Sis ema de con ol de acceso con huella
dac ila y A duino
Uni e sidad Complu ense de Mad id
Facul ad de In o má ica
Cu so 2018/19
Au o es
Julia Miguélez Fe nández Villacañas
Ad ián Na azo Escude o Di ec o es
José Ignacio Hidalgo Pé ez
Juan Lancha es Dá ila
T abajo Fin de G ado en Ingenie ía In o má ica
20 de sep iemb e de 2019
“Nues a mayo glo ia no es á en no cae nunca, sino en le an a nos cada
ez que caemos."
- Con ucio,
Resumen
Es e p oyec o consis e en el diseño e implemen ación de un disposi i o de con ol
de acceso pa a un comedo escola . Se compone de dos A duinos, un lec o de huellas,
una pan alla TFT LCD y una base de da os dónde se almacena la in o mación. El ob-
je i o del p oyec o es acili a el egis o del alumnado y p opo ciona da os ele an es
del mismo al pe sonal enca gado de la supe isión de ese espacio. Se busca sus i ui
o os sis emas más a caicos como el uso de iche os ísicos o el uso de códigos pa a
cada alumno. P es amos una a ención especial a las ale gias alimen a ias y c eemos,
que es e sis ema puede ayuda a p e eni e o es con consecuencias no deseadas.
Palab as cla e
A duino, econocimien o de huella, con ol de acceso, base de da os, pan alla TFT, comedo
escola , ale gias alimen a ias, biome ía

Abs ac
This p ojec consis s o he design and implemen a ion o an access con ol de ice
o a school can een. I consis s o wo A duinos, a inge p in eade , a TFT LCD
sc een and a da abase whe e he in o ma ion is s o ed. The aim o he p ojec is o
acili a e he egis a ion o he s uden s and p o ide ele an da a o he same o
he s a esponsible o supe ising ha space. I seeks o eplace o he mo e a chaic
sys ems such as he use o physical iles o he use o codes o each s uden . We pay
special a en ion o ood alle gies and belie e ha his sys em can help p e en e o s
wi h undesi able consequences.
Keywo ds
A duino, inge p in ecogni ion, access con ol, da a base, TFT sc een, school can een,
ood alle gies, biome ics
5
Dedica o ia
Es e p oyec o se lo quie o dedica p incipalmen e a mis pad es, Ca men y Juanma, y
a mi he mano Diego, que siemp e han es ado ahí apoyándome du an e oda la ca e a,
an o en los buenos momen os como en los malos, y me han ayudado a segui adelan e.
A mi abuela Luisa, que eza po mí en cada examen y que an as eces me ha p egun ado
de qué iba Ingenie ía In o má ica, y yo in en aba explicá selo de la mane a más ácil posi-
ble, aunque nunca le quedaba del odo cla o.
A mi abuela Ma ía, que cada ez que me e me p egun a qué al me ha salido el exa-
men aunque no lo haya hecho oda ía.
A mi amilia en gene al, po su p eocupación, su apoyo y sus consejos.
A esos amigos que he conocido en la Facul ad, Lidia, Bolaños y Ca los, con los que he
pasado muy buenos momen os y a los que si no los hubie a conocido, mi ida an o uni-
e si a ia como ue a de la uni e sidad hab ía sido muy dis in a.
Y po supues o, a mi compañe a de TFG y amiga Julia, a la que conocí el p ime año
de ca e a y que nunca me ha de audado. Con la que an as ho as he pasado haciendo
odas esas p ác icas que al p incipio no salían, pe o siemp e acababan saliendo con nues o
es ue zo.
G acias a odos.
Ad ián Na azo
6
Dedica o ia
Pa a empeza quie o ag adece a mi mad e, Me cedes, po que ha es ado siemp e ahí y
me ha animado cuando ya no me quedaba ue za. A Luci po odo su apoyo y ca iño
du an e muchos años. No engo su icien es palab as de ag adecimien o pa a ellas.
A mis he manos Luisa y And és que, cada uno en su es ilo, me han ayudado cuando
lo he necesi ado. A mis íos y p imos po p opo ciona me momen os inol idables. A mi
abuelo Pepe po que me dijo que no me indie a nunca y espe o que es é o gulloso de mí.
Te eco da é siemp e.
A mis amigos Pa icia, Lidia, Ca los y Bolaños que han llenado de expe iencias y mo-
men os elices es a década que lle amos conociéndonos y, además han sabido es a en los
momen os di íciles. A Sa a po aleja los nuba ones y hace que con ia a más en mí.
Y po úl imo, pe o no menos impo an e, a mi compañe o y g an amigo Ad ián. Ha
es ado ahí, cons an e siemp e y con una paciencia inc eíble. No sé como hab ía podido
acaba las p ác icas sin u ayuda.
Os quie o mucho
Julia Miguélez
7
Ag adecimien os
Que emos ag adece a nues o u o Iñaki po odas sus ideas en usias as y odo el apoyo
y medios que nos ha p opo cionado a lo la go del p oyec o. También a Ca los Roa po
odo el man enimien o que le ha hecho a nues os disposi i os y po ecibi nos siemp e de
buen humo . A Lancha es po da nos las bases del p oyec o del que hemos pa ido.
Po úl imo que emos ag adece a odos los p o eso es que hemos enido du an e odos
es os años y que g acias a sus enseñanzas hemos ap endido lo necesa io pa a llega a es e
pun o y se capaces de hace es e p oyec o.
8
2 In oduc ion
Since he c ea ion o he i s A duino model in 2005 a he I ea Design In eg a ion In-
s i u e (IDII) [1] loca ed in no he n I aly, an app oach o elec onics has been achie ed
o hund eds o housands o use s. This has been possible because he p oduc s o his
b and a e F ee Ha dwa e, which means ha he plans a e public and e en when you buy a
boa d om a dis ibu o you can modi y i and adap i o you needs. A he same ime,
he A duino so wa e en i onmen , he A duino IDE, is c ea ed unde he GPL (Gene al
Public License) which is ee so wa e and allows you o eely execu e he code wi hou
any expense, modi y i and ansmi i .
