Introducción a la Programación y Sistemas de Control: Conceptos Básicos

Fundamentos de la Programación

Un programa es el conjunto de instrucciones preparadas para que un aparato automático pueda efectuar una sucesión de operaciones determinadas.

Un lenguaje de programación es un conjunto de símbolos y palabras que el usuario tiene a su disposición para elaborar un programa.

Los programas se escriben en lo que se denomina código fuente: archivo o conjunto de archivos, que contienen instrucciones concretas, escritas en un lenguaje de programación, que posteriormente compilan uno o varios programas.

El lenguaje máquina es un grupo de datos que conforman la parte física de la computadora, en otras palabras, el hardware, y que hacen posible el entender e interpretar los códigos binarios que se encuentran entre los valores 0 y 1 (código binario) para luego formar cadenas de información y completar una instrucción.

El software de programación facilita el trabajo de programar porque permite:

• Crear o modificar el código fuente.
• Compilar.
• Depurar errores y corregirlos.

Algoritmos y Diagramas de Flujo

Un algoritmo es una sucesión de pasos que se deben llevar a cabo para resolver un problema.

Proceso de Desarrollo de Programas

Los programas están constituidos por un conjunto de sentencias que se procesan en una determinada secuencia y conforman órdenes capaces de manipular una serie de datos con el fin de obtener un determinado resultado.

El desarrollo de un programa requiere los siguientes pasos:

1. Definición y análisis del problema.
2. Diseño del algoritmo mediante diagramas de flujo.
3. Codificación del programa (obtenemos el código fuente).
4. Compilación (obtenemos el código objeto).
5. Depuración de errores y verificación del programa.
6. Explotación (documentación y mantenimiento).

Las órdenes o instrucciones de un programa:

• Entrada de datos.
• Proceso o algoritmo.
• Salida de datos o resultado.

Procedimientos de Depuración

La depuración de un programa es la quinta fase en el proceso de programación y resulta fundamental a la hora de disminuir costes de implantación, mejorar el rendimiento y garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas.

1. Detección de errores de compilación. Se buscan los errores existentes en un programa y se corrigen para que funcione.
2. Detección de errores en el funcionamiento. Aunque el programa no tenga errores de sintaxis, puede no estar haciendo lo que el programador desea.
3. Optimización de la programación. Aunque el programa no tenga errores y funcione de manera correcta, siempre hay que buscar la manera óptima de realizarlo.

Modularización Mediante Funciones

Una función es una sección de un programa que calcula un valor de manera independiente al resto del programa.

Sistemas Automáticos

Un automatismo es un mecanismo o máquina que realiza una tarea concreta, pero cuyo funcionamiento no se puede modificar.

Un robot es una máquina automática programable capaz de captar información de su entorno, procesar el resultado y actuar en consecuencia.

Para poder controlar los procesos que realizan los robots tenemos varias opciones:

• Con un ordenador. El microprocesador del ordenador es capaz de procesar cualquier tipo y volumen de información.
• Con un microcontrolador. Un microcontrolador es un circuito integrado programable que reúne en un solo chip todas las funcionalidades básicas de un ordenador: unidad de proceso, memoria y periféricos de entrada y salida.

Sistemas de Control

Un sistema de control regula y controla el funcionamiento de un automatismo o de un proceso para que funcione de la manera prevista.

Existen dos tipos de sistemas de control: los de lazo abierto y los de lazo cerrado.

• Sistemas de lazo abierto. En ellos no se tiene en cuenta la señal de salida en la acción de control.
• Sistemas de lazo cerrado. En ellos, la señal de salida se compara con la de entrada para corregir los posibles errores y ajustar la acción de control al valor deseado.