UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ELECTRÓNICA DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO CAPAZ DE RECONOCER LA VOZ DE NIÑOS ESPECIALES Y REPRESENTAR LOS NÚMEROS A TRAVÉS DE UNA SERIE DE LEDS DE ALTO BRILLO Línea de Investigación: Diseño y desarrollo de aplicaciones o dispositivos de control de tipo electrónico. Tutor: Ing. Mata Oscar Trabajo de grado presentado por: Br. Sánchez G. Arianna C.I:18.942.870 Para optar por el título de: Ingeniero Electrónico Abril, 2012 Caracas, Venezuela DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO CAPAZ DE RECONOCER LA VOZ DE NIÑOS ESPECIALES por Arianna Sánchez Goyeneche se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Unported. UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ELECTRÓNICA DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO CAPAZ DE RECONOCER LA VOZ DE NIÑOS ESPECIALES Y REPRESENTAR LOS NÚMEROS A TRAVÉS DE UNA SERIE DE LEDS DE ALTO BRILLO Línea de Investigación: Diseño y desarrollo de aplicaciones o dispositivos de control de tipo electrónico. Jurado: Jurado: ____________________ ____________________ Apellido, Nombre Apellido, Nombre ____________________ ____________________ Cédula de Identidad Cédula de Identidad ___________________ ____________________ Firma Firma CALIFICACIÓN OBTENIDA (en letra)____________________(en número)___________ Caracas,________________de_________del año__________. DEDICATORIA A mi mamá, Dra. Olga Sánchez Goyeneche. AGRADECIMIENTOS A mi mamá Dra. Olga Sánchez Goyeneche por el apoyo de todo tipo desde el comienzo del proyecto, su inspiración e interés, a mi abuela por siempre estar ahí. Al Ingeniero Mecánico Néstor Sandoval por toda su motivación, participación incondicional y apoyo, gracias. A la Profesora Iraiza Rivas por todo el apoyo incondicional, compromiso, preocupación, interés, consejos, dedicación y motivación que brindó para la construcción de este proyecto; totalmente agradecida. Al profesor Mauricio Marin por todo su apoyo. A la Profesora Digna D’Jesus de Rivas por todo el apoyo, motivación, y por ser un modelo a seguir para la formación personal y profesional. Al tutor del presente proyecto, el Ingeniero Oscar Mata por siempre aportar los conocimientos necesarios. A la organización AVESID por haber abierto sus puertas a la biblioteca e instalaciones para hacer la investigación referente al Síndrome de Down. A la Universidad Nueva Esparta, por haber sido la sede de mi educación. A mis amigos y compañeros, muchas gracias, en especial a Samir Bacha y Carlos Betancourt por todo su apoyo y aporte de conocimientos en todo momento. RESUMEN Institución: Universidad Nueva Esparta. Área: Ingeniería Electrónica. Titulo: Desarrollo de un prototipo didáctico capaz de reconocer la voz de niños especiales y representar los números a través de una serie de LEDS de alto brillo. Autor: Br. Sánchez G. Arianna, C.I: 18.942.870 Tutor: Ing. Mata Oscar El presente proyecto de investigación tiene como objeto fundamental, proveer a los organismos e instituciones de educación especial, una propuesta de prototipo para ser utilizada como herramienta didáctica electrónica, que cumpla con todos los requisitos y fundamentos necesarios según la información recolectada de dichos centros para que pueda cumplir su función de distracción como juguete y de nueva técnica educativa, así como servir de igual forma de elemento tecnológico de integración a los niños con Síndrome de Down a la sociedad. En base a los planteamientos anteriormente expuestos, se llevó a cabo la creación del prototipo didáctico, donde su funcionamiento se basa en las acciones físicas que contribuyen a la estimulación de varios sentidos y enseñanza del niño. El funcionamiento se basa en una entrada de voz que genera un símbolo numérico visible en una matriz de LEDS, según el caracter al cual se refiere el niño. Todas las consideraciones de uso y funcionamiento del sistema fueron adaptadas a las recomendaciones hechas por especialistas en el tema de la educación de niños con Síndrome de Down, siendo estos partes importantes para su construcción y futura utilización como herramienta didáctica. SUMMARY Institution: Nueva Esparta University. Career: Electronic Engineering. Title: Development of a didactic prototype capable of recognizing the voice of special children and represent the numbers across a series of LEDS of High sheen. Author: Grd. Sánchez G. Arianna, I.D : 18.942.870 Tutor: Eng. Mata Oscar The present investigation project has as fundamental object, provide to the organizations and institutions of special education, an offer of prototype to be used as didactic electronic tool, which expires with all the requirements and necessary foundations according to the information gathered of the above mentioned centers in order that it could fulfill the function of distraction as toy and a new educational technology, as well as use as equal form of technological element of integration the children with Down's Syndrome to the society. On the basis of the approaches previously exposed, there was carried out the creation of the didactic prototype, where its functioning is based on the physical actions that they pay to the stimulation of several senses and education of the child. The functioning is based on an entry of voice that generates a numerical visible symbol in a counterfoil of LEDS, according to the character to which the child refers. All the considerations of use and functioning of the system were adapted to the recommendations done by specialists in the topic of the children's education with Down's Syndrome, being these important reports for the construction and future utilization as didactic tool. INTRODUCCIÓN Durante las últimas décadas, la globalización y las innovaciones tecnológicas, especialmente aplicadas a la salud; han generado cambios trascendentales en el aspecto social, médico y educativo. Este cambio, se evidencia especialmente en la gestión del talento humano, enfocado a la mejora de las cualidades de las personas con necesidades especiales. Las nuevas técnicas permiten ejercer funciones tanto auditivas como visuales y táctiles, profundizando la independencia y adaptación en el mundo que rodea a este grupo de personas especiales. Para atender estas transformaciones, las organizaciones médicas y educativas en apoyo con las nuevas tecnologías han adoptado el enfoque para la mejora circunstancial de el severo trastorno llamado Síndrome de Down, siendo la electrónica una herramienta útil y eficiente para optimizar el desempeño de los niños especiales en base a su talento humano. En este caso, el estudio se maneja con la participación de los niños con Síndrome de Down. La asociación Venezolana para el Síndrome de Down, en su artículo de integración de niños con Síndrome de Down, publicado en (2010), dice que: Los niños y jóvenes con Síndrome de Down tienen plena capacidad para aprender e integrarse en la escuela. Muestran dificultad de aprendizaje, pero pueden aprender, no son incapaces. Presentan unas necesidades educativas a satisfacer. Esta ampliamente demostrado que son capaces para aprender, siempre y cuando los padres, la escuela y la sociedad interactúen con estrategias de 1 aprendizaje apropiadas a su peculiar forma de ser y de aprender. Cada persona con S.D. es única e irrepetible, y es competente para aprender, siempre y cuando se sepa abrir espacios para el aprendizaje sin olvidar que sus modos y ritmos de aprendizajes son diferentes. Cada persona aprende si se le ofrece el entorno adecuado, se le anima y se le ofrecen oportunidades de aprendizaje. En base a la consideración anteriormente expuesta, donde se propone la construcción de un juguete didáctico capaz de reconocer la voz de niños especiales específicamente los niños con Síndrome de Down y representar los números a través de una serie de LEDS de alto brillo dispuestos de tal manera que los niños puedan estimularse a través de sus sentidos. Este estudio, comprende cinco capítulos, cuyos contenidos se describen a continuación: Capítulo I: En este capítulo, se presenta el problema objeto de estudio; se identifican las interrogantes que orientaron el proceso de la investigación, así como su objetivo general, objetivos específicos, interrogantes principales y secundarias, justificación, delimitación y limitaciones. Capítulo II: Contiene el marco teórico que guió la temática tratada en esta investigación y validó desde el punto de vista científico y tecnológico del diseño. En éste, se encuentran los antecedentes, las bases teóricas, la definición de los términos básicos y el sistema de variables. Capítulo III: Se destacan todos los aspectos relativos a la metodología utilizada en el presente estudio, es decir, todo lo concerniente al diseño y tipo de investigación, 2 población, muestra, operacionalización de las variables, construcción y validación del instrumento finalizado con el procesamiento de los datos. Capítulo IV: Se detalla exhaustivamente las diferentes etapas que se han empleado para la construcción del prototipo. Capítulo V: Se presentan las conclusiones y recomendaciones de la investigación. 3 CAPÍTULO I EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1 PLATEAMIENTO DEL PROBLEMA Para la mayoría de los seres humanos es difícil conocer, entender, e interpretar la definición de " NIÑOS ESPECIALES ", ya que por ese mismo desconocimiento son tratados de forma diferente y crean una serie de prejuicios en torno a ellos, lo que puede llevar a su aislamiento y rechazo por parte de la sociedad; sin entender que sus limitaciones físicas e intelectuales se debe en un alto porcentaje a deficiencias genéticas. En el caso de esta investigación será desarrollada específicamente con niños con Síndrome de Down. Como se describió, ellos entran en la categoría de niños especiales por la anomalía de su condición cromosómica, la cual será descrita posteriormente. Se ha seleccionado este Síndrome, debido a que es el trastorno más conocido y estudiado. El Síndrome de Down (DS por sus siglas en inglés Down Syndrome), también se conoce como Trisomía 21, la condición donde un material genético adicional ocasiona retrasos en la forma en la que el niño se desarrolla mentalmente y físicamente. Esta condición afecta a 1 de cada 800 bebés (según las estadísticas de la página web en línea www.Down21.org). Las características físicas y los problemas mentales asociados con el Síndrome de Down pueden variar entre los niños. Mientras que algunos niños con el Síndrome de Down necesitan atención médica por otros problemas físicos relacionados a su anomalía, otros llevan una vida muy saludable. Los niños tienen capacidad para aprender a jugar por sí mismos, sin la ayuda de un adulto aunque les conviene compartir con sus padres e incluso jugar con pocos materiales. Sin embargo, los niños con Síndrome de Down no suelen tener esa iniciativa propia y necesitan ser ayudados desde que nacen. Dadas sus condiciones físicas y psíquicas tienen dificultades para aprender a jugar por sí mismos. 4 Para usarlo como herramienta didáctica en la enseñanza de los niños especiales se decidió crear un prototipo de reconocimiento de voz para niños con Síndrome de Down en el cual los números se representan a través de una serie de LEDS de alto brillo. Las herramientas regulares de enseñanza no incluyen usualmente sistemas electrónicos que hagan que el sujeto que lo esté usando pueda interactuar con la tecnología. El dispositivo como se mencionó anteriormente, será un sistema electrónico el cual tiene de elemento inicial, la voz de los niños que padecen del Síndrome. Será procesada para tener una respuesta de luz con la señal que ellos hayan activado, específicamente se trabajará con los números del cero al nueve (0 al 9) en esta propuesta. 1.2 INTERROGANTES DE LA INVESTIGACIÓN 1.2.1 Interrogante Principal ¿Qué programas informáticos, tecnológicos, de proceso y relaciones se deben considerar en la construcción de un dispositivo capaz de reconocer la voz de los niños con Síndrome de Down y representar sus palabras a través de una matriz de diodos emisores de luz? 1.2.1 Interrogantes Secundarias ¿Cuáles son las características físicas y psicológicas de los niños con Síndrome de Down? ¿Cuáles son los métodos educativos de los niños con Síndrome de Down? ¿Por qué la necesidad de crear un dispositivo electrónico para introducirlo como método de enseñanza para los niños con Síndrome de Down? 5 ¿Qué requerimientos, métodos y tecnologías se deben considerar en el planteamiento, diseño y construcción de un dispositivo de reconocimiento de voz que permita convertir las señales analógicas de la voz en señales digitales? ¿Qué pruebas se deben realizar con el dispositivo para demostrar su correcto funcionamiento y utilidad como herramienta educativa? 1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 Objetivo General Desarrollar un prototipo didáctico capaz de reconocer la voz de niños especiales y representar los números a través de una serie de LEDS de alto brillo. 1.3.2 Objetivos Específicos Determinar las características de un niño con Síndrome de Down. Estudiar el desarrollo educativo de los niños con Síndrome de Down. Analizar las características de los juguetes y dispositivos para niños especiales que se encuentran en el mercado teniendo en cuenta sus debilidades y fortalezas. Estudiar los métodos de enseñanza para los niños con Síndrome de Down. Determinar las tecnologías a usar en este proyecto Diseñar el diagrama circuital del dispositivo Diseñar el software del prototipo. Construir el prototipo planteado. Probar el prototipo planteado. 6 1.4 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Según, Soto Lauro (2008), en su artículo en línea sobre la justificación de una investigación en su página web la define como: La justificación del estudio indica el porqué se quiere hacer esa investigación. Expresa las razones tanto personales como generales del investigador, los aportes del estudio a determinada disciplina, a la solución de problemas prácticos de tipo organizacional, social, educativo, económico, cultural, entre otros. La justificación posibilita la libre expresión del investigador para dar a conocer los fundamentos que lo mueven a realizar el trabajo. Ésta investigación combina, los conocimientos teóricos y prácticos de la electrónica, que serán utilizados para la creación de recursos de enseñanza de niños especiales, específicamente en niños con Síndrome de Down. Desde la antigüedad, el juego es de vital importancia para el desarrollo físico, emocional, intelectual y social en los niños. Los juguetes también forman parte importante del individuo, desde su infancia hasta su adultez. En ellos se consiguen un sin fin de elementos, que además de distraerlo, ayuda a desarrollar aspectos como la atención, memoria, entre otros. En el caso de niños discapacitados, es muy difícil conseguir un juguete que se adapte a sus necesidades, ya que existen diversas clases de discapacidad y pocos son los diseños que se realizan para casos específicos. El prototipo propuesto será una herramienta para afianzar en estos niños capacidades como la atención, secuenciación, motricidad y memoria con el manejo de figuras simples que ve cotidianamente. Después de una investigación en cuatro centros de educación de niños con Síndrome de Down, en el Área Metropolitana de Caracas, se pudo determinar que, no cuentan dentro de sus recursos didácticos con herramientas de enseñanza que incluyan medios electrónicos, motivo por el cual se inicia este proyecto. 