ROBOTICA Y DOMOTICA BÁSICA CON ARDUINO...

Este libro surge a raíz de la necesidad de crear un compendio de prácticas para iniciar a alumnos de formación profesional de grado medio, grado superior y bachillerato a la robótica y a la domótica mediante la plataforma de Arduino.

La estructura del libro permite diferenciar tres partes o bloques: el primero dedicado a exponer unos pocos conceptos sobre Arduino y las disciplinas que lo rodean; el segundo dedicado a la explicación del lenguaje de programación de Arduino; y el tercer bloque se dedica al aprendizaje de Arduino a través de una serie de prácticas, donde se expone un componente electrónico o sensor.

Cada práctica posee el código totalmente explicado, comentado y analizado.

Este libro propone una serie de 28 prácticas detalladas y comentadas a docentes que deseen incorporar Arduino en alguna de sus asignaturas, y de guía de referencia y aprendizaje para aquellos lectores que puedan considerarse noveles en Arduino.

Por tanto, el lector va aprendiendo mediante prácticas, aisladas en apariencia, cómo manejar la placa Arduino para después crear sus propios proyectos.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.

SOBRE ESTE LIBRO.

A QUIÉN VA DIRIGIDO ESTE LIBRO

CÓMO SE ESTRUCTURA ESTE LIBRO.

CAPÍTULO 1. ROBÓTICA. UNA BREVE INTRODUCCIÓN.

1.1 INTRODUCCIÓN

1.2 ROBÓTICA INDUSTRIAL

1.3 ROBÓTICA DE SERVICIO.

1.4 ROBÓTICA DE OCIO

1.5 ROBÓTICA DE EDUCACIÓN

1.6 ROBÓTICA Y ARDUINO

CAPÍTULO 2. DOMÓTICA. OTRA BREVE INTRODUCCIÓN

2.1 INTRODUCCIÓN

2.2 REDES DOMÓTICAS

2.3 DOMÓTICA Y ARDUINO

CAPÍTULO 3. MICROCONTROLADORES Y MICROPROCESADORES

CAPÍTULO 4. INTRODUCCIÓN A ARDUINO

4.1 ¿QUÉ ES ARDUINO?

4.2 OPEN HARDWAR

4.3 ANÁLISIS DE LA PLACA ARDUINO.

4.4 MICROCONTROLADOR ATMEGA 328P. CARACTERÍSTICAS.

4.5 COMUNICACIÓN ARDUINO-PC.

4.6 INSTALACIÓN DEL MEDIO INTEGRADO DE DESARROLLO DE

ARDUINO (IDE)

4.7 CONEXIÓN PC-ARDUINO Y CONFIGURACIÓN DEL IDE

4.8 ANÁLISIS DEL IDE. FUNCIONES BÁSICAS

4.8.1 Botón verificar.

4.8.2 Botón cargar

4.8.3 Botón nuevo61

4.8.4 Botón abrir.61

4.8.5 Botón guardar61

4.8.6 Botón monitor serie.

4.9 LIBRERÍAS

4.10 ALIMENTAR A ARDUINO.

CAPÍTULO 5. LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN. CONCEPTOS BÁSICOS

DE PROGRAMACIÓN CON ARDUINO.

5.1 INTRODUCCIÓN

5.2 ¿QUÉ ES LA PROGRAMACIÓN?.

