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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DISPOSITIVO DE COMUNICACIÓN
ALTERNATIVA-AUMENTATIVA PARA POBLACIÓN CON PARÁLISIS
CEREBRAL
MILLER FABIÁN BUITRAGO RAMIREZ
JULIÁN RICARDO MOSCOSO FORERO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA MECATRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2006
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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DISPOSITIVO DE COMUNICACIÓN
ALTERNATIVA-AUMENTATIVA PARA POBLACIÓN CON PARÁLISIS
CEREBRAL
MILLER FABIÁN BUITRAGO RAMIREZ
JULIÁN RICARDO MOSCOSO FORERO
Trabajo de Grado para optar al título de:
Ingenieros Mecatrónicos
Grupo:
LEONARDO RODRIGEZ URREGO
Ingeniero Mecatrónico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA MECATRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2006
3
Bogota D.C. (DD/MM/AA)
Nota de aceptación:
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
______________________________
Firma del presidente del jurado
______________________________
Firma del jurado
______________________________
Firma del jurado
4
A Dios y a nuestros padres por
su apoyo incondicional, su
esfuerzo y comprensión. Por
que sin su ayuda esto no podría
ser posible; a ellos y a nuestros
maestros quienes nos guían en
nuestro camino para poder
vencer las dificultades de cada
una de nuestras metas.
5
AGRADECIMIENTOS Al grupo de investigación EDUTRONIC por su apoyo y colaboración en el desarrollo del proyecto. A la Ingeniera Mariana Medina por su paciencia y colaboración en la revisión metodologiíta del documento; también por su entusiasmo. Al Ingeniero Carlos Mario Moreno desarrollador de Microgrades por sus asesorias y recomendaciones en el desarrollo del proyecto. A las instituciones educativas: PROPACE, ACONIÑO, FRINE, por su colaboración en las visitas y disposición para informarnos de los problemas de la población.
6
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 20
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21
1.1 ANTECEDENTES 21
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 23
1.3 JUSTIFICACIÓN 24
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 25
1.4.1 Objetivo General 25
1.4.2 Objetivos Específicos 25
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 25
1.5.1 Alcances 25
1.5.2 Limitaciones 26
2. MARCO DE REFERENCIA 27
2.1 MARCO CONCEPTUAL 27
7
2.1.1 Parálisis cerebral 27
2.1.1.1 Según los efectos funcionales 27
2.1.1.2 Según la topografía corporal 28
2.1.2 La comunicación 28
2.1.3 Interfaz humano máquina (HMI) 28
2.1.4 Partes del dispositivo 29
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO 29
2.2.1 Contexto Internacional 29
2.2.2 Contexto Nacional 30
2.2.3 Normatividad del Ministerio de comunicaciones 38
2.3 MARCO TEÓRICO 41
2.3.1 Parálisis cerebral 41
2.3.1.1 Causas 41
2.3.1.2 Trastornos asociados a la parálisis cerebral 42
2.3.2 Cuadriplejia espástica 42
8
2.3.3 Comunicación alternativa – aumentativa 43
2.3.4 Ayudas técnicas para la comunicación y la escritura 46
2.3.5 Ayudas técnicas para la comunicación 47
2.3.6 Comunicación electrónica 49
2.3.6.1 Componentes de la comunicación 49
2.3.6.2 Medios de transmisión 49
2.3.6.3 Modulación 50
2.3.6.4 Demodulación 55
2.3.6.5 Formas de transmisión de datos 55
2.3.6.6 Tipos de comunicación 58
2.3.7 Dispositivos de visualización 59
2.3.8 Tipos de alimentación 67
2.3.8.1 Por alimentación directa 67
2.3.8.2 Por almacenamiento de energía 68
2.3.8.3 Combinación de cargador de baterías y alimentación directa 71
9
2.3.9 Memorias 71
2.3.9.1 Operaciones básicas de una Memoria 71
2.3.9.2 Clases de Memorias 72
2.3.10 Microcontroladores 73
2.3.11 Máquinas de estado 75
3. METODOLOGÍA 78
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 78
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB 79
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 79
3.3.1 Sitios 79
3.3.2 Rangos de selección de información 80
3.3.3 Organización de la información 80
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA 80
3.5 HIPÓTESIS 80
3.6 VARIABLES 81
10
3.6.1 Dependientes 81
3.6.2 Independientes 81
4. DESARROLLO INGENIERIL 82
4.1 DESCRIPCIÓN DEL DISPOSITIVO 82
4.2 MÓDULO DE COMUNICACIÓN 82
4.3 MÓDULO DE VISUALIZACIÓN 86
4.3.1 Características 86
4.3.2 Clasificación de los Dibujos 91
4.3.3 Conversión de dibujos en datos 96
4.3.4 Forma de graficar un icono 99
4.4 MÓDULO DE ALMACENAMIENTO DE DATOS 100
4.4.1 Características de bus I2C 100
4.4.2 Almacenamiento de información 101
4.5 MÓDULO DE CONTROL 104
4.5.1 Diseño del dispositivo de comunicación. 108
11
4.5.1.1 Diseño de la aplicación de control del dispositivo de comunicación 110
4.5.2 MÓDULO DE ALIMENTACIÓN 116
4.5.2.1 Potencia de consumo del dispositivo 116
4.5.2.2 Selección tipo de alimentación 119
4.6 MÓDULO DE ENTRADAS 119
4.7 DISEÑO FÍSICO DEL DISPOSITIVO DE COMUNICACIÓN 120
5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 122
6. CONCLUSIONES 123
7. RECOMENDACIONES 125
BIBLIOGRAFÍA 126
ANEXOS 130
12
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1 Cuadro de Atribución de Bandas 40 Tabla 2 Dimensiones y peso de elementos de NiCd de la firma Sanyo 68 Tabla 3 Dimensiones y Peso de baterías NiMH Empresa Sanyo 69 Tabla 4 Resistencia interna de los las baterías recargables de NiCd 69 Tabla 5 Corriente máxima de descarga de los elementos NiMH en
función de su resistencia interna 70 Tabla 6 Comparación de características Microcontroladores 74 Tabla 7 Características del Transmisor de Radiofrecuencia 83 Tabla 8 Características del receptor de Radiofrecuencia 84 Tabla 9 Características físicas LCD 1 86 Tabla 10 Configuración del Terminal de comandos LCD 1 87 Tabla 11 Características físicas LCD 2 87 Tabla 12 Configuración del Terminal de comandos LCD 2 88 Tabla 13 Tiempos de escritura y lectura de los display 88 Tabla 14 Secuencia de comandos LCD 90 Tabla 15 Criterios de selección 105 Tabla 16 Corriente típica consumida por los componentes dispositivo 118 Tabla 17 Voltajes típicos consumidos por los componentes dispositivo 118 Tabla 18 Potencia consumida por los componentes dispositivo 119
13
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1 Esquema de Modulación 51 Figura 2 Modulación por ASK 52 Figura 3 Modulación por FSK 53 Figura 4 Modulación por PSK 54 Figura 5 Esquema de Demodulación 55 Figura 6 Transmisión en paralelo 56 Figura 7 Transmisión en serie 56 Figura 8 Formato de un carácter 57 Figura 9 Transmisión simples 58 Figura 10 Transmisión duplex o semiduplex 59 Figura 11 Transmisión full duplex 59 Figura 12 Esquemas Interno del Display de 7 segmentos 59 Figura 13 Esquemas de aplicaciones de LEDs. Display de 7 segmentos 60 Figura 14 Esquemas Interno de la Matriz de LEDs 5 x 7 60 Figura 15 Esquemas de aplicaciones de LEDs, matriz de LEDs 61 Figura 16 Tipos de LCD 61 Figura 17 Fase Nemática 62 Figura 18 Fase Esméctico A 63 Figura 19 Fase Esméctico C ó Colestérica 63
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Figura 20 Twisted Nematic (TN) 64 Figura 21 Super Twisted Nematic (STN) 64 Figura 22 Triple Super Twisted Nematic (TSTN) 65 Figura 23 LCD de texto 67 Figura 24 LCD gráfica monocromática 67 Figura 25 Baterías 69 Figura 26 Representación de un estado 75 Figura 27 Representación de la transición de estado 76 Figura 28 Representación de proceso en máquinas de estado 76 Figura 29 Características del estado 77 Figura 30 Esquema metodológico desarrollo proyecto 78 Figura 31 Esquema evaluación proyecto 79 Figura 32 Señal de comunicación 83 Figura 33 Antena monopolo omnidireccional 85 Figura 34 Diagrama tiempos de escritura 88 Figura 35 Proceso de salida de datos a la LCD 89 Figura 36 Secuencia configuración LCD 91 Figura 37 Logo presentación dispositivo 92 Figura 38 Numeración íconos de menú 92 Figura 39 Menús de pronombres 92 Figura 40 Menú de acciones 93 Figura 41 Menú 1 complemento de quiero 93 Figura 42 Menú 2 complemento de quiero 94
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Figura 43 Menú 3 complemento de quiero 94 Figura 44 Menú complemento necesito 95 Figura 45 Menú complemento estoy 95 Figura 46 Menú complemento tengo 96 Figura 47 Mensaje recibido 96 Figura 48 Gráfico de icono 97 Figura 49 Lectura primer dato 97 Figura 50 Lectura segundo dato 97 Figura 51 Lectura tercer dato 98 Figura 52 Programa fastLCD 1.2.0 procesando imagen 98 Figura 53 Datos entregados por el programa fastLCD 99 Figura 54 Arreglo datos rutina programación 99 Figura 55 Señales manejo bus I2C 101 Figura 56 Orden de almacenamiento de datos logo 102 Figura 57 Icono y efecto de selección de icono 102 Figura 58 Icono de mensaje 102 Figura 59 Ejemplo icono, número de píxeles 1024 103 Figura 60 Máquina de estados de grabación memoria I2C 104 Figura 61 Esquema núcleo de microgrades 106 Figura 62 Secuencia desarrollo de proyectos 107 Figura 63 Diseño de capa de hardware 108 Figura 64 Diseño capa de puertos 108 Figura 65 Esquema de asignación de funciones por tareas 110
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Figura 66 Máquina de estados secuencia principal 113 Figura 67 Máquina de estados de presentación 115 Figura 68 Máquina de estados de comunicación 116 Figura 69 Circuito Backlight 117 Figura 70 Circuito Backlight completo 118 Figura 71 Foto dispositivo completo 120 Figura 72 Foto presentación logo 121
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LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A Visita FRINE 129 Anexo B Entrevista realizada a la docente Sandra Guido Universidad
Pedagógica Nacional 131 Anexo C Grabación realizada a la Docente Diana Nutt Asociación
PROPACE 136 Anexo D Laboratorio manejo LCD gráfica 138 Anexo E Configuración del núcleo 147 Anexo F Código de programación dispositivo 149 Anexo G Planos del dispositivo 163 Anexo H Presupuesto 164
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GLOSARIO
AFASIA: perturbación cerebral que impide o dificulta la expresión simbólica por medio del lenguaje, puede ser motora sensorial o mixta. ANISOTRÓPICO: dependiente de la dirección. ANOXIA: escasez de oxigeno en la sangre. APRAXIA: trastorno cerebral caracterizado por la incapacidad para realizar movimientos programados. ASK: la modulación por desplazamiento de amplitud, en inglés Amplitude-shift keying (ASK), es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora. AUTISMO: estado psíquico de atención a la propia intimidad con el consiguiente desinter´s por la propia humanidad. BAUDIO: unidad informática que se utiliza para cuantificar el número de cambios de estado, o eventos de señalización, que se producen cada segundo durante la transferencia de datos. BIT: el bit es la unidad mínima de información empleada en informática, en cualquier dispositivo digital, o en la teoría de la información. BYTE: (8 bits) es considerado como una secuencia de bits contiguos, cuyo tamaño depende del código de información o código de caracteres en que sea definido. CISC: set de instrucciones complejo de microprocesadores. CUADRIPLEJIA: pérdida de la capacidad motora y de la sensibilidad en las cuatro extremidades (brazos y piernas). DISARTRIA: deficiencia en el lenguaje debida a lesiones de los centros nerviosos. DISPRAXIA: se refiere a la falta de organización del movimiento.
EMBRIOPATIA: alteración del desarrollo embrionario, producida antes de que se hayan formado los órganos mayores y debe haberse determinado las características externas importantes. ESMÉTICO: estructura formada por moléculas orientales en secciones paralelas. ESPÁSTICO: notable rigidez de movimientos incapacidad para relajar los músculos, por lesión de la corteza cerebral que afecta los centros motores. FETOPATÍAS: enfermedades ocurridas en el periodo de maduración del feto. FSK: la Modulación por desplazamiento de frecuencia o FSK, (Frequency Shift Keying) es la más simple de las modulaciones digitales y por lo tanto es de bajo desempeño. Es similar a la modulación de frecuencia (FM), pero más sencillo, dado que la señal moduladora es un tren de pulsos binarios que solo varía entre dos valores de tensión discretos. INTERFAZ: es cualquier medio que permita la interconexión de dos procesos diferenciados con un único propósito común. MULTIPLEXAR: es la combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión. PSK: consiste en asignar variaciones de fase de una portadora según los estados significativos de la señal de datos. RISC: set de instrucciones reducidas de microprocesadores. SINDROME DE DOWN: trastorno que supone una combinación de defectos congénitos, entre ellos, cierto grado de retraso mental, facciones características y, con frecuencia, defectos cardíacos, mayor cantidad de infecciones, deficiencias visuales y auditivas y otros problemas de salud. TOXOPLASMOSIS: la toxoplasmosis es una enfermedad infecciosa ocasionada por un parásito.
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INTRODUCCIÓN
La integración social de las personas con discapacidad, la mejora de su calidad de vida y la optimización de sus habilidades de comunicación funcional en la sociedad, requieren que se pongan en práctica los procesos de rehabilitación y habilitación, dirigidos tanto a las personas con discapacidad como a su entorno. En el caso de la educación especial, debe darse relevancia al contexto en que está el individuo con NEE (Necesidades Educativas Específicas) para desarrollar competencias comunicativas a través de las cuales ganen reconocimiento psicosocial y donde utilicen sus propios códigos de comunicación; los cuales deben ser entendidos como potenciales comunicativos que en determinado momento no se pueden expresar con palabras. En los procesos de comunicación de personas con parálisis cerebral que presentan dispraxia del habla y cuadriplejia se evidencian dificultades en el desarrollo comunicativo del habla y su expresión, entendiendo la dispraxia como un desorden expresivo, de origen neurológico, que interfiere con la producción de los sonidos del habla y su secuencialización en sílabas o palabras. De ahí que la comunicación alternativa-aumentativa es una nueva perspectiva de trabajo interdisciplinario de la comunicación y el lenguaje, que se interesa en aportar soluciones a las personas que no puedan comunicarse debido a una deficiencia de tipo corporal y motor. Se considera importante el trabajo conjunto de las ciencias de la educación e ingeniería que ayuden a superar las alteraciones marcadas en la comunicación de las personas que presentan parálisis cerebral, cambiando el paradigma de que la única forma de interacción social se presenta a través del habla, relevando el significado de comunicación humana. Con base en lo anterior se plantea el desarrollo de un dispositivo, de comunicación alternativa – aumentativa para la población con parálisis cerebral, específicamente aquellos que topográficamente poseen una cuadriplejia espástica (dispraxia del habla), cuyas características dependen de criterios como: el tipo de discapacidad, la edad promedio, la capacidad cognitiva, la influencia socio – económica y la existencia de un ambiente favorable para su implementación.
21
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES Desde el punto de vista ingenieril, se tiene gran diversidad de dispositivos de alta tecnología que ayudan a mejorar el nivel de comunicación en este tipo de poblaciones. Los sistemas alternativos - aumentativos para la comunicación involucran el uso de dispositivos o métodos personalizados para complementar la capacidad de una persona en su interacción dialógica, que dependen de sus potencialidades o necesidades individuales. Existen sistemas tecnológicos con y sin apoyo. Los sistemas sin apoyo son los que no requieren de equipos adicionales. Estos incluyen el deletreo digital, la gesticulación, la pantomima, la indicación digital o la mirada dirigida hacia un objetivo específico. Los sistemas con apoyo incluyen algún tipo de dispositivo externo, que pueden ser de industria casera, de baja o alta tecnología. Estos últimos, generalmente involucran aparatos por medio de los cuales una persona selecciona símbolos convencionalizados para transmitir mensajes a otros. Estas ayudas técnicas para la comunicación son instrumentos mecánicos o electrónicos diseñados para que la persona pueda comunicarse mejor, ya sea aumentando o bien supliendo su habla oral. Existen diferentes dispositivos diseñados para tal fin como son: tableros de comunicación, ayudas técnicas sencillas que consisten en superficies sobre las cuales se sitúan los signos gráficos. Éstas superficies acostumbran a ser de madera, plástico, etc. Los signos se pueden indicar directamente señalándolos con la mano, con el pie o con cualquier otra parte del cuerpo; los comunicadores electrónicos de baja tecnología, consisten en pequeños aparatos en los que el usuario puede activar una o varias teclas para producir mensajes en voz digitalizada. Son ayudas pensadas y diseñadas para que las personas puedan mantener una conversación social breve, para ejercer algunas funciones comunicativas como hacer demandas o contestar en una situación muy concreta; y formas de acceso a los signos gráficos, los cuales son utilizados cuando una persona necesita una ayuda técnica, y requiere acceder a la misma.1 En el mercado existen diferentes dispositivos de comunicación para éste tipo de población: 1 Centro Argentino de medios alternativos de comunicación. CAMAC.
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• Comunicador de 10 mensajes con soporte a la silla de ruedas, el cual contiene 10 luces que se encienden en secuencia, cada luz tiene asociado un mensaje o pictograma, que es seleccionado por el usuario a través de un interruptor.
• Comunicador no verbal con control remoto, el cual se adapta al control remoto
del usuario con las siguientes funciones: subir y bajar volumen, cambiar canales, entre otros.
• Comunicador no verbal activado por láser. Con éste dispositivo, el usuario
realiza una acción comunicativa a través del envío de una señal lumínica a un sensor apropiado, indicando un mensaje específico.
• Comunicador no verbal de dos mensajes con alta resolución visual. Este
dispositivo permite el entrenamiento visual y la discriminación entre dos objetos con separación variable. Su uso es ideal en la primera etapa del proceso de comunicación.
• Comunicador verbal de 4 mensajes con botón grande. Permite grabar
mensajes verbales de 5 segundos cada uno y reproducirlos en forma secuencial cada vez que se pulsa el botón.
• Comunicador tipo Big-Mac. El comunicador contiene 4 teclas sensibles que al
ser oprimidas reproducen el mensaje verbal. • Switch activado por sonido, tipo gargantilla. Es un sensor que se coloca sobre
la garganta del usuario y se activa realizando cualquier sonido pudiendo así controlar cualquier tipo de programa, comunicadores o dispositivos especiales que requieran de un único movimiento voluntario.
• Pizarrón interactivo. Su funcionamiento es igual a la del comunicador no verbal.
Puede ser utilizado por máximo 8 niños en el aula de clase. En la publicación realizada por Colciencias2, en el área de electrónica, telecomunicaciones e informática se observa una propuesta elaborada por la Universidad de los Andes y Universidad Pedagógica Nacional, acerca de la comunicación alternativa - aumentativa, donde se orienta a dar soluciones tecnológicas a la población con discapacidad que presenta problemas de interacción con el entorno. Por consiguiente el grupo de investigadores desarrolló el diseño de un hardware y software, mediado por 11 estaciones de trabajo para personas con discapacidad; las cuales consistían en interfaces al computador amigables y ergonómicas para los usuarios, dotadas con ayudas técnicas como el
2 Colciencias. 75 maneras de generar conocimiento en Colombia. Casos seleccionados por los programas nacionales de ciencia, tecnología e innovación. Colombia. 1990-2005.
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teclado normal y mouse normal, dicha implementación fue realizada en el aula de comunicación aumentativa de la Universidad Pedagógica Nacional, cuya utilización demostró un impacto en las dimensiones cognitiva, motora y afectiva. Conjuntamente Observaron que con la experimentación individual se produjo un incremento en la motivación y en la atención, la tendencia a interactuar, respetar turnos y ritmos de aprendizaje individual, mayor concentración, esfuerzo para solucionar problemas y tendencia a construir conocimiento, mejorando las funciones. De otro lado; a nivel internacional IBM creó en España un software (SICLA) implementado por la fundación telefónica. Éste sistema de comunicación para lenguajes aumentativos, orienta a la persona que no se puede comunicar con normalidad debido a una parálisis cerebral (PC), para que lo pueda hacer a través de la computadora, usando este software especializado basado en íconos: cada sustantivo, adjetivo y verbo esta representado por una figura que no está preestablecida en el programa, sino que es causado por el mismo usuario3. 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA En la etapa de reconocimiento de la necesidad mediante la observación de diferentes Institutos como ACONIÑO, FRINE y PROPACE, se ha podido detectar la dificultad en el proceso de comunicación en la población con parálisis cerebral, y la importancia de emplear un dispositivo tecnológico que facilite la expresión de palabras y frases, con el fin de mejorar la interacción de ésta población con su entorno. La investigación consiste en el diseño y construcción de un sistema tecnológico de ayuda que soporte el proceso de comunicación en la población con parálisis cerebral que presenta cuadriplejia espástica (dispraxia del habla). Para lograr un diseño óptimo de este dispositivo se tienen en cuenta criterios como: tipo de discapacidad, edad promedio, capacidad cognitiva, influencia socio – económica y un ambiente favorable para la implementación del mismo. Dichos aspectos permiten definir las especificaciones y características del dispositivo (tipo de signos empleados, sistema de percepción, programación y visualización). Lo que se espera es crear un dispositivo que interactué entre el docente y el estudiante transmitiendo mensajes de imagen y texto entre dispositivos, de acuerdo al nivel cognitivo y de comunicación que tenga la población objeto de estudio para hacer viable su implementación. Por tanto, la formulación respondería a: 3 Noticias financieras. IBM. Miami. Diciembre 15 de 2004.
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¿El diseño e implementación de un dispositivo de comunicación mejorará los procesos de comunicación alternativa – aumentativa, en poblaciones con cuadriplejia espástica? 1.3 JUSTIFICACIÓN En la cotidianeidad, el hombre está expuesto a compartir con personas con las cuales se le dificulta establecer relaciones debido a las limitaciones que existen para manejar otros sistemas de comunicación distintos al oral; esto limita la expresión de sus necesidades, intereses y pensamientos; situación que sería un poco más llevadera si la población tuviera sistemas alternos de comunicación con los cuales se pudiera llevar a cabo el proceso comunicativo. El comunicarse con personas no verbales exige una capacidad sistemática y rigurosa para interpretar cada gesto para actuar consecuentemente con su problemática comunicativa, lo que exige entender el desarrollo evolutivo de cada persona y tener en claro que desde las primeras etapas se origina el proceso alterno de la comunicación. En las personas no verbales el contacto con el ambiente a veces está alterado presentándose obstáculos para su relación. La idea de constituirse en un interlocutor válido implica el reto de buscar formas diversas a las de los hablantes, así establecer interacción y estimulación con cada acto que se realice. La comunicación alternativa - aumentativa facilitan sistemas a través de los cuales se estimula el intercambio de ideas, como la capacidad de abstraer, conceptuar y representar el mundo de acuerdo con las vivencias de cada persona. Es esencial que la intervención pedagógica esta fundamentada en principios de independencia, socialización, libertad, creatividad y actividad. Deben ser el resultado de un trabajo pedagógico y tecnológico para construir y reconstruir la base de la interacción social. Básicamente la comunicación alternativa - aumentativa la utilizan las poblaciones con: Retardo Mental, Síndrome Down, Autismo y Parálisis cerebral lo cual ha dado muy buenos resultados, pero fundamentalmente, una de las poblaciones que presenta deficiencias en su comunicación y dificultades en su motricidad, porque no pueden hablar e inclusive les cuesta mucho trabajo digitar con todos sus dedos, es la población con Parálisis Cerebral. Teniendo en cuenta que son personas que tienen un buen nivel de comprensión, pero necesitan un dispositivo que tenga una función comunicativa; esta sería la población más beneficiada con un dispositivo tecnológico. Para abordar ésta problemática se ve la posibilidad de trabajar la comunicación alternativa - aumentativa como una nueva perspectiva de trabajo interdisciplinario de la comunicación y el lenguaje, que brinda soluciones a las personas que no
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puedan comunicarse debido a una deficiencia de tipo corporal y motora, todo lo anterior a través de un dispositivo tecnológico que facilite la visualización de símbolos de comunicación (pictogramas) y su almacenamiento. 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1 Objetivo General. Diseñar y construir un dispositivo de comunicación alternativa – aumentativa para la población con parálisis cerebral, específicamente con cuadriplejia espástica. 1.4.2 Objetivos Específicos. • Sistematizar mediante el Estado del Arte, la temática objeto de la investigación. • Establecer los parámetros de diseño del dispositivo de comunicación a partir
de la población objeto de estudio. • Seleccionar el código de comunicación que se acondicione a las necesidades
de la población. • Diseñar el dispositivo de comunicación siguiendo los criterios básicos de
comunicación y lenguaje en esta población. • Construir el prototipo. • Implementar el dispositivo en dicha población. • Evaluar el impacto del dispositivo en la población objeto de estudio. • Elaborar el Manual de operación. 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 1.5.1 Alcances. El dispositivo posee características técnicas de diseño electrónico y de uso de señales de frecuencia tales que no representen peligro para el usuario. Dicho prototipo será funcional. Con la creación de este primer prototipo, se busca impulsar en la universidad de San Buenaventura, un grupo de investigación que ayude a personas con parálisis
26
cerebral (cuadripléjica espástica), a superar sus limitaciones mediante la utilización de este tipo de tecnología. El dispositivo permitirá a los niños con parálisis cerebral (cuadripléjica espástica), contar con una forma de comunicación simple, con la cual se aumentara la comprensión de las ideas por parte de las personas. 1.5.2 Limitaciones. La diversidad de respuestas que presenta el ser humano al recibir distintos estímulos, hace necesaria la experimentación, verificación y validación del dispositivo de comunicación, para determinar las respuestas más frecuentes y así realizar un prototipo más eficiente a la hora de buscar satisfacer la necesidad requerida por la población de estudio.
