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Empezando con Arduino Una guía para principiantes

Empezando con Arduino Una guía para principiantes / Bricolaje

Arduino es una plataforma de creación de prototipos de electrónica de código abierto, y es una de las más populares del mundo, con la posible excepción de la Raspberry Pi Raspberry Pi: el tutorial no oficial Raspberry Pi: el tutorial no oficial Ya sea usted un propietario actual de Pi que Desea obtener más información o un posible propietario de este dispositivo del tamaño de una tarjeta de crédito, esta no es una guía que desee perderse. Lee mas . Haber vendido más de 3 millones de unidades (y muchas más en forma de dispositivos de clonación de terceros): qué lo hace tan bueno y qué puede hacer con uno?

Que es arduino?

Arduino se basa en hardware y software fáciles de usar y flexibles. Está hecho para artistas, diseñadores, ingenieros, aficionados y cualquier persona con el menor interés en la electrónica programable..

Arduino detecta el entorno leyendo datos de varios botones, componentes y sensores. Pueden afectar el medio ambiente mediante el control de LED, motores, servos, relés y mucho más..

Los proyectos de Arduino pueden ser independientes o pueden comunicarse con un software que se ejecuta en una computadora (el procesamiento es el software más popular para esto). Pueden hablar con otros Arduinos, Raspberry Pis Raspberry Pi: El tutorial no oficial Raspberry Pi: El tutorial no oficial Ya sea un propietario actual de Pi que quiera aprender más o un posible propietario de este dispositivo del tamaño de una tarjeta de crédito, esto no es Una guía que te quieres perder. Lea más, NodeMCU Conozca al asesino de Arduino: ESP8266 Conozca al asesino de Arduino: ESP8266 ¿Y si le dijera que hay una placa de desarrollo compatible con Arduino con Wi-Fi integrado por menos de $ 10? Bueno, la hay. Leer más, o casi cualquier otra cosa. Asegúrese de leer nuestra comparación de microcontroladores de $ 5 Microcontroladores de $ 5: Arduino, Raspberry Pi Zero o NodeMCU? $ 5 Microcontroladores: Arduino, Raspberry Pi Zero, o NodeMCU? Solía ​​ser el caso de que si quería tener una computadora, tendría que volver a equipar su casa para pagarla. Ahora, puedes conseguir uno para un Abraham Lincoln. Lea más para una comparación completa de las diferencias entre estos microcontroladores.

Puede que te preguntes, ¿por qué elegir el Arduino? Arduino realmente simplifica el proceso de construcción de un proyecto de electrónica programable, lo que lo convierte en una gran plataforma para principiantes. Puede comenzar a trabajar fácilmente en uno sin experiencia previa en electrónica. Hay miles de tutoriales disponibles, y estos varían en dificultad, por lo que puede estar seguro de un desafío una vez que domine los conceptos básicos.

Además de la simplicidad de Arduino, también es de bajo costo, multiplataforma y código abierto. El Arduino Uno (el modelo más popular) se basa en los microcontroladores ATMEGA 16U2 de Atmel. Hay muchos modelos diferentes producidos, que varían en tamaño, potencia y especificaciones, así que eche un vistazo a nuestra guía de compra Guía de compra de Arduino: ¿Qué placa debería obtener? Guía de compra de Arduino: ¿Qué tabla debería obtener? Hay tantos tipos diferentes de tableros de Arduino por ahí que se te perdonará por estar confundido. ¿Qué debes comprar para tu proyecto? Déjanos ayudarte, con esta guía de compras de Arduino! Leer más para todas las diferencias..

Los planes para los tableros se publican bajo una licencia de Creative Commons, por lo que los aficionados con experiencia y otros fabricantes tienen la libertad de crear su propia versión del Arduino, potencialmente ampliarlo y mejorarlo (o simplemente copiarlo, lo que lleva a la proliferación de bajo costo). Tableros Arduino que encontramos hoy).

¿Qué puedes hacer con un Arduino??