Due o he abo e, he A duino pla o m has b ough mic op ocesso s close and made
hem a o dable o non-p o essional use s. Thanks o hese de ices wi h use - iendly en i-
onmen s, such as he Raspbe y Pi boa d, an in ini e numbe o p ojec s ha e been ca ied
ou using hei senso s and hei modi iabili y, since i is one o he mos impo an ee
ha dwa e p ojec s.
I is mainly used in eaching, bu hanks o he In e ne , o ums ha e been c ea ed, such
as he o icial A duino o um whe e many people show he p ojec s hey ha e done o
he wo ld and e en sha e he code and make ideo u o ials o he whole p ocess. These
p ojec s ange om digi al clocks o sel -playing pianos o au oma ic ca ood dispense s.
2.1 Mo i a ion
Wi h he inc ease in he numbe o people a ec ed by he a ious alle gies and ood in-
ole ances, we need a ool o acili a e he wo k o p o iding a p ope die o he heal h
o each indi idual. We ocus especially on places whe e, due o he la ge amoun o peo-
ple ea ing he same menu, (such as school can eens) mus ake an excep ional ca e wi h
ulne able collec i es (like child en and he elde ly). The e o e, ou a ge audience a e
school can eens. Ou aim is ha each s uden will be iden i ied only wi h espec o hei
classma es o moni o s and ki chen s a o ul ill hei needs.
This wo k is o i al impo ance, since gi ing ood mis akenly wi h an alle gen o an alle -
gic pe son, ei he in insically o due o c oss-con amina ion 3, can,lead o an anaphylac ic
shock 4in he wo s cases.
2.2 Objec i es
To p opose a isual way o in o m use s abou he ood hey can consume wi hin he can-
een menus in o de o a oid an alle gic esponse o hei body. The s uden ’s iden i ica ion
3p ocess by which a ood ha does no con ain an alle gen comes in o con ac wi h a su ace o ood
ha con ains he alle gen and is con amina ed wi h i
4closu e o he ai ways due o he eac ion o he immune sys em o he alle gen
15

is ca ied ou by means o checking hei inge p in s and in his way i is a pe sonalized
expe ience a oiding he memo izing o keys. Mo eo e , adminis a o s will be able o eg-
is e hei s uden s e icien ly as well as o e ase and make a backup o hei inge p in s.
They may also en e hei s uden s in a da abase by illing in a web o m quickly and easily.
Ou objec i e also consis s o using an a o dable and e sa ile de ice, such as he A -
duino ha could be modi ied and be scaled i necessa y a a educed cos .
A he beginning, ou goal was o ecognize all use s we had egis e ed in ou da abase by
hei inge p in s and display hei in o ma ion on a sc een.Ou aim was also o be able o
egis e se s o people as h adminis a o wished. As he p ojec p og essed, we ound a
p ac ical use o ou sys em: school can eens. A ha momen , we added he objec i e o
combining i wi h hei daily menus and highligh ing he alle gens he use was sensi i e
o in he di e en menus.
2.3 O ganiza ion
In he ollowing sec ions we will expose he di e en ha dwa e and so wa e componen s
ha we ha e used in he comple ion o his deg ee inal p ojec , as well as he implemen-
a ion, and an example o usage and i s echnical ou comes.
•3. Backg ound. In he i s pa a e his in oduc ion, we will ell he backg ound
o A duino p ojec s ha se ed as a guide o inspi a ion o he ealiza ion o his
p ojec .
•4. De ices. In he ou h pa we will desc ibe he de ices used in he de elopmen
o he p ojec , hei ea u es, models and ele an in o ma ion.
•5. Da abase. In his pa we will explain he da abase used, oge he wi h he da abase
manage and i s s uc u e: he di e en ables, he ela ionship be ween hem and
hei a ibu es.
•6. Implemen a ion. In pa six we will discuss he implemen a ion, wi h he lib a ies,
an use ’s manual and he di e en di icul ies and d awbacks encoun e ed.
•7. Use case. In sec ion se en we will show how he applica ion uns, inge p in egis-
e and s uden iden i ica ion, om he ini ial sc een wi h sc eensho s o each s ep.
•8. Ou comes. The las bu one sec ion will be he mos echnical, whe e we will ob ain
measu emen s in ou applica ion and show he ou comes. This pa can include access
imes, memo y used in execu ion, e c.
•9. Conclusion. Finally we will come o ou conclusions abou he objec i es eached,
he di icul ies ound and he end o he p ojec .
16
3 An eceden es
En es a sección desc ibi emos los abajos p e ios que se han hecho an o de con ol de
acceso como de econocimien o de huellas y p oyec os de A duino.
Po la ele ancia de A duino en el campo de la educación, solamen e en la Facul ad de In-
o má ica de la Uni e sidad Complu ense encon amos dos p oyec os en los que se emplea
es e disposi i o.
•Una ed de senso es pa a las Sma Ci ies. [3] En es e abajo de in de Más e se
u iliza A duino y sus senso es pa a medi los ni eles de uido en di e en es pun os de
una ciudad.
•Conducción asis ida po d on con sopo e ha dwa e pa a la isión. [4] En es e
caso, es e abajo de in de g ado u iliza un A duino den o del au omó il como con-
olado .
Es os dos abajos son sólo la pun a del icebe g de la can idad de p oyec os en los que se
emplea es a placa. Bas a una búsqueda básica con la palab a A duino en un buscado de
In e ne pa a encon a un conjun o eno me de p oyec os con una a iedad ex ao dina ia.
4 Disposi i os
Hemos u ilizado es placas de A duino y dos lec o es de huellas di e en es. A con inuación
les p esen a emos sus ca ac e ís icas, sus en ajas e incon enien es de cada uno de ellos
con espec o al o o.
Debido a una a e ía en la placa A duino Uno WiFi que u ilizábamos como p incipal, se
ap o echó pa a comp a una placa con mayo capacidad de p ocesado.