27
2. MARCO DE REFERENCIA Dentro del marco de referencia, se encuentran descritos, las teorías y los diferentes conceptos, concernientes a la parálisis cerebral, además, la argumentación necesaria para el diseño y realización del dispositivo o prototipo. 2.1 MARCO CONCEPTUAL
Este marco conceptual se subdivide en dos partes bien definidas: una, la concerniente a la población y su disposición médica; la segunda, menciona los conceptos usados en el diseño y creación del dispositivo. 2.1.1 Parálisis cerebral. La parálisis cerebral se entiende por una serie de trastornos específicos que se caracterizan por una lesión de los centros motores y se manifiestan en la dificultad o pérdida del control del movimiento y la postura. Dicha enfermedad se encuentra dentro de las afecciones del sistema nervioso central. La parálisis cerebral (PC) se clasifican en: 2.1.1.1 Según los defectos funcionales. • PC Espástica. Es en la que los músculos están rígidos y dificultan el
movimiento. Cuando ambas piernas están afectadas (diaplejía espástica), en otros casos sólo un lado del cuerpo se ve afectado (hemiplejia espástica) y la más severa es la cuadriplejia espástica, en la cual todas las extremidades y el tronco se encuentran afectados, a menúdo con los músuculos que controlan la boca y la lengua.
• PC Atetoide o discinética. Afecta la totalidad del cuerpo. Se caracteriza por
tener fluctuaciones en el tono muscular. Debido a que los músculos de la cara y la lengua pueden verse afectados, también puede producirse dificultades para comer y hablar.
• PC Atáxica. Afecta el equilibrio y la coordinación, en algunos casos caminan
con pasos inestables y tienen problemas con los movimientos que requieren una coordinación precisa, como la escritura.
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2.1.1.2 Según la topografía corporal. • Paraplejia. Afectación de ambos miembros inferiores. • Cuadriplejia. Afectación de los miembros superior e inferiores por igual. • Diplejia. Afectación mayor de los miembros inferiores que de los superiores. • Monoplejia. Afectación de una extremidad. • Triplejia. Afectación de tres miembros, dos de éstos mucho más que el otro. • Hemiplejia. Afectación lateral de medio cuerpo. 2.1.2 La comunicación. "La comunicación es un proceso de interacción social a través de signos y sistemas de signos que surgen como producto de la actividad humana. Los hombres en el proceso de comunicación expresan sus necesidades, aspiraciones, criterios, emociones".4 Dentro de los tipos de comunicación, existe la comunicación alternativa – aumentativa que hace referencia a todas las formas de interacción que mejoran o complementan el habla y la escritura. Las palabras alternativa - aumentativa se pueden combinar intencionalmente con el ánimo de ilustrar el concepto de que ambas pueden mejorar (aumentativa) y reemplazar (alternativa) las formas convencionales de expresión para quienes no pueden comunicarse utilizando primordialmente la expresión fónica - oral. Incluye formas convencionales y no convencionales de transmitir información e ideas. 5 2.1.3 Interfaz humano máquina (HMI). El punto en el que seres humanos y máquinas se ponen en contacto, transmitiéndose mutuamente tanto información, órdenes y datos como sensaciones, intuiciones y nuevas formas de ver las cosas. El ser humano está continuamente interactuando con los objetos que le rodean, y crea expectativas sobre cómo éstos deben comportarse, basadas en experiencias pasadas con estos objetos u otros similares. Cuando los seres humanos y los computadores interactúan lo hacen a través de un medio o interfaz humano – máquina (HMI).
4 Colectivo de autores del ISP Enrique José Varona, Texto básico Comunicación Profesional.
http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaci%C3%B3n 5 PARDO RODRÍGUEZ, Néstor Antonio. “Dispraxia del Habla”. Chiclayo, Perú. www.geocities.com/speechbog/pcicom.html.
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Por otro lado, la interfaz es también un límite a la comunicación en muchos casos, ya que aquello que no sea posible expresar a través de ella permanecerá fuera de nuestra relación mutua. Es así como en muchos casos la interfaz se convierte en una barrera debido a un pobre diseño y una escasa atención a los detalles de la tarea a realizar. La interfaz forma parte de un entorno cultural, físico, social y por tanto se tiene una serie de factores para lograr un diseño apropiado. Si la interfaz está bien diseñada, el usuario encontrará la respuesta que espera a su acción; si no es así, puede ser frustrante para el usuario. 2.1.4 Partes del dispositivo. • Pantalla cristal liquido (LCD). Sistema eléctrico de presentación de datos
formado por 2 capas conductoras transparentes y en medio un material especial cristalino (cristal líquido) que tienen la capacidad de orientar la luz a su paso.6
• Memoria. Capacidad de almacenar y retener información durante algún
intervalo de tiempo.
• Microcontrolador. Dispositivo electrónico capaz de llevar a cabo procesos lógicos, estos procesos son descritos a través de un programa el cual administra los recursos que posee el circuito integrado como son: CPU (Central Procesing Unit), Memorias RAM (Ramdom Access Memory) y ROM (Read Only Memory), líneas de entradas y salidas (Input/Output), puertos serie y paralelo, temporizadores, entre otros.
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO. 2.2.1 Contexto Internacional. Actualmente se encuentra en proceso de elaboración una Convención amplia e integral para promover el respeto y protección de los derechos humanos de las personas con discapacidad ante las Naciones Unidas en la ciudad de Nueva York. Luego de seis reuniones de los países miembros de esta Organización internacional, se cuenta con un texto borrador único, que recoge las diferentes posiciones de los países miembros. A partir de este documento conformado por un preámbulo y 26 artículos, todos los países se encuentran negociando y unificando sus posiciones para avanzar hacia la validación de un instrumento internacional que defina las obligaciones básicas 6 http://es.wikipedia.org/wiki/LCD
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de los Estados para garantizar el ejercicio efectivo de los derechos humanos por parte de las personas con discapacidad. Este proceso de movilización internacional surge tras la aprobación del Programa de Acción Mundial en 1982, por parte de la Asamblea General de las Naciones Unidas. El estudio y las acciones relativas a los derechos de las personas con discapacidad, han cobrado un creciente interés en la agenda internacional. En dicho Programa, la ONU centró sus objetivos en la búsqueda de la participación plena y la igualdad de las personas con discapacidad. A diferencia de enfoques previos que consideraban a las personas con discapacidad como personas “vulnerables” y la discapacidad como un problema del que tenían que ocuparse los servicios de atención médica, rehabilitación y bienestar social, el Programa sienta las bases de una perspectiva de la discapacidad en el contexto del desarrollo, que considera a dichas personas como agentes y beneficiarios del desarrollo de las sociedades en donde viven. En ese marco, se privilegian las acciones relacionadas con la promoción de la accesibilidad, el entorno físico, el entorno de la información y las comunicaciones y las estructuras institucionales, a fin de fomentar la equiparación de oportunidades para todos, entendida como el mejoramiento de la accesibilidad al sistema general de la sociedad, en especial, mediante la promoción de la participación plena de las personas con discapacidad en los procesos de toma de decisiones. En ese marco, y tras la Tercera Conferencia Mundial contra el Racismo, que enfatizó en la necesidad de adoptar medidas a favor de este importante sector, la Organización de las Naciones Unidas, ONU, decidió establecer un Comité Especial para formular una Convención amplia e integral para promover y proteger los derechos y la dignidad de las personas con discapacidad, mediante las resoluciones 56/ 168 promovida por el Gobierno de México, que contó con el apoyo de Colombia, entre otros países, y la resolución 2003/49 sobre "Derechos Humanos de las Personas con Discapacidad" que contó con el copatrocinio de 55 delegaciones y que fue adoptada el 23 de abril del 2003. 2.2.2 Contexto Nacional. En Colombia, con anterioridad a la Constitución Política de 1991, se habían dado algunas disposiciones con respecto a la discapacidad7; sin embargo a partir de la expedición de la Carta Magna, se ha venido consolidando un marco jurídico que determina los derechos de la población con discapacidad, y al mismo tiempo las obligaciones del Estado y la sociedad para con ellos.
7 Vale citar, el Decreto 2358 de 1981 que crea el Sistema Nacional de Rehabilitación; la Ley 50 de 1988 y el Decreto 2177, que normatizan aspectos de educación, readaptación y reubicación laboral; y la Ley 82 de 1989 que ratificó el Convenio 159 de la OIT.
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En la Constitución Política de 1991, se encuentran una serie de artículos que hacen mención expresa a la protección, atención, apoyo e integración social de las personas con discapacidad como los siguientes: Artículo 13: “...El Estado protegerá especialmente a las personas que por su condición económica, física o mental, se encuentren en circunstancia de debilidad manifiesta y sancionará los abusos o maltratos que contra ellas se cometan”. Artículo 47: “El Estado adelantará una política de previsión, rehabilitación e integración social para los disminuidos físicos, sensoriales y psíquicos, a quienes se prestará la atención especializada que requieran”. Artículo 54: “El Estado debe...garantizar a los minusválidos el derecho a un trabajo acorde con sus condiciones de salud”. Artículo 68: “...La erradicación del analfabetismo y la educación de personas con limitaciones físicas o mentales,...son obligaciones especiales del Estado”. La Carta Magna define una serie de derechos fundamentales, sociales, económicos y culturales, además de los ya mencionados, los cuales son de carácter universal y por tanto cubren a quienes presenten algún tipo de limitación o discapacidad. El Artículo 25 hace mención al trabajo como derecho y obligación social, que se debe dar bajo condiciones dignas y justas; los Artículos 48 y 49, en los cuales se prescribe que la seguridad social es un servicio público, obligatorio y a la vez un derecho irrenunciable de todos los habitantes, además “Se garantiza a todas las personas el acceso a los servicios de promoción, protección y recuperación de la salud...”; el Artículo 52, fija el derecho de todas las personas a la recreación y al deporte; el Artículo 67, determina que la educación es un derecho de la persona; y el Artículo 70 se relaciona con el acceso de todos a la cultura. En desarrollo del Mandato Constitucional, la Ley 361 de 1997 “Por la cual se establecen mecanismos de integración social de las personas con limitación y se dictan otras disposiciones”. Esta Ley, que se ha reconocido como un importante avance en cuanto a la definición de un marco para el manejo de la discapacidad, puntualiza diversos aspectos en relación con los derechos fundamentales de las personas con limitación y establece obligaciones y responsabilidades del Estado en sus diferentes niveles para que las personas que se encuentren en esta situación, puedan alcanzar “...su completa realización personal y su total integración social...”; es así como se ocupa de asuntos como la prevención, la educación, la rehabilitación, la integración laboral, el bienestar social, la accesibilidad; además a través de esta norma, se constituye el “Comité Consultivo Nacional de las Personas con Limitación” en calidad de “...asesor institucional para el seguimiento y verificación de la puesta en marcha de las políticas, estrategias y programas que
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garanticen la integración social del limitado...”, y se prevé la conformación de Grupos de Enlace Sectorial (Art.6º). La Ley 361 de 1997, en especial en su Artículo 6º, está reglamentada actualmente mediante el Decreto 276 de 2000, que establece la conformación, define las funciones y señala el funcionamiento del Comité Consultivo Nacional de las Personas con Limitación, fija las funciones del Secretario Técnico, define la coordinación del Comité Consultivo Nacional en la Consejería Presidencial para la Política Social y reglamenta la conformación y funciones de los Grupos de Enlace Sectorial. Igualmente, la Ley 762 de julio 31 de 2002, mediante la cual se aprueba la Convención Interamericana para la Eliminación de todas las formas de Discriminación contra las Personas con Discapacidad, consagra de manera específica la prohibición de cualquier forma de discriminación o exclusión de las personas con discapacidad. A nivel sectorial, se han aplicado otras normas, que en su conjunto son de carácter universal y por tanto cobijan a toda la población. Pero, también en esta juridicidad se encuentran una serie de preceptos normativos específicos para el caso de la discapacidad: En salud, empleo y protección social: Mediante el Decreto 205 de 2003 se fusionan los Ministerios de Salud y de Trabajo en el Ministerio de Protección Social, a quien se le atribuye la competencia, especifica de “Proponer y promover la ejecución de políticas de readaptación profesional y generación de empleo para personas con discapacidad, en coordinación con las demás Direcciones Generales del Ministerio,8 es decir con las Direcciones de Salud Publica, de Riesgos profesionales, de Empleo, entre otras. En materia de salud, la Ley 100 de 1993 crea el “Sistema de Seguridad Social Integral”, “...cuyo objeto es garantizar los derechos irrenunciables de la persona y la comunidad para obtener la calidad de vida acorde con la dignidad humana, mediante la protección de las contingencias que la afecten” (Art.1). Contempla disposiciones específicas en relación con la invalidez y la discapacidad, en lo concerniente al “Sistema General de Pensiones” (Arts. 38 y 39), “Sistema General de Seguridad Social en Salud” y “Sistema General de Riesgos Profesionales” (Arts. 249 a 253 y 257). En el caso del Sistema de Salud, se prevé que toda la población será cubierta en lo relacionado con la promoción de la salud, la prevención de la enfermedad y la atención y recuperación; además señala que las personas con discapacidad sin capacidad de pago serán beneficiarios del Régimen Subsidiado (Art.157), y que en el caso del Régimen Contributivo la cobertura familiar incluye a las personas con discapacidad permanentes con mayoría de edad (Art.163). 8 Artículo 28. Funciones de la Dirección de Promoción Social.
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Dentro de este marco se han desarrollado otras normas para el sector salud, los Decretos: el 2226 de 1996 y 1152/99 que asignan al Ministerio de Salud la función relacionada con la dirección, orientación, vigilancia y ejecución de los planes y programas que en el campo de la salud, se relacionen con la tercera edad, indigentes, minusválidos y discapacitados. Las Resoluciones: 5261 de 1994 que adopta el manual de actividades, intervenciones y procedimientos del Plan Obligatorio de Salud en el Sistema de Seguridad Social en Salud, en el que se incluyen las actividades y procedimientos de rehabilitación; la resolución 4288 de 1996 define el Plan de Atención Básica que contiene acciones de promoción de la salud y prevención de la enfermedad para toda la población, la 3165 de 1996, adopta los lineamientos de atención en salud para las personas con deficiencias, discapacidades y minusvalías; la 3374 de 2000 que reglamenta el sistema de información del Ministerio de Salud; 238 de 1999 “Por la cual se establecen las normas técnicas, científicas y administrativas que contienen los requisitos esenciales para la prestación de servicios de salud...” quedando incluidos los servicios relacionados con psiquiatría, medicina física y rehabilitación, terapia ocupacional, física y del lenguaje, etc.; la 1896 de 2001 adopta la Clasificación Única de Procedimientos en Salud, incluyendo los procedimientos relacionados con el desempeño funcional y la rehabilitación; la resolución 412 de 2000 y la 3384 de 2000, establecen las actividades, procedimientos e intervenciones de demanda inducida y obligatorio cumplimiento, adoptan las normas técnicas y guías de atención para eventos de detección temprana, protección específica y enfermedades de interés en salud pública. El Consejo Nacional de Seguridad Social en Salud ha expedido los Acuerdos: 72 de 1997 “Por medio del cual se define el Plan de Beneficios del Régimen Subsidiado”; 74 de 1997, que adiciona al Plan de Beneficios del Régimen Subsidiado la atención necesaria para la Rehabilitación Funcional de las personas con deficiencia, discapacidad o minusvalía; 77 de 1997, que define la forma y condiciones de operación del Régimen Subsidiado, incluyendo como priorizables para la afiliación a la población con limitaciones físicas, síquicas o sensoriales; el 117 de 1998 “Por el cual se establece el obligatorio cumplimiento de las actividades, procedimientos e intervenciones de demanda inducida y la atención de enfermedades de interés en salud pública”. En relación con el financiamiento en el sector salud, se expidió la Ley 643 de 2001 “Por la cual se fija el régimen propio del monopolio rentístico de juegos de suerte y azar” en su Artículo 42 prevé dentro de la destinación de las rentas del monopolio al sector salud, que el 4% debe destinarse a la vinculación al Régimen Subsidiado de los discapacitados, limitados visuales y salud mental. El Ministerio de Trabajo expidió los Decretos: 970 de 1994 que promulga el Convenio sobre readaptación profesional y el empleo de personas inválidas;1295 de 1994; que establece las prestaciones económicas y asistenciales para los trabajadores que sufren accidentes de trabajo y/o se les diagnostica enfermedad
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profesional, 917 de 1999 sobre el “Manual Único de calificación de pérdida de capacidad laboral”; 1128 de 1999 reestructura el Ministerio y se incluye la asignación de funciones con respecto al tema de discapacidad; 1530 de 1996, en el artículo 6, numeral 3, se estipula que: ”Las entidades administradoras de riesgos profesionales deberán acreditar semestralmente ante la Dirección General de Riesgos Profesionales, infraestructura propia ó contratada, que garantice el cubrimiento para sus afiliados de los servicios de rehabilitación, de prevención y de asesoría que les compete” Además, Artículo 23 del Decreto 2463/01, establece la obligatoriedad de la rehabilitación previa para acceder al trámite de calificación de invalidez, Ley 776 de 2002 establece la obligatoriedad del cubrimiento de las prestaciones económicas y asistenciales para los trabajadores que han sufrido accidentes de trabajo y enfermedad profesional, en sus artículos 4° y 8° obliga a la reincorporación y a la reubicación de los trabajadores con discapacidad de origen ocupacional y varias Circulares que tratan sobre pérdida de capacidad laboral, y rehabilitación integral para el Sistema General de Riesgos Profesionales. En materia de empleo, además de los estímulos establecidos en la ley 361 de 1997, se encuentra la ley 789 de 2002, que en su artículo 13 señala la exención en el pago de aportes al ICBF, SENA y cajas de compensación familiar a las empresas que vinculen trabajadores adicionales a los que tenía en promedio en el año 2002, y cuando entre estos trabajadores se encuentran personas con discapacidad comprobada no inferior al 25%, y cuando estos trabajadores no devenguen más de 3 salarios mínimos legales mensuales vigentes. Accesibilidad: Adicionalmente, está el Decreto número 1538 del 7 de mayo de 2005 “Por el cual se reglamenta parcialmente la Ley 361 de 1997” para establecer las condiciones básicas de accesibilidad al espacio publico y la vivienda. Para favorecer el acceso a la vivienda, El decreto número 975 del 31 de marzo de 2004 que reglamenta parcialmente las Leyes 49 de 1990, 3 de 1991, 388 de 1997, 546 de 1999, 789 de 2002 y 812 de 2003 en relación con el Subsidio Familiar de Vivienda de Interés Social establece una discriminación positiva para facilitar el acceso de las personas con discapacidad a este subsidio de vivienda. Se encuentra el Decreto número 1660 del 16 de Junio de 2003 que reglamenta la la accesibilidad a los modos de transporte de la población en general y en especial de las personas con discapacidad. Por su parte, la Ley 105 de 1993 “Por la cual se dictan disposiciones básicas sobre el transporte...”. En los principios definidos en el Artículo 3º, plantea el acceso al transporte “ en el diseño de la infraestructura de transporte, así como en la provisión de los servicios de transporte público de pasajeros, las autoridades
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competentes promuevan el establecimiento de condiciones para su uso por los discapacitados físicos, sensoriales y psíquicos”; y en lo que corresponde a subsidios, se posibilita el establecimiento de éstos a favor, entre otros, de las personas con discapacidad física. También, para lo correspondiente a la accesibilidad, están las Normas Técnicas ICONTEC, 4139, 4140 a 4145, 4201, 4339, 4279, 4407, 4695 y 4774. Con el apoyo de la Universidad Nacional para el Fondo de Prevención Vial, existe el Manual de Accesibilidad al Espacio Público y al Transporte. Educación: El marco general a nivel educativo lo establece la Ley 115 de 1994 “Ley General de Educación”. Que en su Capítulo 1 del Titulo III (Artículos 46 a 49), prevé la “Educación para personas con limitaciones o capacidades excepcionales”, la cual plantea que la educación para estos grupos “...es parte integrante del servicio público educativo”. (Art. 46), y que “...el Estado apoyará a las instituciones y fomentará programas y experiencias orientadas a la adecuada atención educativa...” (Art. 47). Recientemente se reglamentó esta ley mediante la resolución 2565 del 24 de octubre de 2003 para establecer los parámetros y criterios para la prestación del servicio educativo a la población con innecesidades especiales. Igualmente, se han expedido los Decretos: 1006 de 2004 que modifica la estructura y funciones del Instituto Nacional para Ciegos –INCI-; el 2082 de 1996 reglamenta la atención educativa para personas con limitaciones o capacidades excepcionales9, en desarrollo del cual se formuló lo correspondiente al Plan de Cubrimiento Gradual de Atención Educativa para las personas con limitaciones o capacidades excepcionales10; el 2369 de 1997 da recomendaciones de atención a personas con limitación auditiva; el 3011 de 1997 sobre adecuación de instituciones en programas de educación básica y media de adultos con limitaciones; el 672 de 1998 relacionado con la educación de niños sordos y la lengua de señas. Igualmente la Ley 324 de 1996 “Por la cual se crean algunas normas a favor de la población sorda”, en la cual el Estado reconoce la lengua de señas y plantea la investigación y difusión de la misma. El Decreto 2247 de 1997, indica que el ingreso al nivel de preescolar no está sujeto a ninguna prueba de admisión o examen psicológico o de conocimientos, o a consideraciones de raza, sexo, religión, condición física o mental. 9 El Decreto 2082 es de gran importancia en cuanto que a través de éste se indican aspectos relacionados con principios y orientaciones curriculares, organización para la prestación del servicio, formación de educadores, apoyo financiero, entre otros. 10 Este documento contiene los criterios generales para que las autoridades de las entidades territoriales elaboren el Plan de Cubrimiento Gradual para la adecuada atención de las personas con limitaciones o con capacidades excepcionales de los departamentos, distritos o municipios, articulándolo a los Planes de Desarrollo correspondientes.
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El Decreto 3012 de 1997, que reglamenta la organización y funcionamiento de las escuelas normales superiores establece que éstas tendrán en cuenta experiencias, contenidos y prácticas pedagógicas relacionadas con la atención educativa de las poblaciones de las que trata el Título III de la Ley 115 de 1994, en el momento de elaborar los correspondientes currículos y planes de estudio. El Decreto 3020 de 2002, reglamentario de la Ley 715 de 2001, señala que para fijar la planta de personal de los establecimientos que atienden a estudiantes con necesidades educativas especiales, la entidad territorial debe atender los criterios y parámetros establecidos por el MEN. Además, indica que los profesionales que realicen acciones pedagógicas y terapéuticas que permitan el proceso de integración académica y social sean ubicados en las instituciones educativas que defina la entidad territorial para este propósito. La Resolución 2565 de 2003, establece los parámetros y criterios para la prestación del servicio educativo a las poblaciones con NECESIDADES EDUCATIVAS ESPECIALES otorgando la responsabilidad a las entidades territoriales. Existen además las Normas Técnicas: 4595 que establece los requisitos para el planeamiento y diseño físico-espacial de nuevas instalaciones escolares, acogiendo los temas de accesibilidad, seguridad y comodidad; el 4596 establece requisitos para diseñar y desarrollar un sistema integral de señalización en las instituciones educativas, que contribuya a la seguridad y fácil orientación de los usuarios dentro de éstas, dispone el uso de señales para personas con discapacidad; 4732 y 4733, especifican los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los que se deben someter los pupitres y las sillas destinadas para uso de los estudiantes con parálisis cerebral y en sillas de ruedas, respectivamente11. Deporte: Ley 181 de 1995 “Por la cual se dictan disposiciones para el Fomento del Deporte, la Recreación, el Aprovechamiento del Tiempo Libre y la Educación Física...”. El Numeral 4 del Artículo 3 plantea como parte del objeto “Formular y ejecutar programas especiales para la educación física, deporte y recreación de las personas con discapacidades físicas, síquicas, sensoriales...”, lo cual es también tratado en los artículos 11,12 y 24. La Ley 582 de 2000, establece el Sistema Deportivo Nacional de las personas con discapacidad y crea el Comité Paralímpico Colombiano máximo ente rector del deporte y organiza por modalidad de discapacidad cada una de las federaciones deportivas. 11 Las Normas Técnicas citadas, fueron expedidas en noviembre de 1999.
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Comunicaciones: En el sector de las comunicaciones, la Ley 335 de 1996 relacionada con la Comisión Nacional de Televisión (CNTV) y mediante la cual se crea la televisión privada, ordena que “...Se deberá incluir el sistema de subtitulación o lengua manual para garantizar el acceso de este servicio a las personas con problemas auditivos o sordas” (Art.12). Igualmente, la Ley 361 de 1997 establece que el Gobierno Nacional, a través del Ministerio de Comunicaciones, adoptará las medidas necesarias para garantizarles a las personas con limitación el derecho a la información. (Art.66). Así mismo, se han expedido diferentes Decretos, entre los cuales está el 1900 de 1990 “Por el cual se reforman normas y estatutos que regulan las actividades y servicios de telecomunicaciones y afines, y el 1620 de 2003, por el cual se modifica la estructura del Ministerio de Comunicaciones y se dictan otras disposiciones. En éstos, se plantea entre otros asuntos que: la información es un derecho fundamental, las telecomunicaciones tienen por objeto elevar el nivel de vida de los habitantes, las comunicaciones deben tener un uso y beneficio social, y se debe investigar necesidades, formular y gestionar proyectos de acceso y uso social de las tecnologías de la información y las comunicaciones tendientes a satisfacer las necesidades de las comunidades vulnerables y excluidas. Por su parte la CNTV, mediante el Acuerdo 38 de 1988 crea mecanismos para garantizar el acceso al servicio público de televisión por parte de las personas con limitación auditiva. La Resolución 001080 del 5 de agosto de 2002 fija los criterios aplicables a la programación de televisión para la población sorda. Cultura: La Ley 397 de 1997 “Por la cual...se dictan normas sobre el patrimonio cultural, fomentos y estímulos de la cultura, se crea el Ministerio de la Cultura...”. En el numeral 13 del Artículo 1º (Principios fundamentales) señala que el Estado, al formular la política cultural tendrá en cuenta y concederá “especial tratamiento a las personas limitadas física, sensorial y psíquicamente...”. E igualmente, en los Artículos 50 y 60, se fija que en los Consejos nacional, departamentales, distritales y municipales, habrá un representante de las agremiaciones culturales de discapacitados físicos, psíquicos y sensoriales. Infancia. Actualmente se trabaja en el proyecto de ley de infancia y adolescencia que integra adecuadamente la protección y atención de los niños, niñas y jóvenes con discapacidad.
