1. RIUdeG
  2. Tesis
  3. Maestría
  4. CUVALLES
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/98329
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dc.contributor.authorSepúlveda Cisneros, Oscar Alejandro
dc.date.accessioned2024-03-15T17:24:28Z-
dc.date.available2024-03-15T17:24:28Z-
dc.date.issued2021-11-25
dc.identifier.urihttps://wdg.biblio.udg.mx
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/98329-
dc.description.abstractUno de los grandes problemas de la humanidad es la excesiva cantidad de residuos que se generan a nivel mundial; por lo tanto, es de vital importancia no solo reducirlos sino también transformarlos en nuevos productos. Aproximadamente el 50% de los residuos generados en las ciudades son orgánicos, estos se pueden transformar en composta, para darles un valor agregado. En este trabajo de investigación, se presenta el diseño e implementación de un software embebido para controlar un compostero doméstico inteligente. El proceso de desarrollo del software propuesto esta guiado por un método específico para sistemas embebidos el cual combina el método en espiral con el diseño de prototipos, el proceso se divide en once etapas.
dc.description.tableofcontentsÍndice general Resumen i Agradecimientos iii Dedicatoria v 1. Introducción 1 1.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.6. Actividades por objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.7. Alcances y limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Marco teórico 9 2.1. Residuos sólidos orgánicos y el proceso de compostaje . . . . . . . . . . . . 9 2.2. Sistemas de software embebido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1. ¿Qué es un sistema embebido? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2. Hardware de sistemas de software embebido . . . . . . . . . . . . . 14 2.3. Metodologías para el desarrollo de software . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.1. Metodologías tradicionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.2. Metodologías para el desarrollo de software en sistemas embebidos 25 2.4. Técnicas y herramientas utilizadas durante el desarrollo del sistema . . . . 28 2.5. Lenguajes de programación utilizados en la implementación de sistemas embebidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.6. Software utilizado para el diseño del sistema embebido . . . . . . . . . . . 32 3. Estado del arte 35 4. Metodología 43 5. Análisis 47 5.1. Funciones del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.2. Requerimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 vii viii Índice general 6. Diseño 51 6.1. Diseño Funcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 6.2. Arquitectura del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6.3. Arquitectura del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.4. Diseño de software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 7. Implementación 67 8. Pruebas 73 8.1. Estrategia de Pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 9. Resultados 79 9.1. Componentes electrónicos utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 9.2. Prototipo # 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 9.2.1. Placas de Circuito Impreso (PCB) del prototipo . . . . . . . . . . . . 81 9.2.2. Interfaz del prototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 9.3. Prototipo # 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 9.4. Prototipo # 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 10.Conclusiones 93 Referencias 93 A. Especificación de Requerimientos de Software 101 A.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 A.1.1. Propósito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 A.1.2. Ámbito del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 A.1.3. Definiciones y acrónimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 A.1.4. Visión general del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 A.2. Descripción general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 A.2.1. Perspectiva del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 A.2.2. Funciones del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 A.2.3. Características de los usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 A.2.4. Restricciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 A.2.5. Suposiciones y dependencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 A.2.6. Requisitos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 A.3. Requisitos Específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 A.3.1. Interfaces externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 A.3.2. Funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 A.3.3. Restricciones del diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 A.3.4. Atributos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 A.3.5. Otros requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 B. Plan de pruebas de software 129 B.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 B.1.1. Definiciones, abreviaciones y acrónimos . . . . . . . . . . . . . . . . 