ARDUINO / Curso práctico de formación

By:

Óscar Torrente Artero

Language: Español Publication details: Alfaomega México 2013Edition: 1a EdiciónDescription: 588 Páginas Ilustración 17 X 23 CMISBN:

9786077076483

Subject(s):

Programación

LOC classification:

TJ223 P76 T67

Contents:

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... XV CAPÍTULO 1. ELECTRÓNICA BÁSICA .......................................................................... 1 CONCEPTOS TEÓRICOS SOBRE ELECTRICIDAD .......................................................... 1 ¿Qué es la electricidad? ............................................................................................ 1 ¿Qué es el voltaje? .................................................................................................... 2 ¿Qué es la intensidad de corriente? ......................................................................... 3 ¿Qué es la corriente continua (DC) y la corriente alterna (AC)? ............................... 4 ¿Qué es la resistencia eléctrica? ............................................................................... 4 ¿Qué es la Ley de Ohm? ............................................................................................ 5 ¿Qué es la potencia? ................................................................................................. 6 ¿Qué son las señales digitales y las señales analógicas? ........................................... 7 ¿Qué son las señales periódicas y las señales aperiódicas? ...................................... 9 CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS ........................................................................... 10 Representación gráfica de circuitos ........................................................................ 10 Conexiones en serie y en paralelo .......................................................................... 12 El divisor de tensión ................................................................................................ 15 Las resistencias “pull-up” y “pull-down” ................................................................. 16 FUENTES DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA ................................................................ 18 Tipos de pilas/baterías ............................................................................................ 18 Características de las pilas/baterías ........................................................................ 20 Conexiones de varias pilas/baterías ........................................................................ 22 Compra de pilas/baterías ........................................................................................ 24 Compra de cargadores ............................................................................................ 25 Características de los adaptadores AC/DC .............................................................. 26 ÍNDICE ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN VIII COMPONENTES ELÉCTRICOS ................................................................................. 29 Resistencias ............................................................................................................. 29 Potenciómetros ....................................................................................................... 31 Otras resistencias de valor variable ........................................................................ 33 Diodos y LEDs .......................................................................................................... 34 Condensadores ....................................................................................................... 36 Transistores ............................................................................................................. 40 Pulsadores ............................................................................................................... 42 Reguladores de tensión .......................................................................................... 44 Placas de prototipado ............................................................................................. 46 USO DE UNA PLACA DE PROTOTIPADO .................................................................. 50 USO DE UN MULTÍMETRO DIGITAL ........................................................................ 57 CAPÍTULO 2. HARDWARE ARDUINO ...................................................................... 61 ¿QUÉ ES UN SISTEMA ELECTRÓNICO? .................................................................... 61 ¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR? ..................................................................... 62 ¿QUÉ ES ARDUINO? .............................................................................................. 63 ¿CUÁL ES EL ORIGEN DE ARDUINO? ....................................................................... 66 ¿QUÉ QUIERE DECIR QUE ARDUINO SEA “SOFTWARE LIBRE”? ............................... 67 ¿QUÉ QUIERE DECIR QUE ARDUINO SEA “HARDWARE LIBRE”? .............................. 68 ¿POR QUÉ ELEGIR ARDUINO? ................................................................................ 70 CARACTERÍSTICAS DEL MICRO DE LA PLACA ARDUINO UNO .................................. 71 El encapsulado del microcontrolador ..................................................................... 72 El modelo del microcontrolador ............................................................................. 74 Las memorias del microcontrolador ....................................................................... 76 Los registros del microcontrolador ......................................................................... 78 Los protocolos de comunicación I2 C/TWI y SPI ....................................................... 79 El gestor de arranque del microcontrolador ........................................................... 83 ¿QUÉ OTRAS CARACTERÍSTICAS TIENE LA PLACA ARDUINO UNO? ......................... 85 La alimentación ....................................................................................................... 85 El chip ATmega16U2 ................................................................................................ 88 Las entradas y salidas digitales ............................................................................... 89 Las entradas analógicas .......................................................................................... 90 Las salidas analógicas (PWM) ................................................................................. 91 Otros usos de los pines-hembra de la placa ............................................................ 93 El conector ICSP ...................................................................................................... 96 El reloj ..................................................................................................................... 98 El botón de “reset” ............................................................................................... 100 Obtener el diseño esquemático y de referencia ................................................... 101 ¿QUÉ OTRAS PLACAS ARDUINO OFICIALES EXISTEN? ........................................... 102 © Alfaomega-RC Libros ÍNDICE IX Arduino Mega 2560 .............................................................................................. 102 Arduino Mega ADK ................................................................................................ 102 Arduino Ethernet .................................................................................................. 104 Los adaptadores USB-Serie ............................................................................... 105 PoE (“Power Over Ethernet”) ........................................................................... 106 Arduino Fio ........................................................................................................... 