7 La particularidad de la creación de este dispositivo, es que podrá incluir electrónica, a las herramientas de los métodos de enseñanza de los niños especiales. Este proyecto tiene como finalidad ser un recurso didáctico diferente e innovador. Se puede decir que para los docentes o facilitadores servirá como instrumento de validación de aprendizaje que podrá ser utilizada de manera grupal o individual, al igual que para los padres como actividades extracurriculares. Es importante resaltar, que esta investigación servirá como antecedente a futuros estudios relacionados con el área de reconocimiento de voz, además de proporcionarles una base y punto de inicio para futuros proyectos en todo lo que es la parte del desarrollo de dispositivos o juguetes didácticos para niños con Síndrome de Down, dejando un campo abierto para el desarrollo de dispositivos con tecnologías más avanzadas. 1.5 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Según el artículo publicado por el Profesor Soto Lauro (2005), la delimitación de la investigación tiene la siguiente definición: Una delimitación identifica los límites, o alcance específico, de un estudio. Aquí se debe explicar lo que no se está haciendo y porqué, las referencias que no serán realizadas (y porque no), la población que no será estudiada (y porque no), los procedimientos metodológicos que no serán utilizados (y porque no). 1.5.1 Espacial El presente trabajo de grado se llevará a cabo en los Laboratorios de Digitales y Circuitos de la Universidad Nueva Esparta, Avenida Sur 7, Los Naranjos. 8 1.5.2 Temporales El presente trabajo de grado se desarrolló desde febrero 2011 hasta enero de 2012. 1.5.3 Técnicas La problemática tratada en esta investigación; se establece dentro del campo de estudio de la ingeniería electrónica, específicamente en la investigación de las áreas del conocimiento de la electrónica analógica, digital y del uso y programación de microcontroladores. 1.5.4 Temáticas La problemática tratada en esta investigación; se enmarca dentro del campo de estudio de la ingeniería electrónica, específicamente en la línea de investigación en las áreas del conocimiento de electrónica analógica, digital y microcontroladores; por cuanto en la definición de la estructura y trabajo del equipo para su configuración, funcionamiento y como aplicación de la electrónica y dentro de un campo específico de la educación especial; se parametrizarán las características que poseerá el prototipo a desarrollar. Los parámetros son: - El voltaje de entrada serán nueve (9) voltios con una distribución de cinco (5) voltios. - Se utilizaran distintos componentes electrónicos para la creación del prototipo - Las palabras introducidas serán mostradas en una matriz de LEDS de alto brillo. - Su desarrollo como prototipo irá dirigido a niños con Síndrome de Down. 9 1.6 LIMITACIONES - La compleja y distinta modulación de la voz de los niños con este Síndrome, se solventó limitando el uso del dispositivo a una población con Síndrome nivel leve y moderado que son los estratos capaces de manipular el sistema. - El escaso conocimiento de las características físicas, mentales y motoras del Síndrome, se solventó con la investigación documental, bibliográfica y con las entrevistas realizadas a especialistas del tema. - El complicado proceso de muestreo y transformación las señales de modulación de la voz, se solventó utilizando un módulo de reconocimiento de voz. 10 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO Según el resumen publicado en la web por el Profesor Soto Lauro (2002), Marco Teórico, se define como: Un marco teórico (o conceptual) es el grupo central de conceptos y teorías que uno utiliza para formular y desarrollar un argumento (o tesis). Esto se refiere a las ideas básicas que forman la base para los argumentos, mientras que la revisión de literatura se refiere a los artículos, estudios y libros específicos que uno usa dentro de la estructura predefinida. Tanto el argumento global (el marco teórico) como la literatura que lo apoya (la revisión de literatura) son necesarios para desarrollar una tesis cohesiva y convincente. El marco teórico es la etapa del proceso de investigación donde se establece y se deja en claro a la teoría que ordena nuestra investigación, es decir, la teoría que estamos siguiendo como modelo de la realidad que estamos investigando. El presente marco teórico que constituye el desarrollo de la investigación, se divide de la siguiente forma: 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Para la realización de la investigación, se consultaron diversos proyectos, de los cuales serán referidos a continuación: Machillanda Cumana. (2005), efectúo un Trabajo de Grado para la Universidad Nueva Esparta, para optar por el título de Licenciado en Computación, titulada “DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE SILLA DE RUEDAS CON MOVILIDAD A TRAVES DE 11 UN COMANDO DE VOZ.” Dicha tesis, expone la construcción de un prototipo para las sillas de ruedas que permita la movilidad a través de comandos de voz, que pueda ofrecer mayor independencia a las personas que presentan discapacidad motora severa , como en el caso de las personas cuadripléjicas o con hemiplejía cuya movilidad es compleja, ya que su situación no les permite moverse por sí mismos, por lo que general requiere del uso de una silla de ruedas, las cuales en el caso de Venezuela se consiguen en su mayoría de tipo manual, las mismas cuentan con limitaciones para su uso, debido a la necesidad de ayuda por parte de otra persona para su desplazamiento, Por lo anteriormente expuesto y buscando una solución a esta situación se diseño y desarrollo un prototipo de silla de ruedas que conto con las características que inicialmente se creen básicas como es un sistema electromecánico y de reconocimiento de comandos de voz, los cuales será enviados a un computador a través de un micrófono, que posteriormente serán identificados por un sistema comercial de reconocimiento de voz Dragon Naturally Speaking que serán transmitido a la silla de ruedas mediante la interfaz de un puerto paralelo que será controlado por un programa realizado en Visual Basic 6.0, para obtener como resultado primordial un prototipo que pueda controlar mediante comando de voz una silla de ruedas. Esta investigación, fue tomada como antecedente; ya que se utilizó un software de reconocimiento de voz para el prototipo, el cual hace referencia y sirve de fuente de conocimiento y apoyo de información para el desarrollo de la fase de reconocimiento de voz del presente proyecto. Fontana Pérez y Rojas Tineo. (2009), realizaron un Trabajo de Grado para la escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nueva Esparta, para optar por el título de Ingeniero Electrónico, en el cual expone un “SISTEMA PROTOTIPO CAPAZ DE SUMINISTRAR INFORMACION A LAS PERSONAS CON DISCAPACIDAD VISUAL SOBRE LAS CARACTERISTICAS DE LOS PRODUCTOS Y PRECIOS EN LOS ESTABLECIMIENTOS COMERCIALES”. El problema objeto de estudio se focalizó en la inexistencia en el país de un recurso tecnológico que facilite la obtención de información contenida en los códigos de barras de 12 los productos existentes en los establecimientos comerciales, sobre las características y precios de los mismos; por medio de la voz a las personas con discapacidad visual. El prototipo desarrollado en esta investigación, es capaz de ejecutar las siguientes funciones: interactuar con la base de datos existentes en un PC , leer la información contenida en los códigos de barras de los productos existentes en los establecimientos comerciales y convertir las lecturas del código de barras seleccionada por los clientes en mensajes de voz las pruebas realizadas a este prototipo validaron su funcionamiento. Este tema de tesis anteriormente expuesta, se toma como antecedente, ya que en la misma, hizo uso de un microcontrolador PIC 16f870 que por medio de una programación, estableció una comunicación con un computador personal. Dicho PIC será utilizado para el control de pulsos utilizados para generar la señal digital enviada a los LEDS, después de haber sido procesada. De Lima y Venegas. (2008), realizaron un Trabajo de Grado en la escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nueva Esparta, para optar por el título de ingeniero electrónico; donde expone el “DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DE UN VEHICULO AUTONOMO( ROBOT) PARA FINES PUBLICITARIOS DISEÑADO PARA LA EMPRESA VENEGAS & FONTIVEROS CORPORATION C.A” En un mundo, donde la economía se apodera, de la manera de ver la vida, la publicidad y el mercadeo, juegan un rol muy importante, cada vez, hay más nuevos e innovadores productos, que deben hacerse llegar al consumidor, así como cada vez hay métodos más ingeniosos de llegar al público, el radio, la televisión, el internet, la televisión por cable, revistas, periódicos, pancartas, vallas, conciertos, eventos, ferias, promociones, rebajas, deporte, moda, modelaje, cine, teatro, competencias, maratones, carrera espacial, etc.; todos ellos, están involucrados en el arte de hacer llegar al publico una marca o producto, y en un auge tecnológico, la manera de hacerse llegar al consumidor, es mediante tecnología, en donde una de ellas usa la robótica. Este trabajo, se enfoca en un robot desarrollado, para llevar consigo una pancarta o logotipo de una marca, de manera autónoma, por un espacio abierto se maneja a control remoto se primer trayecto, y el robot memoriza las coordenadas de los vértices del 13 recorrido realizado, mediante el empleo de un sensor de coordenadas globales GPS, una vez culminado el primer trayecto, el robot comienza realizar un numero de recorridos preestablecidos por programación, de manera totalmente autónoma, de modo que no requiere un operador quien lo esté manejando o supervisando. Se utilizo este tema como antecedente por las características de movimiento y autonomía del robot, por lo cual se realizará el diseño del prototipo que ejecutara las acciones programadas a partir de las voces de los niños con Síndrome de Down. 2.2 BASES TEORICAS 2.2.1 El Síndrome de Down 2.2.1 .1 Historia del Síndrome de Down Según la pagina web Down España (2008) en su artículo publicado en web: El Síndrome de Down debe su nombre al apellido del médico británico John Langdon Haydon Down, que fue el primero en describir en 1866 las características clínicas que tenían en común un grupo concreto de personas, sin poder determinar su causa. Sin embargo, fue en julio de 1958 cuando el genetista francés Jérôme Lejeune descubrió que el Síndrome consiste en una alteración cromosómica del par 21. Por tanto, la Trisomía 21 resultó ser la primera alteración cromosómica hallada en el hombre. El Síndrome de Down es la principal causa de discapacidad intelectual y la alteración genética humana más común: 1/800 concepciones. La incidencia aumenta con la edad materna, especialmente cuando ésta supera los 35 años, siendo éste el único factor de riesgo demostrado de tener un hijo con Síndrome de Down. 14 2.2.1.2 Síndrome de Down Síndrome de Down. Según el artículo publicado en la web por el centro de enseñanza de embarazo (2009): El Síndrome de Down recibió su nombre del médico que lo describió por primera vez. Dado que habitualmente involucra a más de un defecto, se lo conoce como un Síndrome, es decir, grupo de enfermedades que ocurren juntas; El Síndrome de Down, antes llamado Mongolismo, es una malformación congénita causada por una alteración del cromosoma 21 que se acompaña de retraso mental leve, moderado o grave, los cromosomas son las estructuras celulares que contienen los genes. Normalmente, cada persona tiene 23 pares de cromosomas, ó 46 en total, y hereda un cromosoma por par del óvulo de la madre y uno del espermatozoide del padre. En situaciones normales, la unión de un óvulo y un espermatozoide da como resultado un óvulo fertilizado con 46 cromosomas. A veces algo sale mal antes de la fertilización. Un óvulo o un espermatozoide en desarrollo pueden dividirse de manera incorrecta y producir un óvulo o espermatozoide con un cromosoma 21 de más. Cuando este espermatozoide se une con un óvulo o espermatozoide normal, el embrión resultante tiene 47 cromosomas en lugar de 46. El Síndrome de Down se conoce como trisomía 21 ya que los individuos afectados tienen tres cromosomas 21 en lugar de dos. Este tipo de accidente en la división celular produce aproximadamente el 95 por ciento de los casos de Síndrome de Down. Ocasionalmente, antes de la fertilización, una parte del cromosoma 21 se desprende durante la división celular y se adhiere a otro cromosoma dentro del óvulo o del esperma. El embrión resultante puede tener lo que se conoce como Síndrome de Down con translocación. Las personas afectadas tienen dos copias normales del cromosoma 21 más material de cromosoma 21 adicional adherido a otro cromosoma. Este tipo de accidente en la división celular es responsable de aproximadamente el tres (3%) al cuatro (4%) por 15 ciento de los casos de Síndrome de Down. En algunos casos, el padre o la madre tiene una redistribución del cromosoma veintiuno 21, llamada translocación equilibrada, que no afecta su salud. Aproximadamente del uno (1%) al dos (2%) por ciento de las personas tiene una forma del Síndrome de Down llamada Síndrome de Down en mosaico. En este caso, el accidente en la división celular tiene lugar después de la fertilización. Las personas afectadas tienen algunas células con un cromosoma 21 adicional y otras con la cantidad normal. 2.2.1.3 Tipos de Síndrome de Down Según la pagina web Down España (2008) en su artículo publicado en web: Las células del cuerpo humano tienen 46 cromosomas distribuidos en 23 pares. Uno de estos pares determina el sexo del individuo y los otros 22 se denominan autosomas, numerados del 1 al 22 en función de su tamaño decreciente. El proceso de crecimiento se fundamenta en la división celular, de tal forma que las células se reproducen a sí mismas gracias a un proceso que lleva por nombre ‘mitosis’, a través del cual cada célula se duplica a sí misma, engendrando otra célula idéntica con 46 cromosomas distribuidos también en 23 pares. Sin embargo, cuando de lo que se trata es de obtener como resultado un gameto, es decir, un óvulo o un espermatozoide, el proceso de división celular es diferente y se denomina ‘meiosis’. El óvulo y el espermatozoide contienen, cada uno de ellos, solo 23 cromosomas (un cromosoma de cada una de las 23 parejas), de tal forma que al unirse producen una nueva célula con la misma carga genética que cualquier otra célula humana, es decir, 46 cromosomas divididos en 23 pares. 