SmartTEAM 7 by EdicionesLogos

Índice 6 8

Conoce tu libro Ciudades inteligentes

24 26 28 32 36

38 40 42 46 50

Mantener limpia una ciudad inteligente

52 54 56 60 64

66 68 70 74 78

Introducción Pensamiento computacional Robótica Programación Proyecto integrador

Transitar una ciudad inteligente

Señalizar una ciudad inteligente

Iluminar una ciudad inteligente

Introducción Pensamiento computacional Robótica Programación Proyecto integrador

Estacionar en una ciudad inteligente

Introducción Pensamiento computacional Robótica Programación Proyecto integrador

Cierre del libro

82 84 88

Conoce tu libro

Inicio de capítulo

Historieta

Pregunta disparadora

Introducción Introducción

¿Sabías qué? Temas relacionados con lo que se trabaja en el capítulo

Actividad introductoria

Investiga Para investigar

Pensamiento computacional

Presentación de bloques Idea clave

Presenta un proyecto para cargar en la plataforma “Animaciones”

Contenido importante Ejemplo

Actividad

Robótica

Video

Presentación de componente

Video para conocer más a fondo el componente presentado

Componentes necesarios y conexión

Ejemplos en lo cotidiano

Bloques de programación

Momento maker Experimentación con el componente

QR para acceder a la guía de armado

Actividad

Programación Presentación del desafío y contenido de programación

Actividades

Presentación de componente secundario

Proyecto integrador

Con el kit

Actividades para programar y cargar en la placa

Para pensar un poco más

Ideas y preguntas para profundizar en un contenido

Ciudades inteligentes

¡Hola! ¡Bienvenidos a bordo de este proyecto! Mi nombre es Susan. Junto con mis amigos formamos SmartTEAM. Yo soy Tati. Participaremos de un certamen de ciudadanos inteligentes, ¿les gustaría acompañarnos?

Me llamo Eli. ¡Anímense! Nos espera un camino lleno de grandes desafíos que iremos resolviendo... ¡juntos!

pero antes... ¿saben qué es una ciudad inteligente? ¿y un ciudadano inteligente? Tendremos que aprender a constr... Ah, perdón, me olvidé de presentarme. Mi nombre es Artur.

¿Están listos? Yo soy Milo... Si los cálculos no me fallan, ahora que nos acompañan, ¡nos divertiremos y aprenderemos el doble! Pero antes de comenzar conoceremos algunos conceptos que serán útiles para todo el camino. ¡Adelante!

Ciudades inteligentes ¿Cómo se transforma un dispositivo en “inteligente”?

¿Qué significa agregar “inteligencia”?

En este último tiempo, nos hemos acostumbrado a llamar “inteligentes” a ciertos objetos o sistemas programados que simulan una capacidad muy propia del ser humano: el análisis del contexto y la toma de decisiones.

Ciudades... ¿inteligentes? Cuando hablamos de dispositivos inteligentes, solemos enfocarnos en aquellos que utilizamos individualmente, como por ejemplo celulares, tabletas o televisores. Pero además del uso individual, en el ámbito social las ciudades están incluyendo cada vez más las tecnologías, la robótica y la programación para convertirse en ciudades inteligentes. Bajo esta denominación nos referimos a sociedades que usan dispositivos interconectados, las TIC y la robótica para: ●● ●● ●● ●● ●●

Mejorar la calidad de vida y la eficiencia de los servicios. Sumar seguridad vial y en espacios públicos. Colaborar con el cuidado del medioambiente. Brindar información siempre actualizada. Garantizar la accesibilidad y la autonomía de todas las personas.

Ciudadanos inteligentes Además de dispositivos inteligentes, para transformar nuestro entorno hacen falta ciudadanos inteligentes, que estén dispuestos a promover una cultura de cuidado de nuestra casa común. En este recorrido que comenzamos, aprenderemos a utilizar la robótica y la programación para servir a este gran propósito. 10

Introducción

Sistemas inteligentes Cuando hablamos de sistemas inteligentes, nos referimos a aquellos que pueden leer variables del entorno, tomar decisiones y ejecutar acciones a partir del procesamiento de la información recibida. Para esto, los sistemas utilizan una placa controladora y diversos sensores y actuadores. Para comprender mejor cómo funcionan, podemos compararlos con el mecanismo del cuerpo humano.

