{"id":5845,"date":"2022-12-15T23:51:48","date_gmt":"2022-12-15T22:51:48","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/?p=5845"},"modified":"2022-12-18T20:13:23","modified_gmt":"2022-12-18T19:13:23","slug":"proyecto-diseno-de-sistemas-empotrados-repartidor-de-cartas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/proyecto-diseno-de-sistemas-empotrados-repartidor-de-cartas\/","title":{"rendered":"Proyecto Dise\u00f1o de Sistemas Empotrados: Repartidor de cartas"},"content":{"rendered":"\n

Introducci\u00f3n<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Nuestro proyecto consiste en la elaboraci\u00f3n de un dispensador de cartas, el cual se trata de un mecanismo que va a repartir un n\u00famero concreto de cartas ha distintas posiciones de la mesa, dicha disposici\u00f3n de las cartas repartidas depender\u00e1 del n\u00famero de jugadores elegido previamente. Dicho dispositivo va a permitir que mediante un display se elija un n\u00famero de jugadores concretos y se inicie la repartici\u00f3n de cartas, de tal manera que la base donde se sit\u00faan las cartas comenzar\u00e1 a rotar y expulsar cartas mediante la activaci\u00f3n de diferentes motores.<\/p>\n\n\n\n

Este proyecto ha sido realizado por el grupo 3 durante el desarrollo de la asignatura Dise\u00f1o de Sistemas Empotrados del grado en Ingenier\u00eda de Computadores, realizado por los alumnos:<\/p>\n\n\n\n

Eric Mellado Acevedo e.mellado2019@alumnos.urjc.es<\/a><\/p>\n\n\n\n

Javier de la Torre Morales j.delatorre.2019@alumnos.urjc.es<\/a><\/p>\n\n\n\n

Alex Palomo Barrado a.palomo.2019@alumnos.urjc.es<\/a><\/p>\n\n\n\n

Andr\u00e9s Tena De Tena a.tena.2016@alumnos.urjc.es<\/a><\/p>\n\n\n\n

En el presente blog se pasar\u00e1 a explicar las diferentes fases del desarrollo del proyecto, hablando del dise\u00f1o e implementaci\u00f3n del mismo, el presupuesto invertido en \u00e9l, problemas enfrentados durante su desarrollo, diferentes materiales utilizados, es decir el hardware del dispositivo, el c\u00f3digo desarrollado para su funcionamiento, as\u00ed como una serie de v\u00eddeos e im\u00e1genes en los cuales se muestra el resultado final del proyecto y sus diferentes casos de uso.<\/p>\n\n\n\n

Dise\u00f1o e implementaci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

Durante los primeros d\u00edas de clase, se comenz\u00f3 a pensar en una idea sobre el proyecto que se iba a realizar. Nos pareci\u00f3 que un dispensador de cartas podr\u00eda ser algo muy \u00fatil e interesante de desarrollar, adem\u00e1s de que se adecua bastante bien a los materiales que la universidad nos proporciona. La mayor\u00eda del proyecto se ha ido desarrollando durante las horas de clase, aunque se han debido emplear horas extra fuera de ella para realizar tareas como el corte de materiales.<\/p>\n\n\n\n

Lo primero que se realiz\u00f3 fueron una serie de planos que mostraban como iba a estar organizado el dispositivo, as\u00ed como la cantidad de materiales, motores que \u00edbamos a necesitar y su disposici\u00f3n, para ello todos los participantes del grupo planteamos distintos prototipos de baja fidelidad e ideas de dise\u00f1o, de esta manera se fue mejorando el dise\u00f1o poco a poco, eligiendo las mejores opciones de dise\u00f1o aportadas mediante una puesta en com\u00fan del grupo obteniendo as\u00ed el prototipo de baja fidelidad definitivo (ver Figura 1).<\/p>\n\n\n

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Figura 1: Prototipo de baja fidelidad.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Como se puede observar en 1, se obtuvieron las decisiones de dise\u00f1o relativas al hardware del sistema, dado que se muestran los materiales empleados, as\u00ed como las dimensiones de las superficies empleadas en el proyecto.<\/p>\n\n\n\n

Despu\u00e9s de las primeras sesiones de organizaci\u00f3n y enfoque para obtener la soluci\u00f3n del problema, se pas\u00f3 a realizar una b\u00fasqueda de los diferentes materiales que se iban a necesitar comprar, ya que el kit proporcionado no dispon\u00eda de dichos elementos. Adem\u00e1s de estimar un presupuesto base que todos los integrantes del grupo estaban dispuestos a pagar.<\/p>\n\n\n\n