109 Arduino Pro ........................................................................................................... 110 Arduino Lilypad ..................................................................................................... 111 Arduino Nano ........................................................................................................ 111 Arduino Mini ......................................................................................................... 112 Arduino Pro Mini ................................................................................................... 112 Arduino Leonardo ................................................................................................. 113 El “auto-reset” de la placa Leonardo ................................................................ 114 Arduino Micro ....................................................................................................... 114 Arduino Due .......................................................................................................... 115 ¿QUÉ “SHIELDS” ARDUINO OFICIALES EXISTEN? .................................................. 117 Arduino Ethernet Shield ........................................................................................ 117 Arduino Wireless SD Shield ................................................................................... 119 Arduino Wireless Proto Shield .............................................................................. 120 Arduino WiFi Shield .............................................................................................. 120 Arduino Motor Shield ........................................................................................... 122 Tinkerkit (y otros) ............................................................................................. 124 Arduino Proto Shield ............................................................................................. 125 ¿QUÉ SHIELDS NO OFICIALES EXISTEN? ............................................................... 127 CAPÍTULO 3. SOFTWARE ARDUINO ...................................................................... 129 ¿QUÉ ES UN IDE? ................................................................................................. 129 INSTALACIÓN DEL IDE ARDUINO .......................................................................... 130 Ubuntu .................................................................................................................. 130 Fedora ................................................................................................................... 130 Cualquier sistema Linux ........................................................................................ 131 Las dependencias ............................................................................................. 132 Los permisos de usuario ................................................................................... 134 Sobre el reconocimiento y uso de dispositivos USB-ACM en Linux .................. 135 Cualquier sistema Linux (a partir del código fuente) ............................................ 136 Windows ............................................................................................................... 137 Mac OS X ............................................................................................................... 138 PRIMER CONTACTO CON EL IDE ........................................................................... 139 El “Serial Monitor” y otros terminales serie ......................................................... 145 CONFIGURACIÓN Y COMPROBACIÓN DEL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL IDE ... 146 © Alfaomega-RC Libros ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN X MÁS ALLÁ DEL LENGUAJE ARDUINO: EL LENGUAJE C/C++ ................................... 148 IDES ALTERNATIVOS AL OFICIAL ........................................................................... 149 CAPÍTULO 4. LENGUAJE ARDUINO ....................................................................... 153 MI PRIMER SKETCH ARDUINO ............................................................................. 153 ESTRUCTURA GENERAL DE UN SKETCH ................................................................ 154 Sobre las mayúsculas, tabulaciones y puntos y comas ..................................... 155 COMENTARIOS .................................................................................................... 155 VARIABLES .......................................................................................................... 156 Declaración e inicialización de una variable .......................................................... 157 Asignación de valores a una variable .................................................................... 158 Ámbito de una variable ......................................................................................... 159 Tipos posibles de una variable .............................................................................. 160 Cambio de tipo de datos (numéricos) ................................................................... 168 CONSTANTES ....................................................................................................... 171 PARÁMETROS DE UNA INSTRUCCIÓN .................................................................. 171 VALOR DE RETORNO DE UNA INSTRUCCIÓN ........................................................ 172 LA COMUNICACIÓN SERIE CON LA PLACA ARDUINO ............................................ 173 Instrucciones para enviar datos desde la placa al exterior .................................... 175 Instrucciones para recibir datos desde el exterior ................................................ 178 Los objetos serie de otras placas Arduino ............................................................. 183 INSTRUCCIONES DE GESTIÓN DEL TIEMPO .......................................................... 184 INSTRUCCIONES MATEMÁTICAS, TRIGONOMÉTRICAS Y DE PSEUDOALEATORIEDAD .................................................................................. 186 INSTRUCCIONES DE GESTIÓN DE CADENAS.......................................................... 191 CREACIÓN DE INSTRUCCIONES (FUNCIONES) PROPIAS ........................................ 197 BLOQUES CONDICIONALES .................................................................................. 200 Los bloques “if” y “if/else” .................................................................................... 200 El bloque “switch” ................................................................................................. 206 BLOQUES REPETITIVOS (BUCLES) ......................................................................... 207 El bloque “while” .................................................................................................. 207 El bloque “do” ....................................................................................................... 210 El bloque “for” ...................................................................................................... 210 Las instrucciones “break” y “continue” ................................................................. 214 CAPÍTULO 5. LIBRERÍAS ARDUINO ....................................................................... 217 LAS LIBRERÍAS OFICIALES .................................................................................... 217 Librería LiquidCrystal ............................................................................................ 217 Librería EEPROM ................................................................................................... 217 © Alfaomega-RC Libros ÍNDICE XI Librería SD ............................................................................................................. 218 Librería Ethernet ................................................................................................... 