Cerebro: placa controladora Ojos y oídos: sensores Alimentación: batería Manos y pies: actuadores

Sensores Son componentes de entrada. Esto quiere decir que detectan variables del entorno y las transforman en señales eléctricas que se envían a la placa para que esta las procese. Funcionan como nuestros cinco sentidos: son capaces de percibir si hay o no luz, si se produce un sonido o a cuánta distancia está un objeto, por ejemplo.

Placa controladora Se encarga de procesar los datos que recibe de los sensores y de tomar decisiones según la interpretación de esa información. Es como el cerebro del dispositivo, ya que da las órdenes a todos los componentes para que funcionen.

Actuadores Son componentes de salida. Esto quiere decir que son capaces de generar un efecto sobre el entorno o, como su nombre lo indica, de actuar sobre él: realizar un movimiento, encender una luz, calefaccionar un espacio, según lo que ordene la placa. En comparación con nuestro cuerpo, serían como las piernas, las manos, la voz.

Batería Es la fuente de energía del sistema. Cuando se agota, hay que recargarla. Es como el alimento para el ser humano.

A lo largo del libro crearemos nuestros propios sistemas inteligentes con un kit de robótica. Conozcamos cuáles son sus componentes.

¿Qué contiene el kit?

¿Qué contiene el kit? Placa controladora Aquí es donde se almacenan nuestros programas y desde donde se envían señales a los diferentes actuadores para que ejecuten las acciones previstas. Es también la encargada de interpretar la información del entorno, que llega a través de los sensores. Estas son sus partes:

C13

Bluetooth 4.0

2 C4

R13

C2 C3 C11

Encendido C8

PQ2 C9

R14

C10

Led

RP2

D16

R16

R19

PQ3

C12 R12 R1

R25

Bhoot v 1.0

Tx F1

Zumbador

C7 PQ1 L1

U5 C1 R20

R21

Zumbador

Resetear

Son actuadores integrados que se pueden programar en diversos colores.

R27

Luces LED RGB

R22

Es un actuador integrado capaz de emitir sonidos.

Encender Alimentación

Conexión a la PC La placa se conecta a la PC mediante un cable USB.

Pines

Conector de batería La batería alimenta de energía a la placa a través de esta ficha.

Son los puertos de conexión para sensores y actuadores. Cada pin está identificado por uno o varios colores, que indican qué componentes es posible conectar allí. Cada componente puede conectarse en un pin que incluya su color.

Tipos de señales

Señal digital Trabaja en valores binarios (0 y 1). Debido a esto, solo puede tomar dos estados posibles: encendido o apagado.

Señal analógica Trabaja en valores continuos, por lo que permite medir un intervalo de valores. Se utiliza únicamente para los sensores analógicos.

Señal PWM Modifica el ciclo de una señal digital y de este modo posibilita una variación de voltaje. Se utiliza para trabajar una señal analógica de salida.

Señal especial doble Se utiliza para los componentes que requieren dos señales digitales.

Señal especial triple Se utiliza para los componentes que requieren tres señales digitales o analógicas.

Señal IIC Utiliza un protocolo de comunicación serial que permite transferir información entre dos dispositivos digitales.

¿Qué contiene el kit?

Componentes electrónicos Nuestro kit posee diversos sensores y actuadores, que se conectan a la placa mediante cables de conexión. Conozcamos los componentes que utilizaremos en los próximos capítulos.

Sensores Se pueden clasificar en digitales y analógicos, según la forma en que procesan la información y el tipo de señal que entregan a la placa.

Sensores digitales Muchos sensores digitales pueden entregar solo dos valores: 0 (apagado) y 1 (encendido).

Sensor de obstáculos

Sensor pulsador

Utiliza un emisor y un receptor de luz infrarroja para detectar objetos que están delante. Se conecta a un pin digital.

Detecta la presión de un dedo. También se lo llama “botón pulsador”. Se conecta a un pin digital.

Sensor óptico Utiliza un emisor y un receptor de luz infrarroja para detectar a una corta distancia objetos blancos y negros. Se conecta a un pin digital.

Hay algunos sensores digitales que pueden entregar un rango de valores. En este libro, solo utilizaremos el sensor de ultrasonido.

Sensor de ultrasonido Utiliza ondas de ultrasonido para medir la distancia a un objeto en un rango que va de 0 a 200 centímetros. Se conecta a un pin especial doble.

¿Qué contiene el kit?

