UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE

INGENIERÍA

CAMPUS GUANAJUATO

Fundamentos de programación

proyecto final : implementación de un sistema de alerta visual y

auditiva de reversa en arduino

POR:

GUSTAVO PADILLA CERNAS

IRVING ALEJANDRO HERNÁNDEZ BAZÁN

BRANDON AVILéS GÓMEZ

ULISES ALFREDO CAMACHO JUÁREZ

Daniel GUTIÉRREZ FERNÁNDEZ

M.C. JUAN PABLO MORALES REYES

Miércoles 09 DE DICIEMBRE DE 2015

SILAO DE LA VICTORIA, GUANAJUATO.

El presente reporte tiene como objetivo mostrar al lector el funcionamiento de un sistema

de alerta trasera preventiva implementado en arduino, simulando a un sistema real de un

automóvil. El lenguaje de programación utilizado en arduino utiliza muchos de los comandos

usados en C/C++ por lo que se consideró pertinente realizar este proyecto como evidencia

final de la materia de Fundamentos de Programación.

A continuación, se definirán conceptos clave para el correcto entendimiento del proyecto en

general, así como algunos de los componentes más importantes que fueron utilizados para

crear el prototipo.

¿Qué es ARDUINO?

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con

un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la

electrónica en proyectos multidisciplinares. El hardware consiste en una placa con un

microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores más

usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, y Atmega8 por su sencillez y bajo

coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. En este caso se utilizó la placa

Arduino UNO.

Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje

de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la

placa. Se programa en el ordenador para que la placa controle los componentes

electrónicos.

Ilustración 1: Placa ARDUINO UNO, la misma que fue utilizada para este proyecto.

Monitor serial de arduino.

Arduino posee como principal característica la habilidad de comunicarse con nuestra

computadora a través del puerto serie. Esto se conoce como comunicación serial. Debido

a que el uso de este puerto ha quedado un poco en desuso a favor de la tecnología USB,

Arduino cuenta con un convertidor de Serial a USB que permite a nuestra placa ser

reconocida por nuestra computadora como un dispositivo conectado a un puerto COM aun

cuando la conexión física sea mediante USB.

Arduino IDE nos proporciona una herramienta que nos permite enviar y visualizar los datos

que se manejan a través del puerto Serie. Dicha herramienta se conoce como Monitor

Serial y se puede encontrar en el menú de herramientas, en la opción “Monitor Serial”. Es

la forma más simple que existe para establecer la comunicación serial con Arduino.

Sensor Ultrasónico HC-SR04.

El sensor HC-SR04 es una excelente opción como sensor de distancia ultrasónico. Su

relación de costo/beneficio lo hace óptimo para un gran abanico de aplicaciones. El uso de

este módulo es bastante sencillo debido a que toda la electrónica de control, transmisión y

recepción se encuentra contenida en PCB. El usuario solamente debe enviar un pulso de

disparo (mediante el pin “trig”) y medir en tiempo alto del pulso de respuesta (mediante el

pin “echo”). Solamente se requieren 4 hilos para completar la interfaz con el módulo de

sensor HC-SR04.

Ilustración 2: Sensor HC-SR04.

Buzzer.

Zumbador, buzzer en inglés, es un transductor

electroacústico que produce un sonido o zumbido continuo o

intermitente de un mismo tono (generalmente agudo). Sirve

como mecanismo de señalización o aviso y se utiliza en

múltiples sistemas, como en automóviles o

en electrodomésticos, incluidos los despertadores.

Su construcción consta de dos elementos, un electroimán y

una lámina metálica de acero. El zumbador puede ser

conectado a circuitos integrados especiales para así lograr

distintos tonos.

Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce un campo

magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la armadura.

Display de siete segmentos.

El visualizador de 7 segmentos es un componente que se utiliza para la representación de

números en muchos dispositivos electrónicos, debido en gran medida a su simplicidad.

Aunque externamente su forma difiere considerablemente de un led típico, internamente

están constituidos por una serie de ledes con unas determinadas conexiones internas,

estratégicamente ubicados de tal forma que forme un número '8'.

Los hay de dos tipos: ánodo común y cátodo común (Utilizado en el proyecto).

En los de tipo de cátodo común, todos los cátodos de los ledes o segmentos están unidos

internamente a una patilla común que debe ser conectada a potencial negativo (nivel “0”).

El encendido de cada segmento individual se realiza aplicando potencial positivo (nivel “1”)

por la patilla correspondiente a través de una resistencia que límite el paso de la corriente.