131 B.2. Artefactos de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Índice general ix B.2.1. Módulos del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 B.2.2. Procedimientos de usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 B.3. Características a ser probadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 B.4. Características que no serán probadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 B.4.1. Pruebas Unitarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 B.4.2. Pruebas de Integración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 B.4.3. Pruebas de Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 B.4.4. Pruebas de Validación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 B.5. Apéndices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 C. Pruebas Realizadas del Compostero 165 C.1. Pruebas unitarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 C.2. Pruebas de Integración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 C.3. Pruebas de Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 C.3.1. Pruebas de sistema con usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 C.3.2. Pruebas de sistema con usuarios potenciales . . . . . . . . . . . . . . 200 C.4. Pruebas de Aceptación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 D. Cotización y características de los componentes electrónicos 205 E. Manual de Instalación del IDE de Arduino 211 x Índice general Índice de tablas 2.1. Comparativa de las metodologías tradicionales de desarrollo de software. Fuente: elaboración propia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2. Clasificación de los valores de entrada para las funciones del sistema. . . . 29 2.3. Características de los lenguajes de programación . . . . . . . . . . . . . . . 33 5.1. Lista de requerimientos funcionales y no funcionales del sistema. . . . . . 48 5.2. Requerimientos de seguridad para garantizar la integridad de los usuarios y el compostero doméstico y de requerimientos de Interfaz que permite visualizar el estado (componentes y proceso de compostaje) del compostero. 48 5.3. Plantilla que reúne la información de cada uno de los requerimientos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.4. Descripción de los atributos que contiene la tabla de registro de los requerimientos del sistema embebido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 8.1. Plantilla para registrar las pruebas unitarias y de Integración . . . . . . . . 74 8.2. Lista de pruebas unitarias y de integración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8.3. Conjunto de pruebas de sistema y validación. . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 A.1. Registro de personas que han revisado el documento ERS . . . . . . . . . . 101 A.2. Tipos de usuarios que interaccionan con el sistema . . . . . . . . . . . . . . 105 A.3. Tabla para el requerimiento funcional: Medir temperatura . . . . . . . . . . 108 A.4. Tabla para el requerimiento funcional: Medir humedad . . . . . . . . . . . 109 A.5. Tabla para el requerimiento funcional: Medir oxígeno . . . . . . . . . . . . 110 A.6. Tabla para el requerimiento funcional: Activar hélice . . . . . . . . . . . . . 111 A.7. Tabla para el requerimiento funcional: Activar trituradora . . . . . . . . . . 112 A.8. Tabla para el requerimiento funcional: Activar aspersores . . . . . . . . . . 113 A.9. Tabla para el requerimiento funcional: Activar ventilador . . . . . . . . . . 114 A.10.Tabla para el requerimiento funcional: Activar extractores . . . . . . . . . . 115 A.11.Tabla para el requerimiento de seguridad: Acceso de seguridad a la trituradora Activar extractores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 A.12.Tabla para el requerimiento de seguridad: Activar paro de emergencia . . . 118 A.13.Tabla para el requerimiento de seguridad: Validar contraseña del usuario extractores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 A.14.Tabla para el requerimiento no funcional: Sensor de temperatura ds18b20 120 A.15.Tabla para el requerimiento no funcional: Sensor de humedad FC-28 . . . 121 A.16.Tabla para el requerimiento no funcional: Sensor de oxígeno . . . . . . . . 122 xi xii Índice de tablas A.17.Tabla para el requerimiento no funcional: Lenguaje de programación C . . 122 A.18.Tabla para el requerimiento no funcional: tipo de desechos permitidos . . 123 A.19.Tabla para el requerimiento no funcional: Tiempo de almacenamiento de los datos en la memoria microSD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 A.20.Tabla para el requerimiento no funcional: Tiempo de encendido de los actuadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 A.21.Tabla para el requerimiento de interfaz: Mostrar estado de las variables físicas con la utilización de LED’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 A.22.Tabla para el requerimiento de interfaz: Mostrar datos del sistema en la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 A.23.Tabla para el requerimiento de interfaz: Mostrar estado de los actuadores con la utilización de LED’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 A.24.Tabla para el requerimiento de interfaz: Implementación de teclado para realizar modificaciones al sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 A.25.Tabla para el requerimiento de interfaz: Implementación de switches e indicadores para e estado de los actuadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 B.1. Registro de personas que han revisado el plan de pruebas . . . . . . . . . . 129 B.2. Conjunto de requerimientos del sistema que serán probados . . . . . . . . . 132 B.3. Caso de prueba para la función medirHumedad() . . . . . . . . . . . . . . . 133 B.4. Caso de prueba para el sensor de temperatura ds18b20 . . . . . . . . . . . . 134 B.5. Caso de prueba para el sensor de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 B.6. Caso de prueba para el módulo de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . 136 B.7. Caso de prueba para la hélice del compostero . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 B.8. Caso de prueba para la trituradora del compostero . . . . . . . . . . . . . . 