Un Arduino puede hacer un número asombroso de cosas. Son el cerebro de elección para la mayoría de las impresoras 3D. Guía definitiva para principiantes sobre impresión en 3D. Guía definitiva para principiantes sobre impresión en 3D. La impresión en 3D se suponía que era la nueva "Revolución industrial". Aún no ha conquistado el mundo, pero estoy aquí para hablar con usted sobre todo lo que necesita saber para comenzar. Lee mas . Su bajo costo y facilidad de uso hacen que miles de fabricantes, diseñadores, hackers y creadores hayan hecho proyectos asombrosos. Estos son algunos de los proyectos de Arduino que hemos realizado aquí en MakeUseOf:

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¿Qué hay dentro de un arduino??

Aunque hay muchos tipos diferentes de tableros Arduino disponibles, este manual se centra en la Arduino Uno modelo. Este es el tablero Arduino más popular. Entonces, ¿qué hace que esto funcione? Aquí están las especificaciones:

  • Procesador: 16 Mhz ATmega16U2
  • Memoria flash: 32KB
  • RAM: 2KB
  • Tensión de funcionamiento: 5V
  • Voltaje de entrada: 7-12V
  • Número de entradas analógicas: 6
  • Número de E / S digitales: 14 (6 de ellos Modulación de ancho de pulso - PWM)

Las especificaciones pueden parecer una basura en comparación con su computadora de escritorio, pero recuerde que Arduino es un dispositivo integrado, con mucha menos información para procesar que su escritorio. Es más que capaz para la mayoría de los proyectos de electrónica..

Otra característica maravillosa del Arduino es la habilidad de usar lo que se llama “escudos”, o tableros adicionales. Aunque los escudos no se tratarán en este manual, son una forma realmente prolija de ampliar las características y la funcionalidad de su Arduino. Los 4 mejores escudos de Arduino para potenciar sus proyectos. Los 4 mejores escudos de Arduino para potenciar sus proyectos. Kit, has seguido todas las guías básicas, pero ahora has golpeado un obstáculo: necesitas más pedacitos para hacer realidad tu sueño electrónico. Por suerte, si tienes… Leer más .

Lo que necesitarás para esta guía

A continuación, encontrará una lista de compras de los componentes que necesitará para esta guía para principiantes. Todos estos componentes deben venir en menos de $ 50 en total. Esta lista debería ser suficiente para proporcionarle una buena comprensión de la electrónica básica y tener suficientes componentes para crear algunos proyectos bastante interesantes utilizando esta o cualquier otra guía de Arduino. Si no desea seleccionar todos y cada uno de los componentes, puede considerar comprar un kit de inicio. ¿Qué está incluido en un kit de inicio Arduino? [MakeUseOf Explica] ¿Qué se incluye en un kit de inicio Arduino? [Explica MakeUseOf] Anteriormente presenté el hardware de código abierto Arduino aquí en MakeUseOf, pero va a necesitar algo más que el Arduino real para construir algo a partir de él y comenzar realmente. Arduino "kits de inicio" son ... Leer más en su lugar.

  • 1 x Arduino Uno
  • 1 x Cable USB A-B (igual que toma su impresora)
  • 1 x Breadboard
  • 2 x LEDs
  • 1 x foto resistor
  • 1 x interruptor táctil
  • 1 x altavoz piezo
  • Resistor de 1 x 220 ohmios
  • 1 x 10k ohmios de resistencia
  • Resistor de 1 x 1k Ohm
  • 1 x kit de cable de puente

Si no puede obtener un valor de resistencia específico, algo tan cerca como sea posible por lo general funcionará bien.

Resumen de componentes eléctricos

Veamos qué son exactamente todos estos componentes, qué hacen y cómo se ven..

Tablero de circuitos

Utilizados para prototipar circuitos electrónicos, proporcionan un medio temporal para conectar componentes entre sí. Las placas de pan son bloques de plástico con orificios en los que se pueden insertar los cables. Los agujeros están dispuestos en filas, en grupos de cinco. Cuando quiera reorganizar un circuito, saque el cable o parte del orificio y muévalo. Muchas placas de pruebas contienen dos o cuatro grupos de orificios que se extienden a lo largo de la tabla, a lo largo de los lados, y están todos conectados; estos son típicamente para la distribución de energía y pueden estar etiquetados con una línea roja y azul.

Breadboards son excelentes para producir rápidamente un circuito. Se pueden ensuciar mucho con un circuito grande, y los modelos más baratos pueden ser notoriamente poco confiables, por lo que vale la pena gastar un poco más de dinero en uno bueno.

