Painel Eletrônico de LED - PUCPRlaplima/ensino/tcc/concluidos/2011/...Tra ta m e n to d a d o s Mó d u lo LE D Drive Mó d u lo Dis p la y d a d o s d a d o s d a d o s Figura 12

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ

Painel Eletrônico de LED

Projeto Físico

Ângelo André Barreto Lima Eduardo Francisco Colares

_________________________________________

Orientador: Afonso Ferreira Miguel

4º Bimestre de 2011

1

Sumário

Índice de Figuras .............................................................................................................. 3

Índice de Tabelas .............................................................................................................. 4

1. Resumo ..................................................................................................................... 5

2. Introdução ................................................................................................................. 5

3. Detalhamento do Projeto .......................................................................................... 6

3.1. Diagrama de Contexto ....................................................................................... 7

3.2. Módulo Interface ................................................................................................ 9

3.2.1. Especificação dos Processos ....................................................................... 9

3.3. Módulo Processamento .................................................................................... 11

3.4. Módulo Tratamento ......................................................................................... 13

3.4.1. Especificação dos Processos ..................................................................... 13

3.5. Módulo LED Drive .......................................................................................... 15

3.6. Módulo Display ............................................................................................... 19

4. Cronograma ............................................................................................................ 20

5. Procedimentos de Teste e Validação do Projeto .................................................... 21

5.1. Testes em Caixa Preta ...................................................................................... 21

5.1.1. Teste de Inserção de Texto ....................................................................... 22

5.1.2. Teste de Expansão de Área Visível .......................................................... 22

5.2. Testes em Caixa Branca ................................................................................... 23

5.2.1. Teste de Inicialização da Interface ........................................................... 23

5.2.2. Teste de Abertura, Salvamento e Visualização de Texto na Interface ..... 23

5.2.3. Teste de Expansão de Área Visível .......................................................... 24

5.3. Plano de Teste .................................................................................................. 25

6. Riscos ..................................................................................................................... 32

7. Resultados ............................................................................................................... 35

2

7.1. Dificuldades ..................................................................................................... 35

7.2. Facilidades ....................................................................................................... 36

7.3. Resultados ........................................................................................................ 36

8. Conclusão ............................................................................................................... 37

9. Referências Bibliográficas ...................................................................................... 38

Anexo 1 .......................................................................................................................... 39

Anexo 2 .......................................................................................................................... 40

Anexo 3 .......................................................................................................................... 41

3

Índice de Figuras

Figura 1 - Diagrama dos módulos .................................................................................... 7

Figura 2 - Representação ilustrativa dos módulos ............................................................ 7

Figura 3 - Diagrama de Contexto ..................................................................................... 8

Figura 4 - Interface do Usuário......................................................................................... 9

Figura 5 - DFD individual CANCELAR ........................................................................ 10

Figura 6 - DFD individual SALVAR ............................................................................. 10

Figura 7 - DFD individual ABRIR ................................................................................. 10

Figura 8 - DFD individual VISUALIZAR ..................................................................... 11

Figura 9 - DFD individual ATUALIZAR ...................................................................... 11

Figura 10 - Foto ilustrativa do Arduino .......................................................................... 11

Figura 11 - Projeto elétrico do Arduino ......................................................................... 12

Figura 12 - Diagrama de interação do Processamento ................................................... 12

Figura 13 - Diagrama de interação do Tratamento ......................................................... 13

Figura 14 - Diagrama temporal de funcionamento ......................................................... 13

Figura 15 - Porta lógica "AND" com diodos .................................................................. 14

Figura 16 - Expansão de área visível .............................................................................. 15

Figura 17 - MAX7219 vista superior ............................................................................. 16

Figura 18 - Diagrama funcional do MAX7219 .............................................................. 16

Figura 19 - Projeto Lógico ............................................................................................. 18

Figura 20 - Projeto Elétrico ............................................................................................ 18

Figura 21 - Matriz de LED ............................................................................................. 19

Figura 22 - Displays de LED desconectados .................................................................. 23

4

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Lista de Eventos do PLED .............................................................................. 8

Tabela 2 - Características elétricas do MAX7219 .......................................................... 17

Tabela 3 - Características elétricas máximas da matriz .................................................. 20

Tabela 4 - Características elétricas das cores da matriz ................................................. 20

Tabela 5 - Tabela verdade da porta lógica "AND" ......................................................... 24

Tabela 6 - Teste nº1 ........................................................................................................ 25