5.3 PARTES DE UN PROGRAMA EN ARDUINO

5.4 VARIABLES.

5.5 CONSTANTES.

5.5.1 HIGH.

5.5.2 LOW

5.5.3 INPUT.

5.5.4 OUTPUT.

5.6 ARITMÉTICA Y LÓGICA EN LA PROGRAMACIÓN DE ARDUINO.

5.6.1 Suma

5.6.2 Resta

5.6.3 Multiplicación.

5.6.4 División.

5.6.5 AND

5.6.6 OR

5.6.7 NOT

5.7 INSTRUCCIONES DE CONTROL EN LA PROGRAMACIÓN

DE ARDUINO

5.7.1 IF (SI CONDICIONAL).

5.7.2 ELSE (SI NO…).

5.7.3 FOR.

5.7.4 WHILE (MIENTRAS…)

5.7.5 DO-WHILE (HACER MIENTRAS…)

5.7.6 SWITCH/CASE y BREAK.

5.8 FUNCIONES PREDEFINIDAS EN ARDUINO.

5.9 ASIGNACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS EN ARDUINO

5.9.1 PINMODE ().

5.9.2 DIGITALWRITE ().

5.9.3 DIGITALREAD ()

5.9.4 ANALOGWRITE ()

5.9.5 ANALOGREAD ().

5.10 GESTIÓN DEL TIEMPO EN ARDUINO.

5.10.1 DELAY ()

5.10.2 MILLIS ()

5.10.3 MICROS ()

5.10.4 DELAYMICROSECONDS ().

5.11 CREAR NUESTRAS PROPIAS FUNCIONES.

5.12 VISUALIZAR VARIABLES POR EL MONITOR SERIE.

5.12.1 Serial.available ()

5.12.2 Serial.read ()

5.13 MÁS PLACAS ARDUINO

5.13.1 ARDUINO UNO.

5.13.2 ARDUINO LEONARDO.

5.13.3 ARDUINO DUE.

5.13.4 ARDUINO MEGA 2560.1

5.13.5 ARDUINO YUN.

5.13.6 ARDUINO MICRO

5.14 MÓDULOS Y SHIELDS PARA ARDUINO

5.15 SOFTWARE PARA ESQUEMAS CON ARDUINO. FRITZING.

PRÁCTICAS CON ARDUINO

CAPÍTULO 6. PRÁCTICA 1. EL LED INTERMITENTE.

6.1 INTRODUCCIÓN

6.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6.3 EL DIODO LED.

6.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

6.5 CÓDIGO DEL PROGRAMA.

6.5.1 Recordando digitalWrite ()

6.6 MATERIAL PARA DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 7. PRÁCTICA 2. INTERMITENCIA DE DOS LEDS.

7.1 INTRODUCCIÓN

7.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

7.3 CABLES DE CONEXIÓN.

7.4 LA PROTOBOARD O PLACA DE PROTOTIPO

7.5 LA RESISTENCIA.

7.6 CÁLCULO DE RESISTENCIAS

7.7 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA .

7.8 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

7.9 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

7.10 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 8. PRACTICA 3. SECUENCIA CON SIETE LEDS

8.1 INTRODUCCIÓN

8.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

8.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

8.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN

8.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

8.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 9. PRÁCTICA 4. SEMÁFOROS EN UNA INTERSECCIÓN

9.1 INTRODUCCIÓN

9.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

9.3 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

9.4 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

9.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA1

9.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 10. PRÁCTICA 5. LUMINOSIDAD VARIABLE DE UN LED

10.1 INTRODUCCIÓN

10.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

10.3 LA SEÑAL PWM.

10.4 RECORDANDO ANALOGWRITE ().

10.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

10.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

10.7 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

10.8 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 11. PRÁCTICA 6. APLICANDO ALEATORIEDAD A UN LED.

11.1 INTRODUCCIÓN

11.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

11.3 FUNCIÓN RANDOMSEED ()

11.4 FUNCIÓN RANDOM ()

11.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

11.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

11.7 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

11.8 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 12. PRÁCTICA 7. SONIDOS CON ARDUINO

12.1 INTRODUCCIÓN

12.2 COMPONENTE ELECTRÓNICO

12.3 EL ALTAVOZ.

12.4 FUNCIÓN TONE ()

12.5 FUNCIÓN NOTONE ()

12.6 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

12.7 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

12.8 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

12.9 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 13. PRÁCTICA 8. EL BOTÓN DEL PÁNICO.