16 Durante este complicado proceso meiótico es cuando ocurren la mayoría de las alteraciones que dan lugar al Síndrome de Down, existiendo tres supuestos que derivan en Síndrome de Down: -Trisomía 21 Con diferencia, el tipo más común de Síndrome de Down es el denominado trisomía 21, resultado de un error genético que tiene lugar muy pronto en el proceso de reproducción celular. El par cromosómico 21 del óvulo o del espermatozoide no se separa como debiera y alguno de los dos gametos contiene 24 cromosomas en lugar de 23. Cuando uno de estos gametos con un cromosoma extra se combina con otro del sexo contrario, se obtiene como resultado una célula (cigoto) con 47 cromosomas. El cigoto, al reproducirse por mitosis para ir formando el feto, da como resultado células iguales a sí mismas, es decir, con 47 cromosomas, produciéndose así el nacimiento de un niño con Síndrome de Down. -Translocación cromosómica En casos raros ocurre que, durante el proceso de meiosis, un cromosoma 21 se rompe y alguno de esos fragmentos (o el cromosoma al completo) se une de manera anómala a otra pareja cromosómica, generalmente al 14. Es decir, que además del par cromosómico 21, la pareja 14 tiene una carga genética extra: un cromosoma 21, o un fragmento suyo roto durante el proceso de meiosis. Los nuevos cromosomas reordenados se denominan cromosomas de translocación, de ahí el nombre de este tipo de Síndrome de Down. No será necesario que el cromosoma 21 esté completamente triplicado para que estas personas presenten las características físicas típicas de la trisomía 21, pero éstas dependerán del fragmento genético translocado. -Mosaicismo o trisomía en mosaico 17 Una vez fecundado el óvulo -formado el cigoto- el resto de células se originan, como hemos dicho, por un proceso mitótico de división celular. Si durante dicho proceso el material genético no se separa correctamente podría ocurrir que una de las células hijas tuviera en su par 21 tres cromosomas y la otra sólo uno. En tal caso, el resultado será un porcentaje de células trisómicas (tres cromosomas) y el resto con su carga genética habitual. Las personas con Síndrome de Down que presentan esta estructura genética se conocen como “mosaico cromosómico”, pues su cuerpo mezcla células de tipos cromosómicos distintos. Los rasgos físicos de la persona con mosaicismo y su potencial desarrollo dependerán del porcentaje de células trisómicas que presente su organismo, aunque por lo general presentan menor grado de discapacidad intelectual. 2.2.1.4 Las Características La lista de posibles características no debe hacer perder de vista dos factores importantes: claramente las personas con Síndrome de Down, son personas con los mismos deseos y derechos y necesidades que otros; y que, muchas de las intervenciones tempranas que en la actualidad se hacen en estos casos, han cambiado las antiguas descripciones del Síndrome de Down, que hoy no se consideran apropiadas. La Asociación de investigación de Síndrome de Down, “El Camino” (2001), describe algunas de las características de esta enfermedad e incluyen las siguientes: - Labios: a menudo tiene la boca abierta y la posición habitual en la lengua hace que los labios estén bañados por la saliva y más tarde pueden tornarse secos; la boca se mantiene abierta porque tiene la nasofaringe estrecha y las amígdalas muy grandes. 18 -Lengua: tiene surcos profundos e irregulares, a partir de los dos años tiene su aspecto característico con papilas linguales muy desarrolladas; Debido a la falta de tono muscular tiene tendencia a salirse fuera de la boca. -Dientes: la dentición de leche es algo más tardía que en el niño normal; suele ser irregular e incompleta, la forma de los dientes es a veces anómala y tiene alteraciones en el esmalte. -Voz: la mucosa es engrosada; la laringe parece estar situada más allá de lo habitual; la voz es gutural y su articulación difícil. -Nariz: suele ser ancha y rectangular; el dorso se presenta aplanado debido a una escasa formación de los huesos nasales. -Ojos: presentan un pliegue de la piel en la esquina interna de los ojos (llamado epicanto). -Orejas: tienen una configuración extraña, están poco desarrolladas, a veces son pequeñas y su borde superior se encuentra con frecuencia plegado, los conductos auditivos son estrechos. -Cuello: suele ser corto y ancho. -Estatura y desarrollo óseo: sigue un ritmo normal hasta la pubertad y posteriormente la estatura permanece detenida a unos centímetros por debajo de la normalidad; Su pecho tiene una forma peculiar: el esternón puede sobresalir o presentar una depresión, en el niño con dilatación de corazón, el pecho puede aparecer más lleno en ese lugar. -Cráneo: es pequeño, su parte posterior está ligeramente achatada, las zonas blandas del cráneo son más amplias y tardan más en cerrarse; En la línea media, donde confluyen los huesos hay frecuentemente una zona blanda adicional, algunos presentan áreas en las que falta el cabello. -Extremidades: tiene por lo general un aspecto normal, sus brazos y piernas son cortos en relación con el resto del cuerpo: su crecimiento general está atrofiado. -Manos: en las palmas de las manos muestran un único pliegue transversal, con dedos cortos que se curvan hacia adentro. 19 -Pies: las plantas de los pies presentan un pliegue desde el talón hasta los dos primeros dedos, la separación entre el primer y el segundo dedo es superior a lo normal. -Piel: Generalmente se seca y se agrieta con facilidad, en muchos casos presentan cardiopatías congénitas en un 40% aproximadamente, problemas en el tracto digestivo en un 3 o 4%; Con cierta frecuencia tienen deficiencias auditivas, miopía, cataratas congénitas y tienden a desarrollar leucemia. A parte de estas características esta asociación también describe que: “Otros defectos congénitos como bloqueo de intestinos o cataratas suelen presentarse aunque son raros. Déficits auditivos y visuales así como disfunciones en la tiroides son observadas frecuentemente” 2.2.1.5 Trastornos de la visión Según la asociación de investigación de Síndrome de Down, El camino. (2001): Más de la mitad (60%) de las personas con SD presentan durante su vida algún trastorno de la visión susceptible de tratamiento o intervención. El astigmatismo, las cataratas congénitas o la miopía son las patologías más frecuentes. Dada la enorme importancia que la esfera visual supone para el aprendizaje de estos niños se recomiendan controles periódicos que corrijan de manera temprana cualquier déficit a este nivel. 2.2.1.6 Trastornos de la audición Según la asociación de investigación de Síndrome de Down, El camino. (2001): la particular disposición anatómica de la cara de las personas con SD determina la aparición frecuente de hipoacusias de transmisión (déficits auditivos por una mala transmisión de la onda sonora hasta los receptores cerebrales). Esto es debido a la presencia de patologías banales pero muy frecuentes como impactaciones de cerumen, otitis serosas, colesteatomas o estenosis del conducto auditivo, lo que ocasiona la disminución de la agudeza auditiva hasta en el 80% de estos individuos. 20 2.2.2 Especificaciones Didácticas Previas 2.2.2.1 Métodos de enseñanza de los niños con Síndrome de Down Según la asociación para los niños con Síndrome de Down de Venezuela (ASODOWN 2004), Los niños Síndrome Down, requieren de una Educación Intensiva, y semi-personalizada, pues aunque el modo de aprender es igual que el de los niños regulares. Estos requieren de más atención, de procesos más lentos, y sobre todo a niveles más concretos, manejando la psicomotricidad en sus mejores aspectos. El área se ha venido dividiendo conforme a la edad y las habilidades de los que la conforman; creándose un aspecto que abarca niños Down en edad preescolar, pero como existen niños ya un poco más avanzados, también se tiene que seguir su proceso, por ello los niños de preescolar no pueden tener toda la atención de la que requieren; dejando huecos muy grandes en su proceso preescolar puesto que tienen que cubrir todos los proyectos y todas las áreas que cubren cualquier párvulo regular, por ello los niños preescolares Down, tienen actividades integradoras junto con los niños de preescolar regular, como son : música, moral, natación, tae-kwan-do, educación física, etc., pero su proceso es lento y necesitan 2.2.2.1.1 Método Global Este método busca introducir una nueva variable en el aprendizaje de la lectoescritura: la motivación. Internalizar el proceso de decodificación de todas las letras del alfabeto exige un enorme esfuerzo, por lo tanto, se busca facilitar este proceso a través de diferentes estrategias que van desde colocar ilustraciones como referencias hasta la introducción del juego, va de lo simple a lo complejo. Por otra parte, surge la clara necesidad de unir la significación a la enseñanza de la lectura, esto es, no basta que el niño sepa leer sino que además, comprenda qué es lo que está leyendo. En este sentido, el interés por la comprensión actuaría como un motivador de la lectura. 21 2.2.2.1.2 Actividades y Material en concreto Este método se basa en utilizar recursos como palitos de paleta, piedritas, botones viejos, semillas grandes, cartoncillo, hojas de papel blanco y de cuadrícula grande, tijeras, crayolas o lápices de colores, cajas y botellas (transparentes) con diferentes formas y tamaños, tapaderas de frascos, latas vacías y bolsas de plástico con la finalidad de introducir al niño al uso de su creatividad y conocimiento de diferentes materiales que son instrumentos igualmente de estudio. 2.2.2.1.3 Canciones Se ha descubierto que la música puede para el ser humano actuar como sedante, estimulante y dar gran importancia para alegría, el en el caso manejo de sus del Síndrome de emociones y el Down resulta de mejoramiento de su desarrollo personal. Se recomiendan canciones donde ellos puedan observar y seguir a la persona que está cantando, así con esto aprenderá a hacer los gestos adecuados, incluso anticipándose al texto. 2.2.2.1.4 Educación Regular y Dinámicas Este método busca integrar al niño con Síndrome de Down a un sistema educativo regular, como el de cualquier niño que asista a la escuela sin ninguna característica especial. Se busca este método ya que les dan la oportunidad de compartir con otros niños, y de permitirles ser aceptados por la sociedad. Las dinámicas y actividades dirigidas también se realizan con la finalidad de la integración del niño al ambiente que los rodea. 22 2.2.2.2 Características Generales de los Juguetes Según la guía para principiantes de la Escuela de Padres y Madres “Infanta Leonor” (2007) define el juguete como: Cualquier objeto o material que el niño utiliza en sus juegos. Por ejemplo: un palo, una hoja, una caja, en teoría el niño no necesita juguetes fabricados para jugar, puede inventar juegos sin apoyarse en estos (un círculo hecho con piedrecitas puede ser una casa para habitar). Es decir, cualquier objeto le puede servir para realizar infinidad de juegos de acuerdo a sus necesidades y etapa de desarrollo. Con esto no se pretende quitar la importancia que tiene el juguete fabricado; si no hacer notar que el niño no necesita disponer de juguetes perfectos, sino que habrá que dejarle espacio y posibilidad para crear y disfrutar con sus propios juegos, ejercitando su imaginación y fantasía. 2.2.2.2.1 Características físicas del juguete Se describen las cualidades externas del juguete. 2.2.2.2.1.1 Condiciones Generales que deben reunir los juguetes. La primera cualidad de un juguete que permita jugar a los niños sin ningún tipo de riesgo. Las condiciones generales que reunirán los juguetes son: -Que sean seguros: Deben de estar confeccionados con materiales que no se astillen, ni sean cortantes si se llegan a romper. Los colores han de ser sólidos y no tóxicos. 23 Para los más pequeños, conviene que no tengan piezas de tamaño reducido cuantos más pequeños son los niños, más grandes deber ser los juguetes. -Que sean Duraderos: Los materiales empleados en su fabricación deber ser sólidos, para que el niño/a pueda extraer todas las posibilidades lúdicas a lo largo del tiempo, evitando las desilusiones que producen aquellos juguetes que se rompen al primer lance. -Que sea simple: Esto aumenta la gama de usos que se le pueden dar al juguete y el grado de participación del niño en el juego, a la vez que permite el desarrollo de su fantasía y su capacidad simbólica. No son aconsejables los juguetes muy complejos o excesivamente mecanizados, que dejan al niño como simple espectador. -Que puedan usarse a través de varias edades y etapas -Que puedan ser usados tanto por niños como niñas. Es decir que su envoltorio y sus acciones fomenten el juego no sexista. Los personajes incluidos en los juguetes de construcción, de los coches y de las casas de muñecas son tanto masculinos como femenino No existen juguetes de niños o de niñas. -Que no sean violentos ni por su forma ni por su empleo. 2.2.2.2.1.2 Juguetes para niños con Síndrome de Down. Los juguetes deben reunir unas condiciones mínimas para cumplir eficazmente el doble objetivo de divertir y enseñar. Estas condiciones son la seguridad y la adecuación a la edad de desarrollo del niño. Hay que tener en cuenta su capacidad física y psíquica y elegir aquello que más pueda atraer su atención y estimular su actividad exploratoria y creativa. Todos los niños pasan por unas etapas y en cada momento son más adecuados unos juguetes que otros. 24 Los niños con Síndrome de Down también pasan por esas etapas, aunque con algunas dificultades y retraso. Por este motivo es preciso que dispongan de material más abundante y mejor seleccionado que otros niños. 2.2.2.2.1.3 Juguetes recomendados para niños con Síndrome de Down. Primera etapa: - Sonajeros de mango largo, de poco peso, de colores vivos. - Pelotas y dados de goma-espuma, otros forrados de tela lisa de colores, y otros de tela rizada. - Espejo irrompible. - Móviles para colgar en la cuna. - Cajas musicales. - Palo vertical con anillas gruesas para insertar. - Xilofón y tambor. - Muñecos que se muevan al empujarlos suavemente. - Muñecos de material blando que suenen al presionarlos. Segunda etapa: - Vasos y cubos apilables y encajables. - Pirámide de anillas. - Toneles o cilindros encajables, que cierren a presión. - Juguetes flotantes para el baño. - Bloques grandes para superponer o encajar. - Pelotas de diversos tamaños, colores y materiales. - Cuentas de ensambla. 25 Tercera etapa: - Juguetes para empujar y arrastrar. - Cubos y bloques pequeños para hacer torres, filas, y para construir. - Buzón de bloques de formas diversas con agujeros para meter. - Cuentos de hoja dura y dibujos grandes y claros. - Corre-pasillos o triciclo sin pedales. - Pelotas, coches y muñecas, variados. - Anillas para superponer. - Encajes de madera con formas sencillas y claras. - Camiones o trenes con pivotes o muñecos para encajar en los agujeros. - Tablero perforado con clavitos o tachuelas para sacar y meter. - Anillas o eslabones. - Animales. - trompetas. - Juegos de comiditas. 2.2.3 Características electrónicas del juguete Se describen las cualidades internas del juguete. 2.2.3.1 Microcontrolador Un microcontrolador (μC) es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y unidades de E/S(entrada/salida). 26 2.2.3.1.1 Microcontrolador PIC Los PIC son una familia de microcontroladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de microelectrónica de General Instrument. El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza como Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz periférico). El PIC original se diseñó para ser usado con la nueva CPU de 16 bits CP16000. Siendo en general una buena CPU, ésta tenía malas prestaciones de E/S, y el PIC de 8 bits se desarrolló en 1975 para mejorar el rendimiento del sistema quitando peso de E/S a la CPU. El PIC utilizaba micro código simple almacenado en ROM para realizar estas tareas; y aunque el término no se usaba por aquel entonces, se trata de un diseño RISC que ejecuta una instrucción cada 4 ciclos del oscilador. En 1985, dicha división de microelectrónica de General Instruments se convirtió en una filial y el nuevo propietario canceló casi todos los desarrollos, que para esas fechas la mayoría estaban obsoletos. El PIC, sin embargo, se mejoró con EPROM para conseguir un controlador de canal programable. Hoy en día multitud de PICs vienen con varios periféricos incluidos (módulos de comunicación serie, UARTs, núcleos de control de motores, etc.) y con memoria de programa desde 512 a 32.000 palabras (una palabra corresponde a una instrucción en ensamblador, y puede ser 12, 14, 16 o 32bits, dependiendo de la familia específica de PICmicro). Angulo y Angulo (1999: 1-5) 2.2.3.2.1. Microcontrolador PIC 16F870 Angulo (2006: 10), sostiene que los PIC16F87X son una familia de microcontroladores PIC es la versión mejorada del PIC16F84. El PIC16F870, según este autor tiene memoria tipo Flash, lo que facilita su reprogramación las veces que sea necesario, sin necesidad de emplear otro dispositivo más que el propio programador. Este 27 autor, considera que este aspecto es muy significativo en el diseño de un dispositivo para evitar pérdida de tiempo en borrar los microcontroladores y volver a programarlos. A continuación se muestra en la Figura N°3 el PIC 16F870: Figura N°3. PIC 16F870 Fuente: Angulo Usategui, 2006. 