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Mientras esta ley se expide, contamos con el Decreto Ley 2737 de 1989 que adoptó el Código del Menor, y en el cual se consideró al menor con deficiencias12 y se fijaron responsabilidades de la familia y del Estado en la atención de los niños y niñas en esta condición. Finalmente, mediante el Decreto 2381 de 1999, se determinó como Día Nacional de las Personas con Discapacidad el 3 de diciembre de cada año. Competencias territoriales: En lo que hace a las competencias de las entidades territoriales, ha sido promulgada recientemente la Ley 715 de diciembre de 2001 “Por la cual se dictan normas orgánicas en materia de recursos y competencias...”. Esta Ley tiene incidencia en el tema del manejo de la discapacidad, determina las responsabilidades que tienen la Nación y las entidades territoriales departamentales y municipales en la formulación y ejecución de los planes, programas y proyectos de los sectores de educación, salud en correspondencia con lo determinado en las Ley 100 de 1993 y 115 de 1994; y en los denominados “otros sectores”, entre los cuales están transporte, deporte y recreación, cultura, prevención y atención de desastres, y atención a grupos vulnerables. Proyectos de Ley: Actualmente cursan en el Congreso varios proyectos de ley sobre Discapacidad, aprobados en el periodo anterior en la Plenaria de Cámara, correspondientes a los Nos 199/05 Senado- 63/04 Cámara (Normas en favor de las personas con discapacidad mental...); 204/05 Senado- 253/04 Cámara (Sistema Nacional de Discapacidad....); 206/05 Senado-053/04 Cámara (Modifica y adiciona la ley 361 de 1997). 2.2.3 Normatividad del Ministerio de comunicaciones. Estructura y manejo del cuadro nacional de atribución de Bandas de frecuencias. En el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, se presenta la atribución de bandas de frecuencias, por bandas, a los servicios de radiocomunicación, en cinco columnas identificadas como: REGIÓN 1, REGIÓN 2, REGIÓN 3, COLOMBIA y NOTAS. Las primeras tres columnas, corresponden al Cuadro de Atribución Internacional de Bandas de Frecuencias del Reglamento de Radiocomunicaciones, de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).
12 Menor deficiente, fue definido en esta norma como “aquel que presenta una limitación temporal o definitiva de su capacidad física, sensorial o mental que dificulte o imposibilite la realización autónoma de actividades cotidianas y su integración al medio social” (Tomado de Comité Nacional para la Protección del Menor Deficiente. 1998. Pág.: 16).
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Todos los países están en igualdad de condiciones para acceder al recurso natural denominado espectro radioeléctrico, de una manera adecuada que permita la compartición internacional de este recurso limitado. La cuarta columna se denomina "COLOMBIA" y las bandas de frecuencias allí tratadas están atribuidas a servicios de radiocomunicaciones de manera totalmente compatible con aquellos que figuran en la segunda columna llamada "REGIÓN 2", toda vez que Colombia pertenece a ésta Región geográfica de la UIT. En la columna "REGIÓN 2" a menúdo aparece dos o más servicios de radiocomunicación. El Ministerio de Comunicaciones tiene la facultad de decidir si uno, dos o todos ellos operarán en la banda de frecuencias respectiva, este aspecto se refleja en la cuarta columna denominada "COLOMBIA", en la cual, también aparecen los numerales del reglamento de 24 radiocomunicaciones de la UIT (notas internacionales) que son aplicables a Colombia. Por supuesto, se establecen los procedimientos y condiciones que aseguren que no ocurrirán problemas de interferencias perjudiciales entre los servicios que compartan dicha banda. La quinta columna está destinada para la relación y numeración de las Notas Nacionales con siglas alfanuméricas CLM1, CLM2, CLM3, etc., cuyo significado podrá consultarse en el Capítulo V de este documento. El Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias es un instrumento ordenador del espectro radioeléctrico y para su interpretación, debe considerarse, además de lo dicho, los aspectos siguientes: • La atribución de bandas de frecuencias a los diversos servicios de
radiocomunicación comienza a partir de 9 kHz.
• En Colombia, la atribución nacional de frecuencias considera hasta 40,0 GHz. • En Colombia, a partir de la frecuencia de 40,0 GHz y hasta la frecuencia de
400 GHz, para fines de planeación, la atribución nacional de bandas de frecuencias es idéntica a la atribución internacional del Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT.
• La banda de frecuencias 275 - 1000 GHz no tiene actualmente atribución de
servicios.
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Tabla 1. Cuadro de Atribución de Bandas
Fuente: Ministerio de Comunicaciones. Cuadro de atribución de bandas de frecuencias. • CLM 42. La banda 430 - 440 MHz se atribuye, a título primario, a los servicios
de radiolocalización y aficionados. • CLM 85. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se
atribuyen en las bandas de frecuencias 285,000 – 322,000 MHz, 433,000 – 434,790 MHz, 902,000 – 928,000 MHz, 2900,000 – 3100,000 MHz, 3267,000 – 3332,000 MHz, 3339,000 – 3345,800 MHz, 3358,000 – 3400,000 MHz, 5785,000 – 5 815,000 MHz, 13400,000 – 13750,000 MHz, 24050,000 – 24250,000 MHz, 76000,000 – 77000,000 MHz, y las frecuencias 0,1250, 0,1232 y 0,1342 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del publico en general para aplicaciones de telemetría, telealarmas y telecontrol vehicular con bajos niveles de potencia o intensidad de campo y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3º, tabla No 3.5 de la citada Resolución. 13
13 Extraído de Cuadro de atribución de bandas de frecuencias. Ministerio de Comunicaciones. República de Colombia. 2004. Página 85.
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2.3 MARCO TEÓRICO 2.3.1 Parálisis cerebral. La parálisis cerebral dificulta el desarrollo normal de una persona, se caracteriza principalmente por el daño de las funciones motrices y finalmente es una enfermedad que no evoluciona, pero que igualmente puede causar problemas en el aprendizaje y en la supervivencia de la persona que la posee. 2.3.1.1 Causas. Las causas de la parálisis cerebral son diversas aunque no relacionadas con la genética. Los daños producidos pueden ser prenatales, paranatales y/o posnatales. • Los daños prenatales: tienen relación con las lesiones ocurridas durante el
embarazo, y éstos a su vez pueden producirse: en el período embrionario (embriopatías), en el cual las lesiones pueden ser debido a la rubéola, sífilis, herpes o hepatitis y dan lugar a malformaciones cerebrales, oculares, auditivas y cardíacas; en el periodo fetal (fetopatías), en el cual si la madre contrae enfermedades intrauterinas y el feto no muere, el niño puede quedar con meningitis, tener inclusiones citomegálicas (fenómetos de hipertonía), toxoplasmosis (trastornos oculares) y/o intoxicaciones.
• Los daños paranatales, es decir, los daños producidos en el momento del parto
y las causas pueden ser diversas: Shock técnico, cuando nace, el niño se ve obligado a adaptarse a unas condiciones vitales muy distintas (Utilizar respiradores, oxigenadores de aire); Anoxia (falta de oxígeno), sucede cuando se presenta un parto muy prolongado, vueltas no deseadas del cordón umbilical, aplicación de fórceps, produciendo asfixia y mal funcionamiento del corazón; Prematuridad, los niños no han alcanzado la madurez por no haber completado su edad neurológica; niños hipermaduros, sucede cuando el niño nace después de los diez meses de embarazo; cesáreas secundarias, luego de haber intentado extraer al niño por parto normal.
• Los daños posnatales, son las lesiones ocasionadas después del embarazo
como: Meningitis, que puede terminar en una hidrocefalia; Enfermedades metabólicas; Deshidrataciones; Traumatismos por accidentes graves; Accidentes anestésicos; Incompatibilidad Rh, cuando la sangre de la madre difiere de la del hijo.
La parálisis cerebral se diagnostica evaluando de qué manera se mueve un bebé o un niño pequeño. El médico evalúa su tono muscular, verifica sus reflejos y se fija si ha desarrollado una preferencia por su mano derecha o izquierda; Así mismo
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se realizan algunas pruebas de diagnóstico con imágenes cerebrales, tales como resonancias magnéticas, tomografías computarizadas o ultrasonidos. 2.3.1.2 Trastornos asociados a la parálisis cerebral. La parálisis cerebral se relaciona con un déficit motor, al cual puede asociarse la gran dificultad en la reeducación del habla y el lenguaje. Dichos trastornos pueden ser sensoriales, de percepción, psíquicos, intelectuales y de lenguaje. Ya que el proyecto se centra en el problema del habla y el lenguaje, se profundizará en éste. • El Habla y el Lenguaje. La aparición de los sonidos en el niño está
relacionada con los primeros sonidos constituidos por las vocales y las consonantes. Durante la fase de balbuceo el niño empieza a servirse de la audición para producir los movimientos de la lengua, labios y paladar para reproducirlos.
En relación con el habla, se pueden presentar tres trastornos: la disartria, la afasia y la apraxia bucoarticulatoria. La disartria abarca un grupo de alteraciones del habla que son el resultado de trastornos del control muscular, debido a una alteración del sistema nervioso central; la afasia de boca se produce por consecuencia de una lesión en la tercera circunvolución frontal del hemisferio izquierdo, responsable de la expresión motriz del habla. Paralelamente al trastorno de la expresión oral se observa un trastorno de la comprensión del lenguaje a nivel de frases u órdenes complejas; la apraxia se produce a consecuencia de una lesión localizada en el lóbulo parietal, responsable del gesto proposicional o programación motriz del habla. 14
2.3.2 Cuadriplejia espástica. La Cuadriplejia Espástica se presenta cuando hay una muestra de Parálisis cerebral en ambos brazos y ambas piernas. Usualmente los niños con cuadriplejia espástica tienen problemas moviendo todas las partes de su cuerpo, su cara y tronco así como sus brazos y piernas, pueden necesitar de una silla de ruedas para desplazarse. A causa de los problemas controlando los músculos de su cara y parte superior del cuerpo también pueden tener problemas hablando y comiendo. Si el tono muscular es demasiado alto o fuerte, se utiliza el término espástico para describir este tipo de parálisis cerebral. Los niños con Cuadriplejia Espástica tienen movimientos desordenados y rígidos porque su tono muscular es demasiado alto. Frecuentemente tardan mucho en
14 BUSTO BARCOS, M. del Carmen. “Reeducación del habla y del lenguaje en el paralítico cerebral”. Colección Educación Especial. Ciencias de la Educación Preescolar y Especial. General Pardiñas. Madril 1984.
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moverse de una posición a otra o dejando algo que tienen en sus manos. Este el tipo de Parálisis Cerebral más corriente. 2.3.3 Comunicación alternativa – aumentativa. La comunicación alternativa - aumentativa es considerada como una Lengua, en la medida que poseen tres características fundamentales: La forma, la cual está determinada por el instrumento material que se percibe a través de los sentidos; el contenido, el cual se refiere a los significados y sentidos que se le dan a los signos y que están dados por factores de orden contextual que varían de cultura a cultura; y el uso que está definido por las situaciones comunicativas particulares en las que se da la utilización de los signos. La Comunicación aumentativa significa comunicación de apoyo o de ayuda. La palabra “aumentativa” señala el hecho de que la enseñanza de las formas alternativas de comunicación tiene un doble objetivo (promover y apoyar el habla) y garantizar una forma de comunicación alternativa si la persona no aprende a hablar. 15 La Comunicación Alternativa se refiere a cualquier forma de comunicación distinta del habla y empleada por una persona en contextos de comunicación cara a cara. Por ejemplo, el uso de signos manuales y gráficos, el sistema morse y la escritura. Existen diferentes tipos de signos que son utilizados por poblaciones con discapacidades que facilitan el proceso comunicativo. Estos están clasificados en: signos gráficos, los cuales son configuraciones impresas que representan palabras y conceptos. Son muy indicados para personas con dificultades motoras que no han accedido a la escritura, ya sea por su edad o por su nivel cognitivo; imágenes, diseñadas con signos gráficos e icónicos, y por ello, se supone que son los más fáciles de aprender y usar por personas con niveles cognitivos bajos; sistemas pictográficos, elaborados con dibujos lineales más simples y neutros que las imágenes. También son altamente icónicos, y por lo tanto fáciles de aprender y memorizar para muchas personas, específicamente cuando existe una discapacidad motora; sistema pictográfico de comunicación (SPC), que representan las palabras y conceptos más habituales en la comunicación cotidiana. Su elección puede depender de varios factores, como son la discriminación visual, la edad y las preferencias de la persona que lo usa; y finalmente pictogramas PIC, que son dibujos estilizados en blanco sobre fondo negro, con la palabra escrita también en blanco. Los gráficos resultan más parecidos a las señales graficas habituales en el entorno comunitario normalizado, en cambio los signos SPC resultan más similares a los dibujos propios de los
15 SALAZAR de, Nair. “Comunicación Aumentativa y Alternativa”. Universidad Pedagógica de Colombia. 2001.
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cuentos, lo cual dificulta a veces que los interlocutores les atribuyan su verdadero valor como palabras. Según Tetzchner y Martinsen en 1993 demostraron empíricamente que el uso de sistemas de signos no reduce, sino que aumenta las vocalizaciones de las personas que los emplean. Por razones como las siguientes: El usuario aprende que si en algún momento no puede pronunciar una palabra contará con la ayuda de su sistema alternativo para expresarse; Se incrementa la comprensión de conceptos porque el usuario dispone de diversos canales de entrada de los estímulos (auditivo y visual), con la particularidad de que los signos gráficos son permanentes; El uso de sistemas de signos puede ayudar al interlocutor a mantener un estilo de diálogos más concretos, formular enunciados relevantes, incidir sobre un mismo vocabulario, etc.16 Los signos pueden clasificarse asi: • Signos Manuales. Son aquellos que han tenido un origen natural y varían de
acuerdo a su país de origen. • Signos Gráficos. Se refiere al uso de ayudas técnicas para la comunicación
que comprenden desde simples tableros de señalar hasta equipos basados en tecnología de computación avanzada. Los signos Bliss y las fichas de palabras de Premack fueron dos de los primeros sistemas en uso.
Bliss. Signos logo-gráficos, es decir, que no se basan en la composición por letras. En ellos la palabra y no la letra constituye unidad gráfica más pequeña del lenguaje. El sistema Bliss está basado en la escritura china. Está conformado por 100 signos básicos que se pueden combinar formando palabras nuevas, para las que no exista signo básico. Según el Instituto de Comunicación Blissimbólica en Toronto y el Comité Internacional de Símbolos Bliss, los signos que forman parte de una combinación de signos se pueden considerar como elementos semánticos. La combinación adquiere su significado a partir del contenido de cada uno de los signos, que se componen por la analogía. El orden como se coloquen los signos por lo general es parecido al lenguaje hablado por el usuario. Este sistema es apropiado para personas con un buen funcionamiento intelectual, pero con afectaciones del habla y problemas de lectura.
16 BASIL, Almirall Carme. Sistemas de Signos y Ayudas Técnicas para la Comunicación Aumentativa y la Escritura. Ed Masson, S.A. Barcelona, 2000. Pág. 35.
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Pictogramas PIC. Estos tienen su origen en Canadá. En muchos casos ha
sustituido al Sistema Bliss. Consiste en dibujos estilizados que forman siluetas blancas sobre un fondo negro. La palabra está siempre escrita en blanco sobre el propio dibujo. Este tipo de comunicación aunque es muy fácil es más limitada. Sólo hay 563 pictogramas y la construcción de nuevas palabras o la formación de frases resulta más difícil. Este sistema ha sido utilizado por diversas personas, aunque ha habido muchos casos en los que hubiera brindado más beneficio el sistema Bliss.
SPC. (sistema pictográfico para la comunicación)- 1981. Consta de 1800 signos. Los dibujos son hechos con líneas simples en negro sobre fondo blanco y la palabra está sobre estos.
Fichas de palabras Premack. Estas fichas fueron creadas para investigar si los monos podían aprender un idioma que no estuviera basado en el habla. 1971. Deich y Hodges crearon varias fichas de palabras adicionales, algunas de las cuales sí tiene cierta semejanza con los objetos a los cuales se refieren. Las fichas de palabras están hechas de plástico o de madera. Lo específico de estos signos es que pueden ser manipulados y movidos físicamente. Además de las formas se caracterizan por el color, así por ejemplo, las fichas de color rojo se refieren a los artículos, los verbos en azul, los sustantivos en naranja y así sucesivamente y la sintaxis simplificada para construir frases.
Sistema Jeroglífico Rebus. Se concibieron como un sistema de escritura logográfica, así como el sistema Bliss. Se creó principalmente para ayudar a personas con retraso mental leve a aprender a leer. Consta de 950 signos, la mayoría de los cuales están basados en su semejanza iconográfica con aquello que representan. Las letras se combinan con la pronunciación de las glosas de los signos que acompañan, de manera que dichas combinaciones de signos y letras forman palabras nuevas. Cuando se combina un signo con una letra, la combinación representa la palabra cuya pronunciación corresponde al sonido compuesto que forman ambos. Este sistema ha tenido efectos positivos sobre las habilidades lectoras de muchas personas.
Lexigramas. Consiste en un conjunto de nueve elementos que se pueden combinar para dar lugar a distintas configuraciones a las cuales se atribuyen glosas. Han sido más usados en E.U, pero su uso ha estado bastante restringido a experimentos limitados.
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Sigsym. Este sistema se basa tanto en la semejanza iconográfica como en el lenguaje manual.
Escritura Ortográfica. Muchas ayudas técnicas para la comunicación
alternativa se basan en la escritura normal. Esta dispone de combinaciones de letras, palabras y frases además del alfabeto.
• Imágenes. Las fotografías y dibujos fotográficos se usan a menúdo como una
primera forma de comunicación. La posibilidad de usar imágenes como palabras puede depender de que la persona abandone el uso que hacía de ellas originalmente.
2.3.4 Ayudas técnicas para la comunicación y la escritura. Las técnicas alternativas - aumentativas tienen una amplia tradición que se remonta a más de 30 años con el uso de las primeras ayudas técnicas como lo eran los tableros de comunicación. Las personas con graves problemas pueden usar prioritariamente uno o diversos sistemas gráficos o manuales, juntamente con algunas palabras. No debe hacerse énfasis en el desarrollo de un sistema de signos determinado, sino en el desarrollo de una forma de comunicación global que resulte efectiva. Podemos encontrar en éste campo dos tipos de sistemas; con ayuda y sin ayuda. • Sistemas sin ayuda. Son aquellos sistemas que no requieren ningún
instrumento ni ayuda técnica, aparte del propio cuerpo de la persona que se comunica. El más común es el habla, los gestos, la mímica y los signos manuales. La comunicación resulta más directa, puesto que la persona puede atender directamente a su interlocutor sin que medie una ayuda técnica.
• Sistemas con ayuda. Son aquellos sistemas en que la producción o la
indicación de los signos requiere el uso de un soporte físico o ayuda técnica. Puede tratarse de signos tangibles (objetos, fichas, etc.) o de signos gráficos (dibujos, pictogramas, palabras escritas, letras, etc.). Los sistemas con ayuda tienen menores exigencias motoras que los sistemas sin ayuda, son más comprensibles y fáciles para los interlocutores.
Signos tangibles. Se trata de objetos, partes de objetos, miniaturas o fichas de palabras, relacionados con aquellos que se quiere significar, que se usan como signos para la comunicación.
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Signos Gráficos. Son configuraciones impresas que representan palabras y conceptos. Son muy indicados para personas con dificultades motoras que no han accedido a la escritura, ya sea por su edad o por su nivel cognitivo.
2.3.5 Ayudas técnicas para la comunicación. Se define como una ayuda técnica para la comunicación todo instrumento mecánico o electrónico diseñado para que la persona pueda comunicarse mejor, ya sea aumentando o bien supliendo su habla oral.
• Tableros de comunicación y otros útiles. Son ayudas técnicas sencillas que
consisten en superficies sobre las cuales se sitúan los signos gráficos. Estas superficies acostumbran a ser de madera, plástico, etc. Los signos se pueden indicar directamente señalándolos con la mano, con el pie o con cualquier otra parte del cuerpo.
• Comunicadores electrónicos de baja tecnología. Los comunicadores
sencillos consisten en pequeños aparatos en los que el usuario puede activar una o varias teclas para producir mensajes en voz digitalizada. Son ayudas pensadas y diseñadas para que las personas puedan mantener una conversación social breve, para ejercer algunas funciones comunicativas como hacer demandas o contestar en una situación muy concreta.
• Comunicadores electrónicos de alta tecnología. Las ayudas de alta
tecnología han hecho posible que las personas con alguna deficiencia, discapacidad o minusvalía puedan comunicarse, escribir y acceder a aprendizajes y contenidos curriculares, así como a la formación y al trabajo, y puedan contar con mejores oportunidades lúdicas y de ocio.
• Habla artificial. Es el progreso más importante que incorporan las ayudas
técnicas para la comunicación. Existe el habla digitalizada o pregrabada que consiste en una grabación realizada por una persona con la ayuda de un digitalizador de sonidos, algo parecido a una grabadora. El habla sintetizada consiste en un procedimiento por el cual se pasa de la palabra escrita al habla a partir de códigos fonéticos y matemáticos. Una ayuda técnica que disponga de este tipo de habla permitirá pronunciar todo aquello que se escriba. La voz sintetizada, a diferencia de la digitalizada, no tiene limitación de memoria, por
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lo tanto, va a permitir al usuario un vocabulario ilimitado para poder comunicarse en muchos contextos, con diferentes propósitos y sin restricción de contenidos.
• Comunicadores electrónicos. Son ayudas técnicas especialmente
diseñadas para la comunicación, que se caracterizas por ser portátiles e independientes de la red eléctrica, por utilizar unas baterías recargables.
• Comunicadores electrónicos con voz digital. Son aparatos electrónicos que
permiten la comunicación de mensajes básicos. Generalmente son de tamaño reducido para facilitar su transporte tanto en la mano con en una silla de ruedas. La persona selecciona de las casillas lo que quiere pedir o explicar.
• Comunicadores con diferentes niveles para almacenar léxico. Se puede
acceder a un número de mensajes superior. Estos comunicadores permiten el acceso a un amplio vocabulario. Aparte de la posibilidad de almacenar vocabulario por niveles, los comunicadores suelen incorporar la posibilidad de combinar casillas para producir frases encadenadas.
• Teclado versátil. La mayoría de los comunicadores permiten configurar el
teclado de tal forma que se pueda conseguir un mayor número de casillas más pequeñas o menos casillas pero más grandes.
• Almacenamiento de diversos vocabularios. Esto permite tener al alcance,
de forma rápida, diferentes contenidos que puedan ser útiles a una misma personas en diferentes contextos.
• Comunicadores electrónicos con voz sintetizada. La voz sintetizada
transforma electrónicamente el texto en voz, lo cual se produce en unos instrumentos especialmente dedicados y diseñados para ello llamados sintetizadores de voz.
• Combinación del deletreo con mensajes preprogramados. La razón de ser
de la salida de voz sintetizada es la posibilidad que ofrece de emitir en forma de habla los mensajes configurados letra a letra, y así dispones de una posibilidad ilimitada de vocabulario.
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2.3.6 Comunicación electrónica. La comunicación nace de la necesidad del hombre de darse a entender hacia sus semejantes, en el afán de lograr un mayor nivel de difusión o alcance de su información, inicio su investigación acerca de los medio de transmisión y protocolos a emplear. A partir de este momento se identifican las partes o componentes de la comunicación. 2.3.6.1 Componentes de la comunicación. • La fuente. es el que genera los datos a transmitir. • El transmisor. normalmente los datos generados no son transmitidos así
como son generados. El transmisor transforma y codifica la información produciendo señales electromagnéticas para ser transmitidas a través de algún sistema de transmisión.
• El sistema de transmisión. que puede ser un cable desde una simple línea
de transmisión hasta una compleja red que conecte la fuente con el destino. • El receptor. que acepta la señal proveniente del sistema de transmisión y la
convierte de tal manera que pueda ser manejada por el dispositivo destino. • El destino. que toma los datos del receptor. 2.3.6.2 Medios de transmisión. Se pueden clasificar como guiados y no guiados. En ambos casos, la comunicación se realiza con ondas electromagnéticas. En los medios guiados, como son los pares trenzados, los cables coaxiales y las fibras ópticas, las ondas se transmiten confinándolas a lo largo del camino físico. La transmisión se lleva a cabo con ondas electromagnéticas. En los medios guiados las ondas se confinan en un medio sólido, como un par trenzado. En el caso de los medios guiados, el medio es lo más importante en la determinación de las limitaciones de transmisión. Por el contrario, los medios no guiados proporcionan una forma de transmitir las ondas electromagnéticas pero sin encauzarlas, por ejemplo, en la propagación a través del aire, el mar o el vacío.
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La atmósfera o el espacio exterior son ejemplos de medios no guiados, que proporcionan un medio de transmitir las señales pero sin confinarlas; este tipo de transmisión se denomina inalámbrica. Las características y calidad de la transmisión están determinadas tanto por el tipo de señal, como por las características del medio. En medios no guiados, el ancho de banda de la señal emitida por la antena es más importante que el propio medio a la hora de determinar las características de la transmisión. • Medios de transmisión guiados. En los medios de transmisión guiados, la
capacidad de transmisión, en términos de velocidad de transmisión o ancho de banda, dependen drásticamente de la distancia y de si el medio se usa para un enlace punto a punto o para un enlace multipunto.
• Medios de transmisión no guiados. En medios no guiados, tanto la
transmisión como la recepción se lleva a cabo mediante antenas. Básicamente hay dos tipos de configuraciones para las transmisiones inalámbricas: direccional y omnidireccional. En la primera, la antena de transmisión emite la energía electromagnética concentrándolas en un haz; por tanto la antena de emisión y recepción deben estar perfectamente alineadas. En el caso omnidireccional, el diagrama de radiación de la antena es disperso, emitiendo en todas direcciones, pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. 17
2.3.6.3 Modulación. Proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia. Debido a este proceso la señal de alta frecuencia denominada portadora, sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia denominada moduladora. A la señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite.
17 www.monografias.com/trabajos37/comunicaciones/comunicaciones.shtml
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Figura 1. Esquema de Modulación
Fuente: www.textoscientificos.com/redes/modulacion.
Es necesario modular las señales por diferentes razones: • Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o
moduladora, no será posible reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la interferencia entre las señales transmitidas por diferentes usuarios.