Tabela 7 - Teste nº2 ........................................................................................................ 25

Tabela 8 - Teste nº3 ........................................................................................................ 26

Tabela 9 - Teste nº4 ........................................................................................................ 27

Tabela 10 - Teste nº5 ...................................................................................................... 27

Tabela 11 - Teste nº6 ...................................................................................................... 28

Tabela 12 - Teste nº7 ...................................................................................................... 28

Tabela 13 - Teste nº8 ...................................................................................................... 29

Tabela 14 - Teste nº9 ...................................................................................................... 30

Tabela 15 - Teste nº10 .................................................................................................... 30

Tabela 16 - Teste nº11 .................................................................................................... 31

Tabela 17 - Teste nº12 .................................................................................................... 32

Tabela 18 - Análise de Riscos ........................................................................................ 33

5

1. Resumo

O projeto Painel Eletrônico de LED visa aproximar as empresas do seu público-

alvo através de mensagens eletrônicas dinâmicas. A utilização de módulos de conversão

de texto, processamento e display interligados, torna esse conceito viável, juntamente

com abordagens de linguagem de programação (C/C++/C# e arduino DSL),

microprocessadores, diodos emissores de luz, entre outros componentes auxiliares.

2. Introdução

O Brasil será o foco televisivo nos próximos anos devido a Copa do Mundo

(2014) e as Olimpíadas (2016). Esta será uma grande oportunidade para empresas de

Marketing e Propaganda. Tendo em vista essa expansão do mercado, na qual é

necessário transmitir mensagens, o desenvolvimento de meios de comunicação se

tornou uma necessidade real e o projeto Painel Eletrônico de LED vem para suprir essa

demanda.

O projeto consiste em desenvolver um painel de LED de tamanho fixo (8x8

pixel), capaz de transmitir mensagens em apenas uma cor (vermelho) envolvendo letras

do alfabeto brasileiro, sem acentuação. O painel de LED deverá ser capaz de se

interligar com outro painel igual e assim expandir automaticamente sua área visível,

tanto na vertical como na horizontal.

Este documento é subdivido em nove tópicos, sendo que o Resumo é uma

descrição sucinta do projeto com dados sobre o problema, a solução e as tecnologias.

A Introdução aborda o escopo do projeto, com os problemas que serão

solucionados e os que não serão, e também o projeto a ser desenvolvido.

O Detalhamento do Projeto relata, com o auxílio de blocos, módulos e

diagramas, o problema a ser solucionado pelo projeto, assim como os aspectos

tecnológicos relevantes e suas justificativas de uso para cada módulo do sistema.

6

A descrição detalhada das datas, marcos e etapas do processo são exibidas no

tópico Cronograma.

Tendo os objetivos e métodos de execução bem exemplificados e definidos, é

necessário obter parâmetros que definam a conclusão das metas, tanto em conjunto

como individualmente. Esses critérios são estabelecidos em Procedimentos de Teste e

Validação do Projeto e serão executados em duas etapas: caixa preta e caixa branca.

Uma análise dos problemas potenciais e os impactos desses problemas sobre o

projeto é detalhado em Riscos e os resultados obtidos estão descritos em Resultados.

E por fim, a Conclusão, juntamente com as Referências Bibliográficas, traz o

fechamento do estudo realizado, apresentando os passivos e ativos dos dados

levantados.

3. Detalhamento do Projeto

Há tempos a publicidade vem sendo uma maneira específica de apresentar

informações, ideias ou apenas de deixar uma mensagem sobre certo produto, marca ou

empresa. Pensando nisso surgiu o problema de qual será a melhor solução para que haja

o mais perfeito entendimento da comunicação entre quem gera a informação e o

público.

Através disso, o projeto Painel Eletrônico de LED visará facilitar a maneira que

essa mensagem será passada para o público, criando assim um dinamismo agradável

entre ambos.

O projeto Painel Eletrônico de LED consiste em cinco módulos, representados

pelas Figuras 1 e 2, que integrados disponibilizam uma solução prática para transmissão

de mensagens com tamanho ajustável.

7

Figura 1 - Diagrama dos módulos

Figura 2 - Representação ilustrativa dos módulos

3.1. Diagrama de Contexto

O diagrama de contexto (Figura 3) representa todo o sistema como um único

processo e é composto por fluxos de dados que mostram as interfaces entre o sistema e

as entidades externas; para auxiliar a representação do sistema uma lista de eventos é

idealizada (Tabela 1), na qual demonstra como o sistema responde à estímulos externos.