4.1 A duino Uno WiFi
El o iginal, con el que empezó el p oyec o y sob e el que es aba mon ado el lec o de huellas
1. Se puede e en la Figu a 1
17
Figu a 1: A duino Uno WiFi
Sus ca ac e ís icas écnicas son:
•Pins de E/S (En ada/ Salida) digi ales: 20
•Salidas PWM [5] (Modulación de Ancho de Pulsos): 5
•Consumo de ene gía: 93 mA
•Mic ocon olado : ATmega328
•Vol aje al que unciona: 5 V
•Memo ia lash: 32 KB
•SRAM: 2 KB
•Velocidad del eloj: 16 MHz
•Pins de en ada analógicos: 6
•EEPROM: 1 KB
•Co ien e con inua po cada pin E/S : 40 mA
•P ocesado WiFi : ESP8266
18
•Vol aje al que unciona el mic op ocesado WiFi: 3,3 V
•Memo ia lash del mic op ocesado WiFi: 4 MB
•RAM del mic op ocesado WiFi: 8 MB ins ucción, 12 MB de da os
•WiFi: 802.11 b/g/n 2.4 GHz
•Tiempo de espues a: meno a 2 ms
4.2 A duino Uno
Al p incipio del p oyec o se u ilizó como placa auxilia que u ilizamos pa a p oba la pan-
alla y con el lec o de huellas Ada ui pe o, al no ene WiFi, no lo podíamos emplea
pa a la ans e encia de da os con la base de da os.
Cuando a anzó el p oyec o y debido a una di icul ad que se explica á en el apa ado de
Impedimen os den o de implemen ación , se es ableció como disposi i o maes o (Mas e ).
Las ca ac e ís icas écnicas son las mismas que las de la placa A duino Uno WiFi a excep-
ción del módulo ESP8266, que es el que le o o ga conec i idad WiFi al modelo explicado
en el pun o an e io . Se expone una o og a ía del mismo a con inuación.
Figu a 2: A duino Uno
Sus ca ac e ís icas écnicas son:
•Pins de E/S (En ada/ Salida) digi ales: 14
19
•Salidas PWM (Modulación de Ancho de Pulsos): 6
•Consumo de ene gía: –
•Mic ocon olado : ATmega328P
•Vol aje al que unciona: 5 V
•Memo ia lash: 32 KB
•SRAM: 2 KB
•Velocidad del eloj: 16 MHz
•Pins de en ada analógicos: 6
•EEPROM: 1 KB
•Co ien e con inua po cada pin E/S : –
4.3 A duino Uno Wi i Re 2
Du an e el anscu so del p oyec o se pensó en comp a es e A duino pa a disminui los
iempos de acceso a la base de da os, pe o su comp a se ió p ecipi ada po una a e ía
del disposi i o del p ime pun o, como ya se ha mencionado. En el p oyec o iene el ol de
Sla e y se mon a la pan alla encima sob e los pines. Figu a 3
Figu a 3: A duino Uno Wi i Re 2
20

Sus ca ac e ís icas écnicas son:
•Pins de E/S (En ada/ Salida) digi ales: 14
•Salidas PWM (Modulación de Ancho de Pulsos): 5
•Consumo de ene gía: –
•Mic ocon olado : ATmega4809
•Vol aje al que unciona: 5 V
•Memo ia lash: 48 KB
•SRAM: 6,144 B
•Velocidad del eloj: 16 MHz
•Pins de en ada analógicos: 6
•EEPROM: 256 B
•Co ien e con inua po cada pin E/S : 20 mA
•WiFi: 802.11 b/g/n 2.4 GHz
4.3.1 Compa ación de A duino Uno WiFi y A duino Uno WiFi Re 2
A con inuación explica emos el po qué de la elección de es e modelo en conc e o:
•Memo ia lash. La di e encia en e la placa de A duino Uno WiFi y es a es que la
p ime a iene 32 KB de memo ia lash y es a iene 48 KB. La memo ia lash es dónde
se almacena el código del p og ama o ske ch [6] Al se mayo , es a nos pe mi ía
esc ibi más uncionalidades, con sus consecuen es líneas de código, además de pone
nomb es de a iables más signi ica i os.
•SRAM. En es e apa ado, la di e encia en e el modelo de la placa del A duino es o-
peado y el modelo que lo eemplazó en nues o p oyec o es de 2 KB en e a 8KB.La
SRAM es la memo ia RAM es á ica, es e ipo de memo ia es olá il (es deci , que
cuando se apaga el A duino, los da os que hubie a almacenados en es a memo ia, se
pie den).[6]
•EEPROM. En es e pun o sí hay una pé dida a a o del disposi i o an e io . Es amos
hablando de 1 KB que iene el A duino Uno WiFi y 256 B que iene el A duino Uno
WiFi Re 2.
En es e p oyec o, la pé dida en es e ipo de memo ia no es signi ica i a, ya que
21
no almacenamos ningún da o en el "disco du o"del A duino.[6] Los modelos de hue-
llas es án almacenados en el p opio lec o de huellas y los demás da os se encuen an
alojados en la base de da os.
•Re i ado. En úl imo luga , la decisión de cambia de modelo ue debido a que en la
página de A duino [7] el modelo del A duino Uno WiFi apa ecía como e i ado. Po
ello conside amos que podía es a obsole o.
4.4 A duinos auxilia es
En es a sección habla emos sob e los dos modelos que empleamos auxilia men e pa a la
ealización del p oyec o en momen os pun uales.
4.4.1 A duino Mega ADK
Figu a 4: A duino Mega ADK
Sus ca ac e ís icas écnicas son:
•Pins de E/S (En ada/ Salida) digi ales: 54
22
•Salidas PWM (Modulación de Ancho de Pulsos): 15
•Consumo de ene gía: –
•Mic ocon olado : ATmega2560
•Vol aje al que unciona: 5 V
•Memo ia lash: 256 KB, de los cuales 8 KB dedicados al boo loade . [8]
•SRAM: 8 KB
•Velocidad del eloj: 16 MHz
•Pins de en ada analógicos: 16
•EEPROM: 4 KB
•Co ien e con inua po cada pin E/S : 40 mA
4.4.2 A duino Duemilano e
Figu a 5: A duino Duemilano e
Debido a su escasa SRAM, al ca ga ejemplos del lec o de huellas en el A duino IDE nos
salía el a iso de : "Poca memo ia disponible, pueden apa ece p oblemas de es abilidad".
23
Es e ipo de memo ia es el que iene que almacena las a iables globales. La memo ia lash
es la que se enca ga de almacena el ske ch (p og ama) y con los mismos ejemplos ondaba
una ocupación de en e el 60% y el 80 % de la memo ia del A duino. Po ese mo i o, en
cuan o nues o skech empezó a ene una longi ud mayo pa a con ene odo el código
especí ico de la pan alla, el lec o y la comunicación I2C, la memo ia de es e A duino se
quedó insu icien e y no podía ca ga el p og ama.