138 B.9. Caso de prueba para el ventilador del compostero . . . . . . . . . . . . . . . 139 B.10.Caso de prueba para la interfaz de leds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 B.11.Caso de prueba para la validar la contraseña . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 B.12.Caso de prueba para la los aspersores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 B.13.Prueba de Integración 01: sensor de humedad con leds indicadores . . . . . 143 B.14.Prueba de Integración 02: sensor de temperatura con leds indicadores . . . 144 B.15.Prueba de Integración 04: sensor de humedad con modulo SD . . . . . . . . 145 B.16.Prueba de Integración 05: sensor de temperatura con modulo SD . . . . . . 145 B.17.Prueba de Integración 06: sensor de oxígeno con modulo SD . . . . . . . . . 146 B.18.Prueba de Integración 07: registra los valores de los sensores de humedad y temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 B.19.Prueba de Integración 08: registrar los valores de los 3 sensores del compostero en un archivo que se encuentra en la memoria SD . . . . . . . . . . 148 B.20.Prueba de Integración 09: mostrar los valores del sensor FC-28 en la pantalla149 B.21.Prueba de Integración 10: incorpora los sensores de humedad y temperatura, para mostrar la información en la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . 150 B.22.Prueba de Integración 11: Mostrar los valores de los 3 sensores en la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 B.23.Prueba de Integración 12: Mostrar los valores de los 3 sensores en la pantalla LCD y en el modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 B.24.Prueba de sistema 01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Índice de tablas xiii B.25.Prueba de sistema 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 B.26.Prueba de sistema 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 B.27.Prueba de sistema 04 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 B.28.Prueba de sistema 05 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 B.29.Prueba de sistema 06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 B.30.Prueba de sistema 07 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 B.31.Prueba de sistema 08 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 B.32.Prueba de sistema 09 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 B.33.Prueba de sistema 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 B.34.Prueba de validación de la interfaz gráfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 B.35.Prueba para identificar el hardware embebido del sistema . . . . . . . . . . 158 B.36.Prueba para comprobar la información de las variables físicas . . . . . . . . 159 B.37.Prueba de aceptación para la trituradora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 B.38.Prueba de aceptación para comprobar la respuesta de los actuadores a los cambios de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 B.39.Prueba de aceptación para la trituradora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 B.40.Prueba de aceptación para el paro de emergencia . . . . . . . . . . . . . . . 161 B.41.Prueba de aceptación para comprobar el funcionamiento del sistema completo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 B.42.Prueba de aceptación para el manual de usuario. . . . . . . . . . . . . . . . 161 B.43.Especificación de elementos para el registro de pruebas unitarias . . . . . . 162 B.44.Tabla para registrar la información de las pruebas de sistema y validación . 163 C.1. Prueba 01: sensor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 C.2. Prueba 01-a del sensor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 C.3. Prueba 01-b del sensor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 C.4. Prueba 01-c del sensor de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 C.5. Prueba 02: sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 C.6. Prueba 02-a del sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 C.7. Prueba 02-b del sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 C.8. Prueba 02-c del sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 C.9. Prueba 03: sensor de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 C.10.Prueba 03-a: sensor de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 C.11.Prueba 03-b: función de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 C.12.Prueba 03-c: sensor de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 C.13.Prueba 04: modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 C.14.Prueba 04-a del modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 C.15.Prueba 04-b del modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 C.16.Prueba 04-b del modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 C.17.Prueba de Integración 01: sensor de humedad con leds indicadores . . . . . 177 C.18.Casos de prueba lógicos para la prueba de integración 01 . . . . . . . . . . 177 C.19.Casos de prueba concretos para la prueba de integración 01 . . . . . . . . . 178 C.20.Prueba de Integración 02: sensor de temperatura con leds indicadores . . . 179 C.21.Casos de prueba lógicos para la prueba de integración 01 . . . . . . . . . . 180 C.22.Casos de prueba concretos para la prueba de integración 04a . . . . . . . . 180 C.23.Casos de prueba concretos para la prueba de integración 04b . . . . . . . . 180 xiv Índice de tablas C.24.Prueba de Integración 04: sensor de humedad con modulo SD . . . . . . . . 181 C.25.Prueba 04-a del modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 C.26.Prueba 04-b del modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 C.27.Prueba de Integración 05: sensor de temperatura con modulo SD . . . . . . 