8

Figura 3 - Diagrama de Contexto

Tabela 1 - Lista de Eventos do PLED

# Nome Estímulo Ação Resposta Tipo

1 Usuário atualiza

arduino Usuário

Atualizar

arduino

(Arduino

atualizado) F

2 Usuário salva

arquivo Usuário Salvar arquivo

Salvar dados e

(Arquivo salvo) F

3 Usuário abre

arquivo Usuário Abrir arquivo Abrir dados F

4 Usuário

visualiza texto Usuário Visualizar texto

Simulação de

texto F

5 PLED conecta

módulos PLED

Conectar

módulos

Expandir área

visível F

6 PLED salva

dados PLED Salvar dados Arquivo *.txt F

7 PLED abre

dados PLED Abrir dados

Texto carregado

com dados do

arquivo

F

9

3.2. Módulo Interface

O Módulo Interface é o que interage primeiramente com o ser humano;

composto de uma interface (Figura 4) que é responsável pela inserção de textos a ser

transmitidos para o Módulo Processamento.

Este módulo é puramente software e será desenvolvido sobre a linguagem C#

com Windows Forms na plataforma Microsoft Visual Studio.

Figura 4 - Interface do Usuário

3.2.1. Especificação dos Processos

O Módulo Display é subdivido em cinco funções principais: Salvar, Cancelar

Abrir, Visualizar e Atualizar. Essas funções são apresentadas abaixo em forma de

pseudocódigos e diagramas de fluxos individuais (Figuras 5 ~ 9).

10

Função CANCELAR

Texto IGUAL NULL

FIM-CANCELAR

Cancelar texto

Usuário

texto

Figura 5 - DFD individual CANCELAR

Função SALVAR

SE texto IGUAL NULL

Função CANCELAR

FIM-SE

SENÃO

Salvar texto no

arquivo *.TXT

FIM-SENÃO

FIM-SALVAR

Salvar arquivo

Usuário

texto

dados

Salvar dados Cancelar dados

Figura 6 - DFD individual SALVAR

Função ABRIR

SELECIONAR arquivo

ABRIR arquivo

CARREGAR texto do arquivo

FIM-ABRIR

Abrir arquivo

Usuário

arquivo

arquivo

Carregar arquivo

Figura 7 - DFD individual ABRIR

11

Função VISUALIZAR

LER texto

SCROLL texto

FIM-VISUALIZAR

Visualizar texto

Usuário

texto

dados

Figura 8 - DFD individual VISUALIZAR

Função ATUALIZAR

LER dados

ATUALIZAR arduino

FIM- ATUALIZAR

Atualizar arduino

Usuário

dados

dados

Arduino

Figura 9 - DFD individual ATUALIZAR

3.3. Módulo Processamento

O sistema de controle do projeto será embarcado em um Arduino Mega

ATmega1280 (Figura 10-11). Nesta etapa, o controlador é responsável por entender

todos os Módulos subsequentes e ativá-los de acordo com sua necessidade.

Figura 10 - Foto ilustrativa do Arduino

12

Figura 11 - Projeto elétrico do Arduino

Este módulo funciona como o cérebro do projeto (Figura 12), realizando o

processamento das chamadas de comunicação do Módulo Interface e repassando para o

Módulo Tratamento e ativando o Módulo LED Drive, que por sua vez reenvia os dados

para o Módulo Display.

O Arduino Mega é uma placa de micro controle baseada no ATmega1280. Ela é

composta de 54 terminais digitais, 16 analógicos, 4 UARTs (portas seriais), um cristal

oscilador de 16 MHz, conexão USB e botões de controles internos. (ARDUINO

MEGA, 2011).

Módulo Arduino

texto

Módulo Interface

Módulo

Tratamento

dados

Módulo LED Drive

Módulo Display

dados

dados

dados

Figura 12 - Diagrama de interação do Processamento

13

3.4. Módulo Tratamento

O Módulo Tratamento é dividido em duas etapas (Figura 13): Processamento de

Texto e Expansão de área visível. O primeiro remete a questão de conversão do texto de

"string" para o formato linha e coluna (estilo matriz 8x8), para que este possa ser

interpretado pelo Módulo LED Drive; já a etapa de Expansão de área visível verifica se

novos módulos de display foram conectados a placa central e com isso a necessidade de

readequar o texto a nova matriz de exibição, tanto horizontal como verticalmente.

O módulo de software será desenvolvido utilizando a linguagem do Arduino

DSL (domain specific language) inspirado no C e C++.