Sus ca ac e ís icas écnicas son:
•Pins de E/S (En ada/ Salida) digi ales: 14
•Salidas PWM (Modulación de Ancho de Pulsos): 6
•Consumo de ene gía: –
•Mic ocon olado : ATmega168
•Vol aje al que unciona: 5 V
•Memo ia lash: 16 KB, de los cuales 2 KB dedicados al boo loade . [8]
•SRAM: 1 KB
•Velocidad del eloj: 16 MHz
•Pins de en ada analógicos: 6
•EEPROM: 512 B
•Co ien e con inua po cada pin E/S : 40 mA
4.5 Lec o de huellas 1
El p ime lec o de huellas, es uno que iba en una es uc u a p epa ada po los di ec o es
jun o con el A duino Uno Wi i. Consis e en un lec o de huellas con capacidad mayo que el
Lec o de huellas Ada ui y que iene un sis ema de lec o de a je as RFID inco po ado.
Tu imos p oblemas con las lib e ías de los d i e s y la ans e encia de da os al A duino,
po an o, aunque la capacidad de huellas e a mayo en es e disposi i o, nos acabamos
decan ando po el segundo lec o de huellas.
4.6 Lec o de huellas Ada ui
El segundo lec o de huellas que usamos, es de la ma ca Ada ui (ha dwa e lib e). Es e
disposi i o iene una disponibilidad de gua da has a 127 huellas di e en es, po an o,
una capacidad meno que el an e io . Es un pe i é ico que o ece lib e ías pa a su uso con
A duino y po an o la ans e encia de da os en e el A duino y el econocedo de huellas
es aba con enida en unciones.
24
6 Implemen ación
En es e apa ado se exponen los di e en es p og amas, lib e ías y ecnologías usados pa a
lle a a cabo el p oyec o. Además se expone una guía pa a el mon aje y el cableado y un
manual de uso pa a el so wa e.
6.1 P og amas y lenguajes
6.1.1 A duino IDE
El en o no open-sou ce de A duino, pe mi e esc ibi código y subi lo a cualquie placa
A duino. No solo pe mi e p og ama lo, sino que con el boo loade in eligen e, se puede
deja co iendo el p og ama que le has ca gado sin conec a lo al o denado . Con una
ba e ía ex e na es su icien e. La e sión usada es la 1.8.8.
6.1.2 P ocessing
P ocessing es un en o no que hemos u ilizado pa a c ea un sc ip que co e en el o de-
nado pa a ecoge la salida del pue o se ie del A duino. E a necesa io pa a c ea nues a
copia de segu idad, ya que el IDE de A duino solo pe mi e gua da da os de su pue -
o se ie si iene un módulo de a je a SD. El p og ama se puede desca ga en la página
h ps://p ocessing.o g/download/.
6.1.3 PHP
PHP (ac ónimo ecu si o de PHP: Hype ex P ep ocesso ) es un lenguaje de código abie -
o muy popula especialmen e adecuado pa a el desa ollo web y que puede se inc us ado
en HTML [12]. Lo usamos como in e media io en e el A duino y la base de da os pa a
hace las consul as SQL que pe mi en iden i ica a los alumnos. También se usa á en el
o mula io web pa a da de al a a los alumnos en la base de da os. Ve sión de PHP: 7.3.2
6.1.4 HTML
HTML, siglas en inglés de Hype Tex Ma kup Language(Lenguaje de Ma cas de Hipe ex-
o).es un lenguaje de ma cado que se u iliza pa a el desa ollo de páginas web. Noso os
usamos la úl ima e sión, HTML5, pa a ealiza un o mula io donde ellena los da os del
alumno, y que median e PHP se conec e con la base de da os.
6.2 Lib e ías
Es as lib e ías han sido u ilizadas en es e p oyec o. A con inuación se p ocede á al desglose
de las mismas, su unción den o de es e abajo y su o igen.
31

6.2.1 Wi e
Es a lib e ía si e pa a usa la conec i idad I2C en e los dos A duinos. Se es ablecen dos
oles: Mas e y Sla e, o Maes o y Escla o en español. Es os oles si en pa a oma el
con ol del bus po el cual se mandan los da os. En la sección Cableado ya se habla á
de cómo se conec an el cable de da os y el cable que lle a la señal de eloj. El cable que
conec a los pines SDA anspo a los da os y el cable que conec a los pines SCL de cada
uno manda la señal de eloj pa a sinc oniza la señal. En nues o p oyec o u ilizamos la
lib e ía Wi e pa a pode manda el iden i icado de la huella del A duino Uno (Mas e )
al A duino UNO WiFi Re 2 (Sla e). Al p incipio del ske ch, empezamos con la unción
Wi e.begin() que une el bus en e el Mas e y el Sla e. Luego unciona po e en os con
las unciones Wi e.onRecei e() y pa a esc ibi en el bus, se ealiza con Wi e.w i e() y pa a
lee del mismo lo hacemos con Wi e. ead(). En el bus iene p e e encia el Mas e y el Sla e
p egun a po la disponibilidad del mismo. Es e modelo se puede eplica eniendo más
A duinos conec ados al bus pe o, siemp e iene que habe un Mas e , los demás ienen que
se Sla es. En caso de que haya más de dos A duinos conec ados, se iene que nomb a los
al inicia con el Wi e.begin().
6.2.2 Ada ui Finge p in Senso Lib a y
Es a lib e ía es la o icial de Ada ui y se enca ga de odo lo elacionado con el senso de
huellas. Es el d i e del lec o de huellas. En nues o p oyec o la usamos pa a egis a las
huellas, pa a econoce huellas, pa a hace una copia de segu idad de odas las huellas, y
pa a elimina huellas.
