# 3.3. Entradas, procesamiento y salidas

## Diccionario

## Código Morse

Definición:

  Sistema de representación de letras y números mediante dos símbolos: punto y raya.

Ejemplo:

  Estos símbolos representan en código Morse la señal internacional de emergencia. las letras SOS.

## Gráfica

Definición:

  Representación de datos numéricos a través de recursos visuales.

Ejemplo:

  El profesor nos mandó hacer una gráfica con los datos las precipitaciones de los meses de otoño.

## Infrarrojo (IR)

Definición:

  Es una radiación que está por debajo del rojo, primer color del espectro visible para el ojo humano y que emite cualquier cuerpo por encima de -273,15ºC.

Ejemplo:

  La visión nocturna de las cámaras de seguridad aprovecha la emisión de radiación infrarroja de los cuerpos para componer la imagen.

## LED RGB

Definición:

  Es un diodo emisor de luz cuando está activo y que combina los tres colores básicos rojo, verde y azul.

Ejemplo:

  Las tiras de LED RGB permiten iluminar un espacio de muchos colores diferentes.

## Protoboard

Definición:

  Placa de pruebas electrónica

Ejemplo:

  Utilizaré la protoboard para realizar el montaje del circuito.

## Zumbador

Definición:

  Es un dispositivo electroacústico que produce sonido de un mismo tono al recibir una señal eléctrica.

Ejemplo:

  Los zumbadores se utilizan en dispositivos electrónicos como despertadores o electrodomésticos para emitir avisos sonoros.

Hasta ahora hemos visto los componentes que lleva nuestra placa, qué es un microcontrolador y su importancia en el funcionamiento de la placa.

Nos queda ver cómo se relaciona el microcontrolador con los demás componentes (entradas y salidas). Esto es fundamental para saber cómo los robots se relacionan con su entorno: cómo reciben esos estímulos externos, los procesan y dan determinadas respuestas. ¡Y es algo muy importante a la hora de programarlos!

# 1. ¿Por dónde entran y salen las señales en nuestra placa micro:bit?

Las entradas y salidas son una parte importante de cualquier sistema informático.

Nuestra placa micro:bit tiene varias entradas y salidas.

## Esquema

- Entradas: proporcionan información al microcontrolador de la placa, son los sensores.
- Microcontrolador: lee la información de la entrada, la procesa y la envía a la salida.
- Salidas: dan distintas respuestas en forma de sonido, luz, movimiento y calor. Son los actuadores.

## Proceso de las señales

Las señales que entran y salen de nuestra placa micro:bit se procesan con un esquema de entradas, procesamiento, salidas.

- Las entradas son los sensores y proporcionan información al microcontrolador. Ejemplos de entradas son: pulsadores, sensor de luz, temperatura, acelerómetro.
- El microcontrolador almacena en su memoria el programa que hemos realizado. Con el programa el microcontrolador lee la información de las entradas, la procesa y envía una actuación a las salidas.
- Las salidas dan distintas respuestas en forma de sonido, luz, movimiento. Ejemplos de salidas son: leds, zumbador, motores.

Ejemplo del proceso: En un sistema formado por un pulsador que acciona un LED, el microcontrolador lee el estado de un pulsador (entrada), si está presionado enciende un LED (salida); si no lo apaga.

## Pines de entrada y salida

La placa micro:bit dispone de 25 conectores de color dorado situados en el borde inferior y denominados pines.

V1 | V2

A través de ellos se puede conectar LEDs externos, motores, zumbadores, sensores externos o cualquier otro componente de Arduino o similar.

La placa también dispone de cinco pines en la parte inferior:

Estos conectores están etiquetados como: 0, 1, 2, 3V y GND, se encuentran sobredimensionados para facilitar la conexión mediante pinzas de cocodrilo o conectores tipo banana de 4mm.

Los tres primeros (0, 1 y 2) se les denomina entrada y salida de propósito general (abreviado GPIO) ya que pueden usarse para muchas cosas diferentes. También tienen la capacidad de leer voltajes analógicos usando algo llamado convertidor de analógico a digital (ADC).

Los otros dos pines etiquetados como 3V y GND se relacionan con la fuente de alimentación de la placa. Con respecto al conector de 3V:

- Si la placa está alimentada por USB o batería el conector de 3V es una salida de alimentación para periféricos o circuitos externos.
- Si la placa no está alimentada por USB o batería, el conector de 3V puede ser usado como entrada de alimentación para la propia micro:bit.

El conector GND se utiliza para conectar a tierra y cerrar un circuito eléctrico cuando se usa el pin de 3V.

Si tocamos el conector GND con una mano, podemos programar la micro:bit para que detecte cuando tocamos los pines 0, 1 o 2 con la otra mano. Así tenemos tres botones más que funcionan simplemente con nuestro cuerpo para cerrar el circuito.