LEDs

LED significa Diodo emisor de luz. Son una fuente de luz muy barata y pueden ser muy brillantes, especialmente cuando se agrupan. Se pueden comprar en una variedad de colores, no se calientan especialmente y duran mucho tiempo. Es posible que tenga LED en su televisor, tablero del automóvil o en las bombillas Philips Hue.

Su microcontrolador Arduino también tiene un LED incorporado en el pin 13 que se usa con frecuencia para indicar una acción o evento, o solo para pruebas.

Resistor fotográfico

Una resistencia fotográfica (paghotocell o Resistencia Dependiente de la Luz) le permite a su Arduino medir los cambios de luz. Podría usar esto para encender su computadora cuando es de día, por ejemplo.

Interruptor Táctil

Un interruptor táctil es básicamente un botón. Al presionarlo se completará el circuito y (generalmente) cambiará de 0V a + 5V. Arduinos puede detectar este cambio, y responder en consecuencia. Estos son a menudo momentáneo - lo que significa que son sólo “presionado” cuando tu dedo los está sujetando. Una vez que lo sueltes, volverán a su estado predeterminado (“no presionado”, o apagado).

Altavoz piezo

Un altavoz piezo es un pequeño altavoz que produce sonido a partir de señales eléctricas. A menudo son ásperos y diminutos, y no suenan como un verdadero orador. Dicho esto, son muy baratos y fáciles de programar. Nuestro juego Buzz Wire usa uno para jugar al Monty Python. “Circo volador” tema musical.

Resistor

Una resistencia limita el flujo de electricidad. Son componentes muy baratos, y un elemento básico de los circuitos electrónicos amateur y profesionales por igual. Casi siempre se requieren para proteger los componentes contra sobrecargas. También se necesitan para evitar un cortocircuito si el Arduino + 5V se conecta directamente a tierra. En definitiva: muy práctico y absolutamente imprescindible..

Cables de puente

Los cables de puente se utilizan para crear conexiones temporales entre los componentes de su tablero de pruebas.

Configurando tu Arduino

Antes de iniciar cualquier proyecto, necesita que su Arduino esté hablando con su computadora. Esto le permite escribir y compilar código para que Arduino se ejecute, así como proporcionar una manera para que Arduino funcione junto con su computadora.

Instalando el paquete de software Arduino en Windows

Diríjase al sitio web de Arduino y descargue una versión del software Arduino adecuada para su versión de Windows. Una vez descargado, siga las instrucciones para instalar el Arduino. Entorno de desarrollo integrado (IDE).

La instalación incluye controladores, por lo que, en teoría, debería ser bueno para comenzar de inmediato. Si eso falla por alguna razón, intente estos pasos para instalar los controladores manualmente:

  • Conecte su tarjeta y espere a que Windows comience el proceso de instalación del controlador. Después de unos momentos, el proceso fracasará, a pesar de sus mejores esfuerzos..
  • Haga clic en Menu de inicio > Panel de control.
  • Navegar a Sistema y seguridad > Sistema. Una vez que la ventana del sistema está abierta, abra la Administrador de dispositivos.
  • Debajo Puertos (COM y LPT), debería ver un puerto abierto llamado Arduino UNO (COMxx).
  • Clic derecho en Arduino UNO (COMxx) > Actualizar el software del controlador.
  • Escoger Buscar mi computadora para el software del controlador.
  • Navegue y seleccione el archivo del controlador de Uno, llamado ArduinoUNO.inf, ubicado en el Conductores Carpeta de la descarga del software Arduino..

Windows terminará la instalación del controlador desde allí..

Instalando el paquete de software Arduino en Mac OS

Descargue el software Arduino para Mac desde el sitio web de Arduino. Extraer los contenidos de la .cremallera Archivo y ejecutar la aplicación. Puede copiarlo en su carpeta de aplicaciones, pero se ejecutará bien desde su escritorio o descargas carpetas No necesita instalar ningún controlador adicional para Arduino UNO.

Instalando el software Arduino en el paquete Ubuntu / Linux

Instalar gcc-avr y avr-libc:

sudo apt-get install gcc-avr avr-libc

Si aún no tiene openjdk-6-jre, instálelo y configúrelo también:

sudo apt-get install openjdk-6-jre sudo actualización-alternativas --config java

Seleccione el correcto JRE si tienes mas de uno instalado.