Sensores analógicos Los analógicos pueden entregar un valor dentro de un rango. En este libro, solamente utilizaremos el sensor de luz.

Sensor de luz Posee un elemento fotosensible que le permite al sensor detectar cambios en la intensidad luminosa y generar una señal analógica en un rango de valores que va de 0 a 1023. Se conecta a un pin analógico.

Calibrar sensor El sensor de obstáculo y el sensor óptico poseen un potenciómetro que regula la intensidad de luz emitida. Cuanto mayor es la intensidad de luz emitida, mayor es la sensibilidad del sensor para detectar la presencia de un objeto. Para ajustar el potenciómetro, utilizaremos un destornillador.

Actuadores En la plataforma de programación, se encuentran separados en tres categorías: “Salidas”, “Pantallas” y “Motores”. Los actuadores integrados en la placa (zumbador y luces LED RGB) están incluidos en la categoría “Salidas”.

Motores Servomotor Puede producir un movimiento rotatorio y tomar una posición estable en un ángulo específico. Tiene un rango de apertura que va de 0 a 180 grados. Se conecta a un pin digital.

¿Qué contiene el kit?

Salidas LED blanco Está compuesto por un diodo emisor de luz y permite regular la intensidad luminosa con una señal de tipo PWM. Se puede conectar a un pin digital o a un pin PWM.

Módulo LED RGB Está compuesto por seis luces LED RGB que permiten obtener una gran variedad de tonos mediante la combinación de los tres colores primarios de la luz: verde, rojo y azul. Se conecta a un pin digital.

Pantallas Pantalla LCD Es un dispositivo que permite visualizar información en forma de texto. Se conecta a un pin IIC.

Matriz LED 8 x 8 Permite realizar figuras simples sobre una grilla de 8 x 8 LED, encendiendo y apagando cada uno de forma independiente. Se conecta a un pin IIC.

Los sensores y actuadores utilizan distintos tipos de señales para compartir información con la placa controladora. Los pines de la placa pueden tener más de un color, lo cual indica su compatibilidad con diversos tipos de señales.

Animaciones Pensamiento Computacional

Plataforma Animaciones Animaciones es una plataforma de programación gráfica que nos permite crear proyectos interactivos. La utilizaremos para programar simulaciones de proyectos vinculados con las temáticas que se abordan en los capítulos. Dentro del entorno, podremos agregar o diseñar distintos fondos u objetos, y programarlos para que se muevan e interactúen entre sí.

Estructura de Animaciones

Sonidos del objeto

Iniciar programa

Detener programa Distibución del escenario

Disfraces del objeto Escenario

Pantalla completa

Código en bloques

Propiedades del objeto

Categorías de bloques Acercar

Entorno de programación del objeto

Fondo

Alejar Tamaño predeterminado

Agregar fondo Objetos

Agregar objetos

Categorías de bloques

Movimiento

Bloques que permiten mover y rotar el objeto.

Apariencia

Bloques que permiten cambiar los disfraces del objeto.

Sonido

Bloques que permiten reproducir los sonidos del objeto.

Eventos

Bloques que se disparan según un evento externo.

Control

Bloques que permiten controlar la estructura del programa.

Sensores

Bloques que permiten comunicarse con el entorno.

Operadores

Bloques que permiten realizar operaciones lógicas y matemáticas.

Variables

Bloques para crear y modificar variables.

Mis bloques

Bloques personalizados por el usuario.

Animaciones

Objetos En la plataforma Animaciones podemos incorporar objetos prediseñados desde nuestra biblioteca para programarlos. Podemos agregarlos haciendo clic en el botón “Elegir un objeto”.

Subir objeto Agregar objeto al azar Crear objeto Elegir de la biblioteca

Disfraces Cada objeto posee diferentes disfraces, es decir, imágenes en las que se mantiene el objeto pero con algunos cambios. Para crear un disfraz debemos ir a la pestaña “Disfraces”. Al hacer esto, la pantalla mostrará un nuevo espacio de trabajo con las siguientes herramientas:

Propiedades

Panel de ajuste del disfraz

Disfraces (al hacer clic derecho sobre uno, podemos duplicarlo)

Agregar disfraz

Herramientas gráficas para modificar el disfraz Zoom

Modo de trabajo

Disfraz

En Animaciones vamos a trabajar con proyectos prediseñados, que podremos encontrar en Archivo > Abrir > SmartTEAM. Hay uno para cada capítulo.

