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# Proyecto de Control de Motor DC: Consola Digital v1.0
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**Autor:** Marco Gallegos
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**Fecha:** Enero 2024
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# Proyecto de Control de Motor DC
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## 1. Descripción General
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Este proyecto consiste en una consola de control inteligente para un motor de corriente continua (DC). Utiliza un microcontrolador **ESP8266 (HW-364A)** para gestionar la potencia a través de un driver **DRV8871**, ofreciendo una interfaz de usuario profesional con pantalla **OLED**, encoder rotatorio y botones de dirección.
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Este proyecto implementa una consola digital de control para un motor de corriente continua (DC), orientada a operación segura, control fino de velocidad y protección mecánica/eléctrica. A diferencia de un control directo con potenciómetro, el sistema introduce:
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El sistema prioriza la **seguridad mecánica**, implementando rampas de aceleración y una **máquina de estados** que evita arranques accidentales o cambios de giro bruscos que puedan dañar engranajes o el motor.
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- Máquina de estados para evitar arranques accidentales.
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- Aceleración y desaceleración progresiva (rampa).
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- Inversión de giro con secuencia controlada.
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- Interfaz hombre–máquina con encoder rotatorio, botones y pantalla OLED.
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El sistema se desarrolla inicialmente sobre **HW-364A (ESP8266)**, con una ruta clara de migración a **ESP32 DevKit V1**.
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## 2. Especificaciones de Hardware
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## 2. Arquitectura del Sistema
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### 2.1 Módulo de Control (Placa Azul)
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La interfaz de usuario se centraliza en un módulo que incluye un **OLED de 0.96"**, un **encoder con botón** y **dos botones laterales**.
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**Orden físico de los pines:**
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### 2.1 Flujo Funcional
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CON | SDA | SCL | PSH | RTA | TRB | BAK | GND | VCC
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Usuario (Encoder / Botones)
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↓
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ESP8266
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↓
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Driver DRV8871
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↓
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Motor DC
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↓
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OLED (Feedback)
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```
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### 2.2 Driver de Potencia (DRV8871)
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## 3. Hardware
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* **Voltaje de Motor:** Hasta 45V (fuente externa)
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* **Corriente:** Pico de 3.6A
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* **Control:** PWM bidireccional (Puente H)
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### 3.1 Controlador Principal
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- Placa: HW-364A
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- MCU: ESP8266
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- Lógica: 3.3 V
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- Limitación crítica: GPIO reducidos
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### 3.2 Sistema de Energía
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- Tierra común (GND) para todo el sistema
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- Motor alimentado por fuente externa independiente
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- Electrónica alimentada a 3.3 V
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### 3.3 Asignación de Pines
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| Función | Señal | Pin |
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|------|------|-----|
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| OLED SDA | Datos I2C | D2 |
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| OLED SCL | Reloj I2C | D1 |
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| Encoder A | Giro A | D5 |
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| Encoder B | Giro B | D6 |
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| Botón Centro | Start | D7 |
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| Botón Back | Reversa | D8 |
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| Botón Confirm | Adelante | D3 |
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| Driver IN1 | Motor A | D0 |
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| Driver IN2 | Motor B | D4 |
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### 3.4 Driver de Potencia
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- Modelo: DRV8871
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- Control PWM bidireccional
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- Polaridad definida por IN1 / IN2
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## 3. Conexiones y Pinout
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## 4. Lógica de Control
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### 3.1 Módulo de Interfaz a ESP8266
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### 4.1 Máquina de Estados
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| Etiqueta PCB | Función | Pin ESP8266 | Observaciones |
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| ------------ | --------------------- | ----------- | --------------------------------------- |
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| CON | Confirmar / Adelante | D3 (GPIO0) | Pin de boot. No presionar al encender |
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| SDA | I2C Data (OLED) | D2 (GPIO4) | — |
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| SCL | I2C Clock (OLED) | D1 (GPIO5) | — |
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| PSH | Botón Encoder (Start) | D7 (GPIO13) | — |
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| RTA | Encoder Fase A | D5 (GPIO14) | — |
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| TRB | Encoder Fase B | D6 (GPIO12) | — |
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| BAK | Atrás / Reversa | D8 (GPIO15) | Pin de boot. Debe estar LOW al encender |
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| GND | Tierra | G (GND) | — |
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| VCC | Alimentación | 3V (3.3V) | — |
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| Estado | Descripción |
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|------|-------------|
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| WAITING_START | Sistema armado, motor bloqueado |
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| SELECT_DIR | Selección explícita de sentido |
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| RUNNING | Operación normal |
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| CHANGING_DIR | Inversión controlada |
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### 4.2 Arranque Seguro
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El motor permanece apagado hasta confirmación explícita del usuario. Previene reinicios peligrosos tras fallas de energía.
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### 4.3 Selección de Sentido
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- BACK → Reversa
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- CONFIRM → Adelante
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No existe sentido por defecto.