183 C.28.Prueba 05-a, comprueba la conexión entre el sensor-placa-SD . . . . . . . . 184 C.29.Prueba de Integración 06: sensor de temperatura con modulo SD . . . . . . 185 C.30.Prueba 06-a, comprueba la conexión entre el sensor-placa-SD . . . . . . . . 186 C.31.Prueba de Integración 07: registra los valores de los sensores de humedad y temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 C.32.Prueba de Integración 08: registrar los valores de los 3 sensores del compostero en un archivo que se encuentra en la memoria SD . . . . . . . . . . 189 C.33.Prueba de Integración 09: mostrar los valores del sensor FC-28 en la pantalla191 C.34.Prueba de Integración 10: incorpora los sensores de humedad y temperatura, para mostrar la información en la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . 193 C.35.Prueba de Integración 11: Mostrar los valores de los 3 sensores en la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 C.36.Prueba de Integración 12: Mostrar los valores de los 3 sensores en la pantalla LCD y en el modulo SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 C.37.Resultado de las pruebas de sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 C.38.Características de los usuarios encuestados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 C.39.Conversión de las respuesta para las pruebas de funcionalidad . . . . . . . 201 C.40.Preguntas para cada caso de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 C.41.Grado de conformidad del cliente a cada una de las pruebas . . . . . . . . . 203 C.42.Resultado de las pruebas de Aceptación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 D.1. Tabla comparativa de los sensores de humedad [1] . . . . . . . . . . . . . . 206 D.2. Tabla comparativa de los sensores de temperatura [1] . . . . . . . . . . . . . 207 D.3. Tabla comparativa de las plataformas electrónicas [1] . . . . . . . . . . . . . 208 D.4. Material utilizado en los prototipos del compostero domestico . . . . . . . 209 D.5. Comparativa del monto total del prototipo utilizando las diferentes plataformas electrónicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Índice de figuras 2.1. Reactores de flujo horizontal [2]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2. Áreas donde se aplican los sistemas embebidos . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3. Ciclo de vida de un sistema embebido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.4. Componentes de hardware de un sistema embebido . . . . . . . . . . . . . 15 2.5. Dispositivos de E/S. (a) serial, (b) USB, (c) puertos de Impresora, (d) Wireless RF, (e) puertos infrarrojos, (f) teclado, (g) switches, (h) luces, (i) pantallas gráficas, (j) buzzers, (k) audio, (l) temperatura, (m) humedad,(n) presión, (o) rotación, (p) controlador de velocidad de motores, (q) motores a paso, (r) relé (interruptor), (s) controladores de potencia, (t) ADC, (u) DAC, (v) fuente de alimentación y (w) generador de frecuencia. . . . . . . . . . . 17 2.6. Familia de placas Arduino. (a) Arduino UNO, (b) Arduino LEONARDO, (c) Arduino Nano, (d) Arduino MEGA y (e) Arduino DUE [3] . . . . . . . . . . 18 2.7. Plataforma electrónica Raspberry Pi 3B+ [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.8. Microcontrolador PIC16F887 [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.9. Plataforma FPGA BASYS 3 de Diligent [6] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.10. Metodología en cascada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.11. Modelo Incremental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.12. Modelo en espiral [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.13. Método prototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.14. Modelo de desarrollo de software para sistemas embebidos propuesto por Liggesmeyer y Trapp [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.15. Interfaz de programación de Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1. Aparato para el tratamiento de residuos de alimentos [9]. . . . . . . . . . . 36 3.2. Aparato y método para el compostaje de residuos orgánicos . . . . . . . . . 37 3.3. Aparato para el reciclaje de residuos que cuenta con trituradora y mezcladora [10]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.4. Patente CN106278487 [11] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1. Esquema para representar los componentes que forman parte del sistema embebido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2. Diagrama para ilustrar los módulos que conforman el sistema embebido . . 45 6.1. Diagrama UML para la representación de casos de uso . . . . . . . . . . . . 52 xv xvi Índice de figuras 6.2. Integración del hardware embebido para el compostero doméstico. (a) módulo sensores; (b) switches para los actuadores e indicadores; (c) Fuente de alimentación; (d) módulo leds indicadores; (e) placa electrónica Arduino; (f) módulo aspersores; (g) módulo SD; (h) pantalla LCD; (i) módulo para la hélice; y (j) módulo para la trituradora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6.3. Esquema del módulo de sensores realizado en Proteus . . . . . . . . . . . . 55 6.4. Módulo para los actuadores del sistema emebebido . . . . . . . . . . . . . . 55 6.5. Módulo de interfaz de leds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.6. Plataforma electrónica Arduino MEGA 2560 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.7. Modulo para los aspersores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.8. Modulo para la memoria SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.9. Modulo para la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.10. Puente H para la hélice del compostero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.11. Puente H para la trituradora del compostero . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6.12. Diseño del módulo de interfaz de leds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.13.Vista en 3D de la placa de interfaz de leds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.14. Diseño del módulo de sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.15.Vista en 3D del módulo de sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.16. Diagrama de secuencia de la etapa mesófila . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.17. Diagrama de secuencia de la etapa termófila . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.18. Diagrama de secuencia de la etapa de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . 66 8.1. Etapas en que se desarrollarán las pruebas al Sistema Embebido . . . . . . 74 8.2. Clasificación de los casos de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 8.3. Casos de pruebas ejecutados al sistema embebido. . . . . . . . . . . . . . . 77 9.1. Componentes electrónicos que integran el sistema embebido. (a) Leds; (b) sensor de humedad; (c) sensor de temperatura; (d) sensor de oxígeno; (e) pantalla LCD; (e) módulo SD; y (g) placa Arduino . . . . . . . . . . . . . . 80 9.2. Cable plano para conexión de componentes electrónicos. . . . . . . . . . . . 82 9.3. Diseño del módulo de leds impreso en papel Transfer. . . . . . . . . . . . . 82 9.4. Modulo interfaz de Leds, con los componentes electrónicos implementados. 83 9.5. Módulo sensores con los componentes montados. . . . . . . . . . . . . . . . 83 9.6. Interfaz de leds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 9.7. Pantalla montada en el prototipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 9.8. Verificación del sensor de humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 9.9. Comprobación de la lectura del sensor de humedad. . . . . . . . . . . . . . 86 9.10.Comprobación de la lectura del sensor de temperatura. . . . . . . . . . . . 87 9.11. Segunda versión de prototipo con el hardware y software incorporado. . . 88 9.12. Protección de los componentes electrónicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 9.13.Abertura para la salida de humedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 9.14. Placa impresa para la interfaz de LEDs del segundo prototipo. . . . . . . . 90 9.15. Prototipo número 3 con los componentes de hardware y software integrados. 91 9.16. Protección del ventilador en el interior del compostero . . . . . . . . . . . . 92 9.17. Interior del contenedor donde se encuentra la interfaz de usuario . . . . . . 92 Índice de figuras xvii A.1. Registro de personas que autorizan el documento ERS . . . . . . . . . . . . 102 B.1. Registro de personas que autorizan el plan de pruebas . . . . . . . . . . . . 130 C.1. Registro de personas que autorizan el conjunto de pruebas im plementadas 165 C.2. Esquema de conexión del sensor FC-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 C.3. Esquema de conexión del sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . 170 C.4. Esquema de conexión para el sensor de oxígeno . . . . . . . . . . . . . . . . 173 C.5. Conexión del modulo SD con Arduino MEGA . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 C.6. Integración de los sensor de Humedad y memoria SD . . . . . . . . . . . . . 181 C.7. Integración de los sensor de temperatura y memoria SD . . . . . . . . . . . 183 C.8. Esquema de conexión entre el sensor de oxígeno y la memoria SD . . . . . 186 C.9. Integración de los sensores de humedad, temperatura y memoria SD . . . . 188 C.10.Integración de los sensores de humedad, temperatura, oxígeno y memoria SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 C.11.Integración del sensor de humedad con la pantalla LCD . . . . . . . . . . . 192 C.12.Integración de los sensores de humedad, temperatura y la pantalla LCD . . 194 C.13.Integración de los sensores de humedad, temperatura, oxígeno y la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 C.14.Integración de los sensor de humedad, temperatura, oxígeno, micro SD y la pantalla LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 E.1. Página oficial de Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 E.2. Opciones de descarga del IDE de Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 E.3. Descarga del IDE de Arduino para el sistema operativo Windows 7 . . . . . 212 E.4. Página para descargar el archivo ejecutable del IDE de Arduino . . . . . . . 213 E.5. Ventana para guardar el archivo ejecutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 E.6. Proceso de instalación del IDE de Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subjectResiduos
dc.subjectTransformar
dc.subjectNuevos Productos
dc.subjectSoftware
dc.subjectSistemas Embebidos
dc.subjectCompostero
dc.subjectDiseño
dc.subjectImplementacion
dc.titleSistema embebido para un compostero inteligente
dc.typeTesis de Maestría
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderSepúlveda Cisneros, Oscar Alejandro
dc.coverageAMECA, JALISCO
dc.type.conacytmasterThesis
dc.degree.nameMAESTRIA EN INGENIERIA DE SOFTWARE
dc.degree.departmentCUVALLES
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara
dc.rights.accessopenAccess
dc.degree.creatorMAESTRIA EN INGENIERO EN DE SOFTWARE
dc.contributor.directorÁvila George, Himer
dc.contributor.directorAcevedo Juárez, Brenda
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