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ARDUINO Curso práctico de formación / Torrente

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ARDUINO Curso práctico de formación / Torrente

$4,831

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  • Autor: TORRENTE, Oscar

    Páginas: 588

    Coedición: Alfaomega, RC Libros

    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.

    SKU: 9786077076483 Categorías: , ,

    Descripción

    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.

    Ventajas Competitivas

    • Esta obra incluye gran cantidad de ejemplos que facilitan al lector toda la información necesaria para realizar sus propios proyectos, sin requerir ninguna consulta externa
    • Con la ayuda de una placa Arduino UNO y un conjunto básico de componentes electrónicos, podrá hacer realidad todos los circuitos descritos

    Conozca

    • La tarjeta Arduino
    • Las bases de la programación en Arduino
    • Las librerías para trabajar con diferentes tipos de hardware
    • Información acerca del hardware Arduino

    Aprenda

    • Cómo trabajar con el lenguaje de programación Arduino usando componentes electrónicos comunes
    • Cómo ampliar el hardware y software Arduino
    • Cómo potenciar la interacción y comunicación de una máquina usando sensores y actuadores

    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
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    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
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    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 …………………………….

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