## Video

## Apoyo visual

Esquema sobre la información de entradas y salidas:

En el ejemplo de un pulsador (entrada) y un LED (salida), serían los siguientes pasos:

# 2. Explica la imagen

En pareja, explica a tu compañera o compañero el diagrama de la imagen y que luego él te lo explique a ti. Una vez que lo hayáis puesto en común, escribe en tu cuaderno la explicación de la imagen con tus propias palabras.

# 3. Dispositivos de entrada/salida de señales

Los dispositivos de entrada, salida o entrada/salida de la placa micro:bit son:

## Entradas incorporadas en la placa

1. Botones: dos pulsadores que pueden servir para desencadenar una acción y un botón de reinicio.
2. Logotipo táctil: un botón táctil que incorpora la segunda versión de la placa.
3. Sensor de luz: mide los niveles de luz.
4. Sensor de temperatura (en microcesador): mide la temperatura dentro del procesador que puede dar una aproximación de la temperatura del aire.
5. Acelerómetro: es un sensor de movimiento que mide el movimiento.
6. Magnetómetro o Brújula: detecta campos magnéticos.
7. Micrófono: mide la cantidad de sonido.
8. Conector micro USB: para la carga del programa en la placa y alimentación de corriente.

## Entradas externas a la placa

Son sensores que se pueden conectar a la placa directamente o en la mayoría de los casos mediante montajes eléctricos en una protoboard o placa de pruebas.

1. Pulsador externo: conectado mediante un circuito externo.
2. Sensor externo: conectado mediante un circuito externo.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de un pulsador externo (entrada externa) que acciona un tono aleatorio en la placa micro:bit.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de un sensor externo de Infrarrojo (IR) (entrada externa) que muestra un corazón en la matriz de leds cuando se detecta un obstáculo.

## Salidas de la placa

1. Matriz de 25 diodos LED (diodo emisor de luz): que emiten luz cuando la corriente pasa por él. Podemos mostrar información creando patrones, imágenes, letras y números.
2. Altavoz (versión V2): permite la reproducción de sonidos en la segunda versión de la placa microbit que incluye nuevos sonidos. Si lo prefieres, puedes silenciar el altavoz con el bloque de programación "apagar altavoz integrado" para que el sonido salga por los pines (0 y GND) de conexión de auriculares.

En el siguiente vídeo podemos ver las características de la matriz de leds de la placa micro:bit. El vídeo está en inglés con subtítulos en español.

## Salidas externas de la placa

Son actuadores que se pueden conectar a la placa directamente o en la mayoría de los casos, mediante montajes eléctricos en una protoboard o placa de pruebas. Algunos ejemplos de estos dispositivos son:

1. LED (del inglés light-emiting diode, diodo emisor de luz).
2. Zumbador de menos de 5mA (mili Amperios)
3. LED RGB (del inglés light-emiting diode red-green-blue, diodo emisor de luz roja-verde-azul).
4. Auriculares: se pueden conectar a los pines de la placa: pin 0 y GND.
5. Altavoz externo.
6. Servomotor.

En el siguiente vídeo podemos ver un ejemplo de aplicación de encendido de un led externo (salida externa) y muestra de un corazón grande en la matriz de leds cuando se presiona el botón A y apagado del led externo y muestra de corazón pequeño, al presionar el botón B de la placa micro:bit.

## Dispositivos de Entrada/Salida

La placa micro:bit también cuenta con dispositivos de entrada y salida dedicados sobre todo a las comunicaciones de nuestra placa con el entorno.

1. Radio: permite la comunicación inalámbrica entre las placas micro:bit.
2. Bluetooh BLE (Baja energía): para la comunicación e intercambio de datos de forma inalámbrica de la placa con otros dispositivos móviles, tabletas, ordenadores, etc.

En el siguiente vídeo puedes apreciar las posibilidades de las comunicaciones por radio de la micro:bit. Está en inglés con subtítulos en español.

## Vídeo entradas y salidas

En el siguiente vídeo puedes apreciar una descripción de los dispositivos de entrada y salida de la placa micro:bit. El vídeo está en inglés aunque tiene subtítulos en español.

Definición:

Placa de pruebas electrónica

Ejemplo:

Utilizaré la protoboard para realizar el montaje del circuito.

Definición:

Es un diodo emisor de luz cuando está activo y que combina los tres colores básicos rojo, verde y azul.

Ejemplo:

Las tiras de LED RGB permiten iluminar un espacio de muchos colores diferentes.

Definición:

Es una radiación que está por debajo del rojo, primer color del espectro visible para el ojo humano y que emite cualquier cuerpo por encima de -273,15ºC.

