Este documento describe la tarjeta Arduino, incluyendo sus componentes principales como los pines digitales y analógicos, el microcontrolador y el puerto USB. Explica que Arduino simplifica la construcción de circuitos electrónicos y permite que personas sin conocimientos técnicos puedan crear prototipos interactivos. También describe la placa Arduino Uno y sus conexiones básicas como la alimentación y los pines de entrada y salida.
2. Tabla de Contenido
¿Qué es Arduino?................................................................................................................3
Componentes placa de Arduino…………………………………………………………..3
¿Por qué aparece Arduino?.................................................................................................6
¿Para qué sirve Arduino?....................................................................................................7
Arduino uno………………………………………………………………………………8
En Arduino uno como son las conexiones técnicas básicas……………………………...9
Hardware y Software…………………………………………………………………….10
Que significa Arduino de código abierto………………………………………………...11
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3. ¿QUÉ ES ARDUINO?
Arduino es una plataforma de código abierto de prototipos electrónicos que se basa en
hardware y software flexibles y fáciles de usar que ponen al alcance de cualquier persona la
construcción de circuitos electrónicos/robots. En lo referente a hardware, se basa en placas
que se pueden ensamblar a mano o que se pueden comprar directamente preensambladas.
Cada una de las placas lleva un microcontrolador en el que se carga el programa software que
es necesario desarrollar para “darle vida” a la placa. En la siguiente imagen puedes ver la
Placa Arduino Uno R3 con sus partes más importantes señaladas que serán descritas en el
apartado siguiente:
COMPONENTES PLACA DE ARDUINO
PINES DIGITALES
Los pines digitales son las conexiones digitales de los dispositivos conectados en la placa. La
placa de Arduino cuenta con 14 pines digitales, que van del 0 al 13.
Una señal digital solo puede tener dos estados:
● 0 (LOW, bajo, false): Indica 0V de tensión enviados desde la placa.
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4. ● 1 (HIGH, alto, true): Indica 5V de tensión enviados desde la placa.
Por lo tanto, cuando ponemos un pin digital a valor HIGH, la placa suministra 5V de tensión
por la salida que hayamos indicado, y si ponemos el valor a LOW suministrará 0V de tensión.
(Ojo: Hay que tener en cuenta que los 5V no siempre son 5 ni los 0 siempre son 0)
Los pines digitales de Arduino pueden ser usados tanto de entrada como de salida.
PINES ANALÓGICOS
Los pines analógicos pueden medir un rango de valores de voltaje, a diferencia de los
digitales que solo entienden dos valores: 0-1, o lo que es lo mismo, 0V o 5V.
Con los pines analógicos vamos a poder leer valores intermedios entre 0V y 5V,
representados con un valor entero comprendido entre 0 y 1023, ya que la información se
representa en números de 10 bits, y también vamos a poder escribir en los pines valores
comprendidos entre 0 y 255, ya que la información se representa en números de 8 bits.
En el punto anterior hemos hablado sobre pines digitales, si te fijas en ellos verás que
aparecen algunos con el símbolo “~” en la placa, este símbolo indica que pueden ser
utilizados también como pines analógicos.
PINES ALIMENTACIÓN SENSORES
Además de los pines de entrada y salida descritos anteriormente, Arduino dispone de pines
que nos permiten alimentar componentes externos, concretamente uno con 5V y otro con
3,3V.
También dispone de pines de tierra (GND).
MICROCONTROLADOR DE COMUNICACIONES
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5. El microcontrolador de comunicaciones se encarga de gestionar las comunicaciones con todo
lo que se conecta a la placa.
MICROCONTROLADOR DE PROGRAMACIÓN
Este componente de la placa es el cerebro de la misma, es donde la placa almacena el
programa que tiene que ejecutar y el que lo ejecuta.