Vaya al sitio web de Arduino y descargue el software Arduino para Linux. Usted puede untar y ejecútalo con el siguiente comando:

tar xzvf arduino-x.x.x-linux64.tgz
cd arduino-1.0.1
./ arduino

Independientemente de qué sistema operativo esté ejecutando, las instrucciones anteriores suponen que tiene una placa Arduino Uno original de marca. Si compró un clon, es casi seguro que necesitará controladores de terceros antes de que la placa sea reconocida por USB.

Ejecutando el software Arduino

Ahora que el software está instalado y su Arduino está configurado, verifiquemos que todo funciona. La forma más fácil de hacerlo es utilizando el “Parpadeo” aplicación de muestra.

Abra el software Arduino haciendo doble clic en la aplicación Arduino (./ arduino en linux). Asegúrese de que la placa esté conectada a su computadora y luego abra la LED parpadea bosquejo de ejemplo Expediente > Ejemplos > 1.básicas > Parpadeo. Debería ver abierto el código de la aplicación:

Para cargar este código en su Arduino, seleccione la entrada en el Herramientas > Tablero Menú que corresponde a tu modelo. - Arduino Uno en este caso.

Seleccione el dispositivo serie de su tarjeta de la Herramientas > Puerto serial menú. En Windows, es probable que esto sea COM3 o mas alto. En Mac o Linux esto debería ser algo con /dev/tty.usbmodem en eso.

Finalmente, haga clic en Subir botón en la parte superior izquierda de su entorno. Espera unos segundos, y deberías ver el RX y TX Los LEDs del Arduino parpadean. Si la carga es exitosa, el mensaje “Hecho cargando” aparecerá en la barra de estado.

Unos segundos después de que finalice la carga, debería ver el pin 13 El LED en el tablero comienza a parpadear. ¡Felicidades! Tienes tu Arduino en funcionamiento.

Proyectos de inicio

Ahora que sabes lo básico, veamos algunos proyectos para principiantes.

Parpadea un LED

Anteriormente utilizó el código de muestra de Arduino para hacer parpadear el LED de a bordo. Este proyecto destellará un LED externo utilizando una placa de pruebas. Aquí está el circuito:

Conecte la pata larga del LED (pata positiva, llamada ánodo) a un Resistencia de 220 ohmios y luego a digital pin 7. Conecte la pierna corta (pierna negativa, llamada cátodo) directamente a suelo (cualquiera de los puertos Arduino con GND en él, tu elección). Este es un circuito simple. El Arduino puede controlar digitalmente este pin. Al encender el pin se encenderá el LED, al apagarlo se apagará el LED. La resistencia es necesaria para proteger el LED de una corriente excesiva: se quemará sin uno.

Aquí está el código que necesitas:

void setup () // ponga su código de configuración aquí, para ejecutarlo una vez: pinMode (7, OUTPUT); // configure el pin como una salida void loop () // ponga su código principal aquí, para ejecutar repetidamente: digitalWrite (7, HIGH); // encender el LED de retardo (1000); // espera 1 segundo digitalWrite (7, LOW); // apaga el LED de retardo (1000); // Espera un segundo

Este código hace varias cosas:

configuración del vacío (): Esto lo ejecuta el Arduino una vez cada vez que comienza. Aquí es donde puede configurar variables y cualquier cosa que su Arduino necesite ejecutar.
PinMode (7, SALIDA): Esto le dice al Arduino que use este pin como salida, sin esta línea, el Arduino no sabría qué hacer con cada pin. Esto solo debe configurarse una vez por pin, y solo necesita configurar los pines que pretende usar.
bucle de vacío (): Cualquier código dentro de este bucle se ejecuta repetidamente una y otra vez, hasta que el Arduino se apaga. Esto puede hacer que los proyectos más grandes sean más complejos, pero funciona sorprendentemente bien para proyectos simples.
escritura digital (7, ALTA): Esto se utiliza para ajustar el pin ALTO o BAJO - EN o APAGADO. Al igual que un interruptor de luz, cuando el pin está ALTO, el LED estará encendido. Cuando el pin está BAJO, el LED estará apagado. Dentro de los corchetes, debe especificar información adicional para que esto funcione correctamente. La información adicional se conoce como parámetros o argumentos..