Ejemplo:

La visión nocturna de las cámaras de seguridad aprovecha la emisión de radiación infrarroja de los cuerpos para componer la imagen.

Definición:

Es un dispositivo electroacústico que produce sonido de un mismo tono al recibir una señal eléctrica.

Ejemplo:

Los zumbadores se utilizan en dispositivos electrónicos como despertadores o electrodomésticos para emitir avisos sonoros.

# 4. Comprueba lo que sabes sobre los dispositivos de entrada/salida

Clasifica los componentes de la Micro:bit en Entradas / Salidas.

Algún componente puede ser tanto de entrada como de salida.

Pulsadores Rellenar huecos (1):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

Matriz de LEDs Rellenar huecos (2):
JXUwMDBiJXUwMDMyJXUwMDBkJXUwMDA1JXUwMDBkJXUwMDA1

Logo táctil Rellenar huecos (3):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

Sensor luz Rellenar huecos (4):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

Antena de radio y BT Rellenar huecos (5):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1JXUwMDRlJXUwMDdjJXUwMDMyJXUwMDBkJXUwMDA1JXUwMDBkJXUwMDA1

Magnetómetro Rellenar huecos (6):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

Acelerómetro Rellenar huecos (7):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

USB Rellenar huecos (8):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1JXUwMDRlJXUwMDdjJXUwMDMyJXUwMDBkJXUwMDA1JXUwMDBkJXUwMDA1

Micrófono Rellenar huecos (9):
JXUwMDFkJXUwMDJiJXUwMDFhJXUwMDA2JXUwMDEzJXUwMDA1JXUwMDA1

Altavoz Rellenar huecos (10):
JXUwMDBiJXUwMDMyJXUwMDBkJXUwMDA1JXUwMDBkJXUwMDA1

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En esta imagen podrás ver con más detalle todos los componentes de la cara frontal de tu Micro:bit clasificados.

1 | Pulsadores (Entrada)
2 | Matriz de LEDes (Salida) y sensor de luz (Entrada)
3 | Pines, GPIO (Conexiones componentes externos)
4 | Pin alimentación 3V (Alimentación)
5 | Pin tierra GND 0V (Alimentación)
6 | Logo táctil (Entrada)
7 | LED testigo de micrófono (LED testigo)

En esta imagen podrás ver con más detalle todos los componentes de la cara trasera de tu Micro:bit clasificados.

1 | Antena de radio y bluetooth (Conectividad) | 9 | Conexión para baterias (Alimentación)
2 | Microprocesador (Procesador) | 10 | Chip de interfaz de USB (Conectividad)
3 | Magnetómetro (Entrada) | 11 | Altavoz (Salida)
4 | Acelerómetro (Entrada) | 12 | Micrófono (Entrada)
5 | Pines (Conexiones componentes externos) | 13 | LED testigo rojo ON (LED testigo)
6 | Conexión micro USB (Conectividad y Alimentación) | 14 | LED testigo amarillo USB (LED testigo)
7 | LED rojo (LED testigo) | 15 | Botón de reset y alimentación (Procesador)
8 | Botón de reset (Procesador) |  |

# 5. ¿Digital o analógica?

En los sistemas microcontrolados propios de los robots, tanto las señales de entrada como las señales de salida, pueden ser de tipo analógico o digital. Tenemos por un lado entradas digitales y analógicas y, por otro, señales de salida digitales y analógicas. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre señales digitales y analógicas?, ¿cuándo usar una o la otra? Veamos.

- Señales analógicas: estas señales toman infinitos valores entre el valor máximo y mínimo, esto quiere decir que tienen una serie de niveles intermedios entre el valor mínimo y el máximo que pueden registrar.

Por ejemplo, la cantidad de luz emitida por el sol y que percibimos desde que nos levantamos hasta que nos acostamos. Esta va cambiando poco a poco a medida que la Tierra va rotando sobre sí misma, dando lugar al día y la noche.

Ejemplo: Piensa en el día más luminoso que recuerdes del último verano, seguramente serían las 12:00 del medio día. Bien, pues ese punto de máxima luminosidad, fue bajando de intensidad hasta el atardecer, e iría bajando aún más con la caída completa del sol, y más aún a las 4 o 5 de la mañana, cuando el sol se encontraba justo en el punto opuesto a nuestra posición en la Tierra, justo a nuestra espalda; y habría todavía mayor oscuridad en una noche de luna nueva, siendo la luz de las estrellas las únicas que estaríamos percibiendo en esa preciosa noche de verano. Como has visto, si hubiésemos ido midiendo la cantidad de luz cada hora desde las 12:00 am hasta las 4:00 am, el nivel de intensidad sería distinto; pero también sería diferente si hubiésemos medido cada cinco minutos; y también si lo hubiésemos medido cada minuto, o cada segundo. Tendríamos así muchas más mediciones. A esto es a lo que nos referimos con infinitos valores entre el valor máximo y mínimo.