• A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al
medio que se emplee. • Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la
multiplexación por frecuencias. • En caso de transmisión inalámbrica, las antenas tienen medidas más
razonables. En resumen, la modulación permite aprovechar mejor el canal de comunicación ya que posibilita transmitir más información en forma simultánea por un mismo canal y/o proteger la información de posibles interferencias y ruidos. Dentro del grupo de transmisiones con señales de transmisión analógicas y datos digitales tenemos los siguientes casos de técnicas de modulación o codificación dependiendo del parámetro de la señal portadora que es afectado. • ASK - Desplazamiento de amplitud. ASK (Amplitudes-shift keying), es una
modulación de amplitud donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos amplitudes diferentes y es usual que una de las dos amplitudes sea cero; es decir uno de los dígitos binarios se representa mediante la presencia de la portadora a amplitud constante, y el otro dígito se representa mediante la ausencia de la señal portadora. En este caso la señal moduladora vale:
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Mientras que el valor de la señal de transmisión (señal portadora) es dado por
vp(t) = Vp sen(2π fp t) Donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora. Como es una modulación de amplitud, la señal modulada tiene la siguiente expresión
v(t) = Vp vm(t) sen(2π fp t) La señal moduladora vm(t) al ser una señal digital toma únicamente los valores 0 y 1, con lo cual la señal modulada resulta
La señal modulada puede representarse gráficamente de la siguiente manera:
Figura 2. Modulación por ASK
Fuente: www.textoscientificos.com/redes/modulacion/ask.
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ASK es sensible a cambios repentinos de la ganancia, además es una técnica de modulación ineficaz. La técnica ASK se utiliza para la transmisión de datos digitales en fibras ópticas, en los transmisores con LED, la expresión de la señal modulada sigue siendo válida. Es decir, un elemento de señal se representa mediante un pulso de luz, mientras que el otro se representa mediante la ausencia de luz. Los transmisores láser tienen normalmente un valor de desplazamiento, "bias", que hace que el dispositivo emita una señal de alta intensidad para representar un elemento y una señal de menor amplitud para representar al otro.18
• FSK - Desplazamiento de frecuencia. FSK (Frequency-shift keying), es una
modulación de frecuencia donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos frecuencias diferentes (f1 y f2) próximas a la frecuencia de la señal portadora fp.
Generalmente f1 y f2 corresponden a desplazamientos de igual magnitud pero en sentidos opuestos de la frecuencia de la señal portadora.
Figura 3. Modulación por FSK
Fuente: www.textoscientificos.com/redes/modulacion/fsk.
18 www.textoscientificos.com/redes/modulacion/ask.
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El índice de modulación tiene gran incidencia en la señal modulada y determina los dos tipos fundamentales de FSK.19
• PSK - Desplazamiento de fase. PSK (Phase-shift keying), es una modulación de fase donde la señal moduladora (datos) es digital.
Existen dos alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la cual se consideran las transiciones. Las consideraciones que siguen a continuación son válidas para ambos casos.
Figura 4. Modulación por PSK
Fuente: www.textoscientificos.com/redes/modulacion/psk. En PSK el valor de la señal moduladora está dado por:
Mientras que la señal portadora vale:
19 www.textoscientificos.com/redes/modulacion/fsk.
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vp(t) = Vp cos(2π fp t)
En donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora. La modulación PSK está caracterizada por
v(t) = vp(t) . vm(t) o sea,
v(t) = Vp . Vm cos(2π fp t) Luego para Vm = 1
v(t) = Vp cos(2π fp t) y para Vm = -1
v(t) = -Vp cos(2π fp t) = Vp cos(2π fp t + π)
Entre las dos últimas expresiones de v(t), existe una diferencia de fase de 180º, y la señal varia entre dos fases, es por ello que se denomina 2PSK.20
2.3.6.4 Demodulación. Proceso mediante el cuál es posible recuperar la señal de datos de una señal modulada.
Figura 5. Esquema de Demodulación
Fuente: www.textoscientificos.com/redes/modulacion. 2.3.6.5 Formas de transmisión de datos. La comunicación en los medios electrónicos se realiza de dos maneras:
20 www.textoscientificos.com/redes/modulacion/psk
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• Paralelo. Todos los bits se transmiten simultáneamente, existiendo luego un tiempo antes de la transmisión del siguiente bloque. Este tipo de transmisión tiene lugar en el interior de una máquina o entre máquinas cuando la distancia es muy corta. La principal ventaja de esto modo de transmitir datos es la velocidad de transmisión y la mayor desventaja es el costo. También puede llegar a considerarse una transmisión en paralelo, aunque se realice sobre una sola línea, al caso de multiplexación de datos, donde los diferentes datos se encuentran intercalados durante la transmisión.
Figura 6. Transmisión en paralelo
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos
• Serie. En este caso los n bits que componen un mensaje se transmiten uno detrás de otro por la misma línea.
Figura 7. Transmisión en serie
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos.
A la salida de una máquina los datos en paralelo se convierten los datos en serie, los mismos se transmiten y luego en el receptor tiene lugar el proceso inverso, volviéndose a obtener los datos en paralelo. La secuencia de bits transmitidos es por orden de peso creciente y generalmente el último bit es de paridad. El aspecto fundamental de la transmisión serie es el sincronismo, entendiéndose como tal al procedimiento mediante el cual transmisor y receptor reconocen los ceros y unos de los bits de igual forma. El sincronismo puede tenerse a nivel de bit, de byte o de bloque, donde en cada caso se identifica el inicio y finalización de los mismos. Dentro de la transmisión serie existen dos formas:
Transmisión asincrónica. Es también conocida como Start/stop. Requiere
de una señal que identifique el inicio del carácter y a la misma se la
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denomina bit de arranque. También se requiere de otra señal denominada señal de parada que indica la finalización del carácter o bloque.
Figura 8. Formato de un carácter
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos.
Generalmente cuando no hay transmisión, una línea se encuentra en un nivel alto. Tanto el transmisor como el receptor, conocen cual es la cantidad de bits que componen el carácter. Los bits de parada son una manera de fijar qué delimita la cantidad de bits del carácter y cuando e transmite un conjunto de caracteres, luego de los bits de parada existe un bit de arranque entre los distintos caracteres. A pesar de ser una forma comúnmente utilizada, la desventaja de la transmisión asincrónica es su bajo rendimiento, debido a que se necesitan más bits para efectuar la transmisión en cada trama.
Transmisión sincrónica. En este tipo de transmisión es necesario que el transmisor y el receptor utilicen la misma frecuencia de clock en ese caso la transmisión se efectúa en bloques, debiéndose definir dos grupos de bits denominados delimitadores, mediante los cuales se indica el inicio y el fin de cada bloque.
Éste método es más efectivo por que el flujo de información ocurre en forma uniforme, con lo cual es posible lograr velocidades de transmisión más altas. Para lograr el sincronismo, el transmisor envía una señal de inicio de transmisión mediante la cual se activa el clock del receptor. A partir de dicho instante transmisor y receptor se encuentran sincronizados.
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Otra forma de lograr el sincronismo es mediante la utilización de códigos auto sincronizantes los cuales permiten identificar el inicio y el fin de cada bit.
2.3.6.6 Tipos de comunicación. En los canales de comunicación existen tres tipos de transmisión. • Simplex. En éste caso el transmisor y el receptor están perfectamente
definidos y la comunicación es unidireccional. Este tipo de comunicaciones se emplean usualmente en redes de radiodifusión, donde los receptores no necesitan enviar ningún tipo de dato al transmisor.
Figura 9. Transmisión simplex
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos.
• Duplex o Semi-duplex. En este caso ambos extremos del sistema de
comunicación cumplen funciones de transmisor y receptor, los datos se desplazan en ambos sentidos pero no simultáneamente. Este tipo de comunicación se utiliza habitualmente en la interacción entre terminales y un computador central.
Figura 10. Transmisión duplex o semiduplex
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos.
• Full Duplex. El sistema es similar al duplex, pero los datos se desplazan en ambos sentidos simultáneamente. Para ello ambos transmisores poseen diferentes frecuencias de transmisión o dos caminos de comunicación separados, mientras que la comunicación semi-duplex necesita normalmente uno solo.
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Para el intercambio de datos entre computadores este tipo de comunicaciones son más eficientes que las transmisiones semi-duplex.21
Figura 11. Transmisión full duplex
Fuente: http://www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos.
2.3.7 Dispositivos de visualización. Existe un semiconductor que tiene la característica de emitir luz, este tipo de dispositivo ha generado un gran campo de investigación llamado opto electrónica. La opto electrónica es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. Este dispositivo llamado LED (Diodo Emisor de Luz) permite la formación de figuras básicas como lo son números, letras, signos, caracteres o dibujos de poca resolución, a estas formas básicas se les llama display o visualizador y existen diferentes tipos, como son el de 7 Segmentos, 7 segmentos con signo + -, de 16 segmentos y matriz de LED.22 Un display de 7 segmentos es un dispositivo que permite iluminar 7 segmentos y en el cual se representan los dígitos 0 a 9, así como algunas letras del alfabeto; esto es posible si se hace la iluminación de los segmentos adecuados. El display puede tener un punto o una coma decimal adicional.
Figura 12. Esquemas Interno del Display de 7 segmentos
Fuente: Autores
21 www.textoscientificos.com/redes/comunicaciones/modos 22 http://www.monografias.com/trabajos11/leds/leds.shtml
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Figura 13. Esquemas de aplicaciones de LEDs. Display de 7 segmentos
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos11/leds/leds.shtml. De igual forma La matriz de LEDs posee un arreglo matricial de estos, que permite representar letras mayúsculas y minúsculas, signos de puntuación y caracteres especiales, de una forma más clara y precisa, mediante la iluminación o no de los LEDs. Para poder realizar esta acción, es necesario energizar cada uno de los LEDs de forma independiente y a una velocidad adecuada, para que los cambios no sean perceptibles al ojo humano.
Figura 14. Esquemas Interno de la Matriz de LEDs 5 x 7
Fuente: Autores.
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Matriz gráfica. Consiste en una matriz más grande, que puede representar tanto caracteres como gráficos. Las matrices graficas de LED están constituidas por un mosaico de displays más pequeños (8x8, normalmente). Pueden ser multicolores (Rojo-Naranja-Verde o Rojo-Verde-Azul).
Figura 15. Esquemas de aplicaciones de LEDs, matriz de LEDs
Fuente: http://www.monografias.com/trabajos11/leds/leds.shtml.
Otro tipo de display o visualizadores es el LCD o pantalla de cristal liquido, este tipo de visualizadores son mas complejos y los mas utilizados por su versatilidad, durabilidad, fiabilidad, resolución entre otras.
Figura 16. Tipos de LCD
Fuente http://linkshideout.blogspot.com/2006_05_01_linkshideout_archive.html.
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Una LCD, es un sistema eléctrico de presentación de datos, formado por 2 capas conductoras transparentes y en medio un material llamado cristal líquido, que tienen la capacidad de orientar la luz a medida que esta atraviesa el material. Cuando la corriente circula entre los electrodos transparentes el material cristalino se reorienta alterando su transparencia. La base de una LCD es el cristal líquido, el cual tiene un comportamiento similar al de los líquidos y las propiedades físicas anisotrópicas similares a las de los cristales. Las moléculas de cristal líquido poseen una forma alargada y son más o menos paralelas entre sí en estado cristalino. Según la disposición molecular y su ordenamiento, se clasifican en tres tipos: nemáticos, esméticos y colestéricos. La mayoría de cristales responden con facilidad a los campos eléctricos, exhibiendo distintas propiedades ópticas en presencia o ausencia del campo. El tipo más común de visualizador LCD es, el denominado nemático de torsión, término que indica que sus moléculas en su estado desactivado presentan una disposición en espiral. La polarización o no de la luz que circula por el interior de la estructura, mediante la aplicación o no de un campo eléctrico exterior, permite la activación de una serie de segmentos transparentes, los cuales rodean al cristal líquido. Según sus características ópticas, pueden también clasificarse como: reflectivos, transmisivos y transreflectivos.23 Las tres fases más importantes del cristal líquido según su disposición molecular son:
Figura 17. Fase Nemática
Fuente:
http://www.uam.es/departamentos/ciencias/fisicateoricamateria/especifica/hojas/kike/PAGKIKE/cristaliquidpruebaNet.htm.
• Nemático: Las moléculas, al igual que en una fase líquida (fase isótropa normal) se encuentran esencialmente desordenadas en cuanto a las posiciones de sus centros de masa, pero alguno de los ejes principales de las moléculas (su eje longitudinal) se encuentran todos orientados en promedio en una determinada dirección, llamada director.
23 http://es.wikipedia.org/wiki/LCD
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Figura 18. Fase Esméctico A
Fuente: http://www.uam.es/departamentos/ciencias/fisicateoricamateria/especifica/hojas/kike/PAGKI
KE/cristaliquidpruebaNet.htm.
• Esméctico A: Al igual que en la fase nemática las moléculas se orientan en una determinada dirección, pero sus centros de masa se disponen formando capas perpendicularmente a la dirección del director.
Figura 19. Fase Esméctico C ó Colestérica
Fuente: http://www.uam.es/departamentos/ciencias/fisicateoricamateria/especifica/hojas/kike/PAGKI
KE/cristaliquidpruebaNet.htm
• Esméctico C ó Colestéricos: La configuración molecular es similar a la del Esméctico A, excepto que el director se encuentra formando un ángulo distinto de 90º con respecto a las capas esmécticas.24
Las características de las LCDs según la polarización de la luz son: • Twisted Nematic (TN)
Rotación: Las moléculas son rotadas 90º Color: monocromático Ventajas: Bajo consumo; peso ligero; bajo costo.
24http://www.uam.es/departamentos/ciencias/fisicateoricamateria/especifica/hojas/kike/PAGKIKE/cr
istaliquidpruebaNet.htm
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Inconvenientes: No puede manejar una gran capacidad. El contraste cae con pantallas muy grandes.
Figura 20. Twisted Nematic (TN)
Fuente: http://linkshideout.blogspot.com/2006_05_01_linkshideout_archive.html.
• Super Twisted Nematic (STN)
Rotación: 160º Color: Amarillo-verde/Azul oscuro Giro de 180º a 260 º. Color amarillo/azul Ventajas: Gran capacidad; peso ligero; bajo consumo; alto contraste. Inconvenientes: No son posibles gráficos en blanco y negro.
Figura 21. Super Twisted Nematic (STN)
Fuente: http://linkshideout.blogspot.com/2006_05_01_linkshideout_archive.html. • Triple Super Twisted Nematic (TSTN)
Estructura: Reemplaza al DSTN Color: B/N, multicolor Ventajas: Gran capacidad; peso ligero; bajo consumo; alto contraste; display en color; alta velocidad.
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Figura 22. Triple Super Twisted Nematic (TSTN)
Fuente: http://linkshideout.blogspot.com/2006_05_01_linkshideout_archive.html.
Un polímetro de película de doble refracción es usado para crear LCDs en monocromos de alta calidad. La variante de una única película de compensación se denomina FSTN (Film Super Twisted Nematic)25
En general las pantallas LCD poseen las mismas caracteristicas y se diferencian muy poco unas de otras, pero una de las diferencias mas relevantes y que hace que cambien los controladores, los pines y comandos de funcionamiento es la forma de graficación. Las dos formas de graficación son: • Por caracteres. A esta forma de graficar es necesario enviar ciertos
comandos al puerto paralelo y el controlador interno de la pantalla se encarga de graficar los diferentes caracteres preestablecidos.
• Por píxeles. Esta forma de graficar es mas complicada que la anterior, ya que
además de los comandos de configuración básicos, se requiere enviar los datos a graficar, especificando que píxeles quiere encenderse y cuales no.
Los LCDs se componen de una pequeña placa integrada que consta de: • La propia pantalla LCD. • Un microchip controlador. • Una pequeña memoria que contiene una tabla de caracteres. • Un interfaz de contactos eléctricos, para conexión externa. • Opcionalmente, una luz trasera para iluminar la pantalla. El controlador simplifica el uso del LCD proporcionando una serie de funciones básicas que se invocan mediante una interfaz eléctrica instalada: • La escritura de caracteres en la pantalla. • El posicionado de un cursor parpadeante, si se desea. • El desplazamiento horizontal de los caracteres de la pantalla (scrolling), etc.
25 http://linkshideout.blogspot.com/2006_05_01_linkshideout_archive.html
66
La memoria implementa un mapa de bits para cada carácter de un juego de caracteres, es decir, cada octeto de esta memoria describe los puntos o píxeles que deben iluminarse para representar un carácter en la pantalla. Generalmente, se pueden definir caracteres a medida modificando el contenido de esta memoria. Así, es posible mostrar símbolos que no están originalmente contemplados en el juego de caracteres. El interfaz de contactos eléctricos generalmente es de tipo paralelo, donde se envían comandos de forma binaria, que indican la función que debe ejecutar el controlador. Para lograr esto, se requiere cierta sincronización en el envió de los comandos. La luz trasera facilita la lectura de la pantalla LCD en cualquier condición de iluminación ambiental, pero algunas no traen esta opción. Entre los tipos de pantallas LCD del mercado se encuentran las pantallas de texto y pantallas gráficas. • LCD de texto. Los LCD de texto son los más baratos y simples de utilizar.
Solamente permiten visualizar mensajes cortos de texto. Existen algunos modelos estandarizados en la industria, en función de su tamaño medido en número de líneas y columnas de texto. Existen modelos de una, dos y cuatro líneas únicamente; y el número de columnas típico es de ocho, dieciséis, veinte y cuarenta caracteres.
El controlador Hitachi HD44780 se ha convertido en un estándar de industria cuyas especificaciones funcionales son imitadas por la mayoría de los fabricantes. Este controlador cuenta con los siguientes interfaces eléctricos:
D0-D7: ocho pines que componen un bus de datos. R/W: un pin que indica si se desea leer o escribir (en general solo se
escribe). RS: un pin que indica si los datos presentes en D0-D7 corresponden a una
instrucción o a un comando. E: un pin para activar o desactivar la pantalla. V0: Una señal eléctrica conectada a este pin para determinar el contraste
de la pantalla. Generalmente en el rango de cero a cinco voltios. Vss y Vdd: los pines de alimentación de la pantalla. Generalmente a cinco
voltios.
Estas señales son fácilmente controladas desde un ordenador a través de un interfaz paralelo, típicamente a través del interfaz IEEE 1284, también conocido como "Centronics". El mismo que se utiliza para conectar impresoras.
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Figura 23. LCD de texto
Fuente: http://www.crystalfontz.com.
• LCD de gráficos. Las pantallas LCD gráficas permiten encender y apagar individualmente pixels de la pantalla. De esta manera es posible mostrar gráficos en blanco y negro. No solamente texto. Los controladores más populares son el Hitachi HD61202 y el Samsung KS0108. Los tamaños también están estandarizados y se miden en filas y columnas de pixels. Algunos tamaños típicos son 128x64 y 96x60. Naturalmente, algunos controladores también permiten la escritura de texto de manera sencilla.
Estas pantallas son más caras y complejas de utilizar. Existen pocas aplicaciones donde una LCD de texto no es suficiente y son necesarias las LCD graficas.26
Figura 24. LCD gráfica monocromatica
Fuente: http://www.crystalfontz.com.
26 http://es.wikipedia.org/wiki/LCD
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2.3.8 Tipos de alimentación. 2.3.8.1 Por alimentación directa. Este tipo de alimentación se realiza tomando el voltaje de corriente alterna de una toma de corriente para transformarlo a través de un circuito electrónico en voltaje de corriente directa, con el valor de voltaje deseado; esta cantidad depende de la cantidad de voltaje y corriente que necesite el circuito deseado. 2.3.8.2 Por almacenamiento de energía. El almacenamiento de la energía es realizado a través de baterías, las cuales necesitan ser conectadas periódicamente para ser recargadas; esta recarga es realizada mediante diferentes circuitos y su duración depende del tamaño, capacidad de almacenamiento, fabricación y del tipo de material en que esta fabricada la batería. A continuación se exponen los tipos de baterías mas usados: • Baterías de NiCd y NiMH. Las baterías de NiCd y NiMH (Níquel Cadmio y
Níquel Metal de Hidruro) se compone de un conjunto de elementos individuales (o celdas de carga) conectados en serie, cada uno de los cuales tiene un voltaje nominal, en estado cargado, de 1.2 V. Comercialmente se encuentran celdas de carga con capacidades entre 50 mA/h y 3300 mA/h. Una batería de 1000 mA/h es capaz de entregar una corriente de 1000 mA (1A) durante una hora, ó 10 A durante 1/10 de hora, etc. Hay que considerar tres parámetros fundamentales al escoger los elementos de una batería: capacidad, peso y resistencia interna. La capacidad va, ligada al peso del elemento. En las tablas 1, 2, 3 se muestran el tipo, las dimensiones y el peso de los elementos NiCd y NiMH, de la firma Sanyo.
Tabla 2. Dimensiones y peso de elementos de NiCd de la firma Sanyo NiCd
Denominación, Capacidad (mAh) Tamaño, peso Denominación,
Capacidad (mAh) Tamaño, peso
N 50 AAA 11x15mm, 4g N 1250 SCRL 23x34mm, 42g N 110 AA 14x15mm, 7g KR 1100 AEL 17x42mm, 28g N 120 TA 8x42mm, 6g KR 1400 AE 17x49mm, 32g N 150 N 12x29mm, 9g KR 1700 AU 17x50mm, 33g N 250 AAA 11x45mm, 11g N 1700 SCR 23x42mm, 54g N 270 AA 14x29mm, 13g N 1700 RC 23x42mm, 55g N 350 AAC 14x29mm, 14g KR 1800 SCE 23x42mm, 48g N 500 AR 17x28mm, 19g N 2400 RC 23x42mm, 59g N 600 AA 14x50mm, 22g N 3000 CR 26x50mm, 84g KR 600 AE 17x28mm, 18g KR 5000 DEL 34x61mm,160gN 700 AR 17x42mm, 30g CP 1300SCR 23x26mm, 34g N 800 AR 17x49mm, 33g CP 1700SCR 23x34mm, 44g N 1000 3US 14x50mm, 22g RC 2/3 SC (1200 mAh) 23x24mm, 34g N 1000 SCR 23x34mm, 41g RC 4/5 SC (1600 mAh) 23x34mm, 44g
Fuente: http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/peso-bat.htm.
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Tabla 3. Dimensiones y Peso de baterías NiMH Empresa Sanyo
NiMH Sanyo Denominación,
capacidad (mAh) Dimensiones, peso
Twicell 750 AAA 11x44mm, 12g Twicell 1850 AA 14x50mm, 26g Twicell 2100 AA 14x50mm, 28g Twicell 2700 AU 17x50mm, 40g RC 3000 HV 23x43mm, 59g RC 3300 HV 23x43mm, 60g
Fuente: Fuente: http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/peso-bat.htm.
La figura presenta las baterías 1300 (NiCd), 1700 (NiMH) y 2000 (NiCd) mA/h, de 34, 26 y 57 g de peso, respectivamente.
Figura 25. Baterias
Fuente: http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/bateria.htm.
La siguiente Tabla muestra la resistencia interna de los las baterías recargables de NiCd. Como referencia, una pila alcalina de tamaño AA tiene una resistencia de 150 mΩ.
Tabla 4. Resistencia interna de los las baterías recargables de NiCd
Tipo Res. Int.(mΩ) Tipo Res. Int.
(mΩ)) Tipo Res. Int. (mΩ)
N-50AA 55 KR-1200AUL 12 N-500AR 9 N-110AA 30 KR-1300SC 6 N-800AR 6 N-270AA 15 KR-1400AE 10 N-1250SCRL 4.5 KR-600AE 8.5 KR-1700AE 7 N-1700SCR 4 N-600AA 12 KR-1800SCE 6.5 RC-2000 4 KR-800AAE 12 RC-2400 4
Fuente: http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/bateria.htm.
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Las baterías recargables son capaces de liberar una corriente muy elevada, pues la corriente máxima está limitada por su resistencia interna. Las baterías de NiMH, son de mayor capacidad que las de NiCd, por que tienen una resistencia interna menor.
Tabla 5. Corriente máxima de descarga de los elementos NiMH en función de su resistencia
interna Res. Int. X elemento
(mΩ) Corriente máxima de
descarga (A) 4 70
5 a 9 30 10 a 12 menos de 25 12 a 17 menos de 15
Fuente: http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/bateria.htm.
En una batería de elementos en serie, la resistencia interna por elemento se suma. Cuando se cierra el circuito eléctrico a través de un elemento que consuma energía, por ejemplo un motor, la resistencia interna de la batería produce una caída de tensión; el voltaje suministrado es inferior al que se mide en circuito abierto. Esto significa que parte de la energía de la batería es consumida y disipa en su interior en forma de calor.
• Baterías de LiPo. Una batería de LiPo (Litio Polímero) tiene un voltaje
nominal, cargado, de 3.7 V. Los niveles de voltaje de este tipo de baterías, nunca debe bajar de 3.0 V, ni subir de 4.3 V.
Las baterías de Li-Po, además de especificar su capacidad (en mAh) y su número de elementos (voltaje= nx3.7), indican la corriente máxima que son capaces de suministrar sin sufrir daños, en múltiplos de C (capacidad). Así, una batería de 800 mA/h y 15 C es capaz de suministrar una corriente máxima de 15x0.8A= 12A lógicamente, una batería dimensionada para proporcionar mayor corriente tiene también mayor peso y volumen, por lo que a la hora de escoger la batería de LiPo es necesario evaluar la corriente máxima que puede llegar a ser consumida. Las baterías de LiPo han permitido alcanzar una reducción de peso muy buena, que se ve reflejada en las características de tamaño y tiempos de mayor duración. Para cargar este tipo de baterías es necesario cargarlas con
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un valor menor a 1C; donde C es la capacidad; una batería de 1000 mA/h se debe cargar a 1A máximo, lo que nos da un tiempo de una hora.27
2.3.8.3 Combinación de cargador de baterías y alimentación directa. Implica la utilización de un circuito para cargar las baterías y mantener el dispositivo funcionando al mismo tiempo. Para poder realizar esta aplicación es necesario realizar una configuración de diodos Schottky para alternar los tipos de alimentación y que en el momento en que ingrese la alimentación directa se pueda cargar la batería y el dispositivo continué funcionando si presentar inconvenientes; de igual forma al realizar la desconexión de la alimentación directa el dispositivo debe seguir con sus funciones sin que se presenten perdidas de información. 2.3.9 Memorias. La mayoría de los procesos lógicos en electrónica digital se encuentran constituidos por sistemas que manipulan la información binaria para dar como resultado una o varias salidas. En el proceso de manipular la información, los sistemas requieren del almacenamiento temporal o permanente de los estados lógicos.
Las unidades de memoria son módulos conformados por un conjunto de condensadores agrupados de tal forma que almacenan varias palabras binarias de n bits. Cada una de ellas tiene la capacidad de almacenar un bit de información (1 o 0), y se conocen con el nombre de celdas de memoria. Las celdas o bits de memoria se ubican mediante la fila y la columna en la que se encuentra. Las palabras binarias se identifican con una dirección la cual define la ubicación dentro del arreglo y generalmente se designa con un número binario, octal o hexadecimal. En la mayoría de las aplicaciones se asocian en grupos de ocho unidades para formar bytes.