Animaciones

Explorar Animaciones Conozcamos un poco más en detalle algunas categorías de la plataforma Animaciones que utilizaremos con frecuencia.

Eventos Los bloques de esta categoría se utilizan para programar la ejecución de una serie de acciones a partir de un evento. Al leer los bloques, podemos identificar fácilmente qué evento debe suceder. Algunas opciones podrían ser “al recibir mensaje” o “al presionar la flecha arriba”.

Movimiento Cada objeto se ubica en una determinada posición (x; y) en el escenario. Los valores que pueden tomar estas coordenadas van de +240 a -240 en x, y de +180 a -180 en y. Con los bloques de esta categoría podemos modificar esa posición de diversas maneras.

Control Los bloques aquí incluidos dan estructura al programa. Definen condiciones, tiempos y lazos de repetición para la secuencia de instrucciones.

Apariencia Los bloques de “Apariencia” permiten modificar el disfraz del objeto y aplicarle efectos. Por ejemplo, hacer que diga algo, cambiar su color o el fondo.

Ejemplo En este ejemplo, se pueden ver bloques de todas

al hacer clic en

las categorías explicadas anteriormente.

por siempre mover

¿Se animan a agregar un objeto y armar este programa en la plataforma?

pasos

siguiente disfraz decir

¡Hola!

durante

segundos

Robots

Robots Los componentes del kit se programan en un entorno de programación llamado Bloques , que se encuentra dentro de la plataforma Robots . Este espacio posee las siguientes herramientas:

Opciones

Zoom

Programa principal

Centrar Deshacer Rehacer Código generado Configuración

Categorías de bloques

Cargar el programa

Estado del plugin

Placa conectada

Funciones

Creación de bloques que funcionan como miniprogramas.

Control

Control de tiempos y decisiones en los programas (por ejemplo, condicionales).

Lógica

Realización de operaciones para evaluar condicionales y comparar valores.

Matemáticas

Ejecución de operaciones matemáticas (por ejemplo, sumar, restar, dividir, mapear).

Variables

Creación, declaración y modificación de variables.

Texto

Creación, modificación y combinación de textos.

Comunicación

Comunicación entre la placa con otros dispositivos para enviar o recibir información.

Entradas

Lectura del estado de los sensores. Se clasifican en analógicas y digitales.

Salidas

Activación de los componentes del robot (por ejemplo, luces LED y zumbador).

Pantallas

Activación de pantallas (matriz LED o pantalla LCD).

Motores

Activación y control del funcionamiento de los motores y las ruedas.

Programación

Aprender a programar Para programar los componentes, es necesario comprender algunos conceptos centrales.

Estructura “Inicio-Repetir”

Control

Todos los programas parten de una estructura básica que consta de dos partes: “Inicio” y “Repetir”.

Inicio

Se ejecuta una sola vez, al inicio del programa.

Repetir

Se ejecuta una y otra vez luego de las instrucciones indicadas en “Inicio”.

Control

Repetir “n” veces Este bloque permite repetir una o más instrucciones una cantidad de veces determinada. Su uso nos evita tener que escribir varias veces el conjunto de instrucciones que incluimos en “Repetir”. Esto facilita la lectura del programa y nos ahorra tiempo al momento de armarlo.

Inicio

Repetir hacer

veces

Matriz 8 x 8

Esperar [ms] Matriz 8 x 8

Al encender la placa, se repetirá diez veces el parpadeo de la imagen. Como el programa está en “Inicio”, luego de las diez repeticiones, la matriz quedará apagada.

Esperar [ms]

Repetir

IIC

1000 IIC

1000

Programación

Estructura condicional y sensores El uso de condicionales con sensores nos permite ejecutar instrucciones a partir de eventos que suceden en el entorno: cuando se presiona un botón, cuando hay mayor intensidad de luz o cuando cambia la temperatura. La estructura condicional consta de dos partes: una condición y una o varias acciones. El condicional evalúa las opciones del sensor (en el ejemplo del programa, si el táctil está presionado o no) y, en función de la respuesta, se ejecuta una acción u otra. También es posible contraponer dos o más condiciones. En ese caso, hay que agregar una opción “si no”, como en el ejemplo. Condición: Si el botón táctil está presionado, si

| TÁCTIL en el pin

Control

, entonces

Acción: acción 1

entonces, realizar acción 1.

si no

Entradas digitales

Si no, realizar acción 2.