13.1 INTRODUCCIÓN

13.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

13.3 EL BOTÓN.

13.3.1 En el caso del botón

13.4 EN EL CASO DEL PULSADOR.

13.5 EN EL CASO DEL INTERRUPTOR.

13.6 FUNCIÓN ANALOREAD () RECORDANDO DIGITALREAD ()

13.7 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

13.8 ESQUEMA DE CONEXIÓN

13.9 CÓDIGO DEL PROGRAMA.

13.10 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 14. PRÁCTICA 9. SENSOR POR CONTACTO O BUMPER

14.1 INTRODUCCIÓN

14.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

14.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

14.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

14.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

14.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 15. PRÁCTICA 10. ALARMA MEDIANTE ULTRASONIDOS

CON ARDUINO.

15.1 INTRODUCCIÓN

15.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

15.3 SENSOR DE ULTRASONIDOS

15.4 EL SENSOR HC-SR04.

15.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

15.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

15.7 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

15.8 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 16. PRÁCTICA 11. ALARMA POR MOVIMIENTO

CON ARDUINO.

16.1 INTRODUCCIÓN

16.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

16.3 SENSOR DE MOVIMIENTO (PIR)

16.4 EL SENSOR HC-SR501.

16.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

16.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

16.7 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

16.8 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 17. PRÁCTICA 12. ADQUISICIÓN DE DATOS MEDIANTE

RESISTENCIA VARIABLE

17.1 INTRODUCCIÓN

17.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

17.3 EL POTENCIÓMETRO.

17.4 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

17.5 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

17.6 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

17.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

CAPÍTULO 18. PRÁCTICA 13. LDR CON ARDUINO.

18.1 INTRODUCCIÓN .

18.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

18.3 LDR O FOTORRESISTENCIA.

18.4 RECORDANDO LA FUNCIÓN ANALOGREAD ()

18.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

18.6 ESQUEMA DE CONEXIÓN

18.7 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

18.8 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 19. PRÁCTICA 14. CONTROL DE AFORO A UN LOCAL

19.1 INTRODUCCIÓN .

19.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

19.3 EL LÁSER

19.4 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

19.5 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

19.6 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA .

19.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 20. PRÁCTICA 15. SERVOMOTORES CON ARDUINO

20.1 INTRODUCCIÓN .

20.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

20.2.1 El servomotor

20.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

20.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

20.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

20.6 SUGERENCIAS

20.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 21. PRÁCTICA 16. BARRIDO DE 180º CON ULTRASONIDOS.

21.1 INTRODUCCIÓN .

21.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

21.3 LIBRERÍA NEWPING ().

21.4 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

21.5 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

21.6 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA2

21.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

CAPÍTULO 22. PRÁCTICA 17. CONTROLADOR L298N PARA MOTOR CC

22.1 INTRODUCCIÓN .

22.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

22.2.1 El motor CC

22.2.2 El controlador L298N

22.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

22.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

22.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

22.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 23. PRÁCTICA 18. DISPLAY LCD CON ARDUINO.

23.1 INTRODUCCIÓN .

23.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

23.3 CONFIGURACIÓN Y CONEXIÓN

23.4 LIBRERÍA LIQUIDCRYSTAL

23.5 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

23.6 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

23.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 24. PRÁCTICA 19. MEDIDOR DE TEMPERATURA.