El parámetro básico de una memoria es su capacidad, la cual corresponde al total de unidades que puede almacenar. Regularmente estas memorias en la actualidad se consiguen en tamaños del orden megabytes.
Otro parámetro importante en las memorias es el tiempo de acceso este corresponde al tiempo que tarda la memoria en acceder a la información almacenada en una dirección. 2.3.9.1 Operaciones básicas de una Memoria. La función básica de las memorias es almacenar información. Sin embargo las memorias tienen la función específica de escribir y leer los datos en su interior. El orden lógico de funcionamiento de las memorias es: 27 http://www.icmm.csic.es/jaalonso/velec/baterias/bateria.htm
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• Apuntar a la dirección de memoria que se desea leer o escribir mediante el uso
del bus de direcciones • Selección del tipo de operación: Lectura o escritura. • Cargar los datos a almacenar (en el caso de una operación de escritura) • Retener los datos de la memoria (en el caso de una operación de lectura) • Habilitar o deshabilitar la memoria para una nueva operación. 2.3.9.2 Clases de Memorias. • Memorias de Solo Lectura (ROM) (Read Only Memory). Se caracterizan por
ser memorias de lectura y contienen celdas de memoria no volátiles, es decir que la información almacenada se conserva sin necesidad de energía. Este tipo de memoria se emplea para almacenar información de forma permanente o información que no cambie con mucha frecuencia.
• Memoria PROM (Programmable Read Only Memory). Esta memoria a
diferencia de la ROM no se programa durante el proceso de fabricación, en vez de ello la programación la efectúa el usuario y se puede realizar una sola vez, después de la cual no se puede borrar o volver a almacenar otra información. El proceso de programación es destructivo, es decir, que una vez grabada, no es posible borrarla o volverla a programas. Para almacenar la información se emplean dos técnicas: por destrucción de fusible o por destrucción de unión.
• Memoria EPROM (Erasable Read Only Memory). Esta memoria permite
realizar varias grabaciones de información. La programación se efectúa aplicando en un pin especial de la memoria una tensión entre 10 y 25 Voltios durante aproximadamente 50 ms, según el dispositivo, al mismo tiempo se direcciona la posición de memoria y se pone la información a las entradas de datos. La información contenida puede permanecer por un período aproximado de 10 años.
Por otra parte el borrado de la memoria se realiza mediante la exposición del dispositivo a rayos ultravioleta durante un tiempo aproximado de 10 a 30 minutos.
• Memoria EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only
Memory). La memoria EEPROM es programable y borrable eléctricamente.
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Actualmente estas memorias se construyen con transistores de tecnología MOS (Metal Oxide Silice) y MNOS (Metal Nitride-Oxide Silicon).
Esta memoria tiene algunas ventajas con respecto a la Memoria EPROM, de las cuales se pueden enumerar las siguientes:
Las palabras almacenadas en memoria se pueden borrar de forma individual.
Para borra la información no se requiere luz ultravioleta. Las memorias EEPROM no requieren programador Para reescribir no se necesita se necesita hacer un borrado previo. Se pueden reescribir aproximadamente unas 1000 veces sin que se
observen problemas para almacenar la información.
El tiempo de almacenamiento de la información es similar al de las EPROM, es decir aproximadamente 10 años.28
2.3.10 Microcontroladores. Los microcontroladores por sus características de tamaño, costo y funcionamiento constituyen una de las herramientas más importantes en el desarrollo de nueva tecnología dando solución a problemas de la vida cotidiana en diferentes ámbitos, además nos permite la realización de mejoras de forma fácil y rápida dependiendo de las necesidades del usuario y su entorno. A través de los recursos que poseen los microcontroladores permiten el manejo de elementos externos, basados en los requerimientos propios de cada elemento se logra por medio de la programación generar las señales propias para su funcionamiento. Al integrar diferentes elementos que nos permitan la interacción en un proceso, la aplicación del microcontrolador es más compleja pero a su vez al emplearlo tendremos una solución económica con una reducción de tamaño considerable del hardware o instrumento creado para tal fin. Las características del lenguaje dependen del fabricante así como de la arquitectura que se emplea en la construcción, el código de instrucciones puede ser reducido o complejo, el código reducido presenta las operaciones básicas para el manejo del microcontrolador, permitiendo que el usuario sea quien limite la creación de aplicaciones porque las operaciones complejas son realizadas a partir de la operaciones básicas. El manejo de código de instrucciones complejo permite una mayor facilidad de trabajo al poseer un mayor número de instrucciones, permite diseñar aplicaciones con un mayor grado de complejidad al tener instrucciones de un mayor nivel, el usuario puede manejar distintos procesos de control, además de diferentes teorías para el diseño. 28 http://encuentro.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2000477/lecciones/100101.htm.
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Las principales marcas conocidas del mercado con Microchip y Motorola, las características de los integrados que poseen gran variedad de recursos de cada marca se presentan a continuación.
Tabla 6. Comparación de características Microcontroladores
Fabricante MOTOROLA MICROCHIP Referencia MC68HC908GP32 PIC16F877A
Arquitectura Von Neuman Harvard Frecuencia
máxima 32 Mhz 20Mhz
Tamaño Registros internos
8 bits
8 bits
Código de instrucciones
CISC (107 instrucciones) RISC (35 – 66 instrucciones)
Memoria Flash 32 Kbytes 14 Kbytes Memoria RAM 512 bytes 368 bytes
Tamaño de registros internos
8 bits
8 bits
Entradas/Salidas 33 33 Conversor A/D 8 conversores con resolución de 8
bits 8 conversores con resolución de 10
bits Comunicación
Serial Sincrona y asíncrona (SPI - SCI)
SCI manejado a través USART (Universal Serial Asíncrono Receptor Transmisor). Norma de protocolos de comunicación IEEE.
PWM
Tiene 2 canales: PWM0 D4 CH0 PWM1 D5 CH1
Tiene 2 canales: CCP1 RC2 CCP2 RC1
Temporizadores (Timers)
2 temporizadores de 16 bits 2 temporizadores de 8 bits 1 temporizador de 16 bits
Relación
Señal/Ruido
Apto para trabajar ambientes industriales.
Apto para aplicaciones didácticas, la referencia para aplicaciones industriales se identifican con la letra I.
Lenguajes de Programación
ASEMBLER C ++
ASEMBLER C ++
Herramientas para
programación
Codewarrior, winide (instruccional escrito)
Microgrades (entorno grafico)
MPLAB, PIC C (Instruccional escrito)
Costo $ 17.000 $ 20.000 Fuente: Autores.
Para la programación del microcontrolador se puede realizar en lenguaje máquina (asembler), en un lenguaje de mayor nivel (lenguaje C) o a través de lenguaje gráfico el cual es orientado al manejo de objetos. Cada lenguaje posee sus ventajas y desventajas, al manejar el lenguaje asembler el código de la aplicación maneja directamente el hardware del microcontrolador que es una ventaja, pero al
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momento de realizar correcciones de mejoramiento el ubicar el error es mucho más complicado, y al realizar la corrección del error hay que mirar las condiciones de los segmentos de programación involucrados para no tener que volver a realizar todo el programa. El manejo del lenguaje grafico basado en objetos permite una forma de diseño más compleja, pero a su vez al momento de la corrección de fallas por su trabajo por módulos permite una localización y ajuste de errores en una forma más eficiente. 2.3.11 Máquinas de estado. "Una máquina de estados está definida por dos funciones, una calcula el estado siguiente en que se encontrará el sistema, y la otra calcula la salida. El estado siguiente se calcula, en general, en función de las entradas y del estado presente. La salida se calcula como una función del estado presente y las entradas” 29 • El estado. El estado es en si la función actual que está cumpliendo el
sistema, es decir una tarea específica para un momento determinado de operación. Existen, entonces, dos tipos de estados: El estado presente y el estado futuro, que será la operación que es realizada dependiendo de las condiciones del estado presente. Generalmente se representa como un círculo.
Figura 26. Representación de un estado
Fuente: Entorno Microgrades, Control Key.
• La transición. Los cambios entre los estados se denominan transiciones
(borrar coma) y permiten el cambio de operaciones a una máquina de estados. Estas transiciones pueden estar ligadas directamente con las entradas del proceso o a partir de decisiones del estado. Se representa como una flecha entre dos estados
29 Fernando Pardo, Universidad Valencia, VHDL lenguaje de modelado
76
Figura 27. Representación de la transición de estado
Fuente: Entorno Microgrades, Control Key.
• El proceso. Cuando se conjugan los estados y las transiciones, se construye
un proceso que realiza una labor completa de cada estado y con el cual se ejecuta una tarea determinada.
Figura 28. Representación de proceso en máquinas de estado
Fuente: Entorno Microgrades, Control Key.
• Inicio y Final. Un estado tiene tres características principales: un inicio, un
final y una acción. Lo primero que ocurre es que cuando se ingresa a este estado, se pueden adecuar variables que trabajen sobre el mismo antes de ejecutar las acciones del mismo.
En la acción se lleva a cabo la operación normal del estado, hasta que se decide realizar un cambio de estado, es allí cuando se ejecuta un final de estado, en el cual se optar por realizar acciones de culminación del estado.30
30 Entorno Microgrades pág 40, Control Key. www.microgrades.com
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Figura 29. Características del estado
Fuente: Entorno Microgrades, Control Key.
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3. METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN Ésta investigación está basada en el enfoque empírico – analítico, de tipo descriptivo, el cual incluye tanto el análisis de resultados como la experimentación para lograr caracterizar el problema de estudio. El diseño del dispositivo dependerá de ciertas variables y parámetros generadas a partir del análisis de la población de estudio, el cual se realiza de manera constante con el fin de obtener el diseño más apropiado que supla la necesidad de comunicación en la misma. El siguiente esquema explica la metodología que se emplea en el desarrollo del proyecto desde la Facultad de Ingeniería.
Figura 30. Esquema metodológico desarrollo proyecto
Fuente: Autores Edutronic.
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Figura 31. Esquema evaluación proyecto
Construcción e Implementación
Realización de las Mejoras
correspondientes.
Validación del Dispositivo con la población objeto de estudio.
Aportes y conclusiones
Evaluación y elección del diseño más
apropiado.
Fuente: Autores Edutronic.
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB El trabajo de grado se enmarca dentro de la línea de investigación: Tecnologías actuales y sociedad. Facultad de Ingeniería. Sublínea de Investigación. Procesamiento digital y análogo de señales. 3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 3.3.1 Sitios: • Páginas Web. • Bibliotecas de instituciones en Bogotá. • Observación de campo (Ver Anexo A). • Entrevistas personales (Ver Anexo B y C).
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3.3.2 Rangos de selección de información: • Tipo de limitación. Parálisis cerebral cuadripléjica espástica. • Población. Niños con parálisis cerebral cuadripléjica espástica. • Herramientas didácticas utilizadas en los métodos de enseñanza aprendizaje y
comunicación a nivel nacional e internacional. • Enfoques pedagógicos. Los concernientes a niños con parálisis cerebral. • Investigaciones realizadas por universidades y centros de información para
niños con parálisis cerebral. • Usos actuales de herramientas tecnológicas en el proceso de comunicación de
niños con parálisis cerebral. 3.3.3 Organización de la información. Se organiza la información técnica actual y se realizan propuestas teóricas y sugerencias recogidas de la información. Se reseñan las propuestas pedagógicas que tienen que ver con parálisis cerebral. 3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA La población de estudio es la población con parálisis cerebral, que presentan disartria del habla y cuadriplejia espástica de Aconiño y PROPACE, Instituciones dedicadas al cuidado y enseñanza de niños que presenten éste tipo de discapacidad. 3.5 HIPÓTESIS La mayoría de los niños con parálisis cerebral, poseen un gran impedimento o defectos en su capacidad motora, lo que incluye el aparato fono articulador y por tal motivo no poseen la capacidad de expresión oral ni físicas necesarias para poder expresar sus ideas con libertad; de igual forma no poseen los conocimientos de lecto-escritura que puedan ayudarlos a expresar sus ideas en papel. Es por esto, que se cree que la construcción de un dispositivo que posea características tales como, la visualización de pictogramas o una asociación entre dibujos y palabras, ayudara a los niños a expresar sus ideas con más claridad y rapidez.
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Las características que posiblemente deba poseer, el dispositivo para brindar esta ayuda son: • Visualización de pictogramas. • Facilidad para construir mensajes. • Organización de los mensajes. • Transmisión y recepción de mensajes. • Inalámbrico. • Bajo peso. • Anuncio luminiscente o vibro-táctil de la transmisión o la recepción de
mensajes. • Portátil. 3.6 VARIABLES31 3.6.1 Dependientes: • La velocidad de transmisión de datos entre dispositivos. • La velocidad de procesamiento del dispositivo. • La velocidad de respuesta de una orden. • La cantidad de dispositivos que pueden interactuar a la vez. • El número de mensajes máximo. 3.6.2 Independientes: • Capacidad de comprensión de los dibujos por los usuarios. • Que tan representativos son los mensajes para el usuario. • Capacidad intelectual de los usuarios. • Forma en que manejan los usuarios el dispositivo. • El ambiente de utilización del dispositivo.
31 Las variables del proyecto fueron tomadas con respecto al diseño del dispositivo.
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4. DESARROLLO INGENIERIL 4.1 DESCRIPCIÓN DEL DISPOSITIVO La investigación consiste en el diseño y construcción de un sistema tecnológico de ayuda que soporte el proceso de comunicación en la población con parálisis cerebral que presenta cuadriplejia espástica (dispraxia del habla). Para lograr un diseño óptimo de este dispositivo se tienen en cuenta criterios como: tipo de discapacidad, edad promedio, capacidad cognitiva, influencia socio – económica y un ambiente favorable para la implementación del mismo. Dichos aspectos permiten definir las especificaciones y características del dispositivo (tipo de signos empleados, sistema de percepción, programación y visualización). Lo que se espera es crear un dispositivo que interactué entre el docente y el estudiante transmitiendo mensajes de imagen y texto entre dispositivos, de acuerdo al nivel cognitivo y de comunicación que tenga la población objeto de estudio para hacer más viable su implementación. Las características generales que debe poseer el dispositivo son: Que sea portátil, inalámbrico, que visualice diferentes imágenes simbólicas, de acuerdo a las necesidades específicas de la población. Para lograr esto se va a manejar una LCD grafica de 128 * 64 píxeles; para el sistema de comunicación inalámbrico, se encontró un módulo en el mercado con su respectivo sistema de modulación y desmodulación; el controlador es un chip motorola, esto depende del tipo de comunicación y de la programación que se use para la transmisión de datos entre dispositivos; la interfase humano-máquina se realizará a través de un teclado. El dispositivo se desarrollará mediante los módulos de comunicación, de visualización, de almacenamiento de datos, de control y de alimentación. 4.2 MÓDULO DE COMUNICACIÓN Para la comunicación se utiliza una salida de datos de modo serial, debido a que maneja dos líneas para la transmisión, y para su utilización no requiere gran cantidad de elementos físicos. Este modo de transmisión maneja una codificación NRZ (no retorno a cero), es decir, cuando la línea de datos se encuentra sin uso permanece en estado alto, para iniciar una transmisión en este código se emplea una transición a cero como indicador de inicio y fin de transmisión.
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En el receptor y el transmisor se debe efectuar un muestreo a igual frecuencia, de los indicadores de recepción y transmisión. El código NRZ no es autosincronizante, y su principal ventaja es que al emplear pulsos de larga duración requiere menor ancho de banda que otros sistemas de codificación que emplean pulsos más cortos. El medio de transmisión es un medio no guiado, es decir, no se encausan las ondas electromagnéticas a través de ningún elemento físico, el medio de propagación es el aire. Debido a las características presentes en los medios no guiados y las condiciones de la población de estudio se elige un sistema inalámbrico como la transmisión por radiofrecuencia, ya que permite un mayor alcance y al no tener un medio físico para la comunicación permite tener una mayor movilidad del usuario. Como elementos transmisores se emplean los módulos (TLP434, RLP434) fabricados por Laipac. El módulo de transmisión posee las siguientes características:
Tabla 7. Características del Transmisor de Radiofrecuencia Transmisor TLP434
Modulación ASK Voltaje de operación 2 – 12 VDC Frecuencia de Sintonización 433.92 Mhz Alcance promedio 100 mts en línea de visión Rata de datos 4.8 Kbps
Dimensiones (10.3 x 13.3) mm. A x L Fuente: Datasheet TLP434 / RLP434.
La transmisión se maneja a través de un buffer el cual nos permite la ubicación de los datos de acuerdo con las necesidades de la transmisión, maneja una velocidad 2400 baudios. En los datos se manejaran unos datos para la sincronización o el ajuste del receptor, lo cual permite que los datos sean recibidos, de otra manera solo se recibirá ruido. La trama serial posee los siguientes datos:
Figura 32. Señal de comunicación
Fuente autores.
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El preámbulo nos permite la sincronización del transmisor con el receptor, esta constituido por dos bytes, el primero el dato AA, seguido por FF ambos en hexadecimal. El dato AA que es equivalente en binario a 10101010, permite que el receptor se sintonice a la misma frecuencia del emisor, para que al llegar los datos del mensaje sean los correspondientes a los enviados. El Dato FF es 11111111 en binario, la función que cumple este dato es dar un tiempo de espera en la trama, debido a que no sabemos a partir de que bit del primer dato empezara a estar sincronizado el receptor. Los datos entregan información como: ID TX Dispositivo que envía ID RX Dispositivo que recibe Icono 1 Información del pronombre Icono 2 Información de la acción Icono 3 Información del complemento La información contenida en los tres bytes de íconos tiene un formato, el cual nos permite ubicar la posición de memoria donde se encuentra el icono a visualizar. Para el icono 1, se encuentran los valores de 00 a 07 o de 10 a 17, el primer digito es el número de menú al que pertenece el icono y el segundo digito es el número de icono. Con el primer digito se ubica la posición de memoria donde inician los íconos del menú, el segundo icono da la cantidad de veces que debe sumar 280 que es el tamaño del icono de mensaje.
Tabla 8. Características del receptor de Radiofrecuencia Receptor RLP434
Modulación ASK Voltaje de operación 3.3 – 6 VDC Frecuencia de Sintonización 433.92 Mhz Rata de datos 4.8 Kbps
Dimensiones (43.4 x 11.5) mm. A x L Fuente: Datasheet TLP434 / RLP434.
La antena permite mejorar el alcance de la comunicación de los módulos de radiofrecuencia, es necesario seleccionar la clase de antena y sus parámetros.
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Comúnmente estos módulos son usados con una antena monopolo omnidireccional, la cual tiene unas características, la antena debe encontrarse en ángulo recto del plano de tierra del dispositivo, y su longitud es determinada por
4λ , donde λ es la longitud de onda de la señal de transmisión.32
Figura 33. Antena monopolo omnidireccional
Fuente : KRAUS, Jhon D, ANTENNAS FOR ALL APPLICATIONS.
señaldeFrecuencialuzladeVelocidad
fc
⇒=λ
cmMhz
1244.69434
scm 03000000000
==λ
cmcm 281.174
1244.694 ==λ
La longitud de la antena es de 17.281 cm, perpendicular al plano de tierra de los dispositivos de comunicación.
32 KRAUS, Jhon D, MARHEFKA, Ronald J. ANTENNAS FOR ALL APPLICATIONS. Editorial Mc Graw Hill. 2002. Pág. 60, III Edición.
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4.3 MÓDULO DE VISUALIZACIÓN Se decidió utilizar un display grafico y no un display Alfanumérico, debido principalmente a que se va a trabajar con niños, ellos no poseen una buena comprensión del lenguaje escrito y les es mas fácil asociar las imágenes con su entorno, por esta razón es más fácil la comprensión de imágenes que simbolizan una acción o un evento y no de frases escritas. Dentro de los display gráficos se encuentran los de matriz de LEDs, o los de pantalla de cristal liquido optando por los segundos debido principalmente a tamaño, velocidad, facilidad de manejo y baja potencia de consumo. 4.3.1 Características. Estas son las características físicas de los display obtenidos. • Display número 1.
Empresa: Crystalfontz America, Inc. Modelo Nº: CFAG12864B-TMI-V
Tabla 9. Características físicas LCD 1 Item Dimensión Unidades
Número de caracteres 128 x 64 Puntos � Dimensiones del display 75.0 x 52.7 x 8.9(MAX) Mm
Área visible 60.0 x 32.6 Mm Area de grafica 55.0 x 27.48 Mm Área de punto 0.41 x 0.41 Mm Base del punto 0.44 x 0.44 Mm Tipo de LCD STN Negativo, Transmisible , azul
Ciclo 1/64 Dirección de visibilidad 6 horas
Tipo de luz trasera LED de luz blanca Fuente: Datasheet LCD CFAG12864B-TMI-V.
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Tabla 10. Configuración del Terminal de comandos LCD 1 PINES DE LA LCD
1 Vss V: 0V 2 Vdd V: 5V 3 Vo V: Voltaje Variable
4 DT_INS H: Data L: Instructions
5 RW H: Read (MPU ← Module) L: Write (MPU → Module)
6 E H: Señal Activa 7 - 14 DB0 − DB7 Data Bits
15 CS1 H: Column 1 − 64 16 CS2 H: Column 65 − 128 17 RST L: Señal de Reset 18 Vout V: Voltaje Negativo de Salida 19 A V: Back Light 20 K V: 0V
Fuente: Datasheet LCD CFAG12864B-TMI-V. • Display número 2.
Empresa: Powertip corporation. Modelo Nº: PG12864BRS-ANN-H (Ver.0)
Tabla 11. Características físicas LCD 2 Item Dimensión Unidades
Número de caracteres 128 x 64 Puntos � Dimensiones del display 93.0 x 70.0 x 10.2(MAX) mm
Área visible 72.0 x 40.0 mm Area de grafica 66.52 x 33.24 mm Área de punto 0.48 x 0.48 mm Base del punto 0.52 x 0.52 mm Tipo de LCD STN, Gris, Transmisible , Positiva, Temperatura Extendida
Ciclo 1/64 Dirección de visibilidad 6 horas
Tipo de luz trasera LED de luz blanca Fuente: Datasheet LCD PG12864BRS-ANN-H.
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Tabla 12. Configuración del Terminal de comandos LCD 2 PINES DE LA LCD
1 Vss V: 0V 2 Vdd V: 5V 3 Vo V: Voltaje Variable
4 DT_INS H: Data L: Instructions
5 RW H: Read (MPU ← Module) L: Write (MPU → Module)
6 E H: Señal Activa 7 - 14 DB0 − DB7 Data Bits
15 CS1 H: Column 1 − 64 16 CS2 H: Column 65 − 128 17 RST L: Señal de Reset 18 Vout V: Voltaje Negativo de Salida 19 A V: Back Light 20 K V: 0V
Fuente: Datasheet LCD PG12864BRS-ANN-H.
Tabla 13. Tiempos de escritura y lectura de los display
Fuente: Datasheet LCD CFAG12864B-TMI-V.
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Figura 34. Tiempos de escritura LCD gráfica.
Fuente: Datasheet LCD CFAG12864B-TMI-V.
Para que la LCD acepte los datos o las instrucciones es necesario seguir el diagrama de tiempos, el cual indica que para escritura, se debe encender o apagar la mitad de la pantalla deseada de acuerdo a los bit de selección CS1 o CS2, activar o desactivar el bit de dato o instrucción esperar min 140ns y activar el bit de enable E, activar el dato o instrucción en el puerto DB0 ∼ DB7 antes de los siguientes 250ns, apagar el bit de enable E y esperar mínimo 10 ns para desactivar el los datos del puerto DB0 ∼ DB7 y los bit CS1 o CS2 que hallan sido activados. Estos comandos fueron comprobados mediante un laboratorio. (Ver Anexo D)
Figura 35. Proceso de salida de datos a la LCD
SALIDA_DISPLAY
Se manda al puerto de la LCD, los bits activados y los datos o instrucciones que
se encuentran en el Acumulador
Se activa el enable E=1Espera un tiempo
Se desactiva el enable E=0
Fuente: Autores.
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• Descripción de los comandos de la LCD para escritura:
Tabla 14. Secuencia de comandos LCD R/W D/I DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
Encendido=1 Apagado=0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D
Inicio de línea 0 0 1 1 A A A A A A Posición en Y 0 0 1 0 1 1 1 A A A Posición en X 0 0 0 1 A A A A A A Escritura 0 1 D D D D D D D D
Fuente: Datasheet LCD CFAG12864B-TMI-V.
El encendido del display se cambia la D por 1 para encender el display o 0 para apagarlo.
El inicio de línea se refiere a la posición que se quiere correr el dibujo en
posición vertical, de esta forma el dibujo se corre hacia arriba o hacia abajo en 64 posiciones.
La posición en Y es igual a 8 paginas ya que se tiene la pantalla de 64 bit
en Y la cual es dividida por el bus, así el display se grafica por líneas horizontales.
En X el display es de 128 posiciones pero con el bit CS1 se selecciona la
parte izquierda del display y con el bit CS2 la parte derecha del display, por este motivo solo se seleccionan 64 posiciones en X.
Las anteriores instrucciones son necesarias si se quiere controlar la
posición de escritura del display, después de esto solo se activan los bit que se desea ver en el display.
Esta es la rutina de configuración inicial del display: En ella se envían los datos al display configurando su posición cero o inicial, los bits mostrados con valor A son cambiados por 0, los datos obtenidos son enviados al registro del acumulador, luego es llamada la rutina SALIDA_DISPLAY para que ejecute la acción deseada.
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Figura 36. Secuencia configuración LCD
Fuente: Autores.
4.3.2 Clasificación de los Dibujos. Dentro de los gráficos se encuentran las siguientes partes: • Pantalla de presentación. • Menú de Pronombres. • Menú de Acciones. • Menú de Complementos:
Complementos de Quiero. Complementos de Necesito. Complementos de Estoy. Complementos de Tengo.
• Mensajes de recepción.
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Pantalla de presentación:
Figura 37. Logo presentación dispositivo
Fuente: Autores.
Para los menús manejados en el dispositivo es necesario decir que la numeración de los íconos es de cero a siete y que su organización en la pantalla es como sigue:
Figura 38. Numeración íconos de menú
Fuente: Autores.
La forma de selección se realiza mediante un desplazamiento libre sobre el menú, mediante un cursor que indica el icono seleccionado, posteriormente se presiona el botón de aceptar, para almacenar en una variable del programa, el número con el cual se encuentra identificado cada icono. Menús de Pronombres:
Figura 39. Menús de pronombres
Fuente: Autores.
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Menú de Acciones:
Figura 40. Menú de acciones
Fuente: Autores.