218 Librería Firmata ..................................................................................................... 219 Librería SPI ............................................................................................................ 219 Librería Wire ......................................................................................................... 220 Librería SoftwareSerial .......................................................................................... 220 Librerías Servo y Stepper ...................................................................................... 221 Librerías Keyboard y Mouse (solo para Arduino Leonardo y Due) ........................ 221 Librerías Audio, Scheduler y USBHost (solo para Arduino Due) ............................ 221 USO DE PANTALLAS ............................................................................................. 222 Las pantallas de cristal líquido (LCDs) ................................................................... 222 La librería LiquidCrystal ......................................................................................... 225 Módulos LCD de tipo I2 C, Serie o SPI ..................................................................... 230 Shields que incorporan LCDs ................................................................................. 234 Shields y módulos que incorporan GLCDs ............................................................. 236 Shields que incorporan pantallas OLED de 4DSystems ......................................... 239 Módulos OLED de Adafruit ................................................................................... 241 Shields y módulos que incorporan pantallas TFT .................................................. 244 Shields y módulos que incorporan pantallas TFT táctiles ...................................... 246 Shields que incorporan displays “7-segmentos” ................................................... 249 Matrices de LEDs ................................................................................................... 253 USO DE LA MEMORIA EEPROM ........................................................................... 256 USO DE TARJETAS SD ........................................................................................... 257 Características de las tarjetas SD .......................................................................... 257 La librería SD ......................................................................................................... 259 Shields que incorporan zócalos microSD ............................................................... 269 Módulos que incorporan zócalos microSD ............................................................ 270 USO DE PUERTOS SERIE SOFTWARE ..................................................................... 270 USO DE MOTORES ............................................................................................... 273 Conceptos básicos sobre motores ........................................................................ 273 Tipos de motores .................................................................................................. 275 Los motores DC ................................................................................................. 275 Los servomotores ............................................................................................. 277 Los motores paso a paso .................................................................................. 280 La librería Servo .................................................................................................... 283 La librería Stepper ................................................................................................. 288 CAPÍTULO 6. ENTRADAS Y SALIDAS ...................................................................... 293 USO DE LAS ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES ...................................................... 293 Ejemplos con salidas digitales ............................................................................... 295 © Alfaomega-RC Libros ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN XII Ejemplos con entradas digitales (pulsadores) ....................................................... 303 Keypads ................................................................................................................. 318 USO DE LAS ENTRADAS Y SALIDAS ANALÓGICAS ................................................. 320 Ejemplos con salidas analógicas ............................................................................ 322 Ejemplos con entradas analógicas (potenciómetros) ............................................ 328 Ejemplo de uso de joysticks como entradas analógicas ........................................ 336 Ejemplo de uso de pulsadores como entradas analógicas .................................... 338 Sensores capacitivos ............................................................................................. 342 Cambiar el voltaje de referencia de las lecturas analógicas .................................. 347 CONTROL DE MOTORES DC ................................................................................. 349 El chip L293 ........................................................................................................... 355 Módulos de control para motores DC ................................................................... 357 La placa TB6612FNG ......................................................................................... 357 Otros módulos .................................................................................................. 359 Shields de control para motores DC (y paso a paso) ............................................. 360 El “Adafruit Motor Shield” ................................................................................ 360 Otros shields ..................................................................................................... 361 EMISIÓN DE SONIDO ........................................................................................... 365 Uso de zumbadores .............................................................................................. 365 Las funciones tone() y noTone() ............................................................................ 368 Uso de altavoces ................................................................................................... 373 Amplificación simple del sonido ........................................................................... 375 Sonidos pregrabados ............................................................................................ 378 La librería “SimpleSDAudio” ............................................................................. 378 El “Wave Shield” de Adafruit ............................................................................ 380 Shields que reproducen MP3 ............................................................................ 381 Módulos de audio ............................................................................................. 383 Reproductores de voz ....................................................................................... 387 CAPÍTULO 7. SENSORES ....................................................................................... 391 SENSORES DE LUZ VISIBLE ................................................................................... 392 Fotorresistores ...................................................................................................... 392 El sensor digital TSL2561 ....................................................................................... 405 El sensor analógico TEMT6000 ............................................................................. 405 SENSORES DE LUZ INFRARROJA ........................................................................... 