El primero (7) es el número pin. Si ha conectado su LED a un pin diferente, por ejemplo, cambiaría esto de siete a otro número. El segundo parámetro tiene que ser ALTO o BAJO, que especifica si el LED debe estar encendido o apagado.
retraso (1000): Le dice al Arduino que espere un tiempo específico en milisegundos. 1000 milisegundos es igual a un segundo, así que esto hará que el Arduino espere un segundo.

Una vez que el LED se ha encendido durante un segundo, el Arduino ejecuta el mismo código, pero luego apaga el LED y espera otro segundo. Una vez finalizado este proceso, el bucle se inicia de nuevo y el LED vuelve a encenderse..

Reto: Intente ajustar el tiempo de espera entre encender y apagar el LED. ¿Qué observas? ¿Qué sucede si establece el retraso en un número muy pequeño, como uno o dos? ¿Puedes modificar el código y el circuito para que parpadee? dos LEDs?

Añadiendo un botón

Ahora que tiene un LED funcionando, agreguemos un botón a su circuito:

Conecte el botón de modo que quede un puente entre el canal en el centro de la placa de pruebas. Conecta el parte superior derecha pierna a Pin 4. Conecta el abajo a la derecha pierna a un 10k ohm resistencia y luego a suelo. Conecta el abajo a la izquierda pierna a 5V.

Quizás se esté preguntando por qué un simple botón necesita una resistencia. Esto tiene dos propósitos. Es un derribar Resistencia - ata el pin a tierra. Esto asegura que no se detecten valores espurios, y evita que Arduino pensando Usted presionó el botón cuando no lo hizo. El segundo propósito de esta resistencia es como un limitador de corriente. Sin él, 5V iría directamente al suelo, el humo magico Sería liberado, y tu Arduino moriría. Esto se conoce como un cortocircuito, por lo que el uso de una resistencia evita que esto suceda.

Cuando no se presiona el botón, el Arduino detecta tierra (pin 4 > resistor > suelo). Cuando presionas el botón, 5V está conectado a tierra. El pin 4 de Arduino puede detectar este cambio, ya que el pin 4 ahora ha cambiado de tierra a 5V;

Aquí está el código:

botón booleanoOn = falso; // almacene el estado del botón void setup () // ponga su código de configuración aquí, para que se ejecute una vez: pinMode (7, OUTPUT); // configurar el LED como un pinMode de salida (4, ENTRADA); // configure el botón como una entrada void loop () // ponga su código principal aquí, para que se ejecute repetidamente: if (digitalRead (4)) delay (25); if (digitalRead (4)) // si se presionó el botón (y no fue una señal falsa) if (buttonOn) // alternar botón de estado buttonOn = falso; else buttonOn = true; retraso (500); // espere 0.5s - no ejecute el código varias veces if (buttonOn) digitalWrite (7, LOW); // apagar el LED else digitalWrite (7, HIGH); // encender el LED

Este código se basa en lo que aprendió en la sección anterior. El botón de hardware que ha utilizado es un momentáneo acción. Esto significa que solo funcionará mientras lo mantenga presionado. La alternativa es un cerrojo acción. Esto es igual que sus interruptores de luz o tomas, presione una vez para encender, presione nuevamente para apagar. Afortunadamente, un comportamiento de enclavamiento se puede implementar en el código. Esto es lo que hace el código adicional:

botón booleanoOn = falso: Esta variable se utiliza para almacenar el estado del botón: ON u OFF, HIGH o LOW. Se le da un valor predeterminado de falso.
PinMode (4, ENTRADA): Al igual que el código utilizado para el LED, esta línea le dice al Arduino que ha conectado una entrada (su botón) al pin 4.
if (digitalRead (4)): De manera similar a escritura digital (), digitalRead () Se utiliza para leer el estado de un pin. Debe proporcionarle un número de pin (4, para su botón).

Una vez que haya presionado el botón, el Arduino espera 25 ms y vuelve a comprobar el botón. Esto se conoce como software de rebote. Esto asegura que lo que el Arduino cree que fue una pulsación de botón, De Verdad Fue una pulsación de botón, y no el ruido. No tienes que hacer esto, y en la mayoría de los casos las cosas funcionarán bien sin eso. Es más una buena práctica.