acción 2

Comparación de valores Los condicionales pueden incluir múltiples condiciones. Esto significa que, para que se ejecute una acción, se debe cumplir una combinación de estas. Para incluirlas, se debe agregar el bloque de condiciones múltiples ubicado en la categoría “Lógica”. Lógica

Condiciones: Si el nivel de “luz” es mayor a 200 y menor a 500 Inicio

Repetir | LUZ en el pin

200

Realizar acción 1.

| LUZ en el pin

500

, entonces

Entradas analógicas

Programación

Variable Una variable es una etiqueta que almacena un valor. Para que funcione hay que “declararla”, es decir, asignarle un nombre y tipo. En este libro, por ejemplo, usaremos un tipo especial de variables llamado global. Cada variable recibe un valor inicial (por eso habitualmente se declara en “Inicio”) y luego se utiliza dentro del programa. Durante su ejecución, el valor de la variable puede ir cambiando.

Crear una variable

Variables

Desde la pestaña “Variables”, hacer clic en el botón “Crear variables”, elegir un nombre y presionar “Crear”. Al crear la variable, se desplegarán los bloques asociados a ella.

Declarar variable GLOBAL

Var

Nombre

de tipo

Entero

Asociar un valor a la variable.

Utilizar el valor de la variable.

Declarar la variable.

Pensamiento Computacional

Señalizar una ciudad inteligente

El día antes del certamen Necesito descansar... La jornada ha sido agotadora. Antes podríamos cenar juntos.

STEAM

Unas calles después…

¡Piii

¡pi

pii

¡Uhh!

¡pipii!

¡piii!

¡Una buena señalización nos habría permitido evitarlo!

¿Qué habrá pasado?

zzz... ¡¿Cómo nadie nos advirtió de este embotellamiento?!

¿Cómo puede ayudarnos la tecnología a mejorar el sistema de señalización de la ciudad? 23

Señalización inteligente

Señalización inteligente, movilidad eficiente Los sistemas de señalización en las ciudades tienen el propósito de brindar información para facilitar la circulación, mejorar la seguridad y favorecer el bienestar de los ciudadanos. A diferencia de las señales estáticas, que muestran una sola información y de manera fija, existen otras señalizaciones llamadas “dinámicas”, que se actualizan todo el tiempo y permiten brindar información más precisa y eficiente. Por medio de sensores, cámaras y otros sistemas de detección, las ciudades recogen grandes cantidades de datos que se utilizan luego para gestionar la movilidad en la ciudad. Esto posibilita, por ejemplo, que: ●● si hay un accidente o una emergencia natural en un camino, se propongan cambios de ruta o cerrar los accesos que conducen allí; ●● si hay demasiada circulación en una calle, se prohíba estacionar en un determinado horario. En este capítulo elaboraremos un proyecto para generar este tipo de señalizaciones.

Barrio inteligente

¿Sabías qué?

En la ciudad de Toronto, Canadá, Google está construyendo un barrio inteligente en el que los bordes de las aceras son dinámicos y lumínicos: permiten cambiar el tamaño de las veredas y las calles según las necesidades del tráfico. Los límites serán marcados con un sistema de iluminación flexible en el suelo.

Introducción

1. Entre todos, analicen la siguiente infografía y respondan: a. ¿Qué grupos de personas creen que son los más vulnerables al momento de transitar la ciudad? b. ¿Qué señales de tránsito o modificaciones urbanas benefician la seguridad de los peatones? c. ¿Creen que se tienen en cuenta las condiciones de motricidad o discapacidad de las personas para facilitar sus traslados?

PEATONES PEATONES

Pirámide de la jerarquía de la movilidad urbana Prioriza los modos de transporte que dañan menos al medioambiente y que promueven la equidad y el beneficio social.

CIC CICLIS LISTA TASS

TTRRA AN NSSPPO ORRTTEE PÚ PÚBBLI LICCO O

TTRRA ANNSSP PO ORRTTE E

AU TO S

ARRGGAA DDEE CCA

SS MMOOTTOO

2. Escaneen el QR para ver un video sobre diseño universal en Málaga y respondan: a. ¿Por qué creen que Málaga es una ciudad accesible para todos? b. ¿Qué señalizaciones inteligentes encontraron en el video? c. ¿Qué espacios de su escuela creen que podrían ser más accesibles? logosqr.com/st7p25

Investiga 1. Busca información y responde: a. ¿Qué obstáculos enfrentamos actualmente como peatones en nuestra movilidad urbana? b. ¿Existe alguna calle insegura por falla o falta de señalización vial en tu camino a la escuela? 2. Redacta una propuesta creativa de señalización inteligente que pueda ayudar a resolver algún problema de tu ciudad.