El microcontrolador de la placa se programa utilizando el IDE (Entorno de Desarrollo
Integrado) de programación gratuito de Arduino. En los apartados siguientes explicamos
cómo instalarlo y como ponerlo a funcionar.
BOTÓN RESET
El botón Reset permite reiniciar el programa que se ha cargado en el microcontrolador
interrumpiendo la ejecución actual. Ten en cuenta que no borra el programa que se ha
cargado, únicamente lo reinicia.
PUERTO USB
El puerto USB es el puerto mediante el cual nos comunicaremos con la placa de Arduino.
Sus funciones principales son:
● Alimentación
● Cargar los programas en el microcontrolador.
● Envío de información desde la placa al ordenador.
CONECTOR DE ALIMENTACIÓN
Arduino dispone de un puerto de alimentación externo que nos permitirá hacer funcionar la
placa sin utilizar un ordenador. Tienes que tener en cuenta el no alimentar la placa con mas
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6. voltaje del que soporta, ya que podrías dañarla. Lo recomendado es alimentarla entre 7V y
12V.
¿POR QUÉ APARECE ARDUINO?
Esta es la primera pregunta que debes de hacerte ya que con ella comprenderás como
Arduino ha conseguido el éxito que tiene ahora mismo. La construcción de circuitos
electrónicos no es un proceso sencillo, requiere una variedad de conocimientos en diferentes
ramas que hace que no esté al alcance de muchas personas. El proceso se complica aún más
cuando los circuitos electrónicos están acompañados de programas software que manejan el
comportamiento del propio circuito. Por tanto, para llevar a cabo el proceso con éxito, la
persona o el equipo encargado de llevar a cabo el proyecto, deben tener conocimientos
amplios de diversas ramas científicas, lo que hace que nos encontremos con un proceso de
construcción de circuitos electrónicos complejo. En este punto es cuando aparece Arduino,
rompiendo todos los moldes sobre los que se trabajaba hasta ese momento, ya que, utilizando
la potencia de los microcontroladores o microprocesadores consigue simplificar el uso de la
electrónica, pero sin ocultar su dinámica de funcionamiento. Gracias a Arduino se pueden
conseguir resultados de forma rápida y sencilla, poniendo al alcance de todo el mundo la
realización de proyectos de robótica mediante la utilización de prototipos.
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7. ¿PARA QUÉ SIRVE ARDUINO?
Actualmente, el uso de Arduino puede catalogarse en dos grandes grupos:
1. Arduino es utilizado como un microcontrolador, cuando tiene un programa descargado
desde un ordenador y funciona de forma independiente de éste, y controla y alimenta
determinados dispositivos y toma decisiones de acuerdo al programa descargado e interactúa
con el mundo físico gracias a sensores y actuadores.
2. Arduino hace de interfaz entre un ordenador u otro dispositivo, que ejecuta una
determinada tarea, para traducir dicha tarea en el mundo físico a una acción. Y viceversa,
gracias a sensores que están conectados a la placa Arduino podemos hacer que el ordenador
ejecute determinada acción.
3.La placa arduino facilita de forma significativa la interacción con la electrónica ya que su
comprensión es sencilla, cualquier persona con conocimientos básicos de lenguaje de
programación puede entender, lo que hace con la placa y su funcionamiento, además de que
se puede emplear en la cotidianidad para facilitar ciertos procesos.
ARDUINO UNO.
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8. Arduino Uno es una placa electrónica basada en el microcontrolador ATmega328. Cuenta
con 14 entradas/salidas digitales, de las cuales 6 se pueden utilizar como salidas PWM
(Modulación por ancho de pulsos) y otras 6 son entradas analógicas. Además, incluye un
resonador cerámico de 16 MHz, un conector USB, un conector de alimentación, una cabecera
ICSP y un botón de reseteado. La placa incluye todo lo necesario para que el
microcontrolador haga su trabajo, basta conectarla a un ordenador con un cable USB o a la
corriente eléctrica a través de un transformador.