El primer icono significa Quiero. El segundo icono significa Necesito. El tercero icono significa Estoy. El cuarto icono significa Tengo. A cada uno de los íconos le corresponde un menú diferente que complementa el significado de la oración. Menú de complementos de quiero:
Figura 41. Menú 1 complemento de quiero
Fuente: Autores.
El primer icono significa Ir al baño. El segundo icono significa Bañarse. El tercero icono significa Vestir. El cuarto icono significa Desvestir. El quinto icono significa Levantarse. El sexto icono significa Sentarse. El séptimo icono significa Subir. El octavo icono significa Bajar.
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Figura 42. Menú 2 complemento de quiero
Fuente: Autores.
El primer icono significa Salir. El segundo icono significa Entrar. El tercero icono significa Estudiar. El cuarto icono significa Leer. El quinto icono significa Rayar. El sexto icono significa Colorear. El séptimo icono significa Dibujar. El octavo icono significa Pintar.
Figura 43. Menú 3 complemento de quiero
Fuente: Autores.
El primer icono significa Picar. El segundo icono significa Ensartar. El tercero icono significa Abrasar. El cuarto icono significa Un beso. El quinto icono significa Hablar. El sexto icono significa Saludar. El séptimo icono significa Dar. El octavo icono significa Jugar.
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Menú de Complemento de Necesito:
Figura 44. Menú complemento necesito
Fuente: Autores.
El primer icono significa Ayuda. El segundo icono significa Mi camisa. El tercero icono significa Mi pantalón. El cuarto icono significa Mi saco. El quinto icono significa Mis zapatos. El sexto icono significa Peinarme. El séptimo icono significa Cubiertos. El octavo icono significa Tasa o vaso. Menú de Complemento de Estoy:
Figura 45. Menú complemento estoy
Fuente: Autores.
El primer icono significa Feliz. El segundo icono significa Triste. El tercero icono significa Enojado. El cuarto icono significa Aburrido. El quinto icono significa Sorprendido. El sexto icono significa Cansado. El séptimo icono significa Enfermo. El octavo icono significa Sucio.
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Menú de Complemento de Tengo:
Figura 46. Menú complemento tengo
Fuente: Autores.
El primer icono significa Calor. El segundo icono significa Frió. El tercero icono significa Hambre. El cuarto icono significa Sed. El quinto icono significa Sueño. El sexto icono significa Miedo. El séptimo icono significa Tarea. El octavo icono significa Dinero. Ejemplo de un mensaje típico de recepción:
Figura 47. Mensaje recibido
Fuente: Autores.
4.3.3 Conversión de dibujos en datos. Los dibujos son convertidos en datos binarios, para que puedan ser entendidos por el microcontrolador, que es el encargado de enviarlos a la pantalla LCD, donde cada punto o píxel negro equivale a un 1 binario y cada píxel blanco es un 0.
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Figura 48. Gráfico de icono
Fuente: Autores.
Los datos que utiliza el microcontrolador son de ocho bits, por esta razón los datos del dibujo son leídos en grupos de ocho de izquierda a derecha. En la siguiente figura se resalta la línea que vamos a transformar en byte y que posteriormente transformaremos a hexadecimal para comodidad y fácil identificación de los datos.
Figura 49. Lectura primer dato
Fuente: Autores.
Éste dato corresponde al número B”00000011” que equivale al número h03.
Figura 50. Lectura segundo dato
Fuente: Autores.
Éste dato corresponde al número B”10000001” que equivale al número h81.
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Figura 51. Lectura tercer dato
Fuente: Autores.
Éste dato corresponde al número B”11000000” que equivale al número hC0. Para realizar este proceso de una forma mas rápida y efectiva, se cuenta con un programa hallado en la Internet33, el cual se encarga de transformar los dibujos realizados a números hexadecimales y a los cuales se les realiza un pequeño ajuste al formato del microcontrolador para que este lo pueda manejar.
Figura 52. Programa fastLCD 1.2.0 procesando imagén
Fuente: Autores.
El programa entrega un archivo de texto con la siguiente información del la imagen:
33 http://www.fastavr.com/
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Figura 53. Datos entregados por el programa fastLCD
Fuente: Autores.
Después de realizar las modificaciones necesarias, para adecuar la información, al formato de tablas del microcontrolador, la información queda de la siguiente forma:
Figura 54. Arreglo datos rutina programación
Fuente: Autores.
4.3.4 Forma de graficar un icono. Para graficar las diferentes imágenes guardadas, es necesario configurar en el programa algunas variables y llamar la rutina de DESCARGA_REGIÓN, que es la encargada de ordenar los datos en la pantalla; estas variables son usadas para que la rutina realice bien las operaciones programadas y grafique como se desea. Las variables usadas son: • La cantidad de datos o TAMAÑO_REGIÓN. • El ancho de la región o COLUMNAS_REGIÓN. • La posición inicial en X u ORIGEN_X_REGIÓN. • La posición inicial en Y u ORIGEN_Y_REGIÓN.
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Además de esto antes de llamar la rutina DESCARGA_REGIÓN, es necesario cargar los datos a graficar, en el buffer llamado BUFFER_REGIÓN. 4.4 MÓDULO DE ALMACENAMIENTO DE DATOS Para el almacenamiento de datos se utiliza una memoria serial, que maneja el bus I2C, ya que maneja solo dos líneas para la comunicación y al emplear el protocolo I2C nos permite la conexión de otros dispositivos en el bus, solo realizando el direccionamiento de cada uno de los dispositivos, este direccionamiento se realiza en forma externa al integrado. Las dos líneas que utiliza para la comunicación serial son (SCL, SDA) • SCL (Serial clock). Este pin es usado para sincronizar la transferencia de
datos desde y hacia el dispositivo. • SDA (Serial data). Es un pin bidireccional utilizado para la transferencia de
direcciones, datos de entrada o datos de salida del dispositivo. Para transferencia normal de datos, SDA solo permite el cambio durante el estado bajo de SCL. Los cambios durante el estado alto de SCL son reservados para indicar las condiciones de inicio y fin de transmisión.
4.4.1 Características de bus I2C. El protocolo ha sido definido de la siguiente manera: • La transferencia de datos puede ser iniciada solo cuando el bus de transmisión
no este ocupado. • Durante la transferencia de datos, la línea de datos debe permanecer estable
cada vez que la línea de reloj este en alto, los cambios de la línea de datos mientras se encuentra en alto la línea del reloj pude interpretarse como condiciones de inicio y fin.
Las condiciones del Bus están definidas por: • Bus no ocupado. Las líneas de datos y reloj se encuentran en estado alto. • Inicio de transferencia de datos. La transición de alto a bajo de la línea de
datos mientas que la línea de reloj permanece en alto determina la condición de inicio de transferencia. Todos los comandos deben ser precedidos por la condición de inicio.
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• Fin transferencia de datos. La transición de bajo a alto de la línea de datos
mientras que la línea de reloj permanece en alto determina la condición de fin de transferencia. Todos los comandos deben terminar con la condición de fin de transferencia.
• Validación datos. El estado de la línea de datos representa la validez de los
datos cuando después de una condición de inicio, la línea de datos es estable durante un periodo de estado alto de la línea de reloj. Cada transferencia de datos es iniciada con una condición de inicio y terminada con la condición de fin. El número de bytes de datos transferidos entre las condiciones de inicio y fin son determinados por el dispositivo maestro.
• Reconocimiento. Cada dispositivo receptor, cuando es diseccionado esta
obligado ha generar una señal de reconocimiento después de la recepción de cada datos.
Figura 55. Señales manejo bus I2C
Fuente:Datasheet 24LC512.
4.4.2 Almacenamiento de información. La información se almacena de acuerdo con la imagen a visualizar por medio de la LCD gráfica y la frecuencia con que se usa para las diferentes acciones que se realizan en el proceso de comunicación. Existen tres tipos de imagen que se visualizan a través de la LCD, las cuales son: el logo de presentación del dispositivo, los menús para la selección de los distintos elementos del mensaje y por ultimo el mensaje. Los datos del logo que identifica el dispositivo son almacenados horizontalmente.
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Figura 56. Orden de alamcenamiento de datos logo
Fuente: Autores.
Los datos de cada renglón son 128 posiciones de memoria, cada cuadro contiene ocho bytes, El almacenamiento de esta imagen al no ser usada sino una vez y al no presentar ningún efecto o necesidad de señalamiento no tiene ninguna característica especial para su almacenamiento. La siguiente clase de imagen a presentar son los menús, los que se visualizan a partir de sus íconos. Estos son almacenados en grupos de 128 posiciones de memoria, dado que los íconos tienen un tamaño de 32 x 32 puntos (píxeles).
Figura 57. Icono y efecto de selección de icono
Fuente: Autores.
Para el almacenamiento de los menús, se decide realizar por íconos debido a que será usado frecuentemente, al necesitarse identificar el icono donde esta ubicado, dada esta condición se crea un cursor como apuntador para realizar la selección del icono. Para la creación del cursor se empleo como efecto la inversión de los datos correspondientes al icono en el cual se encuentra ubicado. Por último se almacenan los íconos correspondientes a los del menú, pero con un texto que hace referencia a la imagen o idea que se desea transmitir. El tamaño de los pictogramas de mensaje es de 40 x 56 puntos (píxeles), 280 posiciones de memoria.
Figura 58. Icono de mensaje
Fuente: Autores.
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El manejo de la información por íconos, permite identificar a partir de que posición de memoria inician los datos pertenecientes a cada menú, y así mismo la ubicación de los íconos que contiene este menú. Para el almacenamiento de datos en la memoria se crea una aplicación que permite introducir gran cantidad de datos haciendo el proceso menos tedioso y demorado. La aplicación para grabar datos en la memoria I2C solo requiere que se le diga la cantidad de dibujos que se quiere grabar, cuantos son los datos por dibujo, la cantidad de datos que se pueden guardar en la memoria por ciclo, lo que nos da la cantidad de veces por dibujo que se tiene que realizar y por ultimo la posición donde se quiere empezar a grabar dentro de la memoria. Ejemplo:
Figura 59. Ejemplo icono, número de pixeles 1024
Fuente: Autores.
Para éste dibujo se requieren un total de 128 Bytes; si la cantidad de datos que se guarda en la memoria por ciclo es de 32 que es el número máximo de datos que microgrades puede guardar cuando se utiliza una tabla, entonces la cantidad de veces que tiene que realizar el ciclo es de 4 y si adicionalmente se tienen mas dibujos deben ser de las mismas características de este. Adicionalmente el programa posee un estado para la verificación manual de cada uno de los datos por si se llega a necesitar, en este estado se permite el desplazamiento por cada una de las posiciones de memoria, para la revisión del dato que se encuentra en esta posición. El funcionamiento por estados es el siguiente:
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Figura 60. Máquina de estados de grabación memoria I2C
Fuente: Autores.
4.5 MÓDULO DE CONTROL Para administrar el trabajo de los distintos periféricos se seleccionó un microcontrolador, dado a que es un elemento programable brinda flexibilidad para el desarrollo de la aplicación de control, además sus dimensiones favorecen para obtener un tamaño ideal para la manipulación del dispositivo de comunicación. Al presentar mejores características en campos indispensables para el desarrollo se determina utilizar el Microcontrolador Motorola MC68HC908GP32: (De acuerdo a la siguiente tabla donde se presentan los criterios de selección).
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Tabla 15. Criterios de selección Característica Razón selección
Frecuencia
Máxima operación
32 Mhz
Al emplear dispositivos que manejan gran información para generar una visualización (1024 datos), se debe emplear una velocidad alta para eliminar el efecto de barrido de datos al momento de realizar la visualización del mensaje.
Código de Instrucciones
CISC
(Complex instruction set computer), Al poseer 107 instrucciones entre ellas operaciones aritméticas permite un mayor manejo y posibilidades de programación, facilitando la implementación de una lógica estructurada en el desarrollo de cualquier proyecto.
Tamaño de
Memoria (Flash) (RAM)
32 Kbytes
(Flash) 512 Bytes
(RAM)
Para las características que debe cumplir el dispositivo de comunicación la memoria es un recurso fundamental, ya que no se puede determinar el tamaño de la aplicación y permite tener una tolerancia de espacio para la programación y realización de futuras mejoras.
Herramienta
de Programación
Microgrades
El desarrollo a través de esta herramienta permite un diseño estructurado a partir de los recursos y periféricos con los que cuenta el dispositivo de comunicación, a su vez permite de una manera más rápida y eficiente la corrección de errores durante su funcionamiento.
Fuente: Autores. El lenguaje de programación seleccionado es Microgrades por estar orientado a objetos, permitiendo un desarrollo modular el cual genera una mejor estructuración de la aplicación para la detección, corrección de errores y mejoramiento del dispositivo haciendo menor el tiempo empleado para dicho fin. De acuerdo con la filosofía de trabajo de Microgrades, su funcionamiento no es en el dominio del tiempo sino en dominio de la frecuencia, lo que permite que el microcontrolador recorra todas las tareas y las condiciones implícitas en las tareas evitando que ejecute las instrucciones de estas o salte a la siguiente tarea. El concepto de multitarea es posible por su funcionamiento basado en la frecuencia, ya que revisa las condiciones para cada tarea. Si estas tareas se encuentran relacionadas no se pondrán en funcionamiento a menos que la que controle el proceso lo autorice, si son totalmente independientes tendrán una relación entre las ejecuciones dependiendo de la clase de tarea que sea o de los elementos que controle.
106
Un programa en el dominio de la frecuencia permite evitar que los ruidos afecten la ejecución, los rebotes generados por un pulsador no serán visibles si este se encuentra en una tarea a una frecuencia baja. Si el programa no es capaz de ejecutar todas las tareas a una frecuencia establecida, se recurre a dividir el programa en múltiples tareas de acuerdo con la función que cumple y los dispositivos que controla. Las tareas normales y lentas; cada una de éstas se ejecutará ciertas cantidad veces desde la tarea rápida, asumiendo que la tarea normal tiene un periodo igual al periodo de la tarea rápida n veces. Cada vez que se ejecuta una tarea rápida, se corre una de las tareas que se encuentran de la tarea normal, demostrando así que la tarea rápida siempre tiene una mayor frecuencia que la tarea normal.34
Figura 61. Esquema núcleo de microgrades
Fuente: Ayuda programa microgrades.
El diseño de proyectos en microgrades se basa en los siguientes principios: • Programación estructurada. Los programas deben sostener una
metodología modular; es decir, que cada parte del programa esta representada y desarrollada en varios bloques; otra característica de este tipo de programación es la no existencia de saltos a bloques anteriores, el único salto que existe es una vez se halla recorrido todo el programa, por lo tanto ningún bloque quedara “enganchado” dentro de un ciclo sino que cada bloque dejará fluir libremente el programa.
34 Extraido ENTORNO microgrades pág 6 (BIS – CONTROL KEY)
107
• Programación por capas
Figura 62. Secuencia desarrollo de proyectos
Aplicación
Sistema Operativo
RAM
BIOS
Puertos
Hardware
Núcleo
Fuente: Ayuda programa microgrades. El diagrama presenta la manera de plantear el diseño de cualquier aplicación, se debe desarrollar en forma ascendente. Hardware. selección de periféricos que caracterizan el dispositivo (LCD,
teclado, comunicaciones, etc). Puertos. selección de pines del microcontrolador en donde se conectan los
periféricos. BIOS. Sistema Básico de entradas y salidas, conjunto de subrutinas que se
encargan de llevar la información de la RAM a los puertos o viceversa. Sistema operativo. el sistema operativo se encarga de hacer
procesamientos específicos de la información que llega desde la BIOS y la aplicación la cual es la capa más alta.
Aplicación. Programa que se desarrolla por el usuario y controla el proyecto a desarrollar.
• Muestreo y retención. Se basa en el criterio de que la información se toma y
se presenta cada cierto periodo. Su proceso es tomar la información y llevarla a RAM después de un proceso básico, después se procesa, se generan los resultados y se llevan a los puertos nuevamente, generalmente el muestreo es tomar la información para llevarla a RAM y desde allí ponerla en los puertos. La retención es guardar la información en la memoria RAM, ésto es necesario porque durante el desarrollo de la aplicación se garantiza la estabilidad de la información durante su procesamiento y por lo tanto durante las operaciones la información no cambiara y se evitaran fantasmas o bugs. Con respecto a las
108
salidas se garantiza no presentar a la salida resultados parciales eliminando la posibilidad de errores.
• Tiempo real. Es el hecho por el cual el microcontrolador puede responder y
estar presto al proceso en cualquier momento; y por otro lado, las unidades de tiempo como segundos, minutos entre otros. Esto se puede realizar gracias al muestreador ya que este establece una base de tiempo, además el microcontrolador utiliza un cristal el cual garantiza un ciclo de instrucción estable.
• Muestreo multifrecuencial. Permite tomar entradas o presentar datos en la
salida a la frecuencia establecida para cada tarea, por ejemplo que la adquisición análoga venga determinada por la tarea rápida y las salidas digitales en la tarea lenta.35
La descripción del funcionamiento del dispositivo de comunicación nos brinda información para el diseño de la aplicación que controla los elementos conectados al microcontrolador. (Ver anexo F) La visualización requiere una frecuencia de trabajo alta para permitir emplear el menor tiempo posible en mostrar el mensaje en la LCD gráfica y evitar mostrar como son ubicados los datos. Los datos ha ser visualizados están contenidos en una memoria externa. Por medio de esta forma de almacenamiento de datos se evita ser llenada la memoria del microcontrolador, además los mensajes pueden ser cambiados por la colocación de otra memoria en la cual se sigan los parámetros empleados para la visualización, la frecuencia de este segmento de la aplicación no es tan critica ya que los datos de la memoria son enviados a la pantalla, pero se debe tener cierta relación con el proceso de visualización, de forma que no se pierda información entre los dos procesos. Para el manejo de la comunicación y las entradas que permiten la navegación por los menús y la selección de los distintos mensajes, no se necesita una frecuencia de trabajo elevada debido a que en este proceso se encuentra una relación directa con el usuario y algunos elementos mecánicos los cuales tienen un manejo relativamente lento. 4.5.1 Diseño del dispositivo de comunicación. Basados en las limitaciones presentes en la población con parálisis cerebral (cuadriplejia espástica), se seleccionan los periféricos que pueden ayudar a mejorar su forma de comunicación, así mismo permitiéndole una forma de expresión.
35 Tomado de ayuda Microgrades.
109
Figura 63. Diseño de capa de hardware
Tareas
Necesidad
HMI
ENTRADAS
SALIDAS
COMUNICACION
DATOS
Lcd GráficaConfiguración
Menus
Configuración Maquina de Estados
Serial y RF Configuración Maquina de Estados
Memoria I2C Configuración
Tarea Rápida
Tarea Normal
Tarea Lenta
Fuente: Autores.
Teniendo en cuenta las especificaciones de los elementos a utilizar y la función que cumple dentro del dispositivo de comunicación, se determina en cual tarea se ubicará el manejo de éste dispositivo y la velocidad a la cual debe estar para un óptimo desempeño.
Figura 64. Diseño capa de puertos
Fuente: Autores.
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El manejo del núcleo muestra como se configuran los distintos recursos del microcontrolador para la administración de los elementos que componen el dispositivo de comunicación. (Ver anexo E). Basados en la capa de hardware se asignan funciones a las tareas a partir de los elementos que intervienen en cada proceso. La tarea lenta recibe la manipulación directa del usuario, debe controlar el proceso general del dispositivo de comunicación. En ésta tarea se define la acción que se debe realizar (visualización de menú, icono); En la tarea normal se preparan los datos a utilizar y manejará el orden de presentación (ubicación y lectura de datos en memoria), por último la tarea rápida ubica la información leída de la memoria en la pantalla para ser presentada.
Figura 65. Esquema de asignación de funciones por tareas
Tarea Lenta
(Envió orden de elemento a visualizar)
Control de aplicación
Tarea Rápida
(salidas a LCD Gráfica)
Manejo rutinas de visualización
Realiza
Tarea Normal
(Manejo orden de salida a LCD Gráfica)
(Administra comunicación)
Preparación datos a visualizar
Realiza Realiza
Controla aControla a
Fuente: Autores.
4.5.1.1 Diseño de la aplicación de control del dispositivo de comunicación. Para determinar el valor de las frecuencias de las otras tareas se debe tener en cuenta el número de aplicaciones, entre las que se encuentran varias clases, las aplicaciones del sistema operativo que son: aplicación de temporizado (T), aplicación de entradas (E) y la aplicación de salidas (Q). La Aplicación tipo A, es la aplicación de desarrollo o la de implementación del proyecto. Para determinar la frecuencia que debe emplear la tarea rápida se necesita observar el funcionamiento de la LCD gráfica variando la frecuencia para encontrar en cual se tiene la mejor respuesta para así evitar los efectos de llenado de datos. Además de las características del hardware para la presentación del mensaje también influyen otros elementos como: el código que permite el funcionamiento
111
de la pantalla, el lugar donde se encuentren los datos. Al ubicar datos en la memoria del microcontrolador se tendrá una velocidad ejecución más rápida, pero al estar almacenados en una memoria externa depende de la velocidad que maneje este dispositivo así como la limitación que presente el programa de lectura. Se realizaron pruebas en las cuales se obtuvó que la frecuencia a la cual presenta el mejor comportamiento es a 4000 Hz, presentando un efecto de barrido apenas perceptible. Ya seleccionada la frecuencia de la tarea rápida de 4000 Hz, se determinan las frecuencias que deben tener las demás tareas a emplear, de acuerdo a los dispositivos que manejen, para ello debemos emplear una regla implícita para el diseño de aplicaciones multitarea basadas en el lenguaje Microgrades. La frecuencia de la tarea normal se obtiene a partir de la tarea rápida y la cantidad de tareas a ejecutar en esta frecuencia, además si tenemos tarea lenta se debe sumar uno al número de tareas, ya que la tarea lenta es la última de las tareas normales. La frecuencia de la tarea rápida es conocida, a partir de esta se obtienen las frecuencias de las demás tareas a emplear en el desarrollo del dispositivo de comunicación, por medio de la siguiente ecuación:
NormaltareaentareasdenúmerorápidaTareaFrecuencianormaltareamáximaFrecuencia =
La frecuencia de la tarea rápida es 4000 Hz, en la tarea normal tenemos tres tareas de aplicación, dos tareas de sistema (entrada y salida) y hay tarea lenta se debe sumar 1 a el valor de las tareas, por esta razón la cantidad de tareas normales es de 6.
HzHzNormalTareamáxFrec 66.6666
4000.. ==
La frecuencia máxima para la tarea normal es de 666.66 Hz, para la sincronización de las tareas se debe emplear frecuencias sin valores decimales, es decir valores exactos. Si se emplean valores con cifras decimales en cada ejecución se acumula tiempo a medida que se ejecuta la aplicación de control y genera errores en las demás tareas del proceso. Como se muestra la ecuación anterior la relación mínima entre frecuencias es 6, pera tener sincronizadas las tareas se necesita un valor de frecuencia sin valores
112
decimales, el siguiente divisor de 4000 que nos entrega un valor entero es 8 que es el nuevo valor de la relación entre las frecuencias de las tareas rápida y normal.
HzHzNormalTareaFrec 5008
4000. ==
Siguiendo la misma condición para determinar la frecuencia de la tarea lenta, la frecuencia a emplear en el cálculo es 500 Hz perteneciente a la tarea normal y el número de tareas que se ejecutaran en la tarea lenta cuyo número es 4.
HzHzLentaTareaFrec 1254
500. ==
Para tener una tolerancia en tiempo aumentamos la relación entre frecuencias a 5, obteniendo un valor de frecuencia para la tarea lenta de 100 Hz. La condición para determinar la frecuencia de tarea en la cual se controla la comunicación serial es:
10BaudiosenVelocidadtareadeFrecuencia =
El factor de 10 en la ecuación anterior se utiliza como la comunicación se realiza a través de un buffer, que es un arreglo de memoria en el cual se ubican los datos para la transmisión, este proceso requiere más tiempo en la manipulación de los datos, tanto para el almacenado como para la lectura. La velocidad de transmisión es de 2400 baudios,
HzBaudiostareadeFrecuencia 24010
2400==
La frecuencia mínima para la comunicación es mayor a la frecuencia de la tarea lenta, por esta razón se ubica la tarea normal que tiene una frecuencia de 500 hz.
En la tarea lenta se encontraran el control de ejecución de las acciones que determinan el funcionamiento del dispositivo de comunicación y que son controladas por el usuario, en esta tarea se activan las ordenes para las distintas visualizaciones a través de una máquina de estados que realiza un filtraje de las señales de entrada y que se acciona solo por la señal indicada.
113
Figura 66. Máquina de estados secuencia principal
Fuente: Autores.
Inicia el estado de arranque, cuya función es hacer un retardo para la estabilización de todas las señales y voltajes que tienen contacto con el microcontrolador al terminar el tiempo de espera cambia al estado de limpiar pantalla. • Estado limpiar pantalla. Se envía la orden de borrado de LCD, dependiendo
del estado del indicador cambia al estado de ver logo o al de selección de proceso.
• Estado ver logo. Se ingresa a este estado si el indicador de carga de logo
esta encendido en el estado de limpiar pantalla y cumple la función de activar
114
la orden de visualizar el logo del dispositivo de comunicación, espera un tiempo y vuelve al estado de limpiar pantalla.
• Estado selección de proceso. El estado se encuentra esperando que ocurra
un evento que indique cual proceso debe ejecutarse. Los eventos son: el pulsador de aceptar que selecciona el proceso de construcción del mensaje para su posterior transmisión, el segundo evento es el indicador de recepción de la transmisión que informa que ha llegado un mensaje para su presentación.
• Estado control menús. Aquí se activa la orden de visualización de los
distintos menús, así como los indicadores de clase de menú, ya que por estos indicadores se guía el programa, asignando los límites y cambiando las variables para el almacenamiento. Al visualizar el menú cambia al estado de desplaza icono.
• Estado desplaza icono. Al iniciar el estado activa la orden de icono la cual
permite visualizar el cursor que permite la navegación por los menús. La función principal de este estado es controlar la navegación por el menú, comprobar a que icono debe seguir o cambiar al estado de desplaza menú si el menú posee más de 8 íconos. Si es presionado el aceptar se dirige al estado de datos tx, o si se presiona cancelar se dirija al estado de de limpiar pantalla.
• Estado desplaza menú. Este estado comprueba por donde se excede el
menú y ubica el cursor dentro del siguiente menú que pertenece a la misma categoría para ser visualizado al cambiar al estado de control menús.