24.1 INTRODUCCIÓN

24.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

24.2.1 El sensor de temperatura LM35 .

24.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

24.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN

24.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

24.6 SUGERENCIAS.

24.7 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 25. PRÁCTICA 20. EL SENSOR CNY70

25.1 INTRODUCCIÓN

25.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

25.2.1 El sensor CNY70.

25.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

25.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

25.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

25.5.1 Ampliación

25.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 26. PRÁCTICA 21. SISTEMA DE CONTROL DE APARCAMIENTO

26.1 INTRODUCCIÓN

26.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

26.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

26.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

26.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

26.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

CAPÍTULO 27. PRÁCTICA 22. TECLADO MATRICIAL CON ARDUINO

27.1 INTRODUCCIÓN

27.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

27.3 TECLADO MATRICIAL.

27.4 CONFIGURACIÓN Y CONEXIÓN

27.5 LA LIBRERÍA KEYPAD.

27.6 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

27.7 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

27.8 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

27.9 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 28. PRÁCTICA 23. MEDIDOR DE VOLUMEN Y LCD

CON ARDUINO

28.1 INTRODUCCIÓN .

28.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

28.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

28.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

28.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

28.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 29. PRÁCTICA 24. CLAVE DE SEGURIDAD Y TECLADO

MATRICIAL CON ARDUINO

29.1 INTRODUCCIÓN

29.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

29.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

29.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

29.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

29.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 30. PRÁCTICA 25. DECODIFICACIÓN DE UN MANDO A

DISTANCIA

30.1 INTRODUCCIÓN .

30.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

30.2.1 Mando a distancia

30.2.2 Configuración y conexión.

30.2.3 Librería IRremote

30.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

30.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

30.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

30.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 31. PRÁCTICA 26. PROGRAMANDO UN MANDO A DISTANCIA.

31.1 INTRODUCCIÓN

31.2 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

31.3 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

31.4 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

31.5 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 32. PRÁCTICA 27. CONTROLAR DOS SERVOMOTORES

MEDIANTE MANDO A DISTANCIA.

32.1 INTRODUCCIÓN

32.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

32.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

32.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN

32.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

32.6 MATERIAL PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

CAPÍTULO 33. PRÁCTICA 28. INTERRUPCIONES MEDIANTE UN BOTÓN

33.1 INTRODUCCIÓN

33.2 COMPONENTES ELECTRÓNICOS

33.2.1 La interrupción

33.2.2 La función attachInterrupt

33.3 ENUNCIADO DE LA PRÁCTICA

33.4 ESQUEMA DE CONEXIÓN.

33.5 CÓDIGO DE LA PRÁCTICA

33.5 LISTA DE MATERIAL

CAPÍTULO 34. PROYECTOS SOBRE ROBÓTICA.

34.1 ROBOT R.A.C.-I

34.1.1 Introducción

34.1.2 Aplicación de los robots anticolisión

34.1.3 Diseño del R.A.C.-I.

34.1.4 Componentes electrónicos.

34.1.5 Materiales y ensamblado del R.A.C.-I

34.1.6 Programación del R.A.C.-I

34.1.7 Mejoras para el R.A.C.-II

34.2 ROBOT R.O.B.U.

34.2.1 Introducción .

34.2.2 Diseño del R.O.B.U.

34.2.3 Código para R.O.B.U

34.2.4 Mejoras para el R.O.B.U.

34.3 ROBOT R.O.M.O.C.O.D.I.S

34.3.1 Introducción .

34.3.2 Diseño del robot R.O.M.O.C.O.D.I.S.

34.3.3 Código para el robot R.O.M.O.C.O.D.I.S.

34.3.4 Mejoras para el robot R.O.M.O.C.O.D.I.S

34.4 ROBOT K - 5

34.4.1 Introducción

34.4.2 Funciones del robot y materiales empleados.

34.4.3 Diseño del robot K-5.

34.4.4 Código para el robot robot K-5.

34.4.4 Mejoras para el robot K-5.

CAPÍTULO 35. OTROS PROYECTOS E IDEAS.

35.1 SENSOR APARCAMIENTO CON ULTRASONIDOS (PARA ROBOT

MÓVIL)

35.2 CASA DOMÓTICA

35.3 PARKING DE DOS PLANTAS.

35.4 CAJA FUERTE DE SEGURIDAD

ACERCA DEL AUTOR