Robótica y domótica 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 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 ÍNDICE ALFABÉTICO