• Estado Datos TX. El estado realiza la codificación de los datos y
almacenamiento de la información en una variable que es indicada según el menú de procedencia. Si es el tercer dato el que se almacena se activa la orden para realizar la transmisión, esta orden es recibida por la máquina que controla las comunicaciones.
En la tarea normal se maneja una máquina de estados que controla todas las acciones relacionadas con la visualización, debido a que es aquí donde se preparan los datos que serán visualizados, es decir, la lectura de datos de la memoria I2C y la ubicación de estos datos en un vector en memoria ram de donde serán leídos y enviados a la pantalla LCD. El proceso de envió de datos se realiza varias veces, debido a que la memoria ram del microcontrolador no permite almacenar la cantidad de datos necesarios para que se ejecute una sóla vez, además se debe tener memoria disponible para los procesos que ejecuta el microcontrolador.
115
Además administra las comunicaciones en donde se codifican y decodifican los datos de la transmisión así como la orden de visualización del mensaje recibido.
Figura 67. Máquina de estados de presentación
Fuente: Autores.
Esta máquina inicia por el estado de control de presentación • Estado control de presentación: Aquí es donde comparan las órdenes, se
asigna el valor a las variables necesarias en los procesos de preparación de datos a visualizar y se activa el proceso de lanzado según orden. Las variables son: posición dentro de datos dentro de la memoria I2C, cantidad de datos a leer, cantidad de veces para llenado de buffer, cantidad de regiones a visualizar, posición en LCD de la región, tamaño y ancho de región.
• Estado lanzar borrado: En este estado se activa el indicador que maneja la
rutina de borrado de la pantalla que se realiza por regiones de 128 datos.
116
• Estado lectura de datos: A partir de cual proceso activa la lectura de datos, se ubica la posición de la memoria donde inicia la información a ser enviada hacia el LCD para ser llenado el buffer y cambiar al estado de lanzado de datos.
• Estado lanzar XXX: Al tener el buffer con los datos, activa el indicador que
controla la rutina de salida de los datos hacia el LCD, además comprueba si han sido lanzadas todas las regiones de la imagen a presentar para retornar al estado de control de presentación, sino es así retorna al estado de lectura de datos.
Figura 68. Máquina de estados de comunicación
TX Transmisión
Inicio Comunicación
RX Transmisión
Orden Rx Orden TX
Fuente: Autores.
4.5.2 MÓDULO DE ALIMENTACIÓN 4.5.2.1 Potencia de consumo del dispositivo. Una de las partes de mayor consumo de corriente del dispositivo es el backlight de la LCD, y la cual es necesario calcular: Este es el circuito realizado para controlar el de consumo de corriente del backlight.
117
Figura 69. Circuito Backlight
Fuente: Autores.
Según especificaciones del backlight para un voltaje de 3.5 V la corriente típica es de 60mA; algunos valores adicionales son: Voltaje de la fuente VF = 5V Voltaje colector emisor en corto VCE = 0.2V Voltaje base emisor VBE = 0.7V La ganancia típica ßTyp = 200 por tanto el beta de saturación es ßSat = 20
Ω=
Ω=+−
=+−
=
=×=×=
≅=Ω
==
Ω=Ω===
=−=
−====
22
4.2258
)5.32.0(5)(
58209.2
9.286.25.13.4:Re
5.143.13
3.43.4
7.05
320
60
B
C
LEDCEFC
c
c
SatBc
BB
RBB
BB
RBB
RB
RB
BEinRBSat
CC
RenteComercialm
mAVVV
IVVV
R
mAII
II
mAImAKV
RVIcalculando
KRenteComercialmKmA
VI
VR
VVVVV
VVVmAmAII
β
β
118
Figura 70. Circuito Backlight completo
Fuente: Autores.
La corriente total consumida por el circuito de backlight IT = 69.15mA. Adicionalmente la pantalla consume una corriente de operación de 1.5 mA, que sumada a la anterior da como resultado ITLCD = 70.65 mA. Los siguientes datos fueron tomados de los PDF de cada componente, estos datos son los valores típicos de cada componente, al valor de voltaje correspondiente:
Tabla 16. Corriente tipica consumida por los componentes del dispositivo Componente Corriente de consumo
Pantalla LCD 70.7 mA Microcontrolador 100 mA Memoria I2C Max corriente de lectura 400 μA Transmisor TLP 434 19.4 mA Receptor RLP 434 4.5 mA 78L05 5 mA Total Corriente Consumida 200 mA
Fuente: Datasheet elementos
Tabla 17. Voltajes típicos consumidos por los componentes dispositivo Componente Voltaje de consumo
Pantalla LCD 5.25 V Microcontrolador 5.25 V Memoria I2C 5.25 V Transmisor TLP 434 12 V Receptor RLP 434 5.25 V 78L05 12 V
Fuente: Datasheet elementos
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Tabla 18. Potencia consumida por los componentes dispositivo Componente Potencia consumida
Pantalla LCD 371.2 mW Microcontrolador 525 mW Memoria I2C 2.1 mW Transmisor TLP 434 232.8 mW Receptor RLP 434 23.6 mW 78L05 63 mW Total Corriente Consumida 1217.7 mW
Fuente: Datasheet elementos 4.5.2.2 Selección tipo de alimentación. Para la alimentación del dispositivo, se va a utilizar dos reguladores de voltaje, cuya referencia es 78L05; los cuales proporcionan una corriente típica por módulo de 100 mA y es por ésta causa que se requieren dos reguladores para suplir la corriente consumida por el intercomunicador. Se utilizó uno de los reguladores para la corriente que consume el módulo de visualización y el otro para los demás módulos restantes. Para la alimentación de los dos reguladores se utiliza un adaptador de pared con una variación de voltajes entre 7 y 12 voltios DC, además de una corriente mínima de 250 mA. La distribución de elementos electrónicos se puede ver en el diagrama esquemático del dispositivo. (Ver Anexo G) 4.6 MÓDULO DE ENTRADAS • Selección Manual. El dispositivo de comunicación tiene seis pulsadores que
permiten la navegación a través de los menús con las teclas de desplazamiento y posteriormente permite el almacenamiento de datos en variables para la construcción de mensaje, para su posterior envió.
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4.7 DISEÑO FÍSICO DEL DISPOSITIVO DE COMUNICACIÓN
Figura 71. Foto dispositivo completo
Fuente: Autores.
El dispositivo HMI consta de una serie de pulsadores con los cuales se realiza el desplazamiento y toma de acciones visualizadas en una ventana que permite ver una LCD gráfica. El tamaño del dispositivo es de grandes dimensiones ya que debe ser adecuado para la población para la cual es dirigida, ya que los niños con parálisis cerebral tienen poca movilidad en sus miembros, afectando de esta manera la precisión con la que realizan sus acciones. Respecto a los pulsadores cuenta con 6 de ellos distribuidos de la siguiente forma: cuatro de ellos está organizados de manera de cruz direccional, por medio de los cuales el usuario puede navegar por los diferente menús para localizar el símbolo deseado, un pulsador que permite aceptar o seleccionar el fragmento de mensaje y un último pulsador que da la opción de cancelar o retroceder la última acción realizada.
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Figura 72. Foto presentación logo
Fuente: Autores.
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5. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS El proyecto ha dado resultados concretos en los ámbitos educativos, investigativos y tecnológicos. Los más destacados son: • Generación de nuevos conocimientos. • Diseño y construcción del prototipo. • Acopio y clasificación de información (Visitas, entrevistas). • Formación de nuevos investigadores en diferentes disciplinas. • Formación y consolidación de nuevos grupos. Avances de las líneas de investigación de la Universidad.
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6. CONCLUSIONES La comunicación alternativa - aumentativa se convierte en opción para facilitar
el proceso de interlocución en poblaciones con alguna discapacidad o limitación.
El diseño de un dispositivo mejora la comunicación alternativa en poblaciones
con Parálisis Cerebral (cuadriplejia espástica). Las personas con discapacidad necesitan para su habilitación y rehabilitación
el uso de ayudas alternativas las cuales permiten contribuir en sus procesos de enseñanza aprendizaje.
La creación de dispositivos que implementen la comunicación alternativa –
aumentativa generan bienestar a las personas con discapacidad permitiendo un desarrollo integral para una vinculación a la sociedad.
Se empleó un lenguaje de programación gráfico (Microgrades), como
herramienta para desarrollar el dispositivo de comunicación de manera estructurada permite facilidad de programación, así como para la detección y corrección de fallas.
El manejo de información a través de memorias externas permite tener
facilidad al implementar nuevos mensajes acordes al medio donde se utiliza. El dispositivo elaborado es un sistema de comunicación más personalizado
frente a las otras tecnologías actuales. Éstos sistemas dan respuesta a una necesidad pero la interacción es distinta.
El dispositivo elaborado determina de manera específica mediante sus
pictogramas: querer, tener, necesitar y estar, como necesidades básicas del sujeto. En los otros sistemas el sujeto crea la imagen, los pictogramas se limitan al querer y necesitar.
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El dispositivo elaborado establece una comunicación con otros dispositivos, situación que no sucede con otros existentes.
El manejo del dispositivo es sencillo, debido a la estructura del programa, la
cual crea procesos independientes para la transmisión y recepción. La utilización de comunicación por medios no guiados permiten a los usuarios
tener mas movilidad, además poder lograr comunicación a mayor distancia. La visualización de mensajes a través de pictogramas permite tener una mayor
población beneficiada con el dispositivo, llegando a ser utilizado en otras discapacidades.
La comunicación por radiofrecuencia mejora el alcance del dispisitivo de
comunicación, pero la sincronización de la señal portadora con los datos a ser enviados representa el mayor inconveniente, debido a que se necesita realizar varios envios antes de lograr una comunicación exitosa.
125
7. RECOMENDACIONES Para la utilización del dispositivo se necesita tener una capacitación previa en
la cual se identifican los mensajes y pictogramas a utilizar, para obtener el mejor beneficio.
La implementación de una fuente independiente de energía daría al dispositivo
de comunicación la aplicación en lugares carentes de redes eléctricas. Al implementar en otras poblaciones con discapacidades motoras con
diferentes afectaciones se requieren sistemas de señalamiento de acuerdo a sus movimientos voluntarios, que le permitan el manejo del dispositivo.
Implementación en otras poblaciones con discapacidad seleccionando los
mensajes adecuados a las actividades a realizar, basados en la discapacidad presente en la población a trabajar.
Implementar la divulgación de mensajes a través de voz artificial, la cual
permita atender cualquier mensaje al no estar cerca del dispositivo de comunicación.
Ampliar la pantalla para obtener un mayor tamaño, cantidad, variedad de
íconos, y poder hacerlos mas comprensibles al usuario.
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Anexo A. Visita FRINE
Fecha: 18 de Mayo de 2006 Hora: 9:00A.M. Lugar: FRINE. Autor del Protocolo: Julián Moscoso. Asistencia: En esta ocasión estuvieron presentes Mariana Medina, Julián Moscoso, Carolina Franco y Karime Osorio Sánchez. Ingresamos a la Institución a las 9:00 A.M., preguntamos por Diana Martínez, quien fue la persona con la que realizamos el primer contacto. Inicialmente conocimos el grupo de niños de edad preescolar que presentaban diferentes discapacidades con asociaciones (parálisis cerebral, autismo, retraso mental). Nos dividimos en dos grupos para poder conocer las actividades que se llevaban a cabo diariamente para la formación de los niños de educación preescolar. Por una parte, Karime y Julián estuvieron en la sesión de fisioterapia; Carolina y Mariana en el aula de clase. En la sesión de fisioterapia se pudo observar algunas rutinas de ejercicios que se les practicaban así como la respuesta de cada uno de los niños a estos. Por ejemplo se encontraban dos niños autistas que reaccionaban a diferentes estímulos; uno con características emocionales (respondía más al trato que se le daba), y el otro con características racionales. En el caso del aula de clase, la docente les enseñaba a vestirse y a desvestirse (camiseta, amarrarse los zapatos), con el propósito de que fueran niños funcionales e independientes en sus hogares. En ambos casos se observó que la docente mostraba directamente a cada uno de los niños la actividad que debería desarrollar y los acompañaba en el proceso. La Directora del nivel de preescolar comentó al grupo sobre las ventajas que podría tener una herramienta como la propuesta por el Grupo de Investigación Interdisciplinario EDUTRONIC, en el proceso de enseñanza – aprendizaje, ya que facilitaba el intercambio de información, así como su visualización.
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Finalmente, Diana Martínez dio a conocer al grupo los diferentes cursos presentes en la Institución, así como los talleres complementarios (joyería en plata y artesanal) que se prestan a los niños de nivel avanzado para lograr una mayor funcionalidad e independencia, mostrando que las discapacidades no son una limitante para el desarrollo de un persona en la sociedad actual. La visita finalizó a las 11:00A.M. y se concluyó que el proyecto planteado por el Grupo EDUTRONIC puede tener aplicación en poblaciones diferentes a la de parálisis cerebral, específicamente en discapacidades como el autismo, retraso mental y discapacidades con asociaciones; y una vez más Diana Martínez reiteró el interés que se tiene por parte de FRINE de implementar dicho dispositivo y estudiar la viabilidad de este en la población antes mencionada.
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Anexo B. Entrevista realizada a la docente Sandra Guido Universidad Pedagógica Nacional
DOCENTE DE LA ESPECIALIZACIÓN EN COMUNICACIÓN AUMENTATIVA Y ALTERNATIVA. COAUTORA DEL LIBRO COMUNICACIÓN AUMENTATIVA Y
ALTERNATIVA
Fecha: Abril 20 de 2006 Asistentes: Karime Osorio. Docente en formación. Lep.
Carolina Franco. Docente en formación. Lep Julian Moscoso. Estudiante. Ing. Mecatrónica. Mariana Medina. Docente. Ing. Mecatrónica. Emma Gómez. Egresada de la lep. I ciclo 2006
Lugar: Universidad Pedagógica Nacional Se da inicio con la pregunta por parte de la docente en formación Karime Osorio, de la Licenciatura en Educación Preescolar. Pregunta: ¿Qué dispositivos existen para la población con sordera profunda, estos hacen uso de la comunicación aumentativa y alternativa? Respuesta de la docente Sandra Guido: Hay varias cosas que tendríamos que aclarar ahí, porque los sordos tienen la lengua de señas, y la lengua de señas no es un sistema de comunicación aumentativa y alternativa, los sordos no trabajan con comunicación aumentativa y alternativa. Básicamente la comunicación aumentativa y alternativa la utilizan Retardo Mental, Síndrome Down, Autismo ha dado muy buenos resultados, pero fundamentalmente con Parálisis cerebral. ¿Por qué la parálisis cerebral? Porque normalmente son personas que tienen un buen nivel de comprensión, pero el problema está a nivel de comprensión, necesitan un dispositivo que les permita comunicarse, puede ser un computador que tenga un sintetizador de voz en la medida que él escribe y él reproduce, puede ser un sistema de signos, donde ellos te quieren decir que quieren tomar coca cola con hamburguesa y lo que hacen es hacer un barrido en un computador o en tablero, un álbum, dependiendo de la tecnología que se utiliza en donde ellos ubican los dibujos, y expresan a través de los dibujos qué es lo que quieren. Hay infinidad de tecnologías de la comunicación, muchísimas. Para todo es muy importante el diseño tanto mecánico como electrónico. Como Ingeniera de Sistemas, como diseño Industrial. Nosotros hemos hecho proyectos interdisciplinarios en donde
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trabajan un Ingeniero, Educadores especiales, diseñadores Industriales, dependiendo de lo que necesites. Particularmente, nosotros no estamos de acuerdo con que se generen proyectos sin usuarios, sin hacer prototipo, y sin nada, es decir yo sé que esto sirve, y hacerlo y luego mirar y comprobar si creo que esto sirvió o no, es como el proceso contrario, yo miro unos usuarios, hago una evaluación de Lenguaje y Comunicación que es particularmente lo que ustedes quieren trabajar y de acuerdo a esto delimito y digo bueno, si me parece que podría ser un usuario de tal tipo de sistema y me apoyo en una tecnología, la tecnología es como un apoyo, pero lo principal es el aporte pedagógico que se le da en toda la enseñanza del sistema, los sistemas de comunicación se enseñan, no se aprenden espontáneamente como normalmente aprendemos, adquirimos el lenguaje; a ustedes nunca su mamá les enseñó y les dijo repite tal palabra, les enseñó en la cotidianidad, se fue aprendiendo, se fue adquiriendo, pero en este caso con los niños pequeños con discapacidad de comunicación y lenguaje sí es necesario enseñarle el tema, luego pasar de la comunicación en la familia a la comunicación en el colegio, la comunicación en la comunidad, son como varios aspectos que se tendrían que trabajar. Bueno, otra cosa que es como importante e interesante de resaltar es que normalmente se tendrían que hacer diseños tanto para baja como alta tecnología, porque como es un prototipo y lo van a utilizar diferentes niños, dependiendo del nivel social, de la disponibilidad económica se tendrían que generar distintas opciones. La versión que ustedes tienen de alta tecnología, también tratar que salga con baja tecnología; esto es un poco lo que trabajamos nosotros con los estudiantes. No es fácil implementar un sistema de comunicación, para eso toca saber de discapacidad, de comunicación, nosotros en este momento tenemos la VI corte de la especialización en comunicación aumentativa y alternativa, gente que hace un postgrado para trabajar un sistema de comunicación, han tenido una formación base que les permite hacerlo. Solamente para mencionarles, que si van a trabajar en ello, es importante un grupo más amplio donde incluyan educadores especiales, los ingenieros que necesiten, varios profesionales, no solamente los ingenieros, que no tienen conocimiento del tema, se demorarían más tiempo para diseñar lo que quieren, ustedes tienen un conocimiento de pedagogía Infantil, pero el educador especial conoce de discapacidad, pero el ingeniero me puede ayudar en el diseño.
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Les cuento, la experiencia que tenemos nosotros, una investigación que hicimos con Colciencias - Universidad de los Andes - Colciencias - Universidad Pedagógica Nacional, para conformar una sala de comunicación aumentativa y alternativa para niños con discapacidad, esto que incluyó: los diseñadores hicieron el manejo ergonómico de sillas para niños con problemas motores, para que pudieran hacer el posicionamiento que les permitieran el nivel de atención requerido. Diseñaron software, teclados y Mouse adaptados que les permitieran a las personas con discapacidad acceder al computador, todo ese tipo de cosas, proyecto de más de 1 año, con apoyo económico de Colciencias, estudiantes de diseño, ingenieros de sistemas y electrónicos, psicopedagogos, de muchos profesionales trabajando en el proyecto, bueno tocaría buscar como esas alianzas. No me parece descabellada la idea de diseñar un dispositivo para comunicación aumentativa y alternativa y más cuando en este momento los educadores infantiles tienen que manejar el tema de la integración, lo que sí se tiene que tener claro, que debe trabajar con población, los dispositivos y los prototipos antes que salga, lo que ustedes van a desarrollar, haberlo comprobado muchas veces, y otra cosa bien interesante es poder delimitar exactamente la población, por lo menos para el proyecto que trabajamos con Colciencias eran niños entre 6 años y 12 años, demarcar eso,. Porque eso va a delimitar el tipo de material de lo usuarios con los que ustedes vayan a trabajar. Frente a lo de los sordos, no estoy totalmente de acuerdo en generar un dispositivo de atención, los sordos son los más atentos de todos, como les digo, los sordos no necesitarían para nada este dispositivo. En este momento los sordos qué tecnología manejan: el celular, mensajes de texto, el Internet, otro dispositivo no sería poco funcional, pero de pronto ustedes en el aula van a encontrar un niño con Parálisis cerebral, con retardo mental, hasta un niño con dificultades de lenguaje y de aprendizaje severo en donde el niño no es muy hábil en la comunicación, y ven que un dispositivo puede ayudarle y se puede trabajar lecto-escritura, pues ese es un tema muy interesante y que hay ayudas técnicas buenísimas; ahí ya se tendría que trabajar con los software. Como que allí sí veo más funcionalidad de trabajar con mecatrónica, en comunicación aumentativa y alternativa con distintas poblaciones. Lo de los sordos no lo ubico muy bien allí, al menos que fuera una cosa distinta metiéndose con lengua de señas, en donde ustedes tienen que partir de la problemática que tiene la población, no de lo que a uno le parece que podría ayudar. Carolina Franco docente en formación de la LDP, le dice a Emma Gómez egresada de la LEP-USB, que cuente su experiencia: Emma comenta la experiencia que tuvo en su clase con los sordos en la práctica con INSOR; dice que allí había dificultad para comunicarse, los profesores hablaban muy rápido y allí no había intérprete, tocaba hablar personalmente. Con esta experiencia dice
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Carolina Franco, surgió la idea de trabajar con la población sorda y la docente Solángel Materón dio las pautas para iniciar la investigación, pero gracias a la entrevista con Jaime Collazos en INSOR, se determinó que los sordos no tienen problemas de déficit de atención. La docente en formación Carolina Franco cuenta cómo se orientó la decisión de tomar la comunicación aumentativa y alternativa en vez del déficit de atención pues el objetivo del dispositivo era facilitarle al sordo la comunicación mediante la imagen-seña; la docente Sandra Guido interviene: para eso hay software, no un dispositivo pequeño; Sandra ejemplifica diciendo que si se le muestra una imagen al niño sordo, esto es puro conductismo, a esta metodología hay que buscarle un sustento pedagógico, esto hace tiempo dejó de funcionar, al menos en algunos casos en niños con discapacidad funciona. Hay que mirar el problema del aula, y delimitar básicamente la población; es importante buscar qué se va a alcanzar con educación especial, opciones de tecnología, qué es lo que nos interesa trabajar. Uno de los problemas de los sordos es la lecto-escritura, existen varias investigaciones. En el caso de trabajar con comunicación aumentativa y alternativa, hay que leer todo lo de los sistemas de apoyo, aquí en la biblioteca hay más de 40 tesis de grado, libros, hay que revisarla para saber con qué población vamos a trabajar, tratar de hacer la evaluación con base en eso que vamos a diseñar, lo que quiero decir es que la ayuda técnica es lo último, luego de haber trabajado en equipo toda una valoración que les permita definir qué es lo que quieren diseñar, tiene que hacerse para la necesidad de una persona, justifico mi proyecto y por qué comunicación aumentativa infantil para ustedes, considero que aquí el tema sería de inclusión de personas con discapacidad al aula regular, ya que normalmente las personas con discapacidad tienen problemas de comunicación. Frente al dispositivo comenta la ingeniera Mariana a la docente Sandra Guido el diseño y la estructura del mismo; la docente pregunta ¿cuál es el objetivo?, ¿Qué el sordo comprenda lo que no puede hacer en la lectura labio-facial?, pone un ejemplo: el profesor le dice a los niños sordos: “Hoy no vamos a salir al parque porque está lloviendo mucho”, al sordo le aparece parque y lluvia, ¿qué entendió? pregunta ella: que se puede ir para el parque de pronto que llueve, pero que igual puede ir al parque, eso sólo para decirles que el nivel de la logidad del lenguaje oral no tiene nada que ver con el nivel gramatical. En el caso contrario se puede utilizar, da nuevamente un ejemplo: tengo en el aula 5 niños sin ninguna discapacidad y 2 con PC, como educadora infantil voy a hacer una ronda o leer un cuento, y quiero que participen activamente, en ese caso cada uno tiene un rol, los dos niños con parálisis cerebral uno es conejo y el otro pato, no pueden hablar; existe un dispositivo, un aparato que graba onomatopeyas conejo y pato, cada vez
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que participan el maestro la activa. Hay una gama para problemas de comunicación, en el sordo el 50% de la información se pierde, en imagen pierde el 80%, es diferente cuando el niño se comunica en imagen. Habría que aclarar lo gráfico, hay que procurar un dispositivo que permita la expresión del niño, un mecanismo para comunicarle a través de dibujos. En los sordos, en este sentido no es tan útil, es más útil para otra población: un niño con parálisis cerebral que no puede mover sus manos; es más práctico por lo tanto definir el tipo de población, y observar mucho a niños en el aula sordos y con PC es muy recomendable. La docente Mariana Medina ingeniera mecatrónica comenta las experiencias vividas en la instituciones de sordos ICAL, la sabiduría, entre otros; la docente Sandra Guido opina que el dispositivo se debe hacer para determinada población, caracterizarla por edades y problemática y una vez adecuado, iniciar el desarrollo del prototipo y comprobarlo con esos usuarios, ofrece la biblioteca y los textos de la UPN respecto al tema y su ayuda personal para cualquier consulta.
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Anexo C. Grabación realizada a la docente Diana Nutt asociación PROPACE
DOCENTE DE INFORMÁTICA
Fecha: Mayo 18 de 2006 Asistentes: Karime Osorio. Docente en formación. LEP.
Carolina Franco. Docente en formación. LEP. Julian Moscoso. Estudiante. Ing. Mecatrónica. Mariana Medina. Docente. Ing. Mecatrónica.
Lugar: PROPACE. Autor del Protocolo: Miller Fabián Buitrago.
DN = Diana Nutt E = Entrevistador DN: Hay niños que no pueden hablar y es por este motivo que se necesita hacer un aparato muy barato, que les permita manejar el computador, ya que ellos se expresan mediante otros dispositivos, no todos los niños lo van a lograr, pero aquellos que poseen un coeficiente cercano al normal lo pueden hacer, si se crearan aparatos que les ayuden a controlar los movimientos del computador como por ejemplo: • Un protector de acrílico para el teclado; el cual permite que el niño no pulse
todas las teclas del teclado al mismo tiempo. • Un casco con una vara adherida a el, ya que existen niños que solo pueden
controlar el movimiento de la cabeza.