406 Fotodiodos y fototransistores ............................................................................... 406 Control remoto ..................................................................................................... 411 SENSORES DE TEMPERATURA .............................................................................. 423 Termistores ........................................................................................................... 423 El chip analógico TMP36 ....................................................................................... 428 © Alfaomega-RC Libros ÍNDICE XIII El chip digital DS18B20 y el protocolo 1-Wire .............................................................. 432 La plaquita breakout TMP421 ........................................................................................ 434 SENSORES DE HUMEDAD ..................................................................................... 435 El sensor DHT22/RHT03 .................................................................................................. 435 Los sensores SHT15 y SHT21 .......................................................................................... 439 SENSORES DE DISTANCIA ..................................................................................... 440 El sensor Ping))) ................................................................................................................ 440 El sensor SRF05 ................................................................................................................. 443 El sensor HC-SR04 ............................................................................................................ 446 El sensor LV-EZ0 ................................................................................................................ 446 Los sensores GP2Yxxx ...................................................................................................... 448 El sensor IS471F ................................................................................................................ 451 Los sensores QRD1114 y QRE1113 ................................................................................ 451 SENSOR DE INCLINACIÓN .................................................................................... 452 SENSORES DE MOVIMIENTO ................................................................................ 454 EL SENSOR EPIR ................................................................................................................ 458 SENSORES DE CONTACTO .................................................................................... 461 Sensores de fuerza ........................................................................................................... 461 Sensores de flexión .......................................................................................................... 466 Sensores de golpes .......................................................................................................... 467 SENSORES DE SONIDO ......................................................................................... 470 Plaquitas breakout ........................................................................................................... 471 Circuitos pre-amplificadores ........................................................................................... 475 Reconocimiento de voz ................................................................................................... 479 CAPÍTULO 8. COMUNICACIÓN EN RED ................................................................. 481 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE REDES .................................................................... 481 Dirección IP ....................................................................................................................... 481 Máscara de red ................................................................................................................. 482 Direcciones IP privadas .................................................................................................... 483 Dirección MAC .................................................................................................................. 485 Servidores DNS ................................................................................................................. 486 Puerta de enlace predeterminada ................................................................................. 487 USO DE LA PLACA/SHIELD ARDUINO ETHERNET .................................................. 488 Configuración inicial de los parámetros de red ........................................................... 488 Uso de Arduino como servidor ...................................................................................... 491 El uso de ips públicas para acceder a Arduino .................................................. 496 Uso de Arduino como cliente ......................................................................................... 498 Caso práctico: servidor web integrado en la placa/shield Arduino ......................... 505 Caso práctico: servidor web con tarjeta SD ................................................................. 508 © Alfaomega-RC Libros ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN XIV Caso práctico: formulario web de control de actuadores ......................................... 511 Caso práctico: envío de mensajes a Twitter.com ........................................................ 516 Caso práctico: envío de datos a Cosm.com .................................................................. 519 Caso práctico: obtención de datos provenientes de Cosm.com ............................... 524 Caso práctico: envío de datos a Google Spreadsheets ............................................... 525 Caso práctico: envío de notificaciones a Pushingbox.com ........................................ 528 Shields alternativos a Arduino Ethernet ....................................................................... 530 Comunicación por red usando una placa Arduino UNO estándar ............................ 532 COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE WI-FI ................................................................... 534 ¿Qué es Wi-Fi? ................................................................................................................. 534 Uso del Arduino WiFi Shield y de la librería oficial WiFi ............................................ 536 Otros shields y módulos que añaden conectividad Wi-Fi .......................................... 542 COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE BLUETOOTH ......................................................... 545 ¿Qué es Bluetooth? ......................................................................................................... 545 Módulos que añaden conectividad Bluetooth ............................................................ 546 Shields que añaden conectividad Bluetooth ............................................................... 551 APÉNDICE A. DISTRIBUIDORES DE ARDUINO Y MATERIAL ELECTRÓNICO ............. 553 Kits ..................................................................................................................................... 556 APÉNDICE B. CÓDIGOS IMPRIMIBLES DE LA TABLA ASCII ..................................... 559 APÉNDICE C. RECURSOS PARA SEGUIR APRENDIENDO ......................................... 561 Plataforma Arduino ........................................................................................................ 561 Electrónica general .......................................................................................................... 563 Proyectos........................................................................................................................... 563 ÍNDICE ANALÍTICO ............................................................................................... 565