Una vez obtenidos todos los materiales necesarios para el desarrollo del proyecto, se decidi\u00f3 repartir las tareas entre los diferentes integrantes del grupo dividiendo el proyecto en hardware y software. De tal manera que Alex y Javier se enfocaron en la parte hardware, mientras que Eric y Andr\u00e9s en la parte software.<\/p>\n\n\n\n

Posteriormente se dedicaron una serie de d\u00edas para realizar el corte de materiales y la construcci\u00f3n de la base que iba a sostener nuestro dispositivo. Una vez organizada la base que iba a sostener todo, as\u00ed como el dise\u00f1o de engranajes y su disposici\u00f3n, se pas\u00f3 a dise\u00f1ar e implementar el cableado necesario para el funcionamiento del repartidor como se puede observar en la figura 2, tenemos el montaje de la caja seg\u00fan el planteamiento inicial.<\/p>\n\n\n

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Figura 2: Soporte de madera.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Mientras que en 3 se muestra en tinkercad el esquema del circuito implementado en el repartidor, donde se puede observar todas las conexiones de los diferentes motores a los pines del Arduino, as\u00ed como las resistencias, diodos, cables y transistores utilizados, adem\u00e1s del lcd.<\/p>\n\n\n

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Figura 3: Circuito dise\u00f1ado en tinkercad.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Presupuesto<\/h2>\n\n\n\n

Se ha decidido dividir el presupuesto en dos, componentes electr\u00f3nicos y componentes no electr\u00f3nicos. A continuaci\u00f3n se muestran varias tablas con los materiales que se han empleado para la consecuci\u00f3n del proyecto, en ella se especifica: el nombre del producto, la cantidad de productos que se han comprado, el precio de cada uno de ellos si es que lo tiene, ya que se han empleado m\u00faltiples componentes que ha proporcionado la universidad. As\u00ed como la suma total de dinero que se ha tenido que invertir para realizar dicho proyecto.<\/p>\n\n\n\n

En la Tabla 1, se muestra los componentes electr\u00f3nicos empleados, la mayor\u00eda de ellos han sido obtenidos a partir del kit de arduino que nos ha proporcionado la universidad, por tanto no ha supuesto una gran suma de dinero.<\/p>\n\n\n\n

Por otra parte, todos los componentes no electr\u00f3nicos necesarios para la consecuci\u00f3n del proyecto han tenido que ser comprados, es por ello que aqu\u00ed se ha invertido la mayor parte del presupuesto (ver Tabla 2).<\/p>\n\n\n\n

Cantidad<\/strong><\/td>Producto<\/strong><\/td>Procedencia<\/strong><\/td>Importe<\/strong><\/td><\/tr>
3<\/td>Resistencias 1000<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Motor de corriente continua<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>LCD1602 Module 1PC<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Joystick Module 1PC<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Fan Blade and 3-6V Motor 1PC<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Diodo <\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>UNO R3 Controller Board 1PC<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Transistor NPN<\/td>Kit<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>Bater\u00eda<\/td>En propiedad<\/td>Gratis<\/td><\/tr>
1<\/td>L298N Motor Driver<\/td>Compra<\/td>3,99<\/td><\/tr>
1<\/td>Motor Twotrees paso a paso Nema 17(17HS4401)<\/td>Compra<\/td>10,41<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabla 1: Componentes electr\u00f3nicos empleados en el proyecto.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Cantidad<\/strong><\/td>Producto<\/strong><\/td>Importe<\/strong><\/td><\/tr>
1<\/td>Varilla lisa haya 10\/1000MM<\/td>1,89<\/td><\/tr>
1<\/td>Contrachapado 800X400X5MM<\/td>6,79<\/td><\/tr>
1<\/td>Madera MDF 600X300X10MM<\/td>4,39<\/td><\/tr>
1<\/td>Kit de Engranajes de Pl\u00e1stico<\/td>7,93<\/td><\/tr>
2<\/td>Engranajes<\/td>6,00<\/td><\/tr>
1<\/td>Fidget Spinner<\/td>1,50<\/td><\/tr>
<\/td><\/td><\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabla 2: Componentes no electr\u00f3nicos comprados para la realizaci\u00f3n del proyecto.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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<\/td>Precio<\/strong><\/td><\/tr>
Total<\/strong>:<\/td>42,9<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>
Tabla 3: Precio total invertido.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Problemas enfrentados<\/h2>\n\n\n\n

En general, los principales problemas que han surgido durante el desarrollo del proyecto han sido problemas f\u00edsicos, durante el montaje y ensamblaje del proyecto:<\/p>\n\n\n\n