En algunos congresos se mostraron aparatos donde una persona con parálisis cerebral podía escoger letras y formar una palabra con solo mirar una pantalla pero este tipo de tecnología es muy costosa para este tipo de personas. Ella considera que la población debería dividirse en dos tipos los que leen y los que no pueden leer. E: ¿Qué tipo de población es la más indicada para este trabajo? DN: Es más difícil la comunicación con niños que no saben leer, pero lo importante es hasta donde se quiere llevar el proyecto; porque ambas poblaciones son
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importantes y por ejemplo hay niños que se hacen entender cuando quieren ir al baño, pero hay otros que no poseen esta capacidad debido principalmente a su nivel intelectual y son estas personas a las que hay que darles la opción de respuesta cuando se les pregunta si quieren ir al baño o si están tristes o contentos. E: ¿Cuáles son esas opciones? DN: Tengo hambre, tengo sed; el trabajo se tiene que enfocar hacia aquellos niños que no pueden leer, pero pueden comprender instrucciones mas complejas, porque el lenguaje de manos es muy complicado para ellos y el lenguaje de pictogramas es muy abstracto. E: Lo que se ha leído hasta el momento, es que el proyecto como tal, va encaminado hacia la comunicación aumentativa y alternativa; alternativa porque es otro tipo de comunicación y aumentativa por que se da un apoyo tecnológico que ayuda a aumentar la comunicación. ¿Qué piensa de esto? DN: Que esta muy bien enfocado el proyecto. E: ¿Que piensa de los diferentes signos que se tienen en la comunicación aumentativa y alternativa? Como por ejemplo el Sistema Bliss basado en la escritura china y que permite armar expresiones mas completas. DN: Tienen que tener mucho cuidado ya que este tipo de escritura la utilizan niños con un coeficiente normal alto y como les dije antes este tipo de escritura es muy compleja para ellos. Ahora que si el programa posee varios niveles de complejidad puede funcionar pero se tiene que delimitar el proyecto por que si el proyecto es demasiado grande no va a ser de buena calidad y de esta forma no funcionaria. Los ítems a tener en cuenta son el tipo de retraso mental que posee el niño, el tipo de limitación física. E: El tipo de población que se piensa es el mas indicado, es en niños en edad preescolar sin limitación cognitiva y con resultados vistos en el aula. DN: Lo que pienso es que el tablero debe tener todo lo que el niño tiene que aprender en preescolar o un tablero que le permita aprender todo lo que es aprestamiento de preescolar pero que adicionalmente le permita preguntar o responder para saber si entendió, porque esto no existe y como el niño no habla ese es el gran problema.
138
Anexo D. Laboratorio manejo LCD gráfica Realizado por: Miller Fabián Buitrago Ramírez y Julian Ricardo Moscoso Forero. OBJETIVOS Objetivo general Determinar el funcionamiento general de la LCD grafica de referencia CFAG12864B-TMI-V. Objetivos Específicos • Realizar el montaje en protoboard siguiendo las especificaciones técnicas. • Ejecutar los comandos de la LCD y comprobar su ejecución. • Realizar un programa para graficar en la LCD. DESARROLLO Montaje realizado con microcontrolador PIC 16F877
LCD 1 Vdd V: 5V 2 Vss V: 0V 3 Vo V: Voltaje Variable
4-11 DB0 − DB7
Data Bits
12 CS1 L: Column 1 − 64 13 CS2 L: Column 65 − 128 14 RST L: Señal de Reset
15 RW H: Read (MPU ← Module) L: Write (MPU → Module)
16 DT_INS H: Data L: Instructions 17 E H: Señal Activa 18 Vee V: Voltaje Negativo de Salida 19 A V: Back Light 20 K V: 0V
139
Características de conexión de LCD gráfica. DB0
DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 CS1 CS2 RST RW DT_INS
Inicializa Clear
Dibuja PWM
BLK _A Selección de pines de hardware El puerto B esta conectado al puerto de datos, el puerto D es el puerto de instrucciones de la LCD y el puerto C es el puerto de control utilizado por el microcontrolador. A continuación se muestra el programa utilizado para graficar en la LCD; este programa se encarga de graficar los números, las letras y algunos caracteres, los cuales se encuentran especificados, enfrente de cada una de las líneas del código. La parte de ejecución de comandos es codificada en la rutina de INICIALIZACION DE LA LCD llamada INICIALIZA. LIST P=16F877A INCLUDE "P16F877A.INC" LCD_DATA EQU 06H ;PUERTO B LCD_TIME EQU 07H ;PUERTO C LCD_CTRL EQU 08H ;PUERTO D PWM EQU 0 ;BIT 0 BLK_A EQU 1 ;BIT 1 E EQU 2 ;BIT 2 DT_INS EQU 3 ;BIT 3 RW EQU 4 ;BIT 4 RST EQU 5 ;BIT 5 CS2 EQU 6 ;BIT 6 CS1 EQU 7 ;BIT 7 WT EQU 20H ;REGISTRO DE TESTEO DE BITS PARA W REG_F EQU 21H ;INVERSOR DE REGISTROS CONT_PAG EQU 22H ;<@0861> CONTADOR DE PAGINAS CONT1_128 EQU 23H ;<@0862> CONTADOR DE LINEAS DATO EQU 24H ;<@0961> CONT_LET EQU 25H ;<@0962> CONTADOR DE LETRAS Y_ACTUAL EQU 26H ;<@1061>CONTADOR DE DIRECCION "Y" PAG_ACT EQU 27H ;<@1062> CONT1_64 EQU 28H ;<@1161>CONTADOR_1 ---- DE 0 HASTA 64 RESET ORG 00H
LCD_Time = Puerto C
LCD_CTLR = Puerto D LCD DATA = Puerto B
Puertos de control Puerto de Datos
140
GOTO INICIO ORG 05H INICIO BSF STATUS,RP0 ;CAMBIO A BANCO 1 BCF STATUS,RP1 MOVLW .255 MOVWF PORTC ;PUERTO A COMO SALIDA CLRF PORTB ;PUERTO B COMO SALIDA CLRF PORTD ;PUERTO D COMO SALIDA BCF STATUS,RP0 ;CAMBIO A BANCO 0 CLRF LCD_CTRL ;************************************************************************************************************************************* ;PROGRAMA PRINCIPAL DE LA LCD CICLO BSF LCD_CTRL,BLK_A BSF LCD_CTRL,RST ;SIEMRE EN 1 PARA QUE LA LCD SE ENCIENDA CLRF LCD_DATA BTFSC LCD_TIME,1 CALL INICIALIZA BTFSC LCD_TIME,1 GOTO CICLO_INI BTFSC LCD_TIME,2 CALL CLEAR BTFSC LCD_TIME,2 GOTO CICLO_CLE BTFSC LCD_TIME,3 CALL DIBUJA BTFSC LCD_TIME,3 GOTO CICLO_DIB GOTO CICLO CICLO_INI BTFSS LCD_TIME,1 GOTO CICLO GOTO CICLO_INI CICLO_CLE BTFSS LCD_TIME,2 GOTO CICLO GOTO CICLO_CLE CICLO_DIB BTFSS LCD_TIME,3 GOTO CICLO GOTO CICLO_DIB ;************************************************************************************************************************************* ;INICIALIZACION DE LA LCD INICIALIZA BCF LCD_CTRL,CS1 BCF LCD_CTRL,CS2 BCF LCD_CTRL,DT_INS ;"D/I" EN "0" ESCRITURA DE INSTRUCCIONES MOVLW B'11111100' ;LCD PRENDIDA MOVWF WT CALL LA3 MOVLW B'00000011' ;COMIENZAR LINEA DE VISUALIACION EN "0" MOVWF WT CALL LA3 MOVLW B'00000010' ;COMIENZAR DIRECCION "X" EN 0 MOVWF WT CALL LA3 MOVLW B'00011101' ;COMIENZAR PAGINA "Y" EN 0 MOVWF WT CALL LA3 RETURN ;************************************************************************************************************************************* ;BORADO TOTAL DE LA LCD CLEAR MOVLW B'10111000' ;COMIENZAR PAGINA EN 0 HASTA 7 MOVWF CONT_PAG LOOP BCF LCD_CTRL,CS1 BCF LCD_CTRL,CS2 BCF LCD_CTRL,DT_INS ;"D/I" EN "0" ESCRITURA DE INSTRUCCIONES MOVFW CONT_PAG CALL INVER_F ;INVIERTE EL REGISTRO PARA LA LCD CALL LA3 MOVLW B'00000010' ;COMIENZAR DIRECCION "Y" EN 0 HASTA 64
141
MOVWF WT CALL LA3 CLRF CONT1_64 ;CLEAR CONTADOR DE 0 A 64 CLRF WT BORRA BTFSC CONT1_64,6 GOTO OUT BSF LCD_CTRL,DT_INS ;"D/I" EN "1" ESCRITURA DE DATOS CALL LA3 INCF CONT1_64,F GOTO BORRA OUT INCF CONT_PAG,F ;ADICION DE 1 AL CONTADOR "10111AAA" BTFSS CONT_PAG,6 ;COMPARA LA PAGINA DE VISUALIACION CON "8" GOTO LOOP RETURN ;************************************************************************************************************************************* ;DIBUJA EN LA LCD DIBUJA MOVLW B'10111000' ;COMIENZAR PAGINA EN 0 HASTA 7 MOVWF CONT_PAG CLRF CONT_LET CLRF DATO LOOP2 BCF LCD_CTRL,CS1 BCF LCD_CTRL,CS2 BCF LCD_CTRL,DT_INS ;"D/I" EN "0" ESCRITURA DE INSTRUCCIONES MOVFW CONT_PAG ;INGRESAR PAGINA DE ESCRITURA CALL INVER_F CALL LA3 MOVLW B'00000010' ;COMIENZAR DIRECCION "X" EN 0 HASTA 64 MOVWF WT CALL LA3 CLRF CONT1_128 ;CLEAR CONTADOR DE 0 A 127 ESCRITURA BTFSC CONT1_128,7 GOTO OUT2 CALL DIBUJO CALL INVER_F BSF LCD_CTRL,DT_INS ;"D/I" EN "1" ESCRITURA DE DATOS BTFSC CONT1_128,6 GOTO LADER BSF LCD_CTRL,CS2 ;SELECCIONA LA MITAD IZQUIERDA DE LA LCD BCF LCD_CTRL,CS1 GOTO DATA_0 LADER BSF LCD_CTRL,CS1 ;SELECCIONA LA MITAD DERECHA DE LA LCD BCF LCD_CTRL,CS2 DATA_0 CALL LA3 INCF CONT1_128,F INCF DATO,F GOTO ESCRITURA OUT2 INCF CONT_PAG,F ;ADICION DE 1 AL CONTADOR "10111AAA" BTFSS CONT_PAG,6 ;COMPARA LA PAGINA DE VISUALIACION CON "8" GOTO LOOP2 RETURN ;************************************************************************************************************************************* LA3 MOVFW WT MOVWF LCD_DATA ;CARGA EL PUERTO D CON EL VALOR DE W BSF LCD_CTRL,E ;"E" EN "1" LCD ACEPTA LOS DATOS / INSTRU NOP NOP BCF LCD_CTRL,E ;"E" EN "0" LCD NO ACEPTA DATOS / INSTRU NOP NOP RETURN ;************************************************************************************************************************************* DIBUJO MOVLW HIGH(INICIO_TABLA) MOVWF PCLATH INCF DATO,F BTFSC STATUS,Z INCF CONT_LET,F MOVFW DATO
142
ADDLW LOW(INICIO_TABLA) BTFSC STATUS,C INCF PCLATH,F MOVFW CONT_LET BTFSC STATUS,Z GOTO ACCESO MOVFW CONT_LET ADDWF PCLATH,F ACCESO DECF DATO,F MOVFW DATO INICIO_TABLA ADDWF PCL,F dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0 ; 0x00 'configurable........ dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x01 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x02 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x03 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x04 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x05 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x06 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x07 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x08 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x09 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0A dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0B dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0C dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0D dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0E dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x0F dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x10 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x11 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x12 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x13 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x14 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x15 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x16 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x17 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x18 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x19 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1A dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1B dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1C dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1D dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1E dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x1F 'configurable........ dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x20 space dt 0x00,0x00,0x00,0x5F,0x00,0x00 ; ! 0x21 dt 0x00,0x00,0x03,0x00,0x03,0x00 ; " 0x22 dt 0x14,0x7F,0x14,0x7F,0x14,0x00 ; # 0x23 dt 0x24,0x2A,0x7F,0x2A,0x12,0x00 ; $ 0x24 dt 0x26,0x16,0x08,0x34,0x32,0x00 ; % 0x25 dt 0x76,0x49,0x55,0x22,0x50,0x00 ; & 0x26 dt 0x00,0x00,0x05,0x03,0x00,0x00 ; ' 0x27 dt 0x00,0x1C,0x22,0x41,0x00,0x00 ; ( 0x28 dt 0x00,0x41,0x22,0x1C,0x00,0x00,0x00 ; ) 0x29 dt 0x00,0x14,0x08,0x3E,0x08,0x14,0x00 ; * 0x2A dt 0x08,0x08,0x3E,0x08,0x08,0x00 ; + 0x2B dt 0x00,0x50,0x30,0x00,0x00,0x00 ; , 0x2C dt 0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x00 ; - 0x2D dt 0x00,0x60,0x60,0x00,0x00,0x00 ; . 0x2E dt 0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x00 ; / 0x2F dt 0x3E,0x51,0x49,0x45,0x3E,0x00 ; 0 0x30 dt 0x00,0x42,0x7F,0x40,0x00,0x00 ; 1 0x31 dt 0x42,0x61,0x51,0x49,0x46,0x00 ; 2 0x32 dt 0x21,0x41,0x45,0x4B,0x31,0x00 ; 3 0x33 dt 0x18,0x14,0x12,0x7F,0x10,0x00 ; 4 0x34 dt 0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00 ; 5 0x35
143
dt 0x3C,0x4A,0x49,0x49,0x30,0x00 ; 6 0x36 dt 0x01,0x01,0x79,0x05,0x03,0x00 ; 7 0x37 dt 0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00 ; 8 0x38 dt 0x06,0x49,0x49,0x29,0x1E,0x00 ; 9 0x39 dt 0x00,0x36,0x36,0x00,0x00,0x00 ; : 0x3A dt 0x00,0x56,0x36,0x00,0x00,0x00 ; ; 0x3B dt 0x00,0x08,0x14,0x22,0x41,0x00 ; < 0x3C dt 0x14,0x14,0x14,0x14,0x14,0x00 ; = 0x3D dt 0x41,0x22,0x14,0x08,0x00,0x00,0x0 ; > 0x3E dt 0x00,0x02,0x01,0x51,0x09,0x06,0x0 ; ? 0x3F dt 0x3E,0x41,0x49,0x55,0x5E,0x00 ; @ 0x40 dt 0x7E,0x11,0x11,0x11,0x7E,0x00 ; A 0x41 dt 0x7F,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00 ; B 0x42 dt 0x3E,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00 ; C 0x43 dt 0x7F,0x41,0x41,0x22,0x1C,0x00 ; D 0x44 dt 0x7F,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00 ; E 0x45 dt 0x7F,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00 ; F 0x46 dt 0x3E,0x41,0x49,0x49,0x3A,0x00 ; G 0x47 dt 0x7F,0x08,0x08,0x08,0x7F,0x00 ; H 0x48 dt 0x00,0x41,0x7F,0x41,0x00,0x00 ; I 0x49 dt 0x20,0x41,0x41,0x3F,0x00,0x00 ; J 0x4A dt 0x7F,0x08,0x14,0x22,0x41,0x00 ; K 0x4B dt 0x7F,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00 ; L 0x4C dt 0x7F,0x02,0x0C,0x02,0x7F,0x00 ; M 0x4D dt 0x7F,0x04,0x08,0x10,0x7F,0x00 ; N 0x4E dt 0x3E,0x41,0x41,0x41,0x3E,0x00 ; O 0x4F dt 0x7F,0x09,0x09,0x09,0x06,0x00 ; P 0x50 dt 0x3E,0x41,0x51,0x21,0x5E,0x00 ; Q 0x51 dt 0x7F,0x09,0x19,0x29,0x46,0x00 ; R 0x52 dt 0x46,0x49,0x49,0x49,0x31,0x00,0x00 ; S 0x53 dt 0x00,0x01,0x01,0x7F,0x01,0x01,0x00 ; T 0x54 dt 0x3F,0x40,0x40,0x40,0x3F,0x00 ; U 0x55 dt 0x1F,0x20,0x40,0x20,0x1F,0x00 ; V 0x56 dt 0x3F,0x40,0x3C,0x40,0x3F,0x00 ; W 0x57 dt 0x63,0x14,0x08,0x14,0x63,0x00 ; X 0x58 dt 0x07,0x08,0x70,0x08,0x07,0x00 ; Y 0x59 dt 0x61,0x51,0x49,0x45,0x43,0x00 ; Z 0x5A dt 0x00,0x7F,0x41,0x41,0x00,0x00 ; [ 0x5B dt 0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x00 ; \ 0x5C dt 0x00,0x41,0x41,0x7F,0x00,0x00 ; ] 0x5D dt 0x04,0x02,0x01,0x02,0x04,0x00 ; ^ 0x5E dt 0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x00 ; _ 0x5F dt 0x00,0x01,0x02,0x04,0x00,0x00 ; ` 0x60 dt 0x20,0x54,0x54,0x54,0x78,0x00 ; a 0x61 dt 0x7F,0x48,0x44,0x44,0x38,0x00 ; b 0x62 dt 0x38,0x44,0x44,0x44,0x20,0x00 ; c 0x63 dt 0x38,0x44,0x44,0x48,0x7F,0x00 ; d 0x64 dt 0x38,0x54,0x54,0x54,0x18,0x00 ; e 0x65 dt 0x08,0x7E,0x09,0x01,0x02,0x00 ; f 0x66 dt 0x08,0x54,0x54,0x54,0x3C,0x00 ; g 0x67 dt 0x7F,0x08,0x04,0x04,0x78,0x00,0x00 ; h 0x68 dt 0x00,0x00,0x44,0x7D,0x40,0x00,0x00 ; i 0x69 dt 0x20,0x40,0x44,0x3D,0x00,0x00 ; j 0x6A dt 0x7F,0x10,0x28,0x44,0x00,0x00 ; k 0x6B dt 0x00,0x41,0x7F,0x40,0x00,0x00 ; l 0x6C dt 0x7C,0x04,0x18,0x04,0x78,0x00 ; m 0x6D dt 0x7C,0x08,0x04,0x04,0x78,0x00 ; n 0x6E dt 0x38,0x44,0x44,0x44,0x38,0x00 ; o 0x6F dt 0x7C,0x14,0x14,0x14,0x08,0x00 ; p 0x70 dt 0x08,0x14,0x14,0x18,0x7C,0x00 ; q 0x71 dt 0x7C,0x08,0x04,0x04,0x08,0x00 ; r 0x72 dt 0x48,0x54,0x54,0x54,0x20,0x00 ; s 0x73 dt 0x04,0x3F,0x44,0x40,0x20,0x00 ; t 0x74 dt 0x3C,0x40,0x40,0x20,0x7C,0x00 ; u 0x75
144
dt 0x1C,0x20,0x40,0x20,0x1C,0x00 ; v 0x76 dt 0x3C,0x40,0x38,0x40,0x3C,0x00 ; w 0x77 dt 0x44,0x28,0x10,0x28,0x44,0x00 ; x 0x78 dt 0x0C,0x50,0x50,0x50,0x3C,0x00 ; y 0x79 dt 0x44,0x64,0x54,0x4C,0x44,0x00 ; z 0x7A dt 0x00,0x08,0x36,0x41,0x00,0x00 ; { 0x7B dt 0x00,0x00,0x7F,0x00,0x00,0x00 ; | 0x7C dt 0x00,0x41,0x36,0x08,0x00,0x00,0x00 ; } 0x7D dt 0x00,0x08,0x08,0x2A,0x1C,0x08,0x00 ; -> 0x7E dt 0x00,0x08,0x1C,0x2A,0x08,0x08 ; <- 0x7F dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x80 'configurable........ dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x81 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x82 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x83 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x84 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x55 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x66 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x77 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x88 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x89 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8A dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8B dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8C dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8D dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8E dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x8F dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x90 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x91 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x92 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x93 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x94 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x95 'configurable........ dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x96 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x97 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x98 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x99 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x9A dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x9B dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x9C dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x9D dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0x9F dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA0 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA1 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA2 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA3 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA4 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA5 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA6 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA7 dt 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ; 0xA8 ;************************************************************************************************************************************* INVER_F MOVWF WT CLRF REG_F BTFSC WT,0 BSF REG_F,7 BTFSC WT,1 BSF REG_F,6 BTFSC WT,2 BSF REG_F,5 BTFSC WT,3 BSF REG_F,4 BTFSC WT,4 BSF REG_F,3 BTFSC WT,5 BSF REG_F,2
145
BTFSC WT,6 BSF REG_F,1 BTFSC WT,7 BSF REG_F,0 MOVFW REG_F MOVWF WT RETURN ;************************************************************************************************************************************* END
146
CONCLUSIONES
• En el programa se realizo un PWM que conectado a un circuito generar un voltaje negativo; este voltaje es necesario para el contraste de la pantalla. Pero esta pantalla ya genera un voltaje negativo y por esta razón solo se tiene que conectar, un potenciómetro de ajuste entre los pines de Vee, Vo y tierra, para su correcto funcionamiento.
• Para la ejecución de los comandos de esta pantalla, es necesario poner un
cero en los bits de selección de la pantalla (CS1 ó CS2) dependiendo de si selecciona la parte derecha o izquierda, enviar el comando y luego activar el bit enable durante un tiempo mínimo de 450 ns para que sea aceptada la instrucción.
• Después de la desactivación de CS1 ó CS2, es necesario esperar máximo 140
ns, para activar el enable; también se necesita esperar mínimo 10 ns después de desactivar el enable, para cambiar los datos y bits, para que la LCD acepte correctamente los comandos de escritura.
• Es necesario direccionar la LCD con frecuencia, o por lo menos cada vez que
se cambie de banco para evitar graficar mal sobre la pantalla.
147
Anexo E. Configuración del núcleo
Configuración. Núcleo – estructura. Configuración de los recursos del microcontrolador, asignación de frecuencia a las tareas, declaración de rutinas y máquinas de estado.
Interfaz – Entradas y salidas digitales. Las entradas se activan a través del flanco ascendente.
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Interfaz – Especiales Configuración de memoria I2C.
Interfaz – Serial SCI. Configuración del puerto serial, en modo 7, transmisión y recepción por buffer.
149
Anexo F. Código de programación En la tarea lenta contiene la máquina de estado que controla el proceso principal, debido a su interacción con el usuario. Tarea lenta. Invocación máquina de estados (secuencia principal).
Estado Arranque. Espera para puesta en marcha del dispositivo de comunicación.
Estado Limpiar pantalla (Clr_screen) Activación de orden de limpiar pantalla.
150
Estado ver_logo Activación orden ver logo y temporizado para visualizar logo.
Estado Selección proceso. De acuerdo con el evento que suceda, se elije el proceso, transmisión o recepción.
Estado control menús Activa orden de visualizar menú, de acuerdo con la cantidad de visualizaciones por menú y la posición del icono cambia el menú a visualizar.
151
Estado desplaza icono. Activa la visualización del cursor, identifica la dirección de desplazamiento del cursor, cancela transmisión y cambia a estado de almacenamiento de datos.
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Estado Datos TX. Codifica el icono y el menú en un dato a ser enviado, prepara siguiente menú a ser visualizado.
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Rutina de codificación.
Estado visualización RX. Activa orden de visualización de mensaje y maneja el tiempo para observar mensaje.
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Tarea Normal A esta frecuencia se tienen tres tareas de aplicación, la primera maneja la rutina de lectura y escritura de dispositivos I2C.
La segunda tarea contiene la máquina de estados (Presentación), la cual controla el proceso de lectura indicando la posición de memoria y las características de presentación en la LCD gráfica. Invocación de la máquina de estado y control de apagado de LCD.
Estado de espera de presentación Selección de posición de memoria para la lectura y lanzamiento de datos a la LCD, según imagen a mostrar.
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156
Estado lectura de datos Maneja los ciclos de lectura de memoria y llenado de buffer de datos para la visualización, además direcciona el proceso para el lanzado de información según la visualización.
Estado lanzar logo Establece las características de la región de visualización, la cantidad de regiones y enciende el indicador de lanzado de región para la presentación en la LCD. Además de los ciclos de lectura para completar la imagen a presentar.
157
Estado lanzar borrado LCD. Activa el indicador de borrar display, de la rutina de borrado de display.
Estado de lanzar menú Establece las características de las regiones por íconos, cantidad de regiones a visualizar y veces que se debe realizar el ciclo de lectura.
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Estado lanzar icono. Este estado administra maneja la lectura e inversión de datos para el cursor, la inversión de datos y la posterior normalización de los datos.
Rutina inversión de datos. Lee la información del buffer de datos de envió para la LCD e invierte estos datos y los almacena de nuevo en el buffer y activa el indicador de lanzamiento de datos hacia la LCD.
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Estado lanzar mensaje. Establece los datos para la ubicación de los íconos de mensaje en la pantalla así como los ciclos de lectura de la memoria para la visualización total del mensaje.
La tercera tarea a la frecuencia normal administra la comunicación a través de una máquina de estado, la cual posee dos estados, transmisión y recepción donde se codifican y decodifican los datos.
160
Estado inicio com. Estado donde se recibe la orden de transmisión o recepción y se selecciona el proceso.
Estado TX_transmisión. Estado donde se construye el protocolo de comunicación, ubicando dentro del buffer.
Estado RX_transmisión Lee la información contenida en el buffer, se ubica dentro de las variables para ser manipulada, decodifica la información de los mensajes para ser presentada.
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Rutina de Decodificación RX
Tarea rápida. Inicia el proceso a realizar hacia la LCD, borrado display o lanzado de datos.
Rutina borrado display.
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Rutina salida display.
Rutina de configuración display.
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Anexo G. Planos del dispositivo
Plano esquemático del dispositivo
Fuente: autores
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Anexo H. Presupuesto Materiales
Elemento Cantidad Valor unitario Valor total Microcontrolador MC68HC908GP32 2 17.000 34.000LCD gráfica PG12864B 2 105.000 210.000Menmoria 24LC512 2 10.000 20.000TLP434 (Transmisor radiofrecuencia) 2 20.000 40.000RLP434 (Receptor radiofrecuencia) 2 20.000 40.000Portaintegrado 40 pines 2 1000 2.000Portaintegrado 8 pines 2 500 1.000Regulador 78L05 4 2000 8.000Transistor 2N3904 2 500 1.000Cable ribbon 20 hilos (metro) 2 3000 6.000Cristal 4 MHz 2 600 1.200Resistencias (Varios valores) 50 2.000 4.000Condensadores (Varios valores) 20 3.500 7.000Pulsadores (tamaño grande) 12 1.200 14.400Pulsador (pequeño) 2 200 400Bornera 2 500 1.000Terminales (pulsador) 24 200 4.800Conector pulsador 12 500 6.000Regleta 2 x 20 (conexión) 2 2.000 4.000Circuito impreso 2 30.000 60.000Caja acrilica 2 30.000 60.000Adaptador voltaje 9V 2 10.000 20.000Diodo led 4 700 2.400 Total Materiales 547.200
Equipos
Equipo Uso (en horas) Valor Valor total Computador 100 2.000 200.000Programador circuitos integrados 50 4.000 200.000 Total 400.000
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Presupuesto global
Rubros Valor Materiales 547.200Equipos 400.000Imprevistos (10%) 94.720 Total 1.041.920