2.2.3.1.2.1. Características Del PIC 16F870 Las características principales que definen la estructura de este microcontrolador, según AnguloUsategui. (2006), son las siguientes: - Conversor Analógico/Digital de 10 bits - Set de 35 instrucciones - Temporizadores + Watchdog Timer o Perro Guardián - módulos PWM - Protocolos de Comunicaciones USART, PSP e I²C . 28 2.2.3.1.2.2. Distribución de Terminales del PIC 16F870 A continuación, según Angulo Usategui. (2006) se ilustran el encapsulado del modelos pertenecientes a esta familia (Figura Nº4). Es de señalar, que cada uno de esos pines o terminales, poseen más de un uso dependiendo de cómo se los configure excepto los terminales VDD y VSS que son los encargados de alimentar a estos microcontroladores: Figura N°4 Diagrama del PIC 16F870 Fuente:Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet 29 2.2.3.1.2.3. Estructura interna de los PIC Microchip (2008), publica en su página web, información especializada sobre el PIC16F87X Datasheet. En esta publicación, se indica que: Conocer los principios de la estructura interna. En la Figura a continuación se muestra el diagrama de bloques de la estructura interna los 16F87X. En ella se ve que cada prestación que nos ofrecen los microcontroladores está encerradas en un bloque distinto y todos ellos comunicados mediante un bus”. Todo con el fin de describir como configurar cada uno de esos bloques y para qué usar a cada uno. Lo interesante de estos PIC es que si algún bloque no se utiliza este no consume potencia por lo que se puede ir prendiendo al bloque sólo en el momento de usarlo para evitar desaprovechar energía del sistema de alimentación. A continuación en la Figura N°5 se muestra el diagrama de bloque del microcontrolador PIC 16F870: 30 Figura N°5: Diagrama en Bloque del PIC 16F870 Fuente: Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet 31 2.2.3.1.2.4. Circuitería Externa de microcontrolador 16F870 Todos los PIC de la familia 16F87X tienen dos terminales llamados OSC1 y OSC2, en ellos van conectados los terminales del cristal; a su vez, se conectan dos capacitores entre masa y estos terminales, para completar el circuito de oscilación. En cuanto a la alimentación, esta no debe superar los 5 V ± 5% y se debe tener en cuenta que existe un terminal llamado MCLR (master-clear o reset), que debe estar con valor lógico 1 para que el microcontrolador pueda leer el programa. Con estas consideraciones de la circuitería externa indispensable estamos en condiciones de ya, por lo menos, asegurarnos que el microcontrolador ejecutará el programa que grabamos en él”. (Angulo, 2006). Angulo. (2006), afirma que el circuito externo necesario para que el microcontrolador sea capaz de leer el programa grabado en él solo necesita dos aspectos fundamentales: el reloj y la alimentación, lo demás es a medida que necesitemos entradas y/o salidas adecuando cada una de ellas con circuitería externa. El autor antes identificado sostiene que el reloj se usa para darle una base de tiempo al microcontrolador, se puede usar una resistencia y un condensador o algo más confiable como un cristal de cuarzo piezoeléctrico (Algunos modelos de microcontrolador tienen relojes internos incorporados, pero son de otras familias). Usando cristales podemos estar seguros de la frecuencia de oscilación del microcontrolador, lo cual es útil para calcular tiempos de ejecuciones de las instrucciones, temporizaciones precisas, etc. 32 2.2.3.1.2.5. El Reloj Según Angulo. (2006), los PIC 16F870 disponen de un ciclo de instrucción igual a cuatro ciclos del reloj principal, es decir que si tenemos un programa de 1000 instrucciones y un cristal de 10 MHz. El tiempo que le demandará al μC leer y ejecutar todo el programa (asumiendo que todas las instrucciones tardan un ciclo de instrucción) es de 400 μS pues la fórmula queda resuelta de la manera que se indica en la Fórmula N°1: Fórmula Nº1: Tiempo de Operación de cada Instrucción Fuente: Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet Dependiendo del modelo específico del μC se tiene una frecuencia máxima de trabajo. En la familia 16F87X la máxima frecuencia del reloj externo es de 20 MHz. Es decir que el tiempo mínimo necesario para leer y ejecutar cada instrucción es de 400 ns. 33 Un ciclo de instrucción, según Angulo (2006), equivale a 4 ciclos de reloj. Esto es porque con el primer ciclo de reloj el μC busca en su memoria a la instrucción a leer, en el segundo ciclo se carga en la memoria principal, el tercer ciclo es el encargado de ejecutarla propiamente dicho y el ultimo y cuarto ciclo limpia la memoria para volver a buscar la siguiente 2.2.3.1.2.6. La Alimentación Angulo. (2006), afirma que los μC de la familia 16F87X se alimentan con 5 VCC pero con 3,5 V también funcionan consumiendo un poco más de corriente. La corriente máxima que puede circular por el terminal VDD (donde se conecta el positivo de la fuente de 5 V) es de 250 mA y por cada salida no se debe hacer circular más de 25 mA. Estos datos son los de la hoja de datos de Microchip®. 2.2.3.1.2.7. Registros Internos de la familia 16F87X Microchip. (2008), publica una información especializada en manual del PIC 16F870de Microchip, en la cual se indica que: “Todos los μC de la firma Microchip® cuentan con registros internos (la mayoría de estos son de escritura-lectura) los cuales nos permiten configurar cada bloque para que funcione de acuerdo a nuestras necesidades. Para las familias 16F87X estos registros son de 8 bits y podemos acceder a cada uno de ellos, o bien a todo el registro. También existen algunos registros particulares de 16 bits pero físicamente son dos registros de 8 unidos”. Es de señalar, que en el manual del PIC 16F870 de Microchip, se indica que para cada μC existen tres bloques bien diferenciados de memoria; los cuales se indican a continuación: 34 Memoria de Programa: Lugar físico donde se guarda el programa. Memoria de Datos: Lugar físico donde se guardan datos, EEPROM Memoria de Registros: Lugar físico de los registros que controlan cada módulo. La Memoria de registros es la parte de la memoria se encuentran los registros que manejan a cada módulo del μC y también existen registros no definidos o bien a definirse por el programador para cualquier uso (variables, constantes, acumuladores auxiliares, etc.) estos registros de propósito general también son de 8 bits y se definen asignándoles un nombre y una dirección. Para la familia 16F87X la memoria de registros está dividida en 4 bancos como se muestra en los mapas de registros de las siguientes figuras (Obsérvese que la distribución de los registros de los modelos 16F873 y 16F874 es la misma y pasa lo propio entre los modelos 16F876 y 16F870). Microchip, 2008 2.2.3.1.2.8. El Registro W Según el manual de Microchip (2008), explica que el registro auxiliar de trabajo W (working register) es un registro de 8 bits con un espacio físico en la memoria principal del μC. Este registro es totalmente escribible “desde el exterior” y se puede leer en cualquier momento ya que se puede acceder a él desde cualquier banco de memoria. Por medio de este registro cargamos valores a los distintos registros del μC, es decir, primero se pone un valor en el registro W y luego se copia el valor del registro W al registro que queramos. No se puede cargar un valor directamente a otro registro que no sea W. 35 2.2.3.1.2.9. El Registro STATUS Para Microchip, 2008el registro de control en los 4 bancos disponibles para los 16F87X y 2 bancos para los 16F8X, se debe tener bien en claro que para modificarlos o asignarles algún valor hay que seleccionar el banco correspondiente. Generalmente se trabaja en el banco 0, pero no por eso podemos decir que los otros no se utilizan. Además el banco 0 es el predeterminado cuando se enciende el μC. El registro de estado (STATUS) nos proporciona continuamente información mediante los bits del cero (0) al dos (2) de los resultados de operaciones matemáticas, desbordes de contadores, etc. El bit tres (3) está asociado con el WDT que se comentará más adelante. Colocando en SET los bits cinco (5) y seis (6) podemos seleccionar el banco de memoria correspondiente para trabajar con los registros necesarios y el bit siete (7) se usa para establecer que parte de cada banco está seleccionado. 2.2.3.1.2.10. Conversor Analógicos-Digital Según Angulo. (2006), estos microcontroladores poseen conversores A/D (Analógico/Digital) incorporados de diez (10) bits y su funcionamiento es bastante simple comparados con los conversores A/D R2R, los de resistencia ponderada, etc. Los [[Microcontrolador PIC|PICs] 16F870 viene equipado con ocho (8) entradas para hacer conversiones A/D; Que tenga ocho (8) entradas no quiere decir que exista ocho (8) conversores A/D; en realidad es uno solo que se puede multiplexar en ocho (8) entradas. La técnica que utiliza el µC para la conversión es la de “incremento y comparación” la cual consiste en usar un registro auxiliar, compararlo con la entrada analógica y si es menor incrementarlo, volver a comparar y así hasta que el valor del registro sea lo más aproximado posible (pero sin pasarse) a la entrada analógica. Angulo, 2006 36 El rango de conversión de los [Microcontrolador PIC|PICs], según este autor “es de cero (0) a cinco (5) Voltios, pero si hubiera que hacer alguna conversión de más voltaje bastará con poner a la entrada del conversor un divisor de tensión correctamente calculado o bien trabajar con alguna tensión de referencia externa al μC”. Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet (p.60) La resolución que tiene cada bit de la conversión tiene un valor que es función de la tensión de referencia externa (en caso que la hubiere) y viene dada por la siguiente Fórmula N°2: Fórmula Nº 2: Tensión de Referencia Fuente: Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet Un ejemplo que ilustra la aplicación de esta ecuación, indica que si: Un la formula número dos se observa como calcular la tensión de referencia positiva (Vref+) es de cinco (5) V y la tensión de referencia negativa (Vref -) es tierra, la resolución por cada bit es de cuatro coma ocho (4,8) mV por cada bit. Este caso es cuando no se aplica una referencia externa, ya que el μC pone automáticamente la referencia en la tensión de alimentación. Una vez realizada la conversión, obtendremos un valor binario 0000000000 para cero (0) V y un valor binario 1111111111 para cinco (5) V. (Angulo, 2006). 37 2.2.3.1.2.11. Control del conversor A/D El PIC 16F870, posee registros asociados para su control, en este caso, dichos registros se muestran a continuación: - ADRESH (completo) - ADRESL (completo) - ADCON0 (completo) - ADCON1 (completo) Angulo. (2006), dada que la resolución del convertidor A/D es de diez (10) bits y los registros del µC son de ocho (8), se utilizan dos registros; el ADRESL y ADRESH (AD resultado Low y AD resultado High) en forma concatenada. Es decir, en uno de ellos se usaran los ocho (8) bits completos y en el otro solo dos (2) bits para llegar a los diez (10). Microchip (2008), PIC16F87X Datasheet 38 2.2.4 Especificaciones Técnicas Previas 2.2.4.1 Características de procesamiento de la voz Se describen las cualidades y aspectos a tomar en cuenta al procesar la voz. 2.2.4.1.1 La Voz Según resumen publicado en la web por el fonoaudiólogo Marco Guzmán: La voz humana es un maravilloso instrumento musical. Es también un único y sensitivo comunicador de emociones y actitudes. La voz es el medio físico y fisiológico a través del cual los seres humanos nos comunicamos en forma oral. Muchas veces las personas se dan cuenta de la importancia de la voz cuando sufren un trastorno que les imposibilita su uso normal. Esto es más crítico cuando la persona que sufre este trastorno es un profesional de la voz (actor, cantante, locutor, profesor, orador, etc.). En estos casos la persona se ve afectada en su desempeño laboral y con ello su fuente de ingresos. En la mayoría de los casos en que se observa un problema vocal, existe una alteración de la técnica vocal de base, es decir, existe alguna descoordinación o mal funcionamiento de uno o más componentes del sistema fonatorio. De alguna forma esta situación podría desencadenar una alteración vocal. Esta presunción hace suponer que el conocimiento y adiestramiento de los sujetos en el uso de una adecuada técnica fonatoria, podría ser un factor determinante en la prevención de alteraciones vocales y un mejor aprovechamiento de sus capacidades vocales. Otra de las definiciones proporcionadas por el curso de acústica de la Universidad del País Vasco define la voz y las frecuencias como un sistema donde, la voz humana es producida en la laringe, cuya parte esencial, la glotis, constituye el verdadero órgano de fonación humano. El aire procedente de los pulmones, es forzado durante la espiración a través de la glotis, haciendo vibrar los dos pares de cuerdas vocales, que se asemejan a dos lengüetas dobles membranáceas. Las 39 cavidades de la cabeza, relacionadas con el sistema respiratorio y nasofaríngeo, actúan como resonadores como se puede ver en la Figura N°1. Figura Nº1. Procesamiento de la Voz Fuente: Curso de Acústica de la Universidad del País Vasco El aparato de fonación puede ser controlado conscientemente por quien habla o canta. La variación de la intensidad depende de la fuerza de la espiración. En el hombre las cuerdas vocales son algo más largas y más gruesas que en la mujer y el niño, por lo que produce sonidos más graves. La extensión de las voces es aproximadamente de dos octavas para cada voz, en la Figura N°2 se describe la gama de los niveles de intensidad de la voz según los diferentes tipos de emisores. 40 Figura Nº2. Gama de niveles de intensidad Fuente: Curso de Acústica de la Universidad del País Vasco 2.2.4.1.2 Señales de audio Según artículo publicado en la web por Sound Logic, la señal de audio se define como: Una señal de audio es una señal electrónica que es una representación eléctrica exacta de una señal sonora. Normalmente está acotada al rango de 41 frecuencias audibles por los seres humanos que está entre los 20 y los 20.000 hercios (Hz), aproximadamente. Dado que el sonido es una onda de presión se requiere un transductor de presión (un micrófono) que convierte las ondas de presión de aire (ondas sonoras) en señales eléctricas (señales analógicas). La conversión contraria se realiza mediante un altavoz también llamado altoparlante en algunos países latinoamericanos, por traducción directa del inglés loudspeaker, que convierte las señales eléctricas en ondas de presión de aire. Un solo micrófono puede captar adecuadamente todo el rango audible de frecuencias, en cambio para reproducir fidedignamente ese mismo rango de frecuencias suelen requerirse dos altavoces (de agudos y graves) o más. Una señal de audio se puede caracterizar, someramente, por su dinámica (valor de pico, rango dinámico, potencia, relación señal-ruido) o por su espectro de potencia ancho de banda, frecuencia fundamental, armónicos, distorsión armónica, etc. Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener información relevante más allá de los 10.000 Hz, y de hecho en telefonía fija se toman sólo los primeros 4.000 Hz. Con 2.000 Hz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al hablante. 42 2.2.4.1.3 Modulación Según artículo publicado en web por Textos Científicos (2005), Generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia. Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una señal Debido a este proceso la señal de alta frecuencia denominada portadora, sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia denominada moduladora. A la señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite. Figura Nº6. Esquema del modulador Fuente: Textos Científicos 43 2.2.4.1.4 Pre Amplificador Un preamplificador es un tipo de amplificador electrónico utilizado en la cadena de audio, durante la reproducción del sonido, compuesto por el circuito mostrado en la Figura N°7. Como en todo amplificador, la finalidad de un preamplificador es aumentar el nivel de la señal y, para ello, actúa sobre la tensión de la señal de entrada. Cuando las señales salgan del preamplificador, habrán alcanzado el nivel de línea, estandarizado en los cero decibeles (0dB). El preamplificador se encarga de nivelar la tensión eléctrica que le llega de las distintas fuentes de audio (cada equipo tiene una tensión de salida diferentes), para luego, una vez igualadas, enviarlas, como señal de entrada, a otro equipo (generalmente, una etapa de potencia). Diseño de amplificadores y circuitos analógicos (2005) Figura Nº7. Circuito de Preamplificación Fuente: Diseño de amplificadores y circuitos analógicos 44 2.2.4.1.5 Amplificador El Amplificador electrónico puede significar tanto un tipo de circuito electrónico o etapa de éste, como un equipo modular que realiza la misma función; y que normalmente forma parte de los equipos HIFI. Su función es incrementar la intensidad de corriente, la tensión o la potencia de la señal que se le aplica a su entrada; obteniéndose la señal aumentada a la salida. Para amplificar la potencia es necesario obtener la energía de una fuente de alimentación externa. En este sentido, se puede considerar al amplificador como un modulador de la salida de la fuente de alimentación. El amplificador puede realizar su función de manera pasiva, variando la relación entre la corriente y el voltaje manteniendo constante la potencia (de manera similar a un transformador), o de forma activa, tomando potencia de una fuente de alimentación y aumentando la potencia de la señal a su salida del amplificador, habitualmente manteniendo la forma de la señal, pero dotándola de mayor amplitud. La relación entre la entrada y la salida del amplificador puede expresarse en función de la frecuencia de la señal de entrada, lo cual se denomina función de transferencia, que indica la ganancia del mismo para cada frecuencia. Es habitual mantener a un amplificador trabajando dentro de un determinado rango de frecuencias en el que se comporta de forma lineal, lo cual implica que su ganancia es constante para cualquier amplitud a su entrada, como en la Figura N°8. Amplificadores Operacionales (1975) 45 Figura Nº8. Gráficos de los tipos de amplificadores Fuente: Amplificadores Operacionales 2.2.4.1.6 Filtro Un filtro eléctrico o filtro electrónico es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase, Atendiendo a sus componentes constitutivos, naturaleza de las señales que tratan, respuesta en frecuencia y método de diseño. Componentes y Circuitos Electrónicos (2001). Según un artículo publicado en línea por la Universidad de Córdova (2006) en su página web en línea, describe que: 46 Para analizar ruidos se usan los filtros, que eliminan la parte del espectro que no esté comprendida entre las frecuencias que nos interesa medir. Para ello se usan tres tipos principales de filtros, que son los más usados: - Filtros pasa bajas: dejan pasar las frecuencias que están por debajo de la seleccionada por el filtro. - Filtros pasa altas: dejan pasar las frecuencias que están por encima de la seleccionada por el filtro. - Filtros pasa banda: son una combinación de los dos filtros anteriores. Estos eliminan las componentes cuyas frecuencias están por encima o por debajo de unos límites o frecuencias de corte de cada filtro. Según el tipo de filtro que sea, su configuración se hace de manera distinta, como lo indica la Figura N° 9. 47 Figura Nº9. Tipos de Filtros Pasivos Fuente: Sapiensman 48 2.2.4.1.7 Control Según la Universidad Politécnica de Cataluña (2004), es su artículo publicado en la web, señala que: Un sistema de control es un tipo de sistema que se caracteriza por la presencia de una serie de elementos que permiten influir en el funcionamiento del sistema. La finalidad de un sistema de control es conseguir, mediante la manipulación de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos valores prefijados (consigna). Un sistema de control ideal debe ser capaz de conseguir su objetivo cumpliendo los Siguientes requisitos: - Garantizar la estabilidad y, particularmente, ser robusto frente a perturbaciones y errores en los modelos. - Ser tan eficiente como sea posible, según un criterio preestablecido, normalmente este criterio consiste en que la acción de control sobre las variables de entrada sea realizable, evitando comportamientos bruscos e irreales. - Ser de fácil implementación y cómodo de operar en tiempo real con ayuda de un ordenador. 2.2.4.1.8 Iluminación Según Dbup Electrónica (2010), es su artículo publicado en la web, señala que: Los LEDS (Light Emitting Diode o Diodo Emisor de Luz) son lámparas de estado sólido, o sea sin filamento ni gas inerte que lo rodee, ni cápsula de vidrio que lo recubra. El LED es un semiconductor unido a dos terminales cátodo y ánodo (negativo y positivo respectivamente) recubierto por una resina epoxi transparente. Cuando una corriente circula 49 por el LED se produce un efecto llamado electroluminiscencia o sea el LED emite luz monocromática en frecuencias que van desde el infrarrojo pasando por todo el espectro de luz visible y llega hasta el ultravioleta, su forma física se representa en la Figura N°10 y su simbología en un diagrama circuital se representa con la Figura N°11. Los LEDS empezaron a utilizarse en un principio como indicadores en muchos equipos de uso domestico, como indicadores on/off, displays numéricos, etc. Este fue el uso principal por muchos años debido fundamentalmente a su baja luminosidad. Hoy en día se están utilizando cada vez más en exteriores e iluminación como reemplazo de lámparas incandescentes gracias a su mejorada eficiencia lumínica. Otras aplicaciones son Carteles de mensajes variables (VMS), pantallas gigantes, semáforos y señales de tránsito, reemplazo de luces de posición, frenos e iluminación interior en automóviles, terapias de luz infrarroja en aplicaciones médicas, barreras infrarrojas, controles remotos, etc. La potencia común es de 10 mA para LEDS de baja luminosidad y 20 mA para LEDS de alta luminosidad; un valor superior puede inhabilitar el LED o reducir de manera considerable su tiempo de vida. Otros LEDS de una mayor capacidad de corriente conocidos como LEDS de potencia (1 W, 3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750 mA o incluso a 1000 mA dependiendo de las características opto-eléctricas dadas por el fabricante. Los LEDS usados en el presente proyecto son de alto brillo. 50 Figura Nº10. Representación Física de un LED Fuente: Dbup Electrónica Figura N°11. Símbolo dentro de un diagrama circuital de un LED Fuente: Dbup electrónica 51 2.2.4.1.9 Prototipo Según el Licenciado Vivas Fabián (2003), define que: Un prototipo es un modelo (representación, demostración o simulación) fácilmente ampliable y modificable de un sistema planificado, probablemente incluyendo su interfaz y su funcionalidad de entradas y salidas. La construcción de prototipos se puede utilizar como un modelo del proceso independiente, se emplea más comúnmente como una técnica susceptible de implementarse dentro del contexto de cualquiera de los modelos del proceso expuestos. Un prototipo en electrónica significa la construcción de un circuito real para verificar que un diseño teórico realmente funciona y proveer una plataforma física para depuración. El prototipo con frecuencia se construye usando técnicas como la placa de pruebas que crean un circuito electrónicamente correcto; pero que no será físicamente idéntico a un producto final. Existen herramientas open-source para desarrollo de prototipos electrónicos, tales como Fritzing y Arduino. 52 2.2.4.1.10 Módulo Según la página web en línea Duiops (2009), define que: En general, un módulo recibe como entrada la salida que haya proporcionado otro módulo o los datos de entrada al sistema si se trata del módulo principal de éste; y proporcionará una salida que, a su vez, podrá ser utilizada como entrada de otro un módulo o bien contribuirá directamente a la salida final del sistema, si se retorna al módulo principal. 2.2.4.1.11 Módulo de reconocimiento de voz Según la página web en línea Sagitrón (2011), define que: El Reconocimiento Automático del Habla (RAH) o Reconocimiento Automático de Voz es una parte de la Inteligencia Artificial que tiene como objetivo permitir la comunicación hablada entre seres humanos y computadoras electrónicas. El problema que se plantea en un sistema de RAH es el de hacer cooperar un conjunto de informaciones que provienen de diversas fuentes de conocimiento (acústica, fonética, fonológica, léxica, sintáctica, semántica y pragmática), en presencia de ambigüedades, incertidumbres y errores inevitables para llegar a obtener una interpretación aceptable del mensaje acústico recibido. Un sistema de reconocimiento de voz es una herramienta computacional capaz de procesar la señal de voz emitida por el ser humano y reconocer la información contenida en ésta, convirtiéndola en texto o emitiendo órdenes que actúan sobre un proceso. En su desarrollo intervienen diversas disciplinas, tales como: la fisiología, la acústica, el procesamiento de señales, la inteligencia artificial y la ciencia de la computación. 53 2.2.4.1.12 Módulo EasyVr EasyVR está diseñado para darle un reconocimiento de voz a prácticamente a cualquier aplicación Este módulo es el sucesor del popular VRbot "módulo de reconocimiento de voz "y se basa en la tecnología que le da VRbot "incorporando como novedad = salida de sonido, el usuario puede grabar los sonidoa y 3 líneas GPIO controlables por el protocolo de software. El módulo EasyVR se puede utilizar con cualquier host , con una interfaz UART con alimentación de 3.3V - 5V, tales como PIC, Arduino o cualquier otro controlador. Es ideal para aplicaciones como la domótica (control de voz interruptores de luz, cerraduras, camas) o darle sentido de oido a la mayoría de los robots populares en el mercado, como se muestra su presentación en la imagen denominada Figura N°12. Según el Manual de Usuario Veer EasyVr (2010) 2.2.4.1.13 Módulo SayIt Según la página web en línea Microsystem Engineer (2009): El módulo de Parallax Say It proporciona funciones de reconocimiento de voz para 23 palabras pre-programadas o 32 comandos definidos por el usuario. 2.2.4.1.14 Módulo Sphinx Según la página web en línea CMUSphix (2010): Es un sistema de habla continua y reconocimiento de habla, utiliza el Modelo oculto de Márkov (HMMs) y un lenguaje de modelado estadístico de n-gramas. Fue desarrollado por Kai Fu-Lee. Sphinx interpreta voz hablada en forma continua, reconocimiento de habla de vocabulario amplio. 54 Figura N°12. Módulo Easy vR Fuente: Data Sheet Easy Vr 55 2.3 TÉRMINOS BÁSICOS: Astigmatismo: es un defecto refractivo por el que los rayos de luz que inciden en el ojo paralelo a él no son refractados por igual en todos los meridianos del mismo. Ópticas Información(2003) Cataratas: La catarata es la pérdida de trasparencia del cristalino. El cristalino es una lente transparente que tenemos detrás de la pupila y que nos sirve para enfocar nítidamente los objetos. Por una serie de circunstancias, enfermedades o más frecuentemente debido al paso de los años, el cristalino puede ir perdiendo su natural transparencia y convertirse en una lente opaca. Por tanto una catarata será más o menos avanzada dependiendo de si la disminución de transparencia es mayor o menor. Cuanto mayor es la pérdida de transparencia del cristalino (o más avanzada es la catarata) mayor será la disminución de visión. Tu otro médico (2010) Chip: pequeño circuito integrado de material semiconductor que realiza numerosas funciones en ordenadores y dispositivos electrónicos. Enciclonet (2011). Corriente: según la Real Academia Española (2001)es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. Corriente Alterna: “Es un tipo de corriente eléctrica, en la que la dirección del flujo de electrones va y viene a intervalos regulares o en ciclos. La corriente que fluye por las líneas eléctricas y la electricidad disponible normalmente en las casas procedente de los enchufes de la pared es corriente alterna.” (Purcell, 2005: 8). 56 Corriente Continua: “es la corriente eléctrica que fluye de forma constante en una dirección, como la que fluye en una linterna o en cualquier otro aparato con baterías es corriente continua.” (Purcell,2002) Dispositivo Electrónico: un producto, dispositivo, artefacto o aparato electrónico (todos sinónimos), es una combinación de componentes electrónicos organizados en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las señales eléctricas. Alegsa (1998) Driver: Un driver, o controlador, es un programa que controla un dispositivo. Cada dispositivo, ya sea una impresora, un teclado, etc., debe tener un programa controlador. Muchos controladores, como el controlador del teclado, vienen con el sistema operativo. Para otros dispositivos, puedes tener que instalar el nuevo controlador cuando conectas el dispositivo al ordenador. En Windows, los controladores normalmente tienen la extensión .drv. Más adelante (1999) EPROM: Erasable Programmable ROM) ROM programable y borrable. Son las más populares, y su aspecto es muy característico, en efecto se presenta como un circuito integrado normal, pero con una cubierta de cuarzo al vació de forma que el chip pueda ser alcanzado por las radiaciones ultra-violetas. Las Eprom son memorias de solo lectura, programables por el usuario, y que pueden programarse repetidamente. Mastermagazine (2004) Frecuencia: es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.Thales(2010) Hardware: Hardware es el substrato físico en el cual existe el software. El hardware abarca todas las piezas físicas de un ordenador (disco duro, placa base, memoria, tarjeta aceleradora o de vídeo, lectora de CD, microprocesadores, entre otras). Sobre el hardware es que corre el software que se refiere a todos los 57 programas y datos almacenados en el ordenador. Pergamino virtual (1998) Interface: Conexión e interacción entre hardware, software y el usuario. El diseño y construcción de interfaces constituye una parte principal del trabajo de los ingenieros, programadores y consultores. Los usuarios “conversan” con el software. El software “conversa” con el hardware y otro software. El hardware “conversa” con otro hardware. Todo este “diálogo” no es más que el uso de interfaces. Las interfaces deben diseñarse, desarrollarse, probarse y rediseñarse; y con cada encarnación nace una nueva especificación que puede convertirse en un estándar más, de hecho o regulado. MasterMagazine(2004) LEDS: de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: ‘diodo emisor de luz’) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de LED UV (ultraviolet light: ‘luz ultravioleta’) y los que emiten luz infrarroja se llaman IRED (Infrared-Emitting Diode: ‘diodo emisor de infrarrojos’). OpticsInfoBase(2006). Memoria: La memoria es la capacidad que posibilita a un sujeto registrar, conservar y evocar las experiencias (ideas, imágenes, acontecimientos, sentimientos, etc.) Hipocampo(2007) Memoria RAM: RAM o Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio), es un tipo de memoria que utilizan las computadoras y otros dispositivos, Su nombre se debe a que puede accederse a cualquier secto de la memoria directamente con una dirección, a diferencia de las memorias de acceso secuencial. Alegsa(2006). 