lee el valor de un pin digital especificado, HIGH o LOW.

Sintaxis digitalRead(pin)

Parámetros pin: el número de pin digital que quieres leer (int)

Devuelve HIGH o LOW

digitalWrite(): Escribe un valor HIGH o LOW hacia un pin digital.

Si el pin ha sido configurado como OUTPUT con pinMode(), su voltaje será establecido al

correspondiente valor: 5V (o 3.3V en tarjetas de 3.3V) para HIGH, 0V (tierra) para LOW.

Sintaxis: digitalWrite(pin, valor)

Parámetros: pin: el número de pin valor: HIGH o LOW

http://arduino.cc/es/Reference/PinMode




INSTALAR LIBRERIAS PLACA ARDUINO PARA PROTEUS.

Descargar el archivo “Libreria_arduino_proteus.rar”:

Copiar y pegar los archivos: ARDUINO.IDX and ARDUINO.LIB en:

C:\Program Files (x86)\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\LIBRARY

Ahora abrimos PROTEUS, para esto hacemos click en el icono “ISIS”.

Al abrir Proteus (ISIS) veremos una ventana como la que se muestra. En ella se puede

apreciar una descripción del entorno de trabajo.




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1. BARRA DE COORDENADAS: en esta barra podemos ver las coordenadas donde se

encuentra el cursor en todo momento, mientras lo desplazamos por la ventana de

edición.

2. BARRA DE ESTADO: aquí aparece información útil de lo que tengamos seleccionado

o del elemento sobre el cual se encuentre el cursor del mouse en ese momento.

3. VENTANA DE EDICIÓN: es la ventana donde dibujaremos los circuitos electrónicos

colocando los componentes, interconectándolos, y agregando también otros

instrumentos y herramientas.

4. SELECTOR DE OBJETOS: en esta ventana aparecerán los componentes y otros

elementos disponibles, dependiendo del modo seleccionado, y desde allí

podremos elegirlos para colocarlos en el diseño.

5. VENTANA DE VISTA PREVIA: esta pequeña ventana nos ofrece una vista previa del

circuito o de los elementos que vayamos a colocar en el diseño; más adelante

veremos detalles sobre su uso.

6. MODO: esta barra de herramientas es la más importante porque nos permite

elegir el modo en el que vamos a trabajar mientras dibujamos un circuito en la

ventana de edición. Nos permitirá elegir y colocar componentes y otros

elementos, como instrumentos de medición, gráficos de simulación, etcétera.

7. OPCIONES DE ARCHIVO: esta barra es muy similar a la de otros programas de

Windows, y se utiliza para realizar operaciones básicas con los archivos, como

crear uno nuevo, abrir uno existente, guardar el archivo en el que estamos

trabajando, etcétera.

8. VISUALIZACIÓN: en esta barra encontramos algunos botones para controlar la

forma en que vemos el circuito en la ventana de edición.

9. EDICIÓN: aquí tenemos varias opciones de edición de los diferentes elementos.

10. HERRAMIENTAS DE DISEÑO: esta barra muestra diversas opciones de diseño para

trabajar en varias hojas, generar reportes, etcétera.

11. SIMULACIÓN: aquí podemos encontrar los controles de simulación.




EJEMPLO 1: El “hola mundo” en Arduino.

Abrimos Arduino Software y digitamos el siguiente código:

/* Enciende un LED por un segundo, luego lo apaga por un segundo De forma repetitiva. */ int led = 13; // La función setup corre una vez cuando apretamos el botón reset. void setup() { //inicializamos el pin digital 13 como salida (output) pinMode(led, OUTPUT); } //función loop se ejecuta una y otra vez (hasta apagar el arduino) void loop() { //colocamos un 1 en el pin 13 (HIGH es el nivel de voltaje) digitalWrite(led, HIGH); //coloco un retardo de 1 segundo (1000 mili Segundos) delay(1000); //colocamos un 0 en el pin 13 (LOW es el nivel de voltaje) digitalWrite(led, LOW); //colocamos otro retardo de 1 segundo (1000 mili Segundos) delay(1000); }

Digitar el código hacemos click en “verificar” para que arduino software nos genere el

archivo .hex y lo podremos encontrar en la carpeta que configuramos al inicio de la guia.




Luego abrimos Proteus y en la ventana principal hacemos click en “Pick from libraries”.

Se abrirá la siguiente ventana que es donde escogeremos todos los elementos para armar

nuestro circuito de prueba.




Primero buscaremos la placa de arduino, para lo cual escribiremos la palabra arduino en la

barra de búsqueda. Y así sucesivamente los elementos que usaremos para armar nuestros

circuitos de prueba. Cabe mencionar que para buscar los componentes debemos

introducir el nombre en inglés o el número en caso es un circuito integrado. Por ejemplo si

buscamos una resistencia; escribiríamos “resistor”.

Al escribir la palabra arduino obtendremos algo como esto:

Barra de búsqueda

Lista de componentes por

categoría




Y hacemos doble click sobre el elemento para colocarlo en la lista de componentes que

usaremos.

Hacemos lo mismo para buscar la resistencia y el diodo led.

Ahora armaremos el circuito mostrado a continuación:




Luego hacemos doble click sobre la placa arduino para cargar el archivo .HEX que se

genera con el arduino software. En la sección “program file” hacemos click en el icono del

folder y buscamos el fichero con la terminación .hex y hacemos click en “ok”.

Y hacemos click sobre el botón de “play” para iniciar la simulación:




EJEMPLO 2.

Abrimos Arduino Software y digitamos el siguiente código:

/* Enciende un LED cuando se acciona un pulsador */ int led = 13; int entrada = 4; // La función setup corre una vez cuando apretamos el botón reset. void setup() { //inicializamos el pin digital 13 como salida (output) pinMode(led, OUTPUT); //inicializamos el pin digital 4 como entrada (input) pinMode(entrada, INPUT); } //función loop se ejecuta una y otra vez (hasta apagar el arduino) void loop() { if(digitalRead(entrada) == HIGH){ digitalWrite(led, HIGH); } else{ digitalWrite(led, LOW); } }

De forma similar al ejemplo 1. Armamos el siguiente circuito en proteus y le cargamos el

archivo .hex correspondiente. Cuando ejecutemos la simulación el led que está en el pin

13 encenderá cuando se presione el pulsador que se encuentra en el pin 4.




ASIGNACIÓN:

Utilizando el circuito del ejemplo 2; realice un programa que cuando se presione el

pulsador del pin 4. Me genere 10 pulsos en el pin 13 (1.5 segundos en estado HIGH y 1

segundo en LOW).