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  • Dado que el proyecto se plante\u00f3 en un inicio para que rotase utilizando engranajes, tratamos de dise\u00f1arlo en funci\u00f3n a estos. Por tanto, el mayor problema al que nos enfrentamos durante su desarrollo es que debido a que los engranajes no realizaban su funci\u00f3n a la hora de rotar por un peque\u00f1o error de dise\u00f1o. Esto provoc\u00f3 que los dientes no hicieran un contacto perfecto entre ellos, lo cual a su vez implic\u00f3 que el soporte no pudiera realizar el giro esperado y se quedase est\u00e1tico. Dado este problema y que no se dispon\u00eda del tiempo suficiente para obtener otros engranajes nuevos, con el dise\u00f1o \u00f3ptimo, se tuvo que dise\u00f1ar el soporte de otra forma para que as\u00ed no se dependiese de dichos engranajes. Se decidi\u00f3 que el motor por pasos iba a estar en contacto directo con la plataforma que repartir\u00eda las cartas e iba a producir el giro directamente sobre dicha plataforma. Esto nos gener\u00f3 una serie de nuevos problemas:\n
      \n
    • En primer lugar, es que ahora se deb\u00eda tener en cuenta que el motor por pasos no pod\u00eda realizar un giro superior a 360 grados, dado que los cables se enrollar\u00edan. Es por ello que v\u00eda software se contempla dicha opci\u00f3n y cada vez que se realiza un lanzamiento de cartas a cada jugador el motor por pasos vuelve a su posici\u00f3n inicial.<\/li>\n\n\n\n
    • El segundo problema, se trat\u00f3 de un problema de dise\u00f1o ya que se tuvo que invertir el display, para que este se pudiera visualizar correctamente.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n
    • Otro problema interesante es que una vez montado el repartidor y a la hora de realizar una prueba con \u00e9l. Comprobamos que, si se utilizaba cada uno de los dos motores por separado, estos se activaban correctamente, pero en el momento que se trataba de utilizar ambos a la vez el motor peque\u00f1o se quedaba sin fuerza, dicho problema se pudo solucionar aumentando el voltaje suministrado al Arduino.<\/li>\n\n\n\n
    • Por \u00faltimo, otro aspecto que no se tuvo en cuenta en un principio es que utilizar el motor por pasos y realizar giros con \u00e9l se trataba de una tarea complicada sino se dispone del controlador \u00f3ptimo para dicho motor. Es por ello que, indagando por internet, se descubri\u00f3 el controlador de puente H de tipo L298N, el cual por un precio asequible facilit\u00f3 la tarea del giro.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div><\/div>\n\n\n
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      Figura 4: Controlador L298N.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

      C\u00f3digo desarrollado<\/h2>\n\n\n\n

      A continuaci\u00f3n, se presenta el c\u00f3digo desarrollado para producir el funcionamiento esperado por nuestro dispositivo:<\/p>\n\n\n\n