Summary: El desarrollo del libro está pensado para servir de apoyo a la docencia, para aficionados que deseen aprender de forma autodidacta, o como obra de consulta permanente para técnicos en electrónica. Sus contenidos cubren, a nivel básico, todo lo necesario para conocer e iniciar su trabajo con el Hardware y software de Arduino. Poco a poco haga sus programas o agregue a su código un gran número de funciones, que ya han hecho otros, y ahorre muchas horas de trabajo. Arduino permite que cualquier persona pueda realizar circuitos electrónicos que sean capaces de interaccionar con el mundo físico real, gracias a su sencillez, campos como la robótica o la domótica se han visto radicalmente impulsados, aunque es utilizado en muchos otros campos multidisciplinares, tales como el control y monitoreo de sensores, la activación remota de circuitos electromecánicos, el montaje de instalaciones audiovisuales, etcétera. Arduino es tanto una placa de circuito impreso que incluye un microcontrolador, como un entorno de desarrollo diseñado para facilitar su programación mediante un lenguaje tremendamente intuitivo Arduino es hardware y software libre; es decir, que puede descargarse gratuitamente de su web y utilizarse para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin adquirir ninguna licencia porque su código fuente es público para todo el mundo.

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Libro	CI Gustavo A. Madero Sala General	Colección General	TJ223 P76 T67 2013	EJ. 1	No para préstamo externo	0951T
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INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... XV
CAPÍTULO 1. ELECTRÓNICA BÁSICA .......................................................................... 1
CONCEPTOS TEÓRICOS SOBRE ELECTRICIDAD .......................................................... 1
¿Qué es la electricidad? ............................................................................................ 1
¿Qué es el voltaje? .................................................................................................... 2
¿Qué es la intensidad de corriente? ......................................................................... 3
¿Qué es la corriente continua (DC) y la corriente alterna (AC)? ............................... 4
¿Qué es la resistencia eléctrica? ............................................................................... 4
¿Qué es la Ley de Ohm? ............................................................................................ 5
¿Qué es la potencia? ................................................................................................. 6
¿Qué son las señales digitales y las señales analógicas? ........................................... 7
¿Qué son las señales periódicas y las señales aperiódicas? ...................................... 9
CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS ........................................................................... 10
Representación gráfica de circuitos ........................................................................ 10
Conexiones en serie y en paralelo .......................................................................... 12
El divisor de tensión ................................................................................................ 15
Las resistencias “pull-up” y “pull-down” ................................................................. 16
FUENTES DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA ................................................................ 18
Tipos de pilas/baterías ............................................................................................ 18
Características de las pilas/baterías ........................................................................ 20
Conexiones de varias pilas/baterías ........................................................................ 22
Compra de pilas/baterías ........................................................................................ 24
Compra de cargadores ............................................................................................ 25
Características de los adaptadores AC/DC .............................................................. 26
ÍNDICE
ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN
VIII
COMPONENTES ELÉCTRICOS ................................................................................. 29
Resistencias ............................................................................................................. 29
Potenciómetros ....................................................................................................... 31
Otras resistencias de valor variable ........................................................................ 33
Diodos y LEDs .......................................................................................................... 34
Condensadores ....................................................................................................... 36
Transistores ............................................................................................................. 40
Pulsadores ............................................................................................................... 42
Reguladores de tensión .......................................................................................... 44
Placas de prototipado ............................................................................................. 46
USO DE UNA PLACA DE PROTOTIPADO .................................................................. 50
USO DE UN MULTÍMETRO DIGITAL ........................................................................ 57
CAPÍTULO 2. HARDWARE ARDUINO ...................................................................... 61
¿QUÉ ES UN SISTEMA ELECTRÓNICO? .................................................................... 61
¿QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR? ..................................................................... 62
¿QUÉ ES ARDUINO? .............................................................................................. 63
¿CUÁL ES EL ORIGEN DE ARDUINO? ....................................................................... 66
¿QUÉ QUIERE DECIR QUE ARDUINO SEA “SOFTWARE LIBRE”? ............................... 67
¿QUÉ QUIERE DECIR QUE ARDUINO SEA “HARDWARE LIBRE”? .............................. 68
¿POR QUÉ ELEGIR ARDUINO? ................................................................................ 70
CARACTERÍSTICAS DEL MICRO DE LA PLACA ARDUINO UNO .................................. 71
El encapsulado del microcontrolador ..................................................................... 72
El modelo del microcontrolador ............................................................................. 74
Las memorias del microcontrolador ....................................................................... 76
Los registros del microcontrolador ......................................................................... 78
Los protocolos de comunicación I2
C/TWI y SPI ....................................................... 79
El gestor de arranque del microcontrolador ........................................................... 83
¿QUÉ OTRAS CARACTERÍSTICAS TIENE LA PLACA ARDUINO UNO? ......................... 85
La alimentación ....................................................................................................... 85
El chip ATmega16U2 ................................................................................................ 88
Las entradas y salidas digitales ............................................................................... 89
Las entradas analógicas .......................................................................................... 90
Las salidas analógicas (PWM) ................................................................................. 91
Otros usos de los pines-hembra de la placa ............................................................ 93
El conector ICSP ...................................................................................................... 96
El reloj ..................................................................................................................... 98
El botón de “reset” ............................................................................................... 100
Obtener el diseño esquemático y de referencia ................................................... 101
¿QUÉ OTRAS PLACAS ARDUINO OFICIALES EXISTEN? ........................................... 102
© Alfaomega-RC Libros
ÍNDICE
IX
Arduino Mega 2560 .............................................................................................. 102
