Desarrollo de una consola de codificación simplificada utilizando un ESP32 para la enseñanza de programación orientada a objetos

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Título : Desarrollo de una consola de codificación simplificada utilizando un ESP32 para la enseñanza de programación orientada a objetos
Autor : Alvarez Bermeo, Jhostin Javier;
Delgado Chuchuca, Bryan Alexander
Director de Tesis: Cárdenas Ibáñez, Michelle de los Ángeles
Resumen traducido: The teaching of Object-Oriented Programming (OOP) and embedded systems in engineering often presents a high cognitive load for students, driven by technical hardware complexity and the abstraction of virtual environments. To address this issue, this thesis details the development of a simplified and interactive coding console using an ESP32-S3 microcontroller. The applied methodology consisted of five sequential phases: requirements specification, electronic and mechanical design (CAD modeling and FDM manufacturing with PLA), C++ firmware development with FreeRTOS integration, electromechanical integration, and both technical and pedagogical validation. The final hardware features a TFT RGB565 screen, an analog joystick, two action buttons, and power autonomy via a LiPo cell. Technical results demonstrated 4.2 hours of continuous battery life, stable thermal control at 26 °C on the outer casing, and smooth graphic rendering at 35 FPS via Direct Memory Access (DMA). Pedagogical validation was carried out through five progressive laboratory practices and a usability survey, achieving an outstanding satisfaction rate (4.65/5). It is concluded that the console effectively mitigates the learning curve, allowing students to physically interact with their code and assimilate OOP concepts through a robust Hardware Abstraction Layer (HAL).
Resumen : La enseñanza de la Programación Orientada a Objetos (POO) y de los sistemas embebidos en ingeniería suele presentar una alta carga cognitiva para los estudiantes, generada por la complejidad técnica del hardware y la abstracción de los entornos virtuales. Para abordar esta problemática, el presente trabajo de titulación detalla el desarrollo de una consola de codificación simplificada e interactiva utilizando un microcontrolador ESP32-S3. La metodología aplicada consistió en cinco fases secuenciales: especificación de requisitos, diseño electrónico y mecánico (modelado CAD y manufactura FDM con polímeros PLA), desarrollo de firmware en C++ con integración del sistema operativo FreeRTOS, integración electromecánica, y validación técnica y pedagógica. El hardware final cuenta con una pantalla TFT RGB565, un joystick analógico, dos botones de acción y autonomía energética mediante una celda LiPo. Los resultados técnicos demostraron una autonomía de 4,2 horas continuas, un control térmico estable de 26 °C en la carcasa exterior y un renderizado gráfico fluido a 35 FPS mediante Acceso Directo a Memoria (DMA). La validación pedagógica se realizó a través de cinco prácticas de laboratorio progresivas y una encuesta de usabilidad, obteniendo un índice de satisfacción sobresaliente (4,65/5). Se concluye que la consola mitiga eficazmente la curva de aprendizaje, permitiendo a los estudiantes interactuar físicamente con su código y asimilar los conceptos de POO mediante una capa de abstracción de hardware (HAL) robusta.
Palabras clave : SISTEMAS EMBEBIDOS
PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS
ESP32-S3
APRENDIZAJE ACTIVO
Fecha de publicación : 2026
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32850
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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