Si el Arduino está seguro de que realmente presionó el botón, entonces cambia el valor del botónEn variable. Esto cambia el estado:

ButtonOn es cierto: Establecer en falso.
ButtonOn es falso: Establecer en verdadero.

Finalmente, el LED se apaga de acuerdo con el estado almacenado en botónEn.

Sensor de luz

Vayamos a un proyecto avanzado. Este proyecto utilizará un Resistencia Dependiente de la Luz (LDR) para medir la cantidad de luz disponible. El Arduino le dirá a su computadora mensajes útiles sobre el nivel de luz actual.

Aquí está el circuito:

Como los LDR son un tipo de resistencia, no importa la forma en que se colocan, no tienen polaridad. Conectar 5V a un lado del LDR. Conecte el otro lado a suelo a través de 1k Ohm resistor. También conecta este lado a entrada analógica 0.

Esta resistencia actúa como una resistencia desplegable, al igual que en los proyectos anteriores. Se necesita un pin analógico, ya que los LDR son dispositivos analógicos, y estos contienen circuitos especiales para leer con precisión el hardware analógico.

Aquí está el código:

luz int = 0; // almacene el valor de iluminación actual void setup () // ponga su código de configuración aquí, para que se ejecute una vez: Serial.begin (9600); // configure serial para hablar con la computadora void loop () // ponga su código principal aquí, para que se ejecute repetidamente: light = analogRead (A0); // leer y guardar el valor de LDR // decirle a la computadora el nivel de luz si (luz < 100)  Serial.println("It is quite light!");  else if(light > 100 && luz < 400)  Serial.println("It is average light!");  else  Serial.println("It is pretty dark!");  delay(500); // don't spam the computer!

Este código hace algunas cosas nuevas:

Serial.begin (9600): Esto le indica al Arduino que desea comunicarse en serie a una velocidad de 9600. El Arduino preparará todo lo necesario para esto. La tasa no es tan importante, pero tanto su Arduino como su computadora deben usar la misma.
Lectura analógica (A0): Esto se usa para leer el valor que viene del LDR. Un valor más bajo significa que hay más luz disponible.
Serial.println (): Esto se usa para escribir texto en la interfaz serial..

Lo simple Si La instrucción envía diferentes cadenas (texto) a su computadora dependiendo de la luz disponible.

Cargue este código y mantenga el cable USB conectado (así es como se comunicará el Arduino y de dónde proviene la alimentación). Abra el monitor serie (Parte superior derecha > Monitor de serie), Deberías ver tus mensajes llegando cada 0.5 segundos.

¿Qué observas? ¿Qué sucede si cubre el LDR o si lo ilumina con una luz brillante? ¿Puede modificar el código para imprimir el valor del LDR en serie??

Haz ruido

Este proyecto utiliza el parlante piezo para hacer sonidos. Aquí está el circuito:

¿Notaste algo familiar? Este circuito es casi exactamente el mismo que el proyecto LED. Los piezos son componentes muy simples: emiten un sonido cuando se les da una señal eléctrica. Conecta el positivo pierna a digital pin 9 a través de 220 Ohm resistor. Conecta el negativo pierna a suelo.

Aquí está el código, es muy simple para este proyecto:

void setup () // ponga aquí su código de configuración, para que se ejecute una vez: pinMode (9, OUTPUT); // configurar piezo como salida void loop () // ponga su código principal aquí, para ejecutar repetidamente: tono (9, 1000); // hacer un retardo de zumbido piezo (1000); // espera 1s noTone (9); // detener el retardo de sonido (1000); // espera 1s

Hay solo algunas características nuevas de código aquí:

tono (9, 1000): Esto hace que el piezo genere un sonido. Se necesitan dos argumentos. El primero es el pin a usar, y el segundo es la frecuencia del tono..
noTone (9): Esto deja de producir cualquier sonido en el pin provisto..

Intenta cambiar este código para producir una frecuencia diferente. Cambia la demora a 1 ms - ¿Qué notas??

A dónde ir desde aquí

Como puede ver, el Arduino es una manera fácil de entrar en la electrónica y el software. Esperemos que haya visto que es fácil construir proyectos electrónicos simples con él. Puedes construir proyectos mucho más complejos una vez que entiendas los básicos:

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¿Qué Arduino tienes? ¿Hay algún proyecto divertido que te guste hacer? Déjalo saber en los comentarios a continuación.!

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