Arduino Mega ADK ................................................................................................ 102
Arduino Ethernet .................................................................................................. 104
Los adaptadores USB-Serie ............................................................................... 105
PoE (“Power Over Ethernet”) ........................................................................... 106
Arduino Fio ........................................................................................................... 109
Arduino Pro ........................................................................................................... 110
Arduino Lilypad ..................................................................................................... 111
Arduino Nano ........................................................................................................ 111
Arduino Mini ......................................................................................................... 112
Arduino Pro Mini ................................................................................................... 112
Arduino Leonardo ................................................................................................. 113
El “auto-reset” de la placa Leonardo ................................................................ 114
Arduino Micro ....................................................................................................... 114
Arduino Due .......................................................................................................... 115
¿QUÉ “SHIELDS” ARDUINO OFICIALES EXISTEN? .................................................. 117
Arduino Ethernet Shield ........................................................................................ 117
Arduino Wireless SD Shield ................................................................................... 119
Arduino Wireless Proto Shield .............................................................................. 120
Arduino WiFi Shield .............................................................................................. 120
Arduino Motor Shield ........................................................................................... 122
Tinkerkit (y otros) ............................................................................................. 124
Arduino Proto Shield ............................................................................................. 125
¿QUÉ SHIELDS NO OFICIALES EXISTEN? ............................................................... 127
CAPÍTULO 3. SOFTWARE ARDUINO ...................................................................... 129
¿QUÉ ES UN IDE? ................................................................................................. 129
INSTALACIÓN DEL IDE ARDUINO .......................................................................... 130
Ubuntu .................................................................................................................. 130
Fedora ................................................................................................................... 130
Cualquier sistema Linux ........................................................................................ 131
Las dependencias ............................................................................................. 132
Los permisos de usuario ................................................................................... 134
Sobre el reconocimiento y uso de dispositivos USB-ACM en Linux .................. 135
Cualquier sistema Linux (a partir del código fuente) ............................................ 136
Windows ............................................................................................................... 137
Mac OS X ............................................................................................................... 138
PRIMER CONTACTO CON EL IDE ........................................................................... 139
El “Serial Monitor” y otros terminales serie ......................................................... 145
CONFIGURACIÓN Y COMPROBACIÓN DEL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL IDE ... 146
© Alfaomega-RC Libros
ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN
X
MÁS ALLÁ DEL LENGUAJE ARDUINO: EL LENGUAJE C/C++ ................................... 148
IDES ALTERNATIVOS AL OFICIAL ........................................................................... 149
CAPÍTULO 4. LENGUAJE ARDUINO ....................................................................... 153
MI PRIMER SKETCH ARDUINO ............................................................................. 153
ESTRUCTURA GENERAL DE UN SKETCH ................................................................ 154
Sobre las mayúsculas, tabulaciones y puntos y comas ..................................... 155
COMENTARIOS .................................................................................................... 155
VARIABLES .......................................................................................................... 156
Declaración e inicialización de una variable .......................................................... 157
Asignación de valores a una variable .................................................................... 158
Ámbito de una variable ......................................................................................... 159
Tipos posibles de una variable .............................................................................. 160
Cambio de tipo de datos (numéricos) ................................................................... 168
CONSTANTES ....................................................................................................... 171
PARÁMETROS DE UNA INSTRUCCIÓN .................................................................. 171
VALOR DE RETORNO DE UNA INSTRUCCIÓN ........................................................ 172
LA COMUNICACIÓN SERIE CON LA PLACA ARDUINO ............................................ 173
Instrucciones para enviar datos desde la placa al exterior .................................... 175
Instrucciones para recibir datos desde el exterior ................................................ 178
Los objetos serie de otras placas Arduino ............................................................. 183
INSTRUCCIONES DE GESTIÓN DEL TIEMPO .......................................................... 184
INSTRUCCIONES MATEMÁTICAS, TRIGONOMÉTRICAS Y DE
PSEUDOALEATORIEDAD .................................................................................. 186
INSTRUCCIONES DE GESTIÓN DE CADENAS.......................................................... 191
CREACIÓN DE INSTRUCCIONES (FUNCIONES) PROPIAS ........................................ 197
BLOQUES CONDICIONALES .................................................................................. 200
Los bloques “if” y “if/else” .................................................................................... 200
El bloque “switch” ................................................................................................. 206
BLOQUES REPETITIVOS (BUCLES) ......................................................................... 207
El bloque “while” .................................................................................................. 207
El bloque “do” ....................................................................................................... 210
El bloque “for” ...................................................................................................... 210
Las instrucciones “break” y “continue” ................................................................. 214
CAPÍTULO 5. LIBRERÍAS ARDUINO ....................................................................... 217
LAS LIBRERÍAS OFICIALES .................................................................................... 217
Librería LiquidCrystal ............................................................................................ 217
Librería EEPROM ................................................................................................... 217
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ÍNDICE
XI
Librería SD ............................................................................................................. 218
Librería Ethernet ................................................................................................... 218
Librería Firmata ..................................................................................................... 219