Indagando en el código de la lib e ía emos que gua da los modelos de las huellas como ipo
uin -8. El lec o de huellas ealiza una cuad icula (se puede e exac amen e en el pd que
colgamos en el Gi Hub como pa e de la documen ación) pa a mapea las huellas y con ello
c ea un modelo que es un conjun o de ca ac e es al anumé ico con que iden i ica únicamen e
a cada huella. Cuando in oduces un dedo en el senso , ealiza la misma ope ación pe o es a
ez compa a con los modelos que iene almacenados en ese momen o. Si hay un código que
co esponde al código que acaba de calcula e econoce á la huella y e da á la posición
en su memo ia in e na en la que es á almacenado (dispone de un a ay de modelos del
1 al 128). En caso con a io, e di á que no es á egis ado. Es as unciones noso os las
p ocesamos en el A duino UNO y las mandamos a a és del bus mencionado en el pun o
an e io has a el o o A duino (UNO Wi i Re 2).
6.2.3 TFT TouchShield V2, Touch Sc een D i e
Es as lib e ías se usan pa a la pan alla TFT que a mon ada sob e el A duino UNO
WiFi Re 2. Noso os la u ilizamos pa a mos a ex o en la pan alla. Se inicializa con
TFT.TFTini () en el código y a pa i de ahí se puede empeza a usa . La unción d awS-
ing() que u ilizamos abundan emen e iene 5 a gumen os: el p ime o es pa a me e la
cadena de ca ac e es que quie es mos a po pan alla, el segundo es la coo denada X den-
o de la pan alla en la que quie es esc ibi , el e ce o la coo denada Y, el cua o es el
32
amaño y po úl imo le in oduces en inglés el colo en que a a esc ibi . Es a lib e ía iene
un p oblema con los ca ac e es que no engan una codi icación ASCII como se explica en
el pun o 6.6.4 Tildes y ca ac e es especiales de es a memo ia.
6.2.4 WiFiNINA
Lib e ía pa a conec a con el WiFi, és a es nue a pa a el A duino UNO WiFi Re 2. Sopo a
conexiones con segu idad WEP y WPA2. An e io men e, cuando aún usábamos el A duino
UNO WiFi, la lib e ía usada e a WiFiLink. Es a lib e ía pe mi e abaja con e o es
de i ados de una mala conexión a la ed WiFi y en su unción de inicialización se in oduce
el SSID de la conexión WiFi (el nomb e de la misma) y la con aseña de acceso.
6.2.5 Wi iClien
La lib e ía pa a el clien e de WiFi. Con es a lib e ía nos comunicamos con la base de da os
median e un sc ip PHP. Usamos la unción h pReques () pa a comunica nos con la base
de da os y le mandamos un iden i icado de la huella que hemos econocido. Es o p ocede á
a hace una consul a en la base de da os y nos de ol e á los da os de la pe sona egis ada
con esa huella.
6.3 Mon aje
Con el in de que los dos A duinos y el lec o de huellas es u iesen suje os y los cables no
se qui asen de los pines, ya que u imos que ol e a solda los en nume osas ocasiones,
decidimos ancla los A duinos y el lec o de huellas a una abla de made a de 31x20.5 cm.
Los A duinos an suje os con cua o o nillos cada uno en cada esquina, jun o a cua o
ele ado es que los sepa an medio cen íme o de la abla pa a que no se sob ecalien en.
El lec o de huellas se suje a con una b ida. El mon aje una ez inalizado puede e se en
la Figu a 11.
6.4 Cableado
Pa a que el sis ema ealice co ec amen e odas las unciones es undamen al que los cables
que conec an el lec o de huellas con el A duino y los dos A duinos en e sí se encuen en
bien conec ados.
El cable e de del lec o de huellas se conec a al pin 2 del A duino UNO, y el cable blanco
al pin 3. Pa a que le llegue ene gía al lec o de huellas hay que conec a el cable ojo al
pin 5V y el cable neg o a GND.
La pan alla TFT se inse a di ec amen e sob e el A duino UNO WiFi Re 2.
Pa a pode ansmi i el nume o de iden i icación del alumno desde el A duino UNO al
A duino UNO WiFi Re 2 es necesa io conec a los pines SCL y SDA del A duino UNO
con los pines SCL y SDA del A duino UNO WiFi Re 2 espec i amen e. La Figu a 11
p esen a el sis ema con odo el cableado.
33
Figu a 11: Mon aje y cableado
6.5 Manual de uso
Lo p ime o que hay que hace pa a pode hace uso del sis ema desa ollado es desca ga
los p og amas necesa ios. El p incipal es el A duino IDE, que se puede desca ga de su
página web [13]. Es á disponible pa a Windows, Linux y Mac OS X Es e p og ama si e
pa a ca ga y edi a el código en o ma o “ino”.
También hab á que desca ga e ins ala la dis ibución XAMPP [14]. XAMPP es una dis i-
bución de Apache comple amen e g a ui a y ácil de ins ala que con iene Ma iaDB, PHP
y Pe l. De es e paque e de so wa e lib e u ilizamos el ges o de bases de da os MySQL, el
se ido web Apache y el in é p e e pa a PHP.
O o p og ama eque ido es el P ocessing. En es e caso solo se u iliza á pa a lle a a cabo
la copia de segu idad de las huellas.
También se á necesa io el uso de un na egado de In e ne pa a usa el o mula io web
pa a da de al a a los alumnos en la base de da os.
El siguien e paso se á desca ga el eposi o io de Gi hub “TFG2019_HUELLAS” [15], el
cual con iene odos los a chi os eque idos pa a que el sis ema uncione, a pa e de oda
la documen ación necesa ia.
Una ez desca gada la ca pe a “TFG2019_HUELLAS” e ins alados odos los p og amas, se
debe añadi al A duino IDE odas las lib e ías que necesi amos. Se ienen que desca ga las
siguien es lib e ías: WiFiNINA [16], TFT Touch Shield V2 [17], Touch Sc een D i e [18]
y Ada ui Finge p in Senso Lib a y [19]. Cada una de ellas se explican en el apa ado
6.2 Lib e ías.
34
Pa a inclui las en el en o no, ab imos el A duino IDE y en la ba a de menú hacemos click
en P og ama - Inclui lib e ía - Añadi lib e ía .ZIP (Figu a 12).
Figu a 12: Inclui lib e ías
Se ab i á una en ana donde hay que selecciona las lib e ías y pulsa en Ab i .
A con inuación amos a impo a la base de da os con la in o mación de los alumnos.