Ilustración 3: Buzzer o zumbador.

Ilustración 4. Configuración de un display 7 segmentos.

A continuación se muestra el código utilizado para el funcionamiento del sistema, con una

breve descripción de cada una de las líneas:

}

Determinación de la distancia que recorre la onda que envía el sensor.

Debido a que el sensor con el que se trabajó es de tipo ultrasónico, éste envía una onda

la cuál viaja a la velocidad del sonido.

𝑉𝑠𝑜𝑛𝑖𝑑𝑜 = 340 𝑚

𝑠

El sensor nos proporciona el tiempo en que la onda viaja, rebota con un determinado objeto

y regresa de nuevo al sensor. Esto es, mediante un flanco de subida enviado al pin “trig”

del sensor, inicializamos el envío de la onda, para posteriormente leer la entrada en el otro

pin del sensor denominado “echo”, el cual nos proporcionará el tiempo de ida y vuelta de la

onda.

Dicho esto, tenemos que la velocidad de un objeto está dada por:

𝑣 =𝑑

𝑡

Y como se quiere obtener la distancia, se despeja de la ecuación…

𝑑 = 𝑣 ∙ 𝑡

Ahora bien, debido a que el sensor trabaja con microsegundos y a que se quiere que la

distancia sea proporcionada en centímetros, se tiene que hacer la conversión de la

velocidad del sonido de metros por segundo a centímetros por microsegundo como sigue:

𝑣𝑠𝑜𝑛𝑖𝑑𝑜 =340𝑚

1𝑠

100𝑐𝑚

1𝑚

1𝑠

1𝑥106𝜇𝑠= 0.034

𝑐𝑚

𝜇𝑠

Antes de sustituir en la ecuación, es necesario comprender que la distancia que se obtendrá

será el doble de la que realmente se necesita, ya que se estaría utilizando el tiempo de IDA

Y VUELTA de la onda, mientras que realmente solo se requiere la mitad de él para realizar

el cálculo correctamente. Es por eso que a la hora de calcular la distancia en el código, ésta

se divide sobre 2.

Resultado del prototipo final.

Ilustración 5. Prototipo final

Conclusiones.

Arduino es una plataforma de desarrollo sumamente interesante e importante en la

implementación de diversos sistemas y prototipos para la industria y la tecnología, ya que

es muy flexible y relativamente fácil de manipular. Es notorio que arduino tiene infinidad de

posibles implementaciones en el sector automotriz, como es el caso de este prototipo de

un sensor de alerta de reversa, las variaciones en programas de arduino van desde lo más

sencillo hasta elaborados programas.

Este programa es de gran utilidad en toda clase de automóviles ya que brinda seguridad a

la hora de estacionarse evitando generar daños en el automóvil propio o de alguna persona

ajena, también al contar con el apoyo visual este es un programa más completo ya que

proporciona con mayor exactitud la distancia a la que se encuentra un determinado objeto

y así el conductor puede imaginarse que tan cerca está. Por otro lado la alarma auditiva es

un elemento clave en el sistema ya que permite al conductor no distraerse en caso de que

se requiera.

Debido a la compatibilidad de comandos con C, arduino resulta una herramienta capaz de

serle útil a estudiantes que apenas se comienzan a adentrar en la programación, lo cual

resulta en una experiencia motivante para desarrollar posteriores proyectos más complejos

y funcionales que posiblemente puedan ser implementados en las tecnologías vehiculares

del futuro.

Fuentes:

[1] Arduino. (2015, 26 de noviembre). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta:

diciembre 7, 2015 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Arduino&oldid=87268656.

[2] Zumbador. (2015, 19 de abril). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: diciembre

7, 2015 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Zumbador&oldid=81509685.

[3] HC-SR04 Sensor de distancia ultrasónico. Geekfactory. Fecha de consulta: diciembre 7,

2015 desde http://www.geekfactory.mx/tienda/sensores/hc-sr04-sensor-de-distancia-

ultrasonico/

[4] Comunicación serial con Arduino. García G., Antony. Fecha de consulta: diciembre 7, 2015

desde http://panamahitek.com/comunicacion-serial-con-arduino/

[5] Visualizador de siete segmentos. (2015, 27 de octubre). Wikipedia, La enciclopedia libre.

Fecha de consulta: 06:56, diciembre 9, 2015 desde:

https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Visualizador_de_siete_segmentos&oldid=86131298.