Librería SPI ............................................................................................................ 219
Librería Wire ......................................................................................................... 220
Librería SoftwareSerial .......................................................................................... 220
Librerías Servo y Stepper ...................................................................................... 221
Librerías Keyboard y Mouse (solo para Arduino Leonardo y Due) ........................ 221
Librerías Audio, Scheduler y USBHost (solo para Arduino Due) ............................ 221
USO DE PANTALLAS ............................................................................................. 222
Las pantallas de cristal líquido (LCDs) ................................................................... 222
La librería LiquidCrystal ......................................................................................... 225
Módulos LCD de tipo I2
C, Serie o SPI ..................................................................... 230
Shields que incorporan LCDs ................................................................................. 234
Shields y módulos que incorporan GLCDs ............................................................. 236
Shields que incorporan pantallas OLED de 4DSystems ......................................... 239
Módulos OLED de Adafruit ................................................................................... 241
Shields y módulos que incorporan pantallas TFT .................................................. 244
Shields y módulos que incorporan pantallas TFT táctiles ...................................... 246
Shields que incorporan displays “7-segmentos” ................................................... 249
Matrices de LEDs ................................................................................................... 253
USO DE LA MEMORIA EEPROM ........................................................................... 256
USO DE TARJETAS SD ........................................................................................... 257
Características de las tarjetas SD .......................................................................... 257
La librería SD ......................................................................................................... 259
Shields que incorporan zócalos microSD ............................................................... 269
Módulos que incorporan zócalos microSD ............................................................ 270
USO DE PUERTOS SERIE SOFTWARE ..................................................................... 270
USO DE MOTORES ............................................................................................... 273
Conceptos básicos sobre motores ........................................................................ 273
Tipos de motores .................................................................................................. 275
Los motores DC ................................................................................................. 275
Los servomotores ............................................................................................. 277
Los motores paso a paso .................................................................................. 280
La librería Servo .................................................................................................... 283
La librería Stepper ................................................................................................. 288
CAPÍTULO 6. ENTRADAS Y SALIDAS ...................................................................... 293
USO DE LAS ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES ...................................................... 293
Ejemplos con salidas digitales ............................................................................... 295
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ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN
XII
Ejemplos con entradas digitales (pulsadores) ....................................................... 303
Keypads ................................................................................................................. 318
USO DE LAS ENTRADAS Y SALIDAS ANALÓGICAS ................................................. 320
Ejemplos con salidas analógicas ............................................................................ 322
Ejemplos con entradas analógicas (potenciómetros) ............................................ 328
Ejemplo de uso de joysticks como entradas analógicas ........................................ 336
Ejemplo de uso de pulsadores como entradas analógicas .................................... 338
Sensores capacitivos ............................................................................................. 342
Cambiar el voltaje de referencia de las lecturas analógicas .................................. 347
CONTROL DE MOTORES DC ................................................................................. 349
El chip L293 ........................................................................................................... 355
Módulos de control para motores DC ................................................................... 357
La placa TB6612FNG ......................................................................................... 357
Otros módulos .................................................................................................. 359
Shields de control para motores DC (y paso a paso) ............................................. 360
El “Adafruit Motor Shield” ................................................................................ 360
Otros shields ..................................................................................................... 361
EMISIÓN DE SONIDO ........................................................................................... 365
Uso de zumbadores .............................................................................................. 365
Las funciones tone() y noTone() ............................................................................ 368
Uso de altavoces ................................................................................................... 373
Amplificación simple del sonido ........................................................................... 375
Sonidos pregrabados ............................................................................................ 378
La librería “SimpleSDAudio” ............................................................................. 378
El “Wave Shield” de Adafruit ............................................................................ 380
Shields que reproducen MP3 ............................................................................ 381
Módulos de audio ............................................................................................. 383
Reproductores de voz ....................................................................................... 387
CAPÍTULO 7. SENSORES ....................................................................................... 391
SENSORES DE LUZ VISIBLE ................................................................................... 392
Fotorresistores ...................................................................................................... 392
El sensor digital TSL2561 ....................................................................................... 405
El sensor analógico TEMT6000 ............................................................................. 405
SENSORES DE LUZ INFRARROJA ........................................................................... 406
Fotodiodos y fototransistores ............................................................................... 406
Control remoto ..................................................................................................... 411
SENSORES DE TEMPERATURA .............................................................................. 423
Termistores ........................................................................................................... 423
El chip analógico TMP36 ....................................................................................... 428
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ÍNDICE
XIII
El chip digital DS18B20 y el protocolo 1-Wire .............................................................. 432