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### 4.4 Control de Velocidad Adaptativo
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- Giro lento → ±1 %
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- Giro rápido (< 50 ms) → ±5 %
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- Rango: 0–100 %
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### 4.5 Rampa de Aceleración
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Variables desacopladas:
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- `targetSpeed` → intención del usuario
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- `currentSpeed` → acción física
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Incremento/decremento: 0.5 % por ciclo (~2.5 s a plena escala).
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### 4.6 Inversión Inteligente
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Secuencia obligatoria:
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1. Rampa descendente hasta 0 %
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2. Pausa mecánica
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3. Cambio de polaridad
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4. Rampa ascendente
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### 3.2 Driver DRV8871 a ESP8266
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## 5. Firmware
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| Etiqueta PCB | Función | Pin ESP8266 | Observaciones |
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| ------------ | ------------- | ----------- | ------------------------- |
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| IN1 | Entrada PWM A | D0 (GPIO16) | PWM limitado por hardware |
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| IN2 | Entrada PWM B | D4 (GPIO2) | Comparte LED azul interno |
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### 5.1 Inicialización (`setup()`)
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- Configuración de GPIO
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- Motor apagado por defecto
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- Botones con pull-up interno
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- Inicialización OLED
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### 5.2 Bucle Principal (`loop()`)
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- Lectura del encoder
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- Ejecución de máquina de estados
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- Control de rampa
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- Render de interfaz
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### 5.3 Funciones Críticas
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- `readEncoderSpeed()` → velocidad adaptativa
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- `handleDirectionButtons()` → solicitud de inversión
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- `updateMotorRamp()` → núcleo de control
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- `drawInterface()` → visualización
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## 4. Lógica de Operación
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## 6. Interfaz de Usuario
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### 4.1 Máquina de Estados de Seguridad
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- Flechas grandes indican sentido
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- Porcentaje central = velocidad real
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- Indicador secundario = velocidad objetivo
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Para prevenir daños y accidentes, el sistema implementa cuatro estados definidos:
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* **WAITING_START (Armado):**
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* Motor bloqueado
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* Pantalla solicita pulsar **PSH** para iniciar
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* **SELECT_DIR (Dirección):**
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* Espera selección del sentido
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* **CON** = Adelante
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* **BAK** = Reversa
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* **RUNNING (Operación):**
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* Motor en giro
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* Encoder ajusta `targetSpeed`
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* **CHANGING_DIR (Transición):**
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* Rampa baja progresivamente a 0%
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* Pausa de seguridad
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* Rampa sube en el nuevo sentido
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Diseño orientado a lectura inmediata.
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### 4.2 Control de Velocidad Adaptativo
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## 7. Limitaciones Actuales
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* **Giro lento:** Ajustes finos de ±1%
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* **Giro rápido:** Ajustes de ±5% (intervalo entre pulsos < 50 ms)
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* **Rampa de seguridad:** Incrementos de 0.5% por ciclo
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- GPIO al límite
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- Sin indicadores periféricos
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- Expansión restringida
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## 5. Interfaz de Usuario (HMI)
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## 8. Versión 2 (V2)
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La pantalla OLED presenta información crítica del sistema:
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### 8.1 Migración a ESP32
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* **Iconos de sentido:** Flechas grandes indicando el giro
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* **Velocidad real:** Porcentaje actual aplicado por la rampa
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* **Velocidad objetivo:** Valor configurado por el usuario
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* **Alertas del sistema:**
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- Mayor número de GPIO
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- PWM por hardware
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- Escalabilidad
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* `SISTEMA BLOQUEADO`
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* `CAMBIANDO GIRO`
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### 8.2 LED RGB de Estado
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| Color | Significado |
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|------|-------------|
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| Amarillo | Standby / 0 % |
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| Verde | Adelante |
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| Rojo | Reversa |
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| Rojo/Verde | Inversión |
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### 8.3 Cambios en Firmware
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- Nueva función `updateLeds()`
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- GPIO dedicados (25, 26, 27)
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- Mezcla de color por PWM
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## 6. Hoja de Ruta — Versión 2 (V2)
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## 9. Conclusión
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### 6.1 Migración a ESP32
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* Sustitución por **ESP32 DevKit V1**
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* Eliminación de restricciones de GPIO
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* PWM por hardware con mayor resolución
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### 6.2 Indicadores de Estado Visuales (LED RGB)
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| Color | Estado del sistema |
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| ------------------ | ----------------------------- |
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| 🟡 Amarillo | Sistema en espera (0%) |
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| 🟢 Verde | Motor girando adelante |
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| 🔴 Rojo | Motor girando en reversa |
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| 🔵 Azul (parpadeo) | Cambio de dirección / frenado |
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## 7. Limitaciones Técnicas Actuales
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* **D3 / D8:** Pines sensibles al arranque por resistencias internas
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* **PWM en D0:** Frecuencia no estándar, compensada por software
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**Desarrollado por:** Marco Gallegos
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El sistema establece una base sólida para control seguro y profesional de motores DC, con una arquitectura preparada para evolucionar hacia una solución embebida más robusta en ESP32.
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