Pensamiento computacional

Ciclovías dinámicas Eli diseñó una simulación para analizar el problema de la movilidad de vehículos y bicicletas en la ciudad. Para ponerla en funcionamiento, deberán crear una secuencia de instrucciones y aprender a programar los siguientes bloques.

deslizar en

Control

Apariencia

Movimiento

deslizar en

ir a x: ir a x:

1 1

300 300

por siempre

segs a x:

y: y:

siguiente disfraz

segs a x:

-81 -81

-280 -280

y: y:

Desliza el objeto hasta la posición (x; y) definida en el tiempo indicado

-81 -81

Permite ubicar el objeto en una posición específica del escenario

Idea clave

Permite cambiar al siguiente disfraz del personaje

El escenario de Animaciones utiliza un sistema de coordenadas que va de 240 a -240 en el eje horizontal, llamado x, y de 180 a -180 en el eje vertical, cuyo nombre es y. Estructura de control que se repite indefinidamente

Ejemplo

Al comenzar este programa, se mostrará uno de los disfraces del objeto “Ciclista” ubicado en la posición que indica el bloque “ir a ...”, que en este caso es (0; 0). Luego el ciclista se desplazará durante cinco segundos hacia la coordenada (-280; 0). Estas dos últimas operaciones se

al hacer clic en siguiente disfraz

repetirán indefinidamente.

por siempre al hacer clic en

Ciclista

ir a x: 0 y: 0 siguiente disfraz deslizar en 5 segs a x: por siempre

ir a x:

deslizar en

y: 5

-280

Ciclista

0 segs a x:

-280

Pensamiento computacional

1. Accede a la plataforma Animaciones y carga el programa “LIBRO 7_CICLOVÍAS DINÁMICAS”. 2. Ejecuta el programa en la plataforma y responde las preguntas. a. ¿Qué sucede en el escenario al ejecutar el programa?

b. ¿Cuántos objetos hay programados? c. Analiza la programación de cada objeto. ¿Qué diferencias encuentras entre ellas? ¿Poseen bloques en común? Menciona los bloques que notes que se repiten en todos objetos.

3. Analiza el programa dentro del objeto “Ciclista” y aplica las siguientes modificaciones. a. La siguiente estructura modifica el funcionamiento del programa del ciclista, para que se al hacer clic en desplace indefinidamente por el escenario alternando los disfraces en cada pasada. Ubica siguiente disfraz

los bloques que faltan en el orden que corresponde. por siempre

ir a x: al hacer clic en

300

-81

siguiente disfraz

por siempre deslizar en

deslizar en

segs a x:

-280

y: ir -81 a x:

300

-81

Ciclista

b. Modifica la posición y: -81 por y: -64. ¿Qué sucede con el ciclista?

ir a x:

300

deslizar en

-81

segs a x:

-280

-81

4. Modifica el tiempo de desplazamiento para que el ciclista circule más rápido. 5. Modifica el fondo para agregar una ciclovía y ajusta la posición y del ciclista para que circule por ella.

Robótica

La matriz LED Las matrices LED son, como su nombre lo indica, matrices de diodos LED, disponibles en una gran variedad de formatos y colores. Su diseño permite representar símbolos, letras e íconos. La matriz con la que trabajaremos se compone de una grilla de 8 x 8 LED (en total, 64 LED) de color rojo.

En una matriz, cada LED está ubicado en una intersección entre una fila y una columna, de modo que al darle energía a esa intersección, el LED que ocupa ese espacio se enciende.

Columna

Fila

+ 4

8 LED

8 LED 5

Se conecta a un pin IIC

1 2 3 4 5 6 7

Video Miren el video y respondan: • ¿Cómo funciona? • ¿Para qué sirve? • ¿Dónde se utiliza?

Ejemplos en lo cotidiano

Señalización vial

Ambientaciones

Se utiliza para realizar señalizaciones dinámicas en la vía pública. Estas permiten actualizar fácilmente indicaciones o señales de alarma según el estado del tránsito y la ruta.

Se utilizan para realizar ambientaciones en diversos eventos. El control independiente de cada LED y la gran variedad de colores que puede utilizarse posibilitan generar diferentes climas en los espacios.