La plaquita breakout TMP421 ........................................................................................ 434
SENSORES DE HUMEDAD ..................................................................................... 435
El sensor DHT22/RHT03 .................................................................................................. 435
Los sensores SHT15 y SHT21 .......................................................................................... 439
SENSORES DE DISTANCIA ..................................................................................... 440
El sensor Ping))) ................................................................................................................ 440
El sensor SRF05 ................................................................................................................. 443
El sensor HC-SR04 ............................................................................................................ 446
El sensor LV-EZ0 ................................................................................................................ 446
Los sensores GP2Yxxx ...................................................................................................... 448
El sensor IS471F ................................................................................................................ 451
Los sensores QRD1114 y QRE1113 ................................................................................ 451
SENSOR DE INCLINACIÓN .................................................................................... 452
SENSORES DE MOVIMIENTO ................................................................................ 454
EL SENSOR EPIR ................................................................................................................ 458
SENSORES DE CONTACTO .................................................................................... 461
Sensores de fuerza ........................................................................................................... 461
Sensores de flexión .......................................................................................................... 466
Sensores de golpes .......................................................................................................... 467
SENSORES DE SONIDO ......................................................................................... 470
Plaquitas breakout ........................................................................................................... 471
Circuitos pre-amplificadores ........................................................................................... 475
Reconocimiento de voz ................................................................................................... 479
CAPÍTULO 8. COMUNICACIÓN EN RED ................................................................. 481
CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE REDES .................................................................... 481
Dirección IP ....................................................................................................................... 481
Máscara de red ................................................................................................................. 482
Direcciones IP privadas .................................................................................................... 483
Dirección MAC .................................................................................................................. 485
Servidores DNS ................................................................................................................. 486
Puerta de enlace predeterminada ................................................................................. 487
USO DE LA PLACA/SHIELD ARDUINO ETHERNET .................................................. 488
Configuración inicial de los parámetros de red ........................................................... 488
Uso de Arduino como servidor ...................................................................................... 491
El uso de ips públicas para acceder a Arduino .................................................. 496
Uso de Arduino como cliente ......................................................................................... 498
Caso práctico: servidor web integrado en la placa/shield Arduino ......................... 505
Caso práctico: servidor web con tarjeta SD ................................................................. 508
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ARDUINO. CURSO PRÁCTICO DE FORMACIÓN
XIV
Caso práctico: formulario web de control de actuadores ......................................... 511
Caso práctico: envío de mensajes a Twitter.com ........................................................ 516
Caso práctico: envío de datos a Cosm.com .................................................................. 519
Caso práctico: obtención de datos provenientes de Cosm.com ............................... 524
Caso práctico: envío de datos a Google Spreadsheets ............................................... 525
Caso práctico: envío de notificaciones a Pushingbox.com ........................................ 528
Shields alternativos a Arduino Ethernet ....................................................................... 530
Comunicación por red usando una placa Arduino UNO estándar ............................ 532
COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE WI-FI ................................................................... 534
¿Qué es Wi-Fi? ................................................................................................................. 534
Uso del Arduino WiFi Shield y de la librería oficial WiFi ............................................ 536
Otros shields y módulos que añaden conectividad Wi-Fi .......................................... 542
COMUNICACIÓN A TRAVÉS DE BLUETOOTH ......................................................... 545
¿Qué es Bluetooth? ......................................................................................................... 545
Módulos que añaden conectividad Bluetooth ............................................................ 546
Shields que añaden conectividad Bluetooth ............................................................... 551
APÉNDICE A. DISTRIBUIDORES DE ARDUINO Y MATERIAL ELECTRÓNICO ............. 553
Kits ..................................................................................................................................... 556
APÉNDICE B. CÓDIGOS IMPRIMIBLES DE LA TABLA ASCII ..................................... 559
APÉNDICE C. RECURSOS PARA SEGUIR APRENDIENDO ......................................... 561
Plataforma Arduino ........................................................................................................ 561
Electrónica general .......................................................................................................... 563
Proyectos........................................................................................................................... 563
ÍNDICE ANALÍTICO ............................................................................................... 565

El desarrollo del libro está pensado para servir de apoyo a la docencia, para aficionados que deseen aprender de forma autodidacta, o como obra de consulta permanente para técnicos en electrónica. Sus contenidos cubren, a nivel básico, todo lo necesario para conocer e iniciar su trabajo con el Hardware y software de Arduino.

Poco a poco haga sus programas o agregue a su código un gran número de funciones, que ya han hecho otros, y ahorre muchas horas de trabajo.
Arduino permite que cualquier persona pueda realizar circuitos electrónicos que sean capaces de interaccionar con el mundo físico real, gracias a su sencillez, campos como la robótica o la domótica se han visto radicalmente impulsados, aunque es utilizado en muchos otros campos multidisciplinares, tales como el control y monitoreo de sensores, la activación remota de circuitos electromecánicos, el montaje de instalaciones audiovisuales, etcétera.

Arduino es tanto una placa de circuito impreso que incluye un microcontrolador, como un entorno de desarrollo diseñado para facilitar su programación mediante un lenguaje tremendamente intuitivo Arduino es hardware y software libre; es decir, que puede descargarse gratuitamente de su web y utilizarse para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin adquirir ninguna licencia porque su código fuente es público para todo el mundo.

Ingeniería en Tecnologías de la Información y Comunicación

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