58 Micrófono: “Un micrófono es un elemento capaz de captar ondas sonoras convirtiendo la potencia acústica en eléctrica de similares características ondulatorias. Para ello se necesita la combinación escalonada de dos tipos de transductores. El primero de ellos consiste en una fina lámina, denominada diafragma. Su misión es transformar las variaciones de presión en vibraciones mecánicas, es por tanto un transductor mecanoacústico. El segundo transforma las vibraciones mecánicas recibidas en magnitudes eléctricas, es por tanto un transductor electromecánico. Audiovisión(2007) Motricidad: se refiere a la capacidad de mover una parte corporal o su totalidad, siendo éste un conjunto de actos voluntarios e involuntarios coordinados y sincronizados por los diferentes músculos. Educar(2000) Muestreo: El muestreo digital es una de las partes del proceso de digitalización de las señales. Consiste en tomar muestras de una señal analógica a una frecuencia o tasa de muestreo constante, para cuantificarlas posteriormente. DbElectronica(2009) Multiplexar: Circular mensajes destinados a distintos receptores y procedentes de fuentes distintas por la misma línea de transmisión de datos. FreeDictionary(2009) Potencia: para la física, la potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo, es decir, potencia es lo mismo a decir la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo que se emplea en desarrollar tal o cual trabajo. Las unidades de potencia más populares en este sentido son: en el sistema métrico, el vatio, en el sistema inglés, el caballo de vapor, en el sistema técnico de unidades, la caloría y en el sistema cegesimal, el ergio. Definición ABC(2009) 59 Síndrome: Conjunto de signos y síntomas que aparecen en forma de cuadro clínico. dicho en otros términos, es un agrupamiento o patrón recurrente de signos y síntomas. Espacio Logopedico(1995) Secuenciación: Se entiende por secuenciación la acción de ordenar las acciones didácticas (contenidos, textos, ejercicios, actividades, explicaciones) con el propósito pedagógico de facilitar su aprendizaje por parte de los alumnos y adecuarlas a sus capacidades.CVC(1997) Software: El software es un ingrediente indispensable para el funcionamiento del computador. Está formado por una serie de instrucciones y datos, que permiten aprovechar todos los recursos que el computador tiene, de manera que pueda resolver gran cantidad de problemas. Un computador en sí, es sólo un conglomerado de componentes electrónicos; el software le da vida al computador. Cosas Libres (2002) Transductor: Un transductor es un dispositivo que convierte una señal de un tipo de energía en otra. La base es sencilla, se puede obtener la misma información de cualquier secuencia similar de oscilaciones, ya sean ondas sonoras (aire vibrando), vibraciones mecánicas de un sólido, corrientes y voltajes alternos en circuitos eléctricos, vibraciones de ondas electromagnéticas radiadas en el espacio en forma de ondas de radio o las marcas permanentes grabadas en un disco o una cinta magnética. Electrohoy(2008) Trastornos: La idea de trastorno remite directamente a la condición anormal o no natural de un individuo de acuerdo a los parámetros establecidos por la naturaleza y principalmente por la ciencia médica. Los trastornos pueden hacerse presentes en el ser humano de diversas maneras y aunque actualmente el término está íntimamente vinculado con alteraciones del estado mental, también puede referirse a condiciones no naturales del estado físico, es decir, a la presencia de enfermedades de diferente tipo. Definición ABC (2009). 60 Trisomía: Existencia de tres cromosomas en un par cromosómico; hay pues un cromosoma de más. Medicina CPVI(2009) 2.4 CUADRO DE VARIABLES Según artículo publicado en la web de la Universidad Nueva Esparta el cuadro de variables se define como: Una variable es una cualidad susceptible de sufrir cambios. Un sistema de variables consiste, por lo tanto, en una serie de características por estudiar, definidas de manera operacional, es decir, en función de sus indicadores o unidades de medida. El sistema puede ser desarrollado mediante un cuadro, donde además de variables, se especifiquen sus dimensiones e indicadores, y su nivel de medición. Es importante dejar claro que la ausencia de hipótesis no implica la inexistencia de variables en la investigación.” El Cuadro o Mapa Operacional de las Variables se realiza a manera de cuadro, con las respectivas secciones siguientes: Objetivo Específico, Variable, Dimensión, Indicador, Fuente y Técnica e Instrumento. En la sección señalada con el título: Variable, se procede a identificar la variable. En la sección identificada como Dimensión, se enfocan los aspectos, áreas, secciones, niveles, estados, etc, desde donde se sitúan las variables; en los Indicadores, se mencionan cada una de las áreas temáticas que intervienen en el radio de acción de la variable; en la Fuente es de donde se extrae la información, y finalmente la Técnica e Instrumento se indican los materiales y recursos de la recolección de datos. 61 Tabla N°1. Cuadro de variables Objetivo Variable Específico Dimensión Determinar Respuestas las físicos, Particularidades características de un niño Físicas, motoras e intelectuales motores Indicador Examen físico e intelectuales Fuente Campo Características Técnica e instrumento Observación en centros especializados predeterminadas del Síndrome de Down Documental con Síndrome Libros, Manuales, internet de Down Estudiar el desarrollo educativo de los niños con Síndrome de ETAPAS en el proceso Registros Superación efectiva Educativos en cada etapa Campo entrevista educativo Down. Analizar los juguetes Observación en y Determinación dispositivos de habilidades Registros para niños en el manuales, de Juegos aprendizaje, aprendizaje, especiales Juguetes que estén actualment memorización, memoria habilidad motores. y manual e en Jugueterías Campo Colegios Institutos especiales entrevista el mercado comercial. Fuente: Autor de este proyecto 62 Tabla N°2. Cuadro de variables Objetivo Variable Específico Dimensión Indicador Fuente Técnica e instrumento -Método Globalizado Estudiar el -Actividades y método de Material en enseñanza de los niños con Síndrome de Down. tecnologías a Lectura Pruebas concreto -Canciones -Educación Regular y Dinámicas Determinar las Test Tipos de métodos de enseñanza Diagrama circuital simulador usar en este Investigación Documental Libros, manuales Documental Simulador Multisim. Organización Transmisión Indicador Lumínico proyecto Diseñar el diagrama circuital dispositivo del voltajes, Cálculos de parámetros para reconocer la voz ondas, señales analógicas Búsqueda en 9v Voltios 58a200 Hertzio Decibeles Documental enciclopedias, libros, manuales, guías, tutoriales, internet. Fuente: Autor de este proyecto 63 Tabla N°3. Cuadro de variables Objetivo Variable Específico Diseñar el software del prototipo. Dimensión Transformación Programar de microchip voltaje a Indicador el Fuente MPLAB e instrumento Búsqueda en libros, Documental Pic16f870 pulsos binarios Técnica manuales, datasheets, guías, tutoriales, internet. Continuidad Construir el Circuito prototipo Etapas planteado. hardware del y software impreso Montaje Bricolaje Ohmios Voltios Campo Pruebas de laboratorio, simulación y observación Dimensiones Centímetros Probar el prototipo Combinaciones planteado. del Código voz Control de LEDS Prueba del Campo funcionamiento del prototipo Binario Fuente: Autor de este proyecto 64 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO Según un artículo publicado en la web por el RENA (Red Escolar Nacional), el marco metodológico es el apartado del trabajo que dará el giro a la investigación, es donde se expone la manera como se va a realizar el estudio, los pasos para realizarlo, su método. Según Buendía, Colás y Hernández (1997) en la metodología se distinguen dos planos fundamentales; el general y el especial. En sentido general, es posible hablar de una metodología de las ciencias aplicables a todos los campos del saber, que recoge las pautas presentes en cualquier proceder científico riguroso con vistas al aumento del conocimiento y/o a la solución de problemas. El marco metodológico es el apartado del trabajo que dará el giro a la investigación, es donde se expone la manera como se va a realizar el estudio, los pasos para realizarlo, su método. El enfoque metodológico, que orientó el desarrollo de esta investigación, se centró en los siguientes aspectos: 3.1 Diseño de la Investigación Stracuzzi Santa Palella (2006) indica que: El diseño de investigación se refiere a la estrategia que adopta el investigador para responder al problema, dificultad o inconveniente planteado en el estudio. Para fines didácticos, se clasifican en diseño experimental, diseño no experimental y diseño bibliográfico. El diseño no experimental es el que se realiza sin manipular deliberada ninguna variable. El investigador no sustituye intencionalmente las variables independientes. Se 65 observan los hechos tal y como se presentan en su contexto real y en un tiempo determinado o no, para luego analizarlos. Por lo tanto, en este diseño no se construye una situación específica si no que se observan las que existen. Las variables independientes ya han ocurrido y no pueden ser manipuladas, lo que impide influir sobre ellas para modificarlas. 3.1.2 Modalidad de la Investigación Según Stracuzzi y Pestana (2004), definen que la modalidad de investigación se entiende como el modelo de investigación que se adopte para ejecutarla, los cuales pueden ser, proyectos factibles o proyectos especiales. 3.1.2.1 Modalidad Proyecto Especial Stracuzzi y Pestana (2004), definen el proyecto especial como los destinados a la creación de productos que puedan solucionar deficiencias evidenciadas, se caracterizan por su valor innovador y aporte significativo en cualquier área del conocimiento. En tal sentido, la UPEL(2002) los define como trabajos que llevan a creaciones tangibles, susceptibles de ser utilizadas como soluciones a problemas demostrados o que responden a necesidades e intereses de tipo cultural. Al desarrollar esta modalidad, el investigador debe mostrar la necesidad o la importancia del aporte, según sea el caso, además de la fundamentación teórica, la descripción de la metodología utilizada y el resultado concreto del trabajo. Todo, en forma acabada. El propósito principal de esta modalidad de investigación es el de planificar un producto aplicable en cualquier área en la cual resulte pertinente. Como recurso pedagógico puede ser presentado como folleto explicativo, guía de estudio, sucesión de diapositivas o transparencias con su guion, videos, módulos instruccionales, entre otros. 66 Se incluye en esta categoría la elaboración de libros de texto y de materiales de apoyo, el desarrollo de software y de productos tecnológicos en general, así como los de creación literaria y artística. 3.2 Población y Muestra Según Ander-Egg Ezequiel (2006), la población, o en términos más precisos población objetivo, es un conjunto finito o infinito de elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones de la investigación. Ésta queda delimitada por el problema y los objetivos del estudio. 3.2.1 Población Finita Según Arias Fidias (2006), agrupación en la que se conoce la cantidad de unidades que la integran. Además, existe un registro documental de dichas unidades. Ejemplos: pacientes hospitalizados en una clínica; huéspedes alojados en un hotel; los cursantes de una asignatura. Desde el punto de vista estadístico, una población finita es la constituida por un número inferior a cien mil unidades (Sierra Bravo, 1991) En el caso del presente trabajo de investigación se ha seleccionado este tipo de población ya que ser hará el estudio exclusivamente con especialistas en el tema del la educación y enseñanza de los niños con Síndrome de Down. Se ha seleccionado una cantidad de cuatro de diez (4/10) escuelas especializadas en Síndrome de Down en Caracas, Venezuela; y de las cuales se extrajo la muestra, se realizó esta selección de esta manera por ser las escuelas que se encontraban en las zonas dentro del Municipio de residencia. 67 3.3 Muestra Según Arias Fidias (2006), la muestra es un subconjunto representativo y finito que se extrae de la población accesible. 3.3.1 Subdivisión de la Muestra En este sentido, una muestra representativa es aquella que por su tamaño y características similares a las del conjunto, permite hacer inferencias o generalizar los resultados al resto de la población con un margen de error conocido. Para seleccionar la muestra se utiliza una técnica o procedimiento denominado muestreo. Existen dos tipos de básicos de muestreo, probabilístico o aleatorio o no probabilístico. 3.3.1.1 Muestreo no Probabilístico Es un procedimiento de selección en el que se desconoce la probabilidad que tienen los elementos de la población para integrarla a la muestra. Este se clasifica en: muestreo casual o accidental, muestreo intencional u opinático, muestreo por cuotas, muestreo al azar, muestreo estratificado y muestreo por conglomerados. 3.3.1.1.1 Muestreo Intencional u Opinático En este caso los elementos son escogidos con base en criterios o juicios preestablecidos por el investigador. 68 Los criterios para seleccionar la población fueron los siguientes: - Docentes especializados en Educación Especial. - Docentes que trabajan en centros educativos para niños con Síndrome de Down. 3.4 Técnicas de Recolección de Datos Según Sabino Carlos (2002), la recolección de datos es, en principio, cualquier recurso de que se vale el investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información. 3.4.1 La Observación Científica Según Sabino Carlos (2002), La observación científica puede definirse como el uso sistemático de nuestros sentidos en la búsqueda de los datos que se necesitan para resolver un problema de investigación. Dicho de otro modo, observar científicamente es percibir activamente la realidad exterior con el propósito de obtener los datos que, previamente, han sido definidos como de interés para la investigación. La observación que se realiza cotidianamente, como parte de nuestra experiencia vital, no puede ser considerada como científica pues no está orientada hacia objetos precisos de estudio, no es sistemática y carece de controles o de mecanismos que nos pongan a cubierto de los errores que podemos cometer cuando la realizamos. La observación simple resulta útil y viable cuando se trata de conocer hechos o situaciones que de algún modo tienen un cierto carácter público, o que por lo menos no perteneces estrictamente a la esfera de las conductas privadas de los individuos. 