Robótica

Programa de experimentación Armen el siguiente programa en Robots funcionamiento de la matriz.

y realicen los siguientes ejercicios para probar el

Inicio

Repetir

Matriz 8 x 8

IIC

1. Modifiquen la imagen de la matriz utilizando: a. Las formas predeterminadas. b. El editor de imágenes.

Esperar [ms] Matriz 8 x 8

Esperar [ms]

1000 IIC

2. Modifiquen el tiempo de espera de 1000 a 500 milisegundos. ¿Cómo responde la matriz?

1000

3. Eliminen los bloques de espera. ¿Qué sucede? 4. Encierra con un círculo la opción correcta. En este programa, el bloque “Esperar” permite: a.

Controlar la duración de la imagen proyectada en la matriz

Ejecutar el programa más despacio

5. Eliminen el bloque de la matriz vacía (sin dibujo). ¿Qué sucede? ¿Por qué?

6. Agreguen un dibujo en el bloque “Matriz” vacío procurando que combine con la imagen existente. 7. Conversen entre todos sobre las conclusiones de la experimentación. a. ¿Qué aprendieron en esta experiencia? b. ¿Qué dificultades se les presentaron? ¿Cómo las solucionaron? 30

Robótica

Momento maker ¡Es hora de trabajar con el kit! Realizaremos nuestro propio sistema de señalización y avisos dinámicos en dos partes. En primer lugar, utilizaremos la matriz LED para indicar el sentido de circulación en un carril. Luego, agregaremos una pantalla LCD para mostrar la velocidad máxima permitida para circular. 1. Escaneen el QR para ver el paso a paso del armado.

Componentes necesarios PC Placa controladora Cable USB Cables de conexión Matriz LED (pin IIC) Pantalla LCD (pin IIC)

logosqr.com/st7p31

El sustrato puede ser tierra, arena, café, entre otros.

En el segundo desafío, tendremos que agregar el siguiente componente:

Pantalla LCD

PIN IIC

Actuador

Función: mostrar mensajes

Pantallas

Programación

Carriles reversibles En este primer desafío construiremos un sistema de carriles reversibles para agilizar el tránsito en las grandes avenidas de la ciudad. Programaremos la matriz LED para que muestre una flecha o una cruz según el sentido que queramos que tenga el carril. Para programarla, tendremos que utilizar una estructura de repetición.

STEA

Estructura de repetición Inicio

Repetir

Control

hacer

Definir cantidad de veces que se repiten las instrucciones.

veces

acción 1 acción 2

Idea clave Instrucciones que se repiten.

Ejemplo

Inicio

Repetir hacer

Matriz 8 x 8

Esperar [ms]

Con la estructura “Repetir ‘n’ cantidad de veces” es posible optimizar un programa para evitar la escritura sucesiva de varias instrucciones iguales.

veces

Esperar [ms]

Repetir

IIC

1000 IIC

1000

Al encender la placa, se repetirá diez veces el parpadeo de la imagen. Como el programa está en “Inicio”, luego de las diez repeticiones la matriz quedará apagada.

Programación

Nuestro sistema funcionará de la siguiente manera: Durante diez segundos, la matriz LED mostrará que el carril está habilitado. Luego, mostrará durante cinco segundos un aviso de cambio de carril. Finalmente, cerrará el carril diez segundos. 1. Completa el siguiente esquema de funcionamiento con los datos de la consigna. Habilitar carril

Esperar

Cambiar de carril

Esperar

[ms]

Cerrar carril

[ms]

Esperar

[ms]

2. Analiza los siguientes programas y describe cómo piensas que funcionará cada uno. a

Repetir

a Inicio

Inicio

Matriz 8 x 8

IIC

Repetir

Matriz 8 x 8

IIC

Esperar [ms]

Matriz 8 x 8

10000 IIC

Esperar [ms] Repetir hacer

10000 veces

Matriz 8 x 8

IIC

Esperar [ms] Matriz 8 x 8

Esperar [ms]

IIC

Matriz 8 x 8

1000 IIC

Esperar [ms]

5000

10000

Esperar [ms]

Matriz 8 x 8

1000

IIC

Esperar [ms]

10000

Con el kit 3. Armen los programas en Robots , cárguenlos en la placa y respondan: a. ¿Se comportan como habían previsto?

sí

b. ¿Qué diferencias encuentran entre ambos? 4. Indiquen cuánto tiempo se muestra el cambio de carril en el programa del punto 2b. 5. Modifiquen el tiempo de duración del cambio de carril a siete segundos.