CONEXIONES TÉCNICAS BÁSICAS
1. Conector USB, que puede ser tipo B o mini, este provee la comunicación para la
programación y la toma de datos, también provee una fuente de 5VDC para alimentar
al arduino, pero de baja corriente por lo que no sirve para alimentar motores grandes
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9. por ejemplo. Siempre que adquieran una placa de arduino no olviden pedir el cable de
conexión USB pues este representa unos $7000 adicionales.
2. Regulador de voltaje de 5V, se encarga de convertir el voltaje ingresado por el plug 3,
en un voltaje de 5V regulado. necesario para el funcionamiento de la placa y para
alimentar circuitos externos.
3. Plug de conexión para fuente de alimentación externa, el voltaje que se suministra por
aquí debe ser directo y estar entre 6V y 18V, incluso 20V, generalmente se usa un
adaptador, pero debe tener cuidado de que el terminal del centro del plug quede
conectado a positivo ya que algunos adaptadores traen la opción de intercambiar la
polaridad de los cables.
4. Puerto de conexiones; constituido por 6 pines de conexión con las siguientes
funciones: RESET, permite resetar el microcontrolador al enviarle un cero lógico. Pin
3.3V, este pin provee una fuente de 3.3VDC para conectar dispositivos externos como
en la protoboard por ejemplo. Pin 5V, es una fuente de 5VDC para conectar
dispositivos externos. Dos pines GND, que proveen la salida de cero voltios para
dispositivos externos. Pin Vin, este pin esta conectado con el positivo del plug 3 por
lo que se usa para conectar la alimentación de la placa con una fuente externa de entre
6 y 12VDC en lugar del plug 3 o la alimentacion por el puerto USB. Este puerto esta
modificado en la versión R3 de Arduino Uno.
5. Puerto de entradas análogas, aquí se conectan las salidas de los sensores análogos.
Estos pines solo funcionan como entradas recibiendo voltajes entre cero y cinco
voltios directos.
6. Microcontrolador Atmega 328, es el microcontrolador implementado en los Arduino
uno y sobre el cual vamos a programar, en la versión SMD del arduino uno R2, se usa
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10. el mismo microcontrolador pero en montaje superficial, en este caso las únicas
ventajas que se me ocurren son la reducción del peso y ganar un poco de espacio.
7. Botón de RESET, este botón asi como el pin mencionado anteriormente permiten
resetear el microcontrolador haciendo que reinicie el programa. En la versión R3 este
pulsador se ubica arriba del conector USB, esto es un acierto pues al colocarle las
Shield encima del arduino, se perdía la opción de resetear dado que este pulsador
quedaba tapado.
8. Pines de programación ICSP, son usados para programar microcontroladores en
protoboard o sobre circuitos impresos sin tener que retirarlos de su sitio.
9. LED ON, enciende cuando el Arduino esta encendido.
10. LEDs de recepción y transmisión, estos se encienden cuando la tarjeta se comunica
con el PC. El Tx indica transmisión de datos y el Rx recepción.
11. Puerto de conexiones, esta constituido por los pines de entradas o salidas digitales
desde la cero hasta la 7. La configuración como entrada o salida debe ser incluida en
el programa. Cuando se usa la terminal serial es conveniente no utilizar los pines cero
(Rx) y uno (Tx). Los pines 3, 5 y 6 estan precedidos por el símbolo ~ , lo que indica
que permiten su uso como salidas controladas por ancho de pulso PWM.
12. Puerto de conexiones, incluye 5 entradas o salidas adicionales (de la 8 a la 12), las
salidas 9, 10 y 11 permiten control por ancho de pulso; la salida 13 es un poco
diferente pues tiene conectada una resistencia en serie, lo que permite conectar un led
directamente entre ella y tierra. Finalmente hay una salida a tierra GND y un pin
AREF que permite ser empleado como referencia para las entradas análogas.
