Diseño de Estacionamiento Inteligente

A continuación se muestra un posible planteamiento de diseño del sistema y ejemplos de código para los arduinos esclavos y el maestro:

1. Arquitectura del Sistema
  • Niveles y Equipos:
    • 7 Niveles: Cada nivel tiene 95 espacios.
    • Plataforma: Se usan en total 8 Arduino: 7 funcionan como esclavos (uno por nivel) y 1 como maestro.
    • Sensores: En cada nivel se conectan 4 sensores:
      • Sensores impares (1 y 3): Detectan la entrada del vehículo.
      • Sensores pares (2 y 4): Detectan la salida del vehículo.
    • Comunicación RS485: Se usa un módulo RS485 (como el MAX485) para establecer la comunicación entre los arduinos.
    • Visualización:
      • Cada nivel dispone de una matriz RGB 10x10 para mostrar cuáles y cuántos espacios están disponibles.
      • En la entrada se coloca un totem (puede ser otra pantalla o matriz LED) que consolida la información de los 7 niveles.

2. Diagrama de Bloques (mermaid)

Diagram


Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Nivel 5 Nivel 6 Nivel 7 Maestro Arduino Modulo RS485 Maestro Totem / Pantalla Principal Arduino Esclavo L1 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L2 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L3 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L4 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L5 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L6 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10 Arduino Esclavo L7 Modulo RS485 "Sensores (1,2,3,4)" Matriz RGB node_10x10

3. Esquema de Funcionamiento
Cada Arduino Esclavo:
  • Monitorea los 4 sensores para detectar la entrada y salida de vehículos.
  • Calcula los espacios disponibles (iniciando en 95) y actualiza el valor conforme se detectan eventos.
  • Comunica a través de RS485 el estado actualizado al Arduino Maestro.
  • Actualiza la matriz RGB 10x10 para reflejar visualmente la disponibilidad del nivel (por ejemplo, mostrando una barra o un gráfico de colores).
El Arduino Maestro:
  • Recibe los datos de cada uno de los esclavos.
  • Consolida la información de disponibilidad de los 7 niveles.
  • Actualiza el totem (pantalla o matriz LED) en la entrada.

4. Ejemplos de Código a) Código para un Arduino Esclavo (por nivel)
Este ejemplo es básico y requiere adaptar detalles (como la librería para la matriz LED y el manejo del RS485) según el hardware exacto que uses.

Cpp


// Código de ejemplo para Arduino Esclavo (Nivel X)

#include <SoftwareSerial.h>
// Incluir librería para la matriz LED RGB según tu hardware, por ejemplo Adafruit_NeoPixel
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

// Configuración de pines para RS485 (adaptar según tus conexiones)
#define RS485_RX_PIN 10
#define RS485_TX_PIN 11

// Pines para sensores:
#define SENSOR_ENTRADA_1 2
#define SENSOR_SALIDA_2 3
#define SENSOR_ENTRADA_3 4
#define SENSOR_SALIDA_4 5

// Parámetros de la matriz LED RGB 10x10
#define LED_PIN 6
#define NUM_LEDS 100  // 10x10

// Inicializar la comunicación RS485 en SoftwareSerial
SoftwareSerial rs485(RS485_RX_PIN, RS485_TX_PIN);

// Inicializar la matriz LED (usa el objeto y configuración según la librería)
Adafruit_NeoPixel matrix(NUM_LEDS, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int parkingSpaces = 95;  // estado inicial de espacios disponibles
const int nivelID = 1;   // asigna un identificador único para cada nivel

void setup() {
  // Iniciar comunicaciones:
  Serial.begin(9600);    // para debug
  rs485.begin(9600);
  
  // Configurar sensores:
  pinMode(SENSOR_ENTRADA_1, INPUT);
  pinMode(SENSOR_SALIDA_2, INPUT);
  pinMode(SENSOR_ENTRADA_3, INPUT);
  pinMode(SENSOR_SALIDA_4, INPUT);

  // Iniciar la matriz LED:
  matrix.begin();
  matrix.show();  // Apagar todos los LEDs inicialmente
}

void loop() {
  // Detección de entrada:
  if (digitalRead(SENSOR_ENTRADA_1) == HIGH || digitalRead(SENSOR_ENTRADA_3) == HIGH) {
    if (parkingSpaces > 0) {
      parkingSpaces--;
      enviarActualizacion();
      actualizarMatriz();
      delay(200); // Anti-rebote básico
    }
  }
  // Detección de salida:
  if (digitalRead(SENSOR_SALIDA_2) == HIGH || digitalRead(SENSOR_SALIDA_4) == HIGH) {
    if (parkingSpaces < 95) {
      parkingSpaces++;
      enviarActualizacion();
      actualizarMatriz();
      delay(200); // Anti-rebote básico
    }
  }
}