Programación

Aviso de velocidad

Hemos logrado optimizar el tránsito creando carriles reversibles en las avenidas de ingreso y egreso de la ciudad. En este desafío incorporaremos una pantalla que nos permita mostrar avisos importantes, como la velocidad máxima permitida o la información sobre el cambio de carril. Para esto, tendremos que incorporar y programar una pantalla LCD. Bloques para programar pantalla LCD | Escribir

“ abc ”

en la fila

Pantallas

en la fila 0 | Escribir “ abc ” Texto Número | Borrar textos del LCD

| Borrar textos del LCD

y columna

del LCD en el pin IIC

y columna

Número de columna

del LCD en el pin IIC

de fila

Borrar mensajes

Idea clave

En una pantalla LCD, cada carácter ocupa un casillero (también los espacios), y no se admite el uso de tildes o símbolos especiales. Antes de mostrar un mensaje nuevo, es importante limpiar la pantalla con el bloque “Borrar textos”.

16 columnas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 filas

Pin de conexión

0 1

Ejemplo La pantalla LCD muestra el mensaje “BIENVENIDO” por tres segundos, luego cambia el mensaje a “PANTALLA ACTIVA”. Inicio

| Borrar textos del LCD

| Escribir

Esperar [ms]

Repetir

en la fila

y columna

del LCD en el pin IIC

3000

| Borrar textos del LCD

| Escribir

BIENVENIDO

PANTALLA ACTIVA

en la fila

y columna

del LCD en el pin IIC

Programación

1. Analiza los siguientes bloques y escribe los mensajes en la pantalla LCD. | Escribir " VELOCIDAD MAXIMA " | Escribir " 80 km/h "

en la ﬁla

| Escribir " CAMBIE AL CARRIL " | Escribir " A SU DERECHA "

en la ﬁla

y columna

en la ﬁla

y columna 5

del LCD en el pin

y columna y columna

IIC

del LCD en el pin del LCD en el pin

IIC

2. A partir del programa del desafío 1, indica dónde ubicarías los bloques de la pantalla LCD. a

Inicio

| Borrar textos del LCD

Repetir Matriz 8 x 8

IIC

| Escribir

" CAMBIE AL CARRIL "

| Escribir

" A SU DERECHA "

en la fila

y columna

del LCD en el pin

IIC

Esperar [ms] Repetir

10000 veces

| Borrar textos del LCD

hacer Matriz 8 x 8

IIC

| Escribir

" VELOCIDAD MAXIMA "

| Escribir

" 80 km/h "

en la fila

y columna

del LCD en el pin

IIC

Esperar [ms] Matriz 8 x 8

500

¿Cuál de las dos estructuras hay que incluir dos veces?

IIC

Esperar [ms]

Matriz 8 x 8

500

IIC

Esperar [ms]

10000

Con el kit

3. Armen el programa anterior en Robots y cárguenlo a la placa. ¿En qué momento se muestra cada mensaje? 4. Modifiquen el programa para que muestre el mensaje “VELOCIDAD MÁXIMA 80 KM/H” cuando el carril está cerrado. ¿En qué parte del programa deben colocarlo? 5. Expliquen por qué es necesario escribir el mensaje “VELOCIDAD MÁXIMA 80 KM/H” dos veces. 35

Proyecto integrador

Elige tu propio desafío Eli tiene tres ideas para mejorar la señalización de la ciudad. Seleccionen un desafío. Luego, armen una maqueta y programen el sistema para resolverlo.

Configurar el tiempo de habilitación de un carril a un minuto.

Programar el dispositivo para que muestre un mensaje de precaución en la pantalla LCD.

5.000 puntos

7.500 puntos

TIPS DE AYUDA

Incorporar un botón pulsador para cambiar manualmente el sentido del carril.

10.000 puntos

Puntaje obtenido

●● Utilicen los programas desarrollados en el capítulo como base para resolver el desafío elegido. ●● Compartan ideas con sus compañeros de equipo para definir el mejor modo de resolver el desafío. ●● En caso de tener que agregar un nuevo componente, definan el pin al que se conectará y utilicen el pin correspondiente en el programa. ●● Para resolver el desafío de cambio de carril será necesario utilizar una estructura condicional.

36 STEAM