3.4.1.1 Instrumentos de Recolección de Datos Según Sabino Carlos (2002) Al elaborar los instrumentos de recolección de datos es necesario analizar en qué forma dicho instrumento de medición cumple con la función para 69 la cual ha sido diseñado. Este análisis debe realizarse antes de iniciar la recolección de datos, lo que permitirá introducir las modificaciones necesarias antes de su aplicación. Las características de cada instrumento de medición pueden ser múltiples; sin embargo, hay dos que pos su relevancia son fundamentales, ya que si los instrumentos no llenan estos requisitos, los datos recolectados tendrán limitaciones importantes. Estas cualidades son: confiabilidad y validez. El termino confiabilidad se refiere a la capacidad del instrumento para arrojar datos o mediciones que corresponden a la realidad que se pretende conocer, o sea, la exactitud de la medición, así como a la consistencia o estabilidad de la medición en diferentes momentos. Se dice que un instrumento es confiable si se obtienen medidas o datos que representen el valor real de la variable que se está midiendo y si estos datos o medidas son iguales al ser aplicados a los mismos sujetos u objetos en dos ocasiones diferentes, o al ser aplicados por diferentes personas. La validez es otra característica importante que deben poseer los instrumentos de medición, entendida como el grado en que un instrumento logra medir lo que se pretende medir. Esta característica se considera fundamentalmente para un instrumento, pues es requisito para lograr la confiabilidad. La situación opuesta no es necesariamente cierta, es decir, un instrumento puede ser confiable sin ser válido. 3.4.1.1.1 La Entrevista Según Sabino Carlos (2002), la entrevista, desde el punto de vista del método, es una forma específica de interacción social que tiene por objeto recolectar datos para una investigación. El investigador formula preguntas a las personas capaces de aportarle datos de interés, estableciendo un diálogo peculiar. Asimétrico, donde una de las partes busca 70 recoger informaciones y la otra es fuente de informaciones. Por razones obvias solo se emplea salvo raras excepciones, en las ciencias humanas. La ventaja esencial de la entrevista reside en que son los mismos actores sociales quienes proporcionan los datos relativos a sus conductas, opiniones, deseos, actitudes y expectativas, cosa que por su misma naturaleza es casi imposible de observar desde afuera. Nadie mejor que la misma persona involucrada para hablarnos acerca de todo aquello que piensa y siente, de lo que ha experimentado o proyecta hacer. 3.5 Procesamiento y Análisis de los Resultados Según un artículo publicado en la web por Baray Hector (2006), Una vez concluidas las etapas de colección y procesamiento de datos se inicia con una de las más importantes fases de una investigación: el análisis de datos. En esta etapa se determina como analizar los datos y que herramientas de análisis estadístico que es el adecuado para éste propósito. El tipo de análisis de los datos depende del siguientes factor.. - El nivel de medición de las variables. Llevando a cabo el procedimiento anteriormente expuesto es la manera en que serán analizados los resultados para la realización de la conclusión final del desarrollo del estudio. 3.5.1 Análisis Cuantitativo Según Sabino Carlos (2002), define que el análisis cuantitativo se efectúa, naturalmente, con toda la información numérica resultante de la investigación. Esta luego del procesamiento que ya se le habrá hecho, se nos presentará como un conjunto de cuadros, tablas y medidas, a las cuales se les han calculado sus porcentajes y presentado convenientemente. 71 3.5.2 Análisis Cualitativo Según Sabino Carlos (2002), define que el análisis cualitativo se refiere al que procedemos a hacer con la información de tipo verbal, que de un modo general, se ha recogido mediante fichas de uno u otro tipo. Una vez clasificadas éstas, es preciso tomar cada uno de los grupos que hemos así formado para proceder a analizarlos. El análisis se efectúa cotejando los datos que se refieren a un mismo aspecto y tratando de evaluar la fiabilidad de cada información. Las encuestas realizadas permitieron establecer análisis numéricos y verbales que sirvieron de fundamento para las características básicas que debía cumplir el prototipo para fines didácticos. A continuación se colocará un ejemplo de la encuesta para posteriormente graficar y analizar cada una de ellas Formato N°1, y algunos resultados de la misma se encuentran el Anexo N°1, Anexo N°1 y anexo N°3 72 Formato Nº1. Instrumento de Recolección de datos Guía de Entrevista Apreciado entrevistado, recordamos que esta entrevista es de carácter anónima, solo esperamos su sinceridad al momento de dar la respuesta. Muchas Gracias por su atención 1. ¿Considera Usted que los niños con Síndrome de Down son excluidos al momento de crear juguetes para niños? 2. ¿Cuáles son los métodos de enseñanza utilizados para educar a los niños con Síndrome de Down? ( marque con una X ) Método Globalizado __ Actividades y Material en concreto__ Canciones__ Educación Regular y Dinámicas__ 3. Otros Métodos__ ¿Considera Usted que los artefactos electrónicos podrían formar parte importante para introducir y adaptar a los niños dentro del contexto social? 4. Como docente especialista, ¿considera Usted el uso de un juguete electrónico como herramienta didáctica dentro del proceso de enseñanzaaprendizaje de sus educandos? Fuente: Autor de este proyecto. 73 A continuación se muestran los resultados de la encuesta realizada a 40 especialistas del tema, distribuidos en cuatro (4) centros de educación especial en la Zona Metropolitana de Caracas, Venezuela; estos resultados se dividen cada uno en dos tablas, una con el valor neto y otra con el porcentaje obtenido. 1. ¿Considera Usted que los niños con Síndrome de Down son excluidos al momento de crear juguetes para niños? Total Total % 40 Si 100% Si % 3 No 7% No % 37 93% Grafico Nº1. Resultado Pregunta 1 1. ¿Considera usted que los niños con Síndrome de Down son excluidos al momento de crear juguetes para niños? Si , 3 7% No , 37 93% Fuente: Autor de este proyecto. 74 Principalmente, la estadística obtenida de las graficas anteriores indica que los especialistas y educadores no consideran que las empresas que crean juguetes excluyan a los niños, esto se debe a que simplemente toman en consideración a los niños en general; más en el mercado comercial no existe aún un juguete exclusivo para niños con Síndrome de Down, lo que hace de este prototipo una herramienta única, original y creativa, exclusiva y especial para los niños con este Síndrome. 75 2. ¿Cuáles son los métodos de enseñanza utilizados para educar a los niños con Síndrome de Down? ACTIVIDAD FRECUENCIA Método Globalizado (De lo simple a lo complejo) % 16 33% Actividades y Material en concreto 9 18% Canciones 7 14% Educación Regular y dinámicas 5 10% 12 25% Otros métodos: Grafico Nº3 Resultado Pregunta 2 Otros métodos: 12, 25% Educación Regular y dinámicas 5, 10% Canciones 7, 14% Actividades y Material en concreto 9, 18% Metodo Globalizado (De lo simple a lo complejo) 16, 33% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Fuente: Autor de este proyecto. 76 Conclusión, la mayor parte de la educación de los niños especiales se basa en el método globalizado, donde van de las cosas más sencillas a lo complejo; en esta podemos hacer referencia a la utilización del prototipo, donde los niños pueden aprender los números de manera corriente con formas, colores, dibujos, cartas, etc., y que puedan pasar al uso del prototipo de manera consecutiva como nueva técnica para su aprendizaje. 77 3. ¿Considera Usted que los artefactos electrónicos podrían formar parte importante para introducir y adaptar a los niños dentro del contexto social? Total Total % 40 Si 100% Si % 38 No 95% No % 2 5% Grafico Nº5 Resultado Pregunta 3 3. ¿Considera usted que los artefactos electrónicos podrían formar parte importante para introducir y adaptar a los niños dentro del contexto social? No , 2 5% Si , 38 95% Fuente: Autor de este proyecto. 78 Al obtener casi una mayoría de respuestas positivas para esta interrogante, se llegó a concluir que la gran parte de los especialistas y educadores están de acuerdo en que los aparatos electrónicos tienen la capacidad de introducir y adaptar a los niños en el contexto social, ya que se les puede familiarizar con la tecnología actual, pueden hacer la actividad de manera grupal e ir repitiendo y memorizando los conocimientos que obtuvieron de dichos artefactos. 79 4. Como docente especialista, ¿considera Usted el uso de un juguete electrónico como herramienta didáctica dentro del proceso de enseñanza-aprendizaje de sus educandos? 5. ? Total Total % 40 Si 100% Si % 40 100% No No % 0 0% Grafico Nº7 Resultado Pregunta 4 4. ¿considera Usted el uso de un juguete electrónico como herramienta didáctica dentro del proceso de enseñanzaaprendizaje de sus educandos? No 0% Si 100% Fuente: Autor de este proyecto. 80 Gracias a los resultados de las encuestas se puede concluir que un 100% de la población seleccionada estuvo de acuerdo en el uso de un juguete electrónico como herramienta didáctica dentro del proceso de enseñanza de sus educandos, siendo así la respuesta clave para demostrar que el proyecto será aceptado de manera efectiva por los institutos responsables de la educación para niños con Síndrome de Down como herramienta adicional para la educación. 3.5.3 Análisis Final Finalmente, con la información obtenida se pudo concluir que la creación de este dispositivo traerá una proyección positiva a la integración de nuevas herramientas didácticas para la educación de los niños con Síndrome de Down, a su vez siendo una innovación en el ámbito de los juguetes tecnológicos. Estos niños no cuentan con una gama especializada de ellos; igualmente se logra recopilar todas las características y recomendaciones necesarias para hacer el dispositivo totalmente factible para su integración a la tecnología. 81 CAPÍTULO IV DESARROLLO DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO CAPAZ DE RECONOCER LA VOZ DE NIÑOS ESPECIALES Y REPRESENTAR LOS NÚMEROS A TRAVÉS DE UNA SERIE DE LEDS DE ALTO BRILLO 4.1 Diseño del Prototipo Principalmente se muestra un diseño del prototipo de manera general, en donde se podrá observar mediante un diagrama en bloque de manera esquemática las etapas del prototipo. En este caso se genera un circuito a lazo abierto, donde su principal activador es la voz; etapa que está constituida por un módulo especial para reconocimiento de la voz (EasyVR) se seleccionó este módulo ya que fue el más accesible tanto en la parte económica como de disponibilidad dentro la gama de estos dispositivos, donde luego se concentra una etapa de control mediante un microcontrolador (PIC 16F870) que toma los voltajes de entrada del módulo de voz anteriormente descrito, para finalmente llevar la salida a una matriz de LEDS de 7(LEDS) x 5(LEDS). En el siguiente punto, que es el diagrama en bloque, Figura N°13, se podrá observar cómo está compuesto el prototipo, partiendo desde su etapa de alimentación, reconocimiento de voz y salida deseada convertida de voz a voltaje, demostrada en la serie de LEDS. 82 4.2 Diagrama en Bloque Figura N°13. Diagrama en Bloque del prototipo (+) 9 V Regulador de 9V a 5V (+) 5 V Microcontrolador Pulsador PIC 16fF70 Módulo de Reconocimiento de Voz Matriz de Leds Fuente: Autor de este proyecto. 83 4.3 Explicación Detallada El presente trabajo de grado se divide en tres partes fundamentales, la primera es la etapa de reconocimiento de la voz, que incluye un módulo de reconocimiento, en este caso el módulo EasyVr, donde se cumple el funcionamiento básico de procesar la voz y transformarla a niveles de voltaje, esto se logra con asistencia de un software propio que viene incluido con el módulo (EasyVr Commander 3.0.1). La segunda parte del proceso se lleva a cabo gracias al funcionamiento y programación del microcontrolador (PIC16F870) donde se realiza la transformación de la salida de voltaje del módulo, y finalmente la tercera y última parte que es la recepción de la información detectada por el PIC que lleva el voltaje necesario para poder hacer que la matriz de LEDS muestren las salidas de forma lógica. 4.3.1 Etapa de Reconocimiento de La voz En esta primera etapa para el reconocimiento de la voz se coloca un módulo de reconocimiento (Easy Vr), el cual trae un micrófono incluido que es por donde entrarán los comandos respectivos de este prototipo. El reconocimiento del módulo se llevó a cabo por el funcionamiento de su software integrado llamado EasyVr commander, el cual toma la información del puerto COM donde se ha conectado el módulo a la PC y a partir de allí se puede empezar a trabajar en la grabación de los comandos y programación de los mismos que se usarán para el presente proyecto. El módulo Easy VR se comporta como un dispositivo esclavo que se controla mediante un controlador, por una comunicación en serie asíncrona tipo UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) con las siguientes características: 84 -Velocidad de comunicación: 9600 baudios (por defecto), 19200, 38700, 57600 y 115200 Baudios (unidades de señal por segundo). - Trama: 8bits de datos, 1bit de stop y sin paridad. La instalación en el PC se realiza mediante un circuito de adaptación de niveles TTL a RS232, mediante un circuito llamado MAX232, debido a que la señales de comunicación de datos son compatibles con niveles de tensión TTL por lo que no se pueden conectar directamente al puerto COM del PC, el circuito antes mencionado es el que se describe a continuación el Diagrama Circuital N°1. Diagrama Circuital N°1 Circuito de reconocimiento de voz Fuente: Autor de este proyecto. 85 Al culminar el montaje del circuito, se procedió a programar los comandos de reconocimiento de voz en el software otorgado por el fabricante del módulo que lleva por nombre Easy Vr Commander, donde su interfaz gráfica que es la primera página de inicio se puede observar en la Fotografía N°1. Fotografía N°1 Software EasyVr Commander Fuente: Autor de este proyecto. 86 Para declarar el valor de las variables se graba primero la etiqueta de cada valor que se necesite definir, en el caso del presente proyecto son los números del CERO al NUEVE como se muestra en la Fotografía N°2 a continuación. Fotografía N°2 Definición de Etiquetas Fuente: Autor de este proyecto. 87 Al finalizar la edición de las etiquetas se procedió a grabar el contenido que la etiqueta debe reconocer, para esto se graba varias veces y se prueba la efectividad de la grabación como el ejemplo mostrado en la Fotografía N°3. Fotografía N°3 Definición de los valores de cada etiqueta Fuente: Autor de este proyecto. 