      #include <LiquidCrystal.h>\n#include <Stepper.h>\n\n\/\/LCD\nint rs = 13, en = 12, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 6;\nLiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);\n\nint jugadores = 4;\nint cartas = 108;\n\n\/\/JoyStick\nint VRx = A0;int VRy = A1;int SW = 2;\n\nint xPosition = 0;int yPosition = 0;\nint SW_state = 1;\nint mapX = 0;int mapY = 0;\n\n\/\/Motor\nint motorPin = 7;\n\n\/\/Stepper\nint stepsPerRevolution = 200;\nStepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);\n\n\/\/Menu\nint estado = 1;\nint sig_estado = 1;\nint estadoMotor = 1;\nint paso = 0;\n\nvoid setup() {\n  \n  lcd.begin(16, 2); \/\/Reinicia el display sin importar su estado\n    lcd.setCursor(0, 0);\n    lcd.print(\"Bienvenido al\");\n    lcd.setCursor(0, 1);\n    lcd.print(\"Crupier\");\n  \n  pinMode(VRx, INPUT);\n  pinMode(VRy, INPUT);\n  pinMode(SW, INPUT_PULLUP);\n\n  pinMode(motorPin, OUTPUT);\n\n  myStepper.setSpeed(60);\n}\n\nvoid loop() {     \n   if(estadoMotor == 0){\n    lcd.clear();\n    menu();\n   }\n\n   if(analogRead(VRx) > 800){\n    estadoMotor = 0;\n   }\n}\n\n\/\/Funci\u00f3n que resetea autom\u00e1ticamente el arduino\n\/\/Pensada para solucionar carga de voltaje del stepper, pero no parece funcionar de la manera esperada\nvoid(* resetFunc) (void) = 0;\n\n\/\/Menu\nvoid menu(){\n  estado = sig_estado;\n\n  if(estado == 1) {\n    int menu;\n    String opciones[] = {\"2 Jugadores\", \"3 Jugadores\", \"4 Jugadores\", \"5 Jugadores\", \"Reiniciar\"};\n    menu = funcMenu(opciones, 5);\n\n      if(menu == -1){\n        sig_estado = 1;\n      }else if(menu == 1){\n        sig_estado = 2;\n      }else if(menu == 2){\n        sig_estado = 3;\n      }else if(menu == 3){\n        sig_estado = 4;\n      }else if(menu == 4){\n        sig_estado = 5;\n      }else if(menu == 5){\n        sig_estado = 6;\n      }\n      \n  }else if(estado == 2){\n    lcd.clear();\n    lcd.print(\"Iniciando Juego para 1...\");\n    delay(500);\n    lcd.clear();\n\n    \/\/Inicia el juego\n    juego(2);\n\n    estadoMotor = 0;\n    sig_estado = 1;\n  }else if(estado == 3){\n    lcd.clear();\n    lcd.print(\"Iniciando Juego para 2...\");\n    delay(500);\n    lcd.clear();\n    \n    \/\/Inicia el juego\n    juego(3);\n     estadoMotor = 0;\n    sig_estado = 1;\n  }else if(estado == 4){\n    lcd.clear();\n    lcd.print(\"Iniciando Juego para 3...\");\n    delay(500);\n    \n    \/\/Inicia el juego\n    juego(4);\n     estadoMotor = 0;\n    sig_estado = 1;\n  }else if(estado == 5){\n    lcd.clear();\n    lcd.print(\"Iniciando Juego para 4...\");\n    delay(500);\n    \n    \/\/Inicia el juego\n    juego(5);\n     estadoMotor = 0;\n    sig_estado = 1;\n  }else if(estado == 6){\n    lcd.clear();\n    lcd.print(\"Reiniciando...\");\n    delay(500);\n     estadoMotor = 0;\n    sig_estado = 1;\n  }\n}\n\n\/\/Funcion que hace que el menu funcione, pintando el cursor y las opciones\nint funcMenu(String *opciones, int size){\n  lcd.clear();\n  lcd.setCursor(0, 0);\n  lcd.print(\"> \");\n  float opcion  = 1;\n  int extraOpcion = 0;\n\n  \/\/Imprime las primeras 2 opciones del menu\n  for(int i = 0; i<size && i <=1;i++){\n    lcd.setCursor(2, i);\n    lcd.print(opciones[i]);\n  }\n  delay(500);\n\n  \/\/Bucle para controlar el menu, si se pulsa el joystick salimos del menu.\n  while(digitalRead(SW)==HIGH){\n    xPosition = analogRead(VRx);\n    delay(100);\n    if(xPosition > 800 || xPosition < 200){\n      \/\/Hacia abajo\n      if(xPosition > 800){\n        if(opcion < size){     \n          opcion += 1;\n        }\n      }\n      \/\/Hacia arriba\n      if(xPosition<200){\n        if(opcion >1){ \n          opcion -= 1;\n        }  \n      }\n      \/\/Aqui controlamos que no se salga del array opcione y si baja de la opcion salir, vuelva a la opcion 1 jugador\n      if(opcion < 1 + extraOpcion){\n        extraOpcion--;\n      }\n      \/\/Aqui controlamos que no se salga del array opcione y si suve de la opcion 1 jugador, vuelva a la opcion salir\n      if(opcion > 2 + extraOpcion){\n        extraOpcion++;\n      }\n      \/\/Pintamos de nuevo el menu\n      lcd.clear();\n      for(int x = extraOpcion; x < size && x <= (1+ extraOpcion); x++){\n        lcd.setCursor(1, x - extraOpcion);\n        lcd.print(opciones[x]);\n      }\n      \/\/Pintamos el cursor\n      lcd.setCursor(0, opcion - 1 - extraOpcion);\n      lcd.print(\">\");\n    }\n  }\n\n  return opcion;\n}\n\n\/\/Se le pasa un numero de jugadores para iniciar el juego\nvoid juego(int jugadores){\n  \n    int grados = (200*(180\/jugadores))\/360;\n    for(int i = 0; i < jugadores; i++){\n\n        myStepper.step(-grados);\n  \n        delay(1000);\n        digitalWrite(motorPin, HIGH);\n        delay(400);\n        digitalWrite(motorPin, LOW);\n            \n        delay(500);      \n    }\n    myStepper.step((grados * jugadores) - 10);\n\n    resetFunc();\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n
      Casos de uso<\/h2>\n\n\n\n
      Caso de 2 Jugadores<\/p>\n\n\n\n