- Señales digitales: este tipo de señales solo pueden moverse entre dos estados, encendidos o apagados. Por tanto, las señales digitales las usaremos para captar información o emitir señales del tipo conectado o desconectado. Cuando están apagadas se dice que toman el valor 0 y cuando están encendidas, el valor 1.

Ejemplo: si tomamos como ejemplo el funcionamiento de una linterna, el 0 representaría la linterna cuando está apagada y el 1 cuanto está encendida.

## Lectura facilitada

## ¿Digital o analógica?

Las señales de entrada y las señales de salida pueden ser de dos tipos.

Estos tipos son analógico o digital.

Las señales analógicas:

Tienen valores infinitos entre el valor máximo y mínimo.

Un ejemplo es la luz del sol.

La fuerza de la luz del sol cambia a lo largo del día.

Ese cambio se realiza casi cada segundo.

Por eso tienen valores infinitos las señales analógicas.

Las señales digitales:

Tiene dos valores: 0 y 1.

El valor 0 es apagado.

El valor 1 es encendido.

Tiene dos estados: encendidos o apagados.

Un ejemplo es una linterna.

La linterna está apagada o encendida.

# 6. Recuerdo

Recuerda lo que has aprendido sobre las entradas y salidas en los robots eligiendo la opción correcta.

Ejemplos de entradas o sensores son: Rellenar huecos (1):
Ejemplos de sensores digitales son: Rellenar huecos (2):

Ejemplos de sensores analógicos son: Rellenar huecos (3):

Las señales digitales miden o escriben Rellenar huecos (4):

Ejemplos de salidas o respuestas son: Rellenar huecos (5):
JXUwMDM0JXUwMDA5JXUwMDAxJXUwMDE3JXUwMDVmJXUwMDBjJXUwMDQxJXUwMDBkJXUwMDE4JXUwMDE1JXUwMDE3JXUwMDE5JXUwMDE1JXUwMDU2JXUwMDBjJXUwMDRkJXUwMDAyJXUwMDFiJXUwMDFiJXUwMDFkJXUwMDVjJXUwMDAwJXUwMDAw

Las señales analógicas permiten el registro de Rellenar huecos (6):
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Recuerda que los sistemas microcontrolados se organizan en entradas y salidas y que estas pueden ser digitales y analógicas. Las digitales solo son capaces de registrar valores de encendido o apagado y las analógicas contemplan múltiples valores entre el valor máximo y mínimo.

# 7. Clasifico

Si tuvieras que clasificar el tipo de señales de estas situaciones, señala si serían analógica o digital:

- Medir la temperatura de un bebé - > entrada Rellenar huecos (1):JXUwMDM5JXUwMDBmJXUwMDBmJXUwMDBkJXUwMDlmJXUwMDk0JXUwMDBlJXUwMDBhJXUwMDAy
- Comprobar que alguien ha pasado la puerta de un negocio -> entrada Rellenar huecos (2):JXUwMDNjJXUwMDBkJXUwMDBlJXUwMDBlJXUwMDFkJXUwMDE1JXUwMDBk
- Emitir un tono tras detectar que alguien ha entrado en un negocio -> Salida Rellenar huecos (3):JXUwMDNjJXUwMDBkJXUwMDBlJXUwMDBlJXUwMDFkJXUwMDE1JXUwMDBk
- Aumentar el brillo de la pantalla de tu móvil -> Salida Rellenar huecos (4):JXUwMDM5JXUwMDBmJXUwMDBmJXUwMDBkJXUwMDlmJXUwMDk0JXUwMDBlJXUwMDBhJXUwMDAy

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## Clavis dice Repasa lo aprendido

Aquí te propongo que te pares un momento y respondas a las siguientes preguntas para saber cuánto dominas lo que acabamos de aprender sobre el proceso Entrada→ Procesador→ Salida:

- ¿Entiendo el proceso: Entrada → Procesador → Salida? ¿Sería capaz de explicarlo?
- ¿Soy capaz de poner ejemplos de componentes de entrada?
- ¿Soy capaz de poner ejemplos de componentes de salida?
- ¿Soy capaz de clasificar los componentes de la placa en entradas y salidas?
- ¿Conozco la diferencia entre la función de un sensor y de un actuador?
- Sé clasificar los componentes de la placa en sensores y actuadores.
- Sé identificar cuáles son los componentes que permiten la conectividad de la placa con otros aparatos o dispositivos.
- Sé identificar cuáles son los componentes que permiten alimentar la placa.
- ¿Entiendo qué son señales analógicas y digitales?
- ¿Soy capaz de diferenciar dispositivos analógicos y digitales?

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