Ejercicios: Simulación y verificación

Explica qué es un simulador de circuitos o de robótica y da dos ventajas de probar en él antes de hacer el montaje real.

Explica con tus palabras qué significa verificar un programa y en qué se diferencia de «probarlo un poco a ver si funciona».

El diagrama de flujo de la figura controla una luz automática que depende de un sensor (LDR), pero falta el contenido de un bloque. Indica qué debería hacer ese bloque y describe qué hace el sistema cuando la lectura del sensor es 150 y cuando es 800.

Explica la diferencia entre simular un circuito en el ordenador y montarlo en una placa de pruebas real: qué se gana y qué se pierde con cada método.

¿Qué es un «fallo» o bug en un programa de control? Pon dos ejemplos sencillos (una condición escrita al revés, un umbral mal puesto) y el efecto que tendría cada uno.

Escribe dos casos de prueba para un programa que hace sonar una alarma cuando se abre una puerta: qué entrada se simula y qué salida se espera en cada caso.

Explica qué significa depurar un programa y nombra una técnica sencilla para hacerlo en un simulador (ejecutar paso a paso, observar el valor de las variables).

Algunos simuladores permiten «acelerar el tiempo». Explica qué ventaja tiene eso para probar el comportamiento de un termostato durante un día completo.

Un programa debe encender un ventilador cuando la temperatura supere los $26\ ^\circ\text{C}$. Define tres casos de prueba (dato de entrada y resultado esperado) para verificarlo, incluyendo el valor límite de $26\ ^\circ\text{C}$, y justifica por qué ese último caso es importante.

En el simulador tu programa funciona perfectamente, pero en el montaje real el motor no gira. Da tres causas posibles que un simulador no detecta y explica cómo comprobarías cada una en la mesa de trabajo.

Explica qué es un «caso límite» al verificar un programa y por qué son tan importantes. Pon un ejemplo con un programa que decide si una nota es apta a partir de 5.

Un programa cuenta las personas que entran en una sala (sensor A) y las que salen (sensor B). Diseña tres casos de prueba pensados para cazar errores típicos: dos personas juntas, una que entra y sale seguida y un sensor que dispara dos veces por el rebote del contacto.

En la simulación, el LED parpadea con ritmo perfecto, pero en el montaje real parpadea de forma irregular. Da dos causas eléctricas que el simulador idealiza (tolerancia de las resistencias, contactos flojos de la placa de pruebas) y cómo acotar cada una.

Explica qué es una «prueba de estrés» de un sistema de control y propón una para el programa de un aparcamiento: qué condiciones extremas simularías y qué comportamiento correcto esperas.

Un equipo verifica su programa solo en el «camino feliz», es decir, cuando todo sale bien. Explica qué son los casos de error y escribe dos para un cajero automático de juguete (tarjeta no válida, saldo insuficiente).

Diseña una tabla de verificación para un semáforo peatonal: estados (rojo, verde, ambar intermitente), entradas (botón pulsado, tiempo transcurrido) y la salida esperada en cada transición entre estados.

Un programa de riego automático usa la regla «si la humedad es menor que el 30 %, regar 10 segundos». En la simulación, el sistema riega sin parar. Analiza qué fallos de lógica pueden causarlo (no volver a medir, umbral mal puesto, falta de pausa...) y cómo corregirías el programa.

Diseña el plan de pruebas de un programa «evita obstáculos» para un robot: al menos cuatro escenarios (obstáculo cerca, obstáculo lejos, justo en la distancia límite y sensor averiado) con la entrada y el comportamiento esperado en cada uno.

Valora los límites de la simulación: qué aspectos del mundo real (rozamientos, carga real de la batería, tolerancias de los sensores) se escapan al simulador, y qué hace un buen equipo para compensarlo antes de presentar el prototipo.

Un programa baja la persiana cuando la luz supera 800 y la sube cuando baja de 800. En las tardes con nubes y claros, la persiana sube y baja sin parar. Explica qué fenómeno ocurre en el umbral y corrígelo usando dos umbrales distintos (histéresis).

Diseña el plan de verificación completo de un programa de riego con dos zonas: al menos seis casos (funcionamiento normal, ambas zonas secas, sensor de una zona averiado, lluvia detectada, cambio de umbral en marcha y corte de agua), con las entradas simuladas y las salidas esperadas de cada uno.

Explica la diferencia entre verificar («¿hemos construido bien el sistema?») y validar («¿hemos construido el sistema que hacía falta?») usando el ejemplo de un robot que esquiva los obstáculos perfectamente… pero yendo hacia atrás.

Tu simulador de circuitos no avisa de que el LED se fundiría con la corriente que has diseñado. Explica qué idealización hace el simulador sobre los componentes y qué comprobación manual debes añadir siempre (cálculo de la corriente y consulta de los datos del fabricante).

Propón un método de «registro» (log) para depurar un robot real: qué datos anotar en cada ciclo del programa (lecturas de sensores, decisiones, estado de motores) y cómo usar ese registro para encontrar un fallo que solo aparece a los cinco minutos de funcionar.