Módulo

Processamento

Módulo

Tratamento

dados

formatadosdados

Nº de

módulossolicitar

módulos

Figura 13 - Diagrama de interação do Tratamento

3.4.1. Especificação dos Processos

Função TRATAMENTO

ESCREVE load IGUAL 0

REPITA 8 vezes

ESCREVE clock IGUAL 0

ESCREVE dados

ESCREVE clock IGUAL 1

FIM-REPITA



FIM-TRATAMENTO

Figura 14 - Diagrama temporal de funcionamento

14

A funcionalidade de expansão de área visível será desenvolvida em hardware

aplicando a ideia de um circuito lógico “AND” com diodos. Para implementar a porta

lógica “AND” é necessário ligá-los em paralelo (Figura 15) sendo que o catodo dos

mesmos será conectado ao terminal DATAOUT (seja do arduino ou dos MAX7219) e o

anodo será ligado em comum na saída e em um resistor R1 acoplado ao VCC.

Figura 15 - Porta lógica "AND" com diodos

Para identificar o número de Painéis de Led conectados é necessário

verificar a saída AB (Figura 15), que terá dados digitais ligados ao arduino, e contar o

número de ciclos de clock que a saída AB demora em atingir o nível alto ao ser aplicado

1 (nível alto) em todas as entradas.

15

Figura 16 - Expansão de área visível

Sabendo que a ligação em cascata dos MAX7219 leva 16 ciclos de clock para

transmitir a informação de um para outro, é possível apresentar uma formulação

matemática simples para deduzir o número de painéis:

(

)

3.5. Módulo LED Drive

O MAX7219 (Figura 17) é um driver serial I/O que interopera com displays de 7

segmentos, bargraphs e 64 LED’s (matriz 8x8). O chip possui internamente um

decodificador BCD code-B, um scan multiplexador, drivers de segmento e dígitos, e

memória RAM estática 8x8. É possível limitar a corrente do segmento (linha) com o

auxílio de um resistor externo; além de ser compatível com protocolos SPI™, QSPI™, e

MICROWIRE™.

16

Figura 17 - MAX7219 vista superior

Figura 18 - Diagrama funcional do MAX7219

O MAX7219 ainda permite ativar o modo shutdown, que reduz a corrente para

150µA (Tabela 2), o modo de controle de brilho, que controla o brilho da matriz

analógica ou digitalmente, e o modo de teste que acende todos os LED’s para verificar

se estão funcionando corretamente.

17

Tabela 2 - Características elétricas do MAX7219

O Projeto Lógico é descrito na Figura 19, demonstrando a ligação do MAX7219

com a matriz de LED (linha x coluna), e as conexões “IN” e “OUT” que serão

conectados ao arduino e em outro módulo de display, respectivamente.

O resistor ligado ao terminal nº 18 limita a corrente de pico de cada linha

(SEGDP – SEGG); os dois capacitores são para minimizar o efeito de ripple da

18

alimentação e devem ser ligados entre o VCC e o ground e de preferência o mais perto

possível do chip.

Figura 19 - Projeto Lógico

Figura 20 - Projeto Elétrico

19

3.6. Módulo Display

Uma vez que os díodos só deixam passar corrente numa direção e os LED’s

fazem parte dessa categoria, estes dispositivos só acendem se a corrente estiver

passando do cátodo (+) para o ânodo (-), e os LED’s não se danificam se a corrente

estiver tentando passar ao contrário, apenas não acendem.

Conforme Figura 21, cada LED é colocado num ponto de intercepção entre uma

linha e uma coluna de fio condutor. O contato positivo fica ligado na linha, e o negativo

na coluna. Para ligar apenas um dos LED’s, primeiro passam-se as linhas para ground e

as colunas para positivo, o que desliga todos. Depois, envia-se a corrente na polaridade

certa para a linha e a coluna que se pretende acender, os outros LED’s em contato com

essa mesma linha estariam recebendo corrente pelos seus dois contatos e, como a

corrente procura o caminho com menor resistência, não passa por esses porque não têm

ground.

Figura 21 - Matriz de LED

As matrizes de LEDs apresentam características elétricas semelhantes às

descritas nas Tabela 3 e 4.

20

Tabela 3 - Características elétricas máximas da matriz

Tabela 4 - Características elétricas das cores da matriz

4. Cronograma

O cronograma (Anexo 1) definido para o 1º semestre de 2011 foi dividido em

três etapas: Preparação, etapa que determinava a