88 Al culminar la edición de la etiqueta y el contenido de cada una de ellas, se procede a programar las salidas deseadas, esto se hace mediante la programación de ellas mismas, estas salidas vienen incluidas en el módulo de reconocimiento. La programación se realiza en el mismo microcontrolador, ya que el módulo emplea una interface estándar de comunicación con niveles lógicos compatibles TTL de acuerdo a la tensión con la que se alimente (3.3v-5v). Las conexiones entre el EasyVr y el microcontrolador principal (host MCU) son compatibles a nivel eléctrico. Lo único que se debe tener en cuenta es que la señal ETX de transmisión de datos del EasyVr debe conectarse con la de recepción RX del controlador y viceversa, las señales se muestran como en la figura a continuación en la Figura N°14. Figura N°14 Comunicación del módulo Fuente: Data Sheet Easy Vr 89 4.3.2 Etapa de control Como se describió anteriormente, esta etapa está a cargo de un microcontrolador, en este caso un PIC 16F870, este será el responsable de controlar una matriz de LEDS de dimensiones 4(LEDS) X 5(LEDS), y su distribución se puede ver en el diagrama siguiente, el Diagrama de Simulación N°1. . Diagrama de Simulación N°1. Etapa de control de Matriz con un PIC 16F870 Fuente: Autor de este proyecto El circuito fue montado y simulado principalmente con el paquete Proteus 7 Professional, específicamente con el módulo de ISIS que es el de interfaz más completa y cómoda para realizar este tipo de simulación. 90 Se trata de un circuito de 4 entradas de voltaje y una tierra para cada línea de la matriz, la cual lo que hace al momento de realizarse la acción activa y desactiva de manera sincronizada y controlada por el PIC, la combinación necesaria para el funcionamiento y visualización de los números en la matriz. El funcionamiento se basa en cuatro salidas del módulo de reconocimiento de voz, que sirven como entradas del puerto B del PIC 16F870 es decir de RB0 a RB3. Estas entradas irán aumentando al momento que se vaya diciendo cada número, cada uno de ellos va a tener una combinación específica, que es mediante la cual el PIC se programó con una rutina de reconocimiento, donde dependiendo de esta comunicación sacara cinco salidas que serán las que alimentarán la matriz de LEDS. Esta matriz está controlada por filas y columnas, donde las columnas van a uno (1) (VCC) y las filas a cero (0) (GND), a medida que van prendiendo cada columna (cuatro 4 columnas por cinco 5 filas) se irán prendiendo y apagando los diferentes LEDS, marcando una parte del numero, ya que cada uno se forma por barridos, cada uno de ellos se basa en las tablas de LEDS a continuación Tabla N°4 a Tabla N°13, que donde según las combinaciones de entrada y su repetición constante a alta velocidad hará que se prendan los números. 91 Tabla N°4. Control de entradas para número cero RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 0 0 0 0 GND 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC4 RB0 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 Fuente: Autor de este proyecto Tabla N°5. Control de entradas para número uno RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 0 0 1 1 GND 1 RC0 2 RC0 3 RC0 4 RC0 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 Fuente: Autor de este proyecto 92 Tabla N°6. Control de entradas para número dos RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 0 1 0 2 GND 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC6 RC5 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC7 RC6 RC4 Fuente: Autor de este proyecto Tabla N°7. Control de entradas para número tres RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 0 1 1 3 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 GND Fuente: Autor de este proyecto 93 Tabla N°8. Control de entradas para número cuatro RB4 0 RB3 1 RB2 0 RB1 0 Número VCC 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RC6 RC6 GND RB0 RC7 RC6 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 4 Fuente: Autor de este proyecto Tabla N°9. Control de entradas para número cinco RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 0 0 1 5 GND 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC7 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC5 RC4 Fuente: Autor de este proyecto 94 Tabla N°10. Control de entradas para número seis RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 1 1 0 6 GND 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC5 RC4 Fuente: Autor de este proyecto Tabla N°11. Control de entradas para número siete RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 0 1 1 1 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RB0 RB0 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 7 GND Fuente: Autor de este proyecto 95 Tabla N°12. Control de entradas para número ocho RB4 RB3 RB2 RB1 Número VCC 1 0 0 0 8 GND 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC6 RC4 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 Fuente: Autor de este proyecto Tabla N°13. Control de entradas para número nueve RB4 1 RB3 0 RB2 0 RB1 1 Número VCC 1 RC3 2 RC2 3 RC1 4 RC0 RB0 RC6 RB0 RC6 GND RB0 RC7 RC6 RB0 RC7 RC6 RC5 RC4 9 Fuente: Autor de este proyecto 96 4.3.3 Etapa de Iluminación En esta etapa se muestra el resultado final, el cual es la iluminación de los LEDS de la matriz que forman los números del CERO (0) al Nueve (9). Al ser controlada por sus respectivas combinaciones se obtiene el número deseado, en la simulación, como se observa en el Diagrama de simulación N°2 se puede determinar la formación del número UNO. Diagrama de Simulación N°2. Simulación del número UNO Fuente: Autor de este proyecto 97 4.4 Diagrama de flujo General INICIO El LED de seguridad de ausencia del módulo está encendido SI Verificar la correcta conexión del módulo NO Se mantiene encendido el prototipo, en éste estado está listo para el reconocimiento de la voz. NO Se presiona el pulsador El PIC no recibirá la señal de activación SI Se Modulan los números del 0 al 9 NO SI El microcontrolador compara las entradas para producir las salidas Lanzará una señal de “e” de error en la matriz Se controlan las salidas de los LEDS dependiendo de las entradas para el funcionamiento de la matriz Se hará el barrido correspondiente en la matriz de LEDS dependiendo del número que se haya mencionado Se mostrará el número mencionado hasta que se vuelva a activar el pulsador para la señal de reconocimiento en el PIC 98 4.5 Pruebas Finales Las pruebas del prototipo se realizaron con la voz del autor del presente proyecto, ya que por motivos burocráticos no se permitió el estudio en las escuelas específicamente con los niños. Los resultados obtenidos fueron los esperados, como se muestra en la Fotografía N°4. . Siendo este el resultado exitoso del proyecto, como fue planteado, las pruebas de los otros números se encuentran en la sección de los anexos. Fotografía N°4 Número Cero Fuente: Autor de este proyecto 99 CAPÍTULO V CONCLUSIÓNES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIÓNES Principalmente se concluyó que en las escuelas especialistas en educación especial no cuentan con un juguete didáctico con características electrónicas como el del presente proyecto. Las escuelas cuentan con escaso material electrónico que pueda ser tanto didáctico como elemento de integración a la tecnología para los niños con Síndrome de Down. Cabe destacar que este material no está integrado en dichas instituciones por el hecho de que económicamente son más inaccesibles para algunos grupos sociales que para otros, y que en la sociedad actual no se ha considerado dicho acto para llevar a cabo la creación masiva de los mismos. Las características de los niños con Síndrome de Down los hace especiales y diferentes, es por esto que toda su vida, educación y crecimiento no se asimila directamente a la de un niño normal, ya que necesitan más tiempo, dedicación, paciencia y estudio. Se pudo determinar que estos niños especiales cuentan con métodos, juguetes distintos y especializados, ya que siempre su aprendizaje será de forma más lenta, como se pudo describir, ellos tienen tanto características físicas como psicológicas totalmente diferentes y que son supervisadas siempre por sus padres y tutores, es por esto igualmente que todo su entorno es distinto. 100 Mediante una investigación profunda sobre la educación de los niños con Síndrome de Down, se pudo determinar que su desarrollo y aprendizaje depende de la atención que se le dé y desde cuando se le dé, ya que el desarrollo de estos niños suele ser más lento que el desarrollo de un niño normal, es decir, se puede comparar la educación de un niño con Síndrome de Down de doce años de edad con la educación impartida a un niño normal a sus seis años, estos niños empiezan una educación especial con profesionales del tema desde muy pequeños, y la educación escolar empieza a partir de los seis o siete años, a pesar de que es de manera lenta, los niños con Síndrome de Down pueden llegar muy lejos, incluso al punto de poder estudiar en un instituto y poder obtener un título profesional. Actualmente el mercado no se especializa en juguetes para niños con Síndrome de Down, los juguetes se crean con el fin de ser utilizados por niños en general, esto se debe a que no se considera una alta incidencia de niños con este Síndrome y para muchas empresas en vez de ser una ganancia, se representaría como una perdida. Debido a esto los niños con Down pueden disfrutar de juguetes muy básicos, como cubos de madera, pinturas, plastilina y elementos muy inofensivos. Los métodos de enseñanza de estos niños están enfocados en su mayoría en la repetición, los niños con Down aprenden por repetir la misma acción varias veces, es por esto que sus instructores especiales se esfuerzan en hacer que los niños cumplan rutinas diarias y supervisadas por ellos y sus padres. El método más utilizado es el método global, donde ellos ayudados de la lectura diaria, logran poner más en funcionamiento su cerebro y atención, igualmente los instructores de estos niños les dan un cuidado especial e individual a cada uno para poder asegurar su entendimiento, al igual que deben velar por su integración con los demás miembros de su sociedad. Las tecnologías utilizadas para usar en este proyecto se determinaron según la necesidad que había de ser superadas, se utilizó un modulo de reconocimiento de voz, el EasyVr, al igual que un PIC para la parte de control, donde se programó por MPLab, que es el software por excelencia para la programación de este tipo de microcontrolador. 101 Igualmente se hicieron todas las simulaciones y pruebas preliminares con el paquete Proteus, el cual sirvió de mucha ayuda para poder determinar los valores correspondientes a cada componente. Se diseñó el diagrama circuital del dispositivo como se mencionó anteriormente con el simulador Proteus, en el se hicieron las pruebas pertinentes a la circuitería desde las entradas obtenidas por la salida del modulo hasta la matriz de LEDS. Se diseñó el software del prototipo principalmente con el software Easy Commander, donde se programó todo lo referente al reconocimiento de la voz y de cada número mencionado y se programó el control de las salidas del mismo con el MPLab, para poder ser transportado al microcontrolador. Se construyó el prototipo planteado, siendo su prueba preliminar en protoboard y luego se llevó a su producción en PCB. Se probó el prototipo, inicialmente se hicieron pruebas con el módulo de reconocimiento de la voz el cual resulto exitoso y luego de haber simulado la etapa de control e iluminación se llevó a PCB. Al haber cumplido todos los objetivos específicos se concluyó el proyecto de manera exitosa, se llenaron todas las expectativas, y se obtuvo el alcance que se deseaba para el dispositivo, el cual servirá para investigaciones posteriores. 102 5.2 RECOMENDACIONES En el estudio de los niños con Síndrome de Down se observó que no todos son capaces de hablar, no solo por la condición de retraso mental si no por sus características físicas, como se explicó anteriormente. Para ello se recomienda crear una fase del dispositivo especial para los niños con esta discapacidad; que consiste en invertir el proceso del prototipo y que por cada sonido que escuchen ellos sean capaces de reconocer el número que se está mencionando y se vean en la obligación de presionar el botón correspondiente (evidentemente bien denotado con el número que es) para obtener una respuesta positiva si responden correctamente o negativa si responden de manera incorrecta, igualmente se utilizarán los principios de la electrónica para desarrollar este anexo. Igualmente se recomienda realizar otras investigaciones en torno a otros Síndromes y su impacto social. Se recomienda utilizar este proyecto como antecedente para poder ampliar los alcances del juguete llevando el reconocimiento de la voz no solamente para aprender los números, sino, poder ser utilizado para letras, formas, figuras, colores, entre otros que sirvan para la educación de los niños con este Síndrome. Se recomienda agregar más funciones de salida al prototipo ya sea de audio como salidas mecánicas, etc., ya que el modulo permite hacer este tipo de modificaciones progresivamente. 103 BIBLIOGRAFÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Arias, Fidias. (1999) El proyecto de investigación. Guía para su elaboración. 3ra edición. Editorial Episteme. Caracas. Angulo, Uzcategui (2006) Manual del PIC 16F887A en Español. México. Balestrini, Mirian (2001) Como se elabora un proyecto de investigación. Quinta edición. Caracas, Venezuela. Espí, Jose (2001) Componentes y Cicuitos Electrónicos. Tercera edición. Valencia, España. Franco, Sergio (2005) Diseño de amplificadores y circuitos analógicos. Tercera Edición. Herrera, Enrique (1999) Señales Modulación y Transmisión. Mexico Ogata, Katsuhico (2003) Ingenieria de Control Moderna. Cuarta Edición. Madrid, España Roberge, J.K (1975) Amplificadores operacionales. Primera Edición Sabino, Carlos (2002) El proceso de investigación. Editorial Panapo. 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Disponible en: http://www.ethanwiner.com/audiophoolery.html [Consultado el 23 de junio de 2011] 112 Anexos 113 Las Entrevistas 114 Anexo N°1 Fuente: Autor de este proyecto 115 Anexo N°2 Fuente: Autor de este proyecto 116 Anexo N°3 Fuente: Autor de este proyecto 117 Las Pruebas 118 Pruebas del Dispositivo Fuente: Autor de este proyecto 119 Manual de Uso 120 Herramienta didáctica para niños con Síndrome de Down (Uso y Especificaciones Técnicas) Arianna Sánchez Goyeneche 121 El uso del siguiente dispositivo es para uso de herramienta didáctica para niños con Síndrome de Down. Para iniciar el dispositivo se debe conectar a una fuente de 9v, luego verificar si el módulo esta correctamente colocado en su base, si no lo está un LED de color ámbar indicará que se debe conectar el módulo. Seguidamente de haber colocado el módulo en su compartimiento correcto se debe dar inicio presionando el pulsador que se encuentra en la lámina y seguidamente decir el número a mostrar en la matriz, esto enviara la información al microcontrolador y luego se procederá al barrido del número. Si no se dice un número del 0 al 9, la matriz de LEDS mostrará una “e” de Error, ya que el uso de este dispositivo se realizó para reconocer el rango de números anteriormente mencionado. 122 Costos del circuito en PCB: Componente 74HC595 Acído Plecoruro Ferrico Baquelita PCB Capacitor Cerámico Capacitor Electrolítico Conector Header Cristal Caimanes (juego) Estaño Leds LM7805 Módulo Easy Vr Pic 16f870 Pila 9 volts Pulsador Resisténcias Terminal Block ULN2803 Cantidad Precio total 2,00 2,00 1,00 4,00 1,00 3,00 1,00 1,00 1,00 36,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 9,00 1,00 8,00 30,00 18,00 1,00 2,00 5,00 8,00 20,00 50,00 1,50 7,00 800,00 87,00 35,00 3,00 0,20 5,00 16,00 60 18,00 4,00 2,00 15 8 20 50 54,00 7,00 800,00 87,00 35,00 3,00 1,80 5,00 1,00 6,00 6,00 Grand Total 1191,80 123 Circuito Impreso 124 Circuito Ensamblado 125 Componentes 126 127