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Material requerido.
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Lógica digital y algebra de Bool
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En la sesión anterior presentamos el tipo de variable bool destacando que solo puede tomar dos valores: True o False. Aunque para quienes no estén acostumbrados al algebra booleana o binaria puede parecer excesivo dedicar un tipo a algo tan simple, en la práctica buena parte de las instrucciones de programación se apoyan o dependen de este tipo de variables.
La razón práctica es que con frecuencia hay que tomar decisiones para seguir un camino u otro en función de que se cumpla una condición dada; Esta condición se debe evaluar necesariamente, a True o False para tomar una decisión sin duda posible.
Por ejemplo, en las sesión 4 usamos la instrucción for y comentamos que la iteración se mantiene mientras se cumpla una cierta condición. Esta condición debe ser evaluable a True o False, es decir es un booleano.
Existen otras muchas instrucciones que se apoyan en los valores booleanos, (como los condicionales if que veremos en esta sesión) pero en un modo muy explicito toda la computación actual se basa en la lógica digital de solo dos valores que solemos llamar 1 y 0, pero que con todo derecho podemos llamar a estos valores True y False.
Los ordenadores modernos funcionan mediante la aplicación del algebra de bool a variables booleanas y con un juego completo de operadores lógicos como la negación, que vimos en la sesión anterior, mas operadores lógicos como AND, OR, + y – .
La instrucción if
En este capítulo vamos a presentar unas instrucciones nuevas de C++, que nos permitan tomar decisiones para hacer una cosa u otra.
La instrucción if es muy sencilla de usar, basta con pasarle entre paréntesis una variable o condición que se evalúe a true o false. Si el resultado es true se hace el bloque que viene a continuación y en caso contrario se ejecuta el bloque que hay detrás del else si existe.
Si no existe la clausula del esle, entonces el bloque que sigue al if, se ejecuta o no, en función de la condición y luego sigue con la secuencia de instrucciones a continuación.
if ( condición)
{
instrucción 1 ;
instrucción 2 ;
................
}
else
{
instruccion20 ;
instruccion21 ;
..............
}
Recordemos que en el circuito de la sesión anterior disponíamos de un pulsador y de un LED, en esta sesión vamos a continuar con el mismo circuito y para conseguir que el LED se encienda o apague al pulsar el botón. Para ello podríamos mantener la misma función setup() y escribir el loop() diferente:
void loop()
{
bool valor = digitalRead(boton) ;
if ( valor)
digitalWrite( LED, HIGH) ;
else
digitalWrite( LED, LOW) ;
}
Leemos primero el botón a una variable bool y después decidimos si encender o apagar el LED dependiendo de qué su valor sea True o False.
Volviendo con los botones
Vamos con un programa diferente. Queremos que el botón actúe como un interruptor, que al pulsarlo una vez se encienda, y la próxima vez lo apague. Podríamos plantear algo así y os recomiendo que lo probéis en vuestro Arduino:
int LED = 10 ; int boton = 6 ;
bool estado = false ;
void setup()
{
pinMode( LED, OUTPUT) ;
pinMode( boton , INPUT_PULLUP) ;
digitalWrite(LED , LOW) ; // Apagamos el LED al empezar
}
void loop()
{
bool valor = digitalRead(boton) ; //leemos el botón: false = LOW
if ( valor == false ) // esto es que han pulsado el botón
{
estado = ! estado ; // cambiamos el estado
digitalWrite(LED, estado) ; // escribimos el nuevo valor
}
}
La idea es definir una variable llamada estado al principio para guardar la situación del LED. El loop comprueba si se ha pulsado el botón, y de ser así invierte su estado, y después escribe el valor de estado en el LED. Si estaba encendido lo apaga. Si estaba apagado se enciende.
Aunque parece un plan perfecto, en la práctica no va a funcionar. En el tiempo que nosotros tardamos entre pulsar y liberar el botón, nuestro humilde Arduino es capaz de leer unos cuantos miles de veces el pulsador e invertir el valor del LED otras tantas.
Por eso, si lee un número par de veces dejara el LED como estaba y si lo lee un número impar de veces lo invertirá. En la práctica la situación del LED se torna aleatoria, y si pulsáis repetidamente el botón veréis que el resultado es impredecible.
Otra fuente de problemas es que en el mundo real un interruptor no cambia de un estado a otro de forma perfecta, sino que suele rebotar y causar varios conexiones y desconexiones muy rápidas antes de quedar en un valor estable. A esto se le llaman rebotes (bouncing) y al procedimiento para eliminar estos rebotes se le llama debouncing en la jerga electrónica.
El debouncing se puede hacer por hardware con un conjunto de resistencia y condensador, o por software, mucho más frecuentemente (por más barato) y para esto una solución es nuevamente frenar a Arduino y hacerle esperar un tiempo entre 50 y 250 mili-segundos una vez que detecta que se ha pulsado el botón, de modo que nos dé tiempo a liberar el pulsador:
void loop()
{
bool valor = digitalRead(boton) ; //leemos el botón: false = LOW
if ( valor == false ) // esto es que han pulsado el botón
{
estado = ! estado ; // cambiamos el estado
digitalWrite(LED, estado) ; // escribimos el nuevo valor
delay(250) ;
}
}
Este lapso de 250 ms es suficiente para pulsar y liberar el botón cómodamente. Si probáis esta variante veréis que ahora el LED invierte su valor cada vez que pulsas, siempre y cuando no te demores demasiado en liberar el botón.
Pero… ¿Qué pasa cuando dejas el botón pulsado?
Pues sencillamente que el LED invierte su estado cada 250 ms (milisegundos) y tenemos otra variante del blinking LED.
Si queremos poder mantener pulsado sin que se produzca este efecto hay que sofisticar un poco más el programa:
int LED = 10 ; int boton = 6 ;
bool estado = true ;
bool estado_anterior = true ;
void setup()
{
pinMode(boton, INPUT_PULLUP); //Hemos eliminado R3
pinMode(LED, OUTPUT);
}
void loop()
{
estado = digitalRead(boton);
if (estado != estado_anterior) //hay cambio : Han pulsado o soltado
{
if (estado == LOW) //Al pulsar botón cambiar LED, pero no al soltar
digitalWrite(LED, !digitalRead(LED));
estado_anterior = estado ; // Para recordar el ultimo valor
}
}
Ya dijimos que para comprobar si dos valores son iguales usamos ==, Para comprobar si son diferentes usamos != , y existen otros operadores relacionales
Vale la pena comentar aquí que, a pesar de su aparente inocencia, los botones tienen una sorprendente habilidad para complicarnos la vida, y que en la práctica la combinación de rebotes y la necesidad de corregirlos, junto al uso de pullups que garanticen la correcta lectura, pueden hacer que su uso se pueda complicar mucho más de lo que parece, sino se estudia el problema con calma.
Por último, una condición lógica se puede construir mediante los operadores lógicos AND, OR, y NOT cuyos símbolos son respectivamente: &&, || y !
Si usáramos un circuito dos pulsadores con pullups (True, si no se pulsa) y un LED, dependiendo del comportamiento que se busque podemos especificar diferentes condiciones:
Resumen de la sesión