// Función para enviar la actualización al maestro vía RS485
void enviarActualizacion() {
  // Mensaje en el formato "LX:valor" (ejemplo: "L1:94")
  String msg = "L" + String(nivelID) + ":" + String(parkingSpaces);
  rs485.println(msg);
  Serial.println(msg); // debug
}

// Función básica para actualizar la matriz LED
void actualizarMatriz() {
  // Ejemplo: encender LEDs proporcionalmente a la cantidad de espacios disponibles.
  int ledsEncendidos = map(parkingSpaces, 0, 95, 0, NUM_LEDS);
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
    if (i < ledsEncendidos) {
      matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(0, 150, 0));  // verde
    } else {
      matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(150, 0, 0));  // rojo
    }
  }
  matrix.show();
}
Nota: Adapta los pines, tiempos de anti-rebote y la forma de actualizar la matriz según tus componentes concretos.

b) Código para el Arduino Maestro
El maestro debe recibir actualizaciones vía RS485 de los 7 niveles, consolidar la información y actualizar el totem en la entrada. Este ejemplo asume que el maestro escucha en su puerto serial y actualiza (por ejemplo, mediante una pantalla o una matriz LED de mayor tamaño).

Cpp


// Código de ejemplo para el Arduino Maestro

#include <SoftwareSerial.h>

// Configuración de RS485: (adaptar pines y conexiones)
#define RS485_RX_PIN 10
#define RS485_TX_PIN 11

SoftwareSerial rs485(RS485_RX_PIN, RS485_TX_PIN);

// Array que almacena los espacios disponibles por cada nivel (inicialmente 95 en cada uno)
int niveles[7] = {95, 95, 95, 95, 95, 95, 95};

void setup() {
  Serial.begin(9600);     // para debug
  rs485.begin(9600);
  // Iniciar configuración del totem o pantalla según el hardware disponible.
}

void loop() {
  // Comprobar si hay datos recibidos por RS485
  if (rs485.available()) {
    String mensaje = rs485.readStringUntil('\n');
    Serial.println("Recibido: " + mensaje); // debug

    // Se espera un formato "LX:valor" (ej: "L3:90")
    int posL = mensaje.indexOf("L");
    int posDosPuntos = mensaje.indexOf(":");
    if (posL != -1 && posDosPuntos != -1) {
      int nivel = mensaje.substring(posL+1, posDosPuntos).toInt();
      int valor = mensaje.substring(posDosPuntos+1).toInt();
      // Verificar el id del nivel
      if (nivel >= 1 && nivel <= 7) {
        niveles[nivel-1] = valor;
      }
      actualizarTotem();
    }
  }
}

// Función para actualizar el totem de la entrada
void actualizarTotem() {
  // Consolidar la información y actualizar la pantalla principal.
  // Por ejemplo, imprimir la disponibilidad de cada nivel.
  Serial.println("Estado actualizado de niveles:");
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    Serial.print("Nivel ");
    Serial.print(i+1);
    Serial.print(": ");
    Serial.print(niveles[i]);
    Serial.println(" lugares disponibles");
  }
  // Aquí se debe agregar el código para actualizar el totem o pantalla gráfica.
  // Esto podría implicar actualizar una matriz LED o enviar información a un display.
}
Nota: La función actualizarTotem() debe completarse según el hardware escogido para el totem (por ejemplo, una pantalla LCD, OLED o una matriz LED mayor).

5. Consideraciones Adicionales
  • RS485:
    Confirma que cada módulo RS485 esté correctamente configurado en modo transmisión/recepción según su rol (maestro o esclavo). Puedes usar pines de control (como DE/RE) según el módulo.
  • Robustez de Sensado:
    Es importante implementar técnicas de anti-rebote y validación de señales para evitar lecturas erróneas en los sensores.
  • Escalabilidad y Sincronización:
    El formato de mensajes y gestión de errores en la comunicación RS485 debe ser robusto (por ejemplo, agregando checksums) para asegurar la integridad de los datos.
  • Programación Modular:
    Cada arduino esclavo y el maestro pueden tener funciones comunes para la inicialización y actualización del estado, facilitando así el mantenimiento del código.

Este es un ejemplo de alta nivel con código básico de Arduino para orientar el diseño del sistema de estacionamiento. Si necesitas mayor detalle en algún apartado o ayuda para adaptar el diseño a tus componentes específicos, por favor indícalo.
RS485 error handling
Mejora en anti-rebote
Integrar display totem
Agregar log en maestro


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