Entrada Digital (Digital Input)

En el artículo anterior vimos como utilizar las salidas del microcontrolador para encender y apagar leds, utilizando valores lógicos altos y bajos (0,5V):(LOW;HIGH) con la función digitalWrite(). En este artículo utilizaremos los puertos para obtener información del entorno.

Generalmente cuando pensamos en una entrada digital, inmediatamente evocamos un switch ON/OFF. Cuando el swith está en off, no hay paso de energía y nuestro puerto, al cual está conectado el switch, se encontrará en un nivel bajo (LOW, 0v). Por el contrario, si el switch está en ON, el mismo permitirá el paso de energía y el puerto destino obtendrá un valor alto (HIGH, 5v). Esta lógica esta perfecta, pero veamos como podemos implementarla adecuadamente y veremos las variantes correspondientes.

Lo primero que debemos entender es como mantenemos un valor estable en un puerto de entrada. Como estamos hablando de una entrada digital, nuestra intención es determinar cuando la misma tiene un valor alto o bajo, y luego tomar una decisión al respecto, para por ejemplo encender un led, iniciar una secuencia de comandos, para activar un parámetro, etc.

En general, si no definimos una voltaje en una entrada digital esta podrá tener un valor flotante, lo cual debemos evitar. Requerimos tener un valor alto o un valor bajo, y esto se logra a través de las resistencias pull-up o pull-down.

En la figura de la derecha vemos como el terminal 1 del circuito lógico puede ser alimentado con un valor bajo (LOW, 0V) en el momento que el switch S1 es presionado.

Esto efectivamente sucede cuando el switch S1 se presiona, ya que hay un camino directo desde tierra a este terminal. Pero que pasa cuando S1 esta abierto?. El problema es que no podemos garantizar que valor lee el terminal 1 cuando esta condición prevalece.

En toda entrada lógica digital siempre debemos garantizar los dos valores a leer (alto y bajo), de forma que no haya ambigüedad.

Para ello existen dos modalidades, utilizando conceptos básicos de circuitos digitales: las resistencias pull-up y pull-down.

Veamos la siguiente figura:

En el circuito de la izquierda podemos observar que el terminal 1 esta conectado a través de una resistencia pull-up a Vcc (HIGH, 5V), cuando S1 está abierto. En este estado estamos garantizando un valor Alto cuando S1 no está presionado. Cuando S1 se presiona, el terminal 1 quedará conectado directamente a tierra, obteniendo un valor bajo (LOW, 0V). El valor de la resistencia puede conseguirse persiguiendo un valor bajo de corriente a circular entre VCC y Masa, utilizando V=I*R. La idea es dejar pasar menos de 1 mA para no dañar ni el circuito ni el cableado (en general el valor de esta resistencia está entre 10K y 47K).

En el circuito de la derecha estamos implementando una resistencia pull-Down a Tierra (LOW, 0V), garantizando 0V cuando S1 está abierto y 5V cuando S1 esta cerrado. De esta forma estamos garantizando en cualquier caso un valor predicho que podemos leer desde nuestro microcontrolador.

Como podemos observar, dependiendo que variante hayamos escogido, S1 puede representar un valor alto o bajo cuando está presionado, y viceversa. Depende de nuestra lógica y de como deseemos programar nuestro la escogencia de alguna de las modalidades descritas anteriormente.

OK. ya sabemos entonces como colocar un valor predecible en una entrada, ahora veamos como leerla y utilizarla para nuestros fines.

La figura muestra la conexión hecha para que el sketch que mostramos funcione adecuadamente.

El siguiente programa muestra

const int potPin=14, ledPin=12;

void setup()

{

pinMode(potPin,INPUT);

pinMode(ledPin,OUTPUT);

}

void loop()

{

if (analogRead(potPin))

digitalWrite(ledPin,LOW);

else

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(50);

}

Objetivo:

Demostrar como leer una entrada digital y tomar una decisión de acuerdo a lo leído, para la ejecución de una acción.

Descripción:

(1) const int potPin=14, ledPin=12;

Definen constantes asociadas a el pin de entrada (14) y el pin de salida (12).

(2) Procedimiento setup()

{

pinMode(potPin,INPUT);

pinMode(ledPin,OUTPUT);

}

Definimos los pines como de entrada y salida en el procedimiento de setup.

(3) procedimiento loop()

{

if (analogRead(potPin))

digitalWrite(ledPin,LOW);

else

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(50);

}

En el loop del programa, vemos una estructura de toma de decisiones.

if (analogRead(potPin))

analogRead es una función que permite obtener una lectura del pin potPin (14). En la estructura if lo único que requerimos es saber si esta lectura es mayor que cero (0), para apagar el led, o si la lectura es cero (0) (cuando se evalúa el else), para en encender el led.

Esta lógica aplica porque el circuito que montamos está basado en una resistencia pull-up.

Este ciclo se repite cada 50 milisegundos. Si el switch está abierto el if (analogRead(potPin)) nos retornará true, y apagaremos el led con digitalWrite(ledPin,LOW).

Por el contrario, si el switch está cerrado el potPin estará conectado directamente a tierra y se leerá un valor bajo (oV), lo que hace que en el ciclo del programa la instrucción asociada al else se ejecute: digitalWrite(ledPin,HIGH).

Es muy sencilla su programación. Luego compilamos el programa buscando que todo esté OK y reprogramamos el microcontrolador (en mi caso el pinguino) y dejamos que ejecute el programa.

En el video se puede observar que he agregado un display lcd 16x2 para mostrar si el valor de potPin es alto o bajo y para indicar que estamos ejecutando de acuerdo a estos valores.