13. Este led indica el estado del pin 13.
14. No se exactamente la función de estos pines.
15. Chip de comunicación que permite la conversión de serial a USB.
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11. Hardware y Software
Hardware: Hardware es un conjunto de piezas físicas y tangibles que interaccionan entre sí
de forma analogica o digital para dar lugar al ordenador. En algunas se le abrevia con los
caracteres H/W o h/w. Una definición alternativa hace alusión a la presencia o no de
electrónica, chips o circuitos impresos en la pieza, esta tiene un nivel de generalidad menor
por lo que su uso no es habitual. El hardware es el soporte físico sobre el que se instala, opera
y funciona cualquier software, es decir que sin el hardware el ordenador no existe.
Cuando categorizamos todos esos elementos, una primera clasificación del hardware se puede
realizar en base a su ubicacion en el sistema informatico. Entonces se hace una división entre
el hardware interno, el cual es el que incluye dentro de una torre, y el hardware externo, el
cual es todo aquel que no tiene lugar asignado dentro de la caja del ordenador y se situa por
lo tanto en el rango de acción del usuario, pero fuera del envolvente de la máquina.
Algunos de los elementos de hardware que se consideran internos son:
1. La unidad central de procesamiento, microprocesador o CPU
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12. 2. Las unidades de disco duro o HDD
3. Las unidades de estado sólido o SSD
4. Las unidades de disco híbrido o SSHD
5. Otras más…
En cuanto el hardware externo, algunos:
1. Los monitores y pantallas auxiliares
2. el teclado
3. el ratón o mouse
4. el micrófono
5. La cámara web y más…
Software: El software es la parte inmaterial del ordenador que permite que los diferentes
componente de hardware funcionen. Se trata de un conjunto de de instrucciones, datos o
programas que ejecutan tareas concretas dentro del sistema informático, en algunas ocasiones
se refiere al software como la parte variable del ordenador, los estados que puede adoptar la
máquina y las señales que fuerzan dichos estados.
Dentro del software informático podemos encontrar aplicaciones, programas, sistemas
operativos y muchas otras tipologías. para otorgar cierto orden a este conjunto se usan tres
divisiones: Software de sistema, software de programación y software de aplicación.
El software de sistema es la plataforma sobre la que se asienta el hardware y las
aplicaciones informáticas. A parte de los sistemas operativos, dentro del software de sistema
también se encuentran los siguientes clases de programas:
1. Antivirus
2. Controladores de hardware o drivers
3. Traductores de lenguas informáticas
4. Cargadores de programas
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13. 5. Hipervisores y más…
Por otra parte… el Software de aplicación, software utilitario para usuario final o apps, son
todos aquellos programas que ejecutan tareas concretas para las que han sido desarrolladas
específicamente.
Finalmente el software de programación permite al usuario desarrollar sus propias
herramientas a través de un lenguaje más cercano al humano. Dentro de este apartado se
encuentran como lenguajes de programación, compiladores, herramientas de debugging o
depurado y similares.
ARDUINO DE CÓDIGO ABIERTO.
Arduino es una plataforma para hardware y software de código abierto que permite crear
objetos o entornos interactivos. Basado en una placa con un microcontrolador y un entorno de
desarrollo, está diseñado para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.
Para que cualquiera pueda aspirar a ser programador.
CÓDIGO ABIERTO.
El Código abierto, también llamado Open source, se refiere a al código de un programa que
se distribuye libremente (incluso de manera gratuita) y que puede ser usado y modificado por
los usuarios sin ninguna restricción.
CONCLUSIÓN.
Arduino es una herramienta bastante útil que puede ser usada en múltiples escenarios
cotidianos incluyendo proyectos y pasatiempos, tiene bastantes beneficios no solo por su
facilidad de encontrar sino también por su accesible plataforma y su sencilla programación
que lo hace una herramienta ideal para jóvenes aprendices.
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