Pa a ello, ab imos el p og ama XAMPP Con ol Panel e iniciamos los módulos Apache y
MySQL (Figu a 13).
Figu a 13: Inicia Apache y MySQL
35
Una ez iniciados es os dos módulos, ya se puede ab i el na egado e in oduci la
di ección h p://localhos /phpmyadmin. En la ba a supe io , hacemos click en Impo a .
En la pan alla que se ab e hay que pulsa en Selecciona a chi o y ab i el a chi o “ale -
gias.sql”, que se encuen a en
TFG2019_HUELLAS/P oyec o_Julia_Ad ian/s c/. Pa a e mina de impo a la base
de da os solo queda da le a Con inua en la pa e in e io de la página (Figu a 14).
Figu a 14: Impo a ale gias.sql
Una ez impo ada la base de da os, únicamen e queda copia la ca pe a “comedo ”
disponible en TFG2019_HUELLAS/P oyec o_Julia_Ad ian/s c/ a la ca pe a “h docs”
de XAMPP, que se encon a á en la u a del PC donde se haya ins alado el XAMPP. Es a
ca pe a con iene los a chi os h ml y php necesa ios pa a pode lle a a cabo el egis o de
los alumnos en la base de da os median e un o mula io HTML y pa a consul a la base
de da os con el in de iden i ica a los alumnos. En los a chi os selec .php y egis o.php
se deben ac ualiza las a iables se e , dbuse name y dbpasswo d, con el nomb e del se -
ido , el nomb e de usua io y la con aseña espec i amen e.
T as ealiza es os p ime os pasos ya se puede hace uso de las dis in as uncionalidades
que o ece el sis ema, cuyo uncionamien o se de alla a con inuación.
36

6.5.1 Regis o de huellas
Los a chi os que lle an a cabo el egis o de huellas son En oll_UNO.ino y En oll_UNO_Wi i.ino,
que se localizan en la ca pe a /s c. T as ab i es os dos a chi os, conec amos los dos A dui-
nos a los pue os USB del o denado . Aho a hay que deci le al A duino IDE en qué placa
y en que pue o uncionan cada uno. El En oll_UNO.ino unciona en el A duino UNO.
Es el enca gado de egis a las huellas y manda la in o mación al A duino UNO WiFi
Re 2. Con el En oll_UNO abie o hacemos click en He amien as - Placa: y selecionamos
A duino/Genuino UNO. Pa a selecciona el pue o, pulsamos en He amien as - Pue o y
elegimos el pue o que enga esc i o al lado A duino UNO, como se mues a en la Figu a
15.
Se debe hace lo mismo en el En oll_UNO_Wi i, pe o en es e caso seleccionamos placa
A duino UNO WiFi Re 2 y el pue o en el que ponga al lado A duino UNO WiFi Re 2.
Es e A duino se enca ga de mos a la in o mación po la pan alla.
Es impo an e ene en cuen a es as dos con igu aciones cada ez que se use el p og ama
ya que sino el código no se sube co ec amen e a los A duinos y ob iamen e no unciona.
Figu a 15: Con igu ación de pue os
Una ez con igu ado odo co ec amen e, solo queda pulsa en el segundo icono em-
pezando po la izquie da (Subi ). Hacemos es o pa a ambos códigos. T as unos segundos,
p ime o se compila el código y luego se sube a los A duinos, el lec o de huellas empeza á
a pa padea y el usua io debe segui las ins ucciones de la pan alla. Al inal del p oceso
se le asigna un ID al alumno, que es el que se le debe pone al da le de al a en la base de
da os. Es e ID se á el siguien e disponible que no es é siendo u ilizado po el lec o .
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El p ocedimien o pa a egis a una huella dac ila se de alla más p o undamen e en la
sección 7. Ejemplo de uso.
6.5.2 Iden i icación de alumnos
Pa a iden i ica a los es udian es y mos a la in o mación po la pan alla se deben ca ga los
a chi os “ID_UNO.ino” e “ID_UNO_WiFi.ino”. Ambos se encuen an en la ca pe a /s c.
Lo p ime o, as conec a los A duinos al PC si no se ha hecho ya, es selecciona la placa y
el pue o pa a cada a chi o. “ID_UNO” se conec a al A duino UNO y “ID_UNO_WiFi” al
A duino UNO WiFi Re 2. El código de “ID_UNO” se enca ga de lee la huella del usua io,
mien as que el código de “ID_UNO_WiFi” ealiza la conexión con la base de da os y
p esen a los da os en la pan alla. P ecisamen e, con el in de conec a se a la base de da os
median e WiFi, se debe modi ica la a iable SSID, e e ida al SSID de la conexión WiFi
(el nomb e de la misma); la a iable pass, e e ida a la con aseña del ou e ; y la a iable
se e , siendo és a la di ección IP del o denado . Podemos encon a nues a di ección
IP esc ibiendo el comando ipcon ig en la consola de comandos y buscando el alo de la
di ección IP 4, como se mues a en Figu a 16.
Figu a 16: Busca di ección ip 4
Después de esc ibi el nomb e del pun o de acceso, la con aseña y la di ección IP, es
p eciso asegu a se de que los módulos Apache y MySQL del Panel de Con ol de XAMPP
es án iniciados, ya que sino lo es án no se ealiza á la conexión con la base de da os. Una
ez hecho es o, ya se pueden subi los códigos a los A duinos. Después de unos segundos
en los cuales se compila y se sube el código ya se pod á lle a a cabo la iden i icación de
los alumnos. Es a uncionalidad se explica más de alladamen e en la sección 7. Ejemplo
de uso.
6.5.3 Bo ado de huellas
Las huellas de los alumnos se pueden elimina de dos mane as, o bien bo ando de una en
una o bien eliminando odas a la ez. En ambos casos solo se necesi a á conec a al pue o
USB del o denado el A duino UNO.
Si se quie e bo a únicamen e una huella, se debe ab i el a chi o ”dele eFinge p in .ino“,
den o de la ca pe a /s c. Después de selecciona la placa y el pue o co ec o (aquel
dónde ponga A duino UNO) y de subi el código al A duino hay que ab i el Moni o
38
Se ie haciendo click en He amien as - Moni o Se ie. A con inuación se han de segui las
ins ucciones que apa ecen el Moni o Se ie, las cuales consis en en in oduci el ID del
alumno cuya huella se quie e elimina y pulsa ENTER. Nos pedi á que si es amos segu os
pulsemos la ecla ’Y’. T as ello, la huella se hab á eliminado.
Figu a 17: Bo a una huella
En caso de que se equie a la eliminación de odas las huellas econocidas hay que ca ga
el a chi o “emp yDa abase.ino”, que como odo el código se puede encon a en la ca pe a
/s c del p oyec o. También se iene que selecciona la placa A duino UNO y el pue o que
co esponda a es a placa. T as subi el código al A duino se debe ab i el Moni o Se ie y
segui las ins ucciones, que en es e caso son an simples como esc ibi la le a ’Y’ y pulsa
ENTER. Una ez hecho es o se hab án bo ado odas las huellas de los alumnos.
39
Figu a 18: Bo a odas las huellas
6.5.4 Copia de segu idad
Pa a hace un backup de las huellas gua dadas en el lec o hacen al a los a chi os “bac-
kup.ino” y “backupP ocessing.pde”, disponibles la ca pe a /s c del p oyec o. Además ha á
al a el p og ama P ocessing (Figu a 19), el cual podemos desca ga la e sión pa a nues-
o sis ema ope a i o de su página web [20]. Cuando engamos la ca pe a desca gada, la
descomp imimos y ejecu amos la aplicación.
En el A duino IDE con backup.ino abie o seleccionamos la placa A duino UNO y el pue o
que co esponda al A duino UNO. Después subimos el código.
En el en o no de P ocessing ejecu amos el sc ip backup.pde. Y en unos segundos se c ea á
un a chi o de ex o con los códigos al anumé icos que co esponden a cada huella. El códi-
go de P ocessing u ilizado pa a hace una copia de segu idad pe enece a Mohan Chand a
P adhan y se ha ex aído de la página web [21]. Noso os simplemen e hemos cambiado el
nomb e del a chi o de ex o.
40
Figu a 22: Re i a el dedo
Figu a 23: Vuel e a coloca el dedo
47

Figu a 24: Huella gua dada
Figu a 25: Las huellas no coinciden
7.2 Iden i icación del alumno
Un alumno llega al comedo escola . En la pan alla del A duino se le indica que in oduzca
su huella dac ila (Figu a 26). El es udian e coloca su dedo en el lec o de huellas. Si se
48
econoce su huella y es á dado de al a en la base de da os, se mues a en la pan alla su
nomb e, apellidos y si ha ealizado el pago o no (Figu a 27). Después se mues an en la
pan alla las ale gias que iene (Figu a 28). En caso de que el alumno no enga ninguna
ale gia se mues a en la pan alla la palab a “NINGUNA”. A con inuación, si el menú del
día con iene algún alé geno que el alumno no pueda consumi , se mues a en la pan alla el
mensaje “Menú especial sin:” y debajo es os alé genos (Figu a 29).
Si el alumno no iene ninguna ale gia o en el menú del día no hay ningún alé geno al que
el es udian e sea alé gico se e á en la pan alla el mensaje “MENU NORMAL” en e de
(Figu a 30).
En caso de que la huella del alumno no haya sido egis ada, se mues a en la pan alla
“Alumno no egis ado” (Figu a 31) y se uel e al mensaje “In oduce huella” pa a que
o o alumno se iden i ique.
Si el alumno sí que se ha egis ado con an e io idad, pe o aún no se le ha dado de al a en
la base de da os, se le indica en la pan alla con el mensaje “Alumno no dado de al a en la
BD” (Figu a 32).
Y en caso de que el alumno no haya ealizado el pago del comedo no se mues an sus
ale gias ni se le dice si puede come el menú no mal o si iene que come el menú especial.
El sis ema queda en espe a de econoce la huella de o o alumno.
Figu a 26: In oduzca huella
49
Figu a 27: Da os del alumno
Figu a 28: Ale gias del alumno
50
Figu a 29: Menú especial sin pescado y lác eos
Figu a 30: Menú no mal
51
Figu a 31: Alumno no egis ado
Figu a 32: Alumno no dado de al a en la BD
52

8 Resul ados
8.1 Tiempos de acceso a la ed y a la base de da os
El A duino UNO WiFi Re 2 se conec a a la ed WiFi en unos 2 segundos. El A duino
UNO WiFi que se usó al p incipio a daba algo más, pe o se a e ió an es de pode hace
mediciones.
El in e alo de iempo desde que se hace la pe ición a la base de da os has a que se
mues an los da os en el Moni o Se ie y en la pan alla ha mejo ado eno memen e cuando
se ha usado el A duino UNO WiFi Re 2 con espec o a las p uebas con el A duino UNO
WiFi, ya que en el p ime o se p oduce casi de o ma inmedia a y en el segundo caso la
espe a e a no able.
8.2 Memo ia de los A duinos
En es e apa ado se especi ica el espacio de almacenamien o que usa cada código y cuan o
ocupan las a iables globales.
En oll_UNO
El Ske ch usa 7390 by es (22 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 32256 by es. Las a iables Globales usan 962 by es (46 %) de la memo ia dinámica,
dejando 1086 by es pa a las a iables locales. El máximo es 2048 by es.
En oll_UNO_WIFI
El Ske ch usa 8796 by es (17 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo es
49152 by es. Las a iables Globales usan 544 by es (8 %) de la memo ia dinámica, dejando
5600 by es pa a las a iables locales. El máximo es 6144 by es.
ID_UNO
El Ske ch usa 6610 by es (20 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 32256 by es. Las a iables Globales usan 711 by es (34 %) de la memo ia dinámica,
dejando 1337 by es pa a las a iables locales. El máximo es 2048 by es.
ID_UNO_WiFi
El Ske ch usa 19906 by es (40 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 49152 by es. Las a iables Globales usan 860 by es (13 %) de la memo ia dinámica,
dejando 5284 by es pa a las a iables locales. El máximo es 6144 by es.
Dele eFinge p in
El Ske ch usa 5344 by es (16 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 32256 by es. Las a iables Globales usan 601 by es (29 %) de la memo ia dinámica,
dejando 1447 by es pa a las a iables locales. El máximo es 2048 by es.
53
Emp yDa abase
El Ske ch usa 4526 by es (14 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 32256 by es. Las a iables Globales usan 495 by es (24 %) de la memo ia dinámica,
dejando 1553 by es pa a las a iables locales. El máximo es 2048 by es.
Backup
El Ske ch usa 6370 by es (19 %) del espacio de almacenamien o de p og ama. El máximo
es 32256 by es. Las a iables Globales usan 351 by es (17 %) de la memo ia dinámica,
dejando 1697 by es pa a las a iables locales. El máximo es 2048 by es.
9 Conclusión
A aíz de los esul ados ob enidos en el apa ado an e io , c eemos que el cambio del A -
duino UNO WiFi al A duino UNO WiFi Re 2 nos ha bene iciado, ya que és e úl imo se
conec a mucho más ápido a la ed y a la base de da os aunque u ié amos que sol en a
lo del d i e del lec o de huellas.
Po o a pa e, la elección de sepa a el código en dos A duinos, debido a la imposibilidad
de usa el lec o de huellas con el A duino UNO WiFi Re 2, ha sido una buena idea. Se
epa e la ca ga de abajo y el sis ema es más obus o, apa e de que es más ácil de ec a
e o es. Ningún código llega a ocupa el 50 % del almacenamien o disponible. El único que
se ace ca es ID_UNO_WiFi.ino con un 40 %.
En cuan o al p oyec o en gene al, se han cumplido los obje i os decla ados al p inci-
pio. Los esponsables del comedo pueden sabe de una mane a ápida y sin e o es que
alimen os pueden come los alumnos, y los alumnos no se ienen que p eocupa de na-
da. Además los adminis ado es pueden da de al a a los alumnos sin apenas es ue zo. Ya
que les b indamos las he amien as y el u o ial pa a que no engan ni que sabe p og ama .
En lo pe sonal, g acias a es e T abajo de Fin de G ado hemos ap endido mucho. Hemos
ap endido a p og ama pa a A duino y qué ipos de A duinos exis en. También hemos
ampliado nues os conocimien os en HTML y PHP. y además hemos is o aplicados los
conocimien os de bas an es asigna u as de la ca e a, po ci a algunas: Bases de Da os,
Robó ica, Fundamen os de P og amación, Aplicaciones Web, ... También hemos is o un
in e és de las emp esas en las en e is as de abajo sob e nues o p oyec o. Pe o sob e
odo nos sen imos muy o gullosos de habe hecho una aplicación que puede usa se pa a
mejo a la ida de las pe sonas con lo de las ale gias alimen a ias. Es un ema que nos pilla
muy de ce ca, ya que enemos amilia es y amigos con ale gias alimen a ias se e as.
54
10 Conclusion
As a esul o he ou comes ob ained in he p e ious sec ion, we belie e ha he change
om he A duino UNO WiFi o he A duino UNO WiFi Re 2 has been o ou ad an age,
since he la e connec s much as e o he ne wo k and da abase e en i we had o ix he
d i e o he inge p in eade .
On he o he hand, he choice o sepa a ing he code in o wo A duinos, due o he impos-
sibili y o using he inge p in eade wi h he A duino UNO WiFi Re 2, has been a good
idea. The wo kload is dis ibu ed and he sys em is mo e obus , and i is easie o de ec
e o s. No code akes up o 50 % o he a ailable s o age. The only one ha comes close is
ID_UNO_WiFi.ino wi h 40 %.
Rega ding he p ojec gene ally, he objec i es s a ed a he ou se ha e been me . The
people in cha ge o he can een can know quickly and unmis akenly wha ood he pupils
can ea , and he pupils do no ha e o wo y abou any hing. In addi ion, he adminis a-
o s can egis e he s uden s wi h ha dly any e o . We p o ide hem wi h he ools and
he u o ial so ha hey don’ e en ha e o know how o p og am.
On a pe sonal no e, hanks o his Deg ee Final P ojec we ha e lea ned a lo . We ha-
e lea ned how o p og am o A duino and wha ypes o A duinos exis . We ha e also
expanded ou knowledge in HTML and PHP. We ha e also applied he knowledge acqui ed
in qui e a ew subjec s o ou deg ee, o name a ew: Da abases, Robo ics, P og amming
Fundamen als, Web Applica ions, ... We ha e also pe cei ed an in e es om companies in
job in e iews abou ou p ojec . Bu abo e all we a e e y p oud o ha e made an appli-
ca ion ha can be used o imp o e he li es o people wi h ood alle gies. I ’s a opic ha
a ec s us pe sonally, as some o ou amily and iends su e om se e e ood alle gies.
55
Re e encias
[1] h ps://spec um.ieee.o g/geek-li e/hands-on/ he-making-o -a duino
[2] h ps:// o um.a duino.cc/
[3] h ps://ep in s.ucm.es/34796/
[4] h ps://ep in s.ucm.es/45230/
[5] h ps://www.a duino.cc/en/Tu o ial/PWM
[6] h ps://www.a duino.cc/en/ u o ial/memo y
[7] h ps://s o e.a duino.cc/a duino-uno-wi i
[8] h ps://www.a duino.cc/en/Hacking/Boo loade ? om=Tu o ial.Boo loade
[9] h ps://www.spa k un.com/p oduc s/512
[10] h ps://sea cho acle. ech a ge .com/de ini ion/MySQL
[11] h ps://www.phpmyadmin.ne /
[12] h p://php.ne /manual/es/in o-wha is.php
[13] h ps://www.a duino.cc/en/Main/So wa e
[14] h ps://www.apache iends.o g/es/index.h ml
[15] h ps://gi hub.com/ABSysG oup/TFG2019_HUELLAS
[16] h ps://gi hub.com/a duino-lib a ies/WiFiNINA
[17] h ps://gi hub.com/Seeed-S udio/TFT_Touch_Shield_V2
[18] h ps://gi hub.com/Seeed-S udio/Touch_Sc een_D i e
[19] h ps://gi hub.com/ada ui /Ada ui -Finge p in -Senso -Lib a y
[20] h ps://p ocessing.o g/download/
[21] h ps://www. esea chga e.ne /pos /How_can_I_sa e_da a_di ec ly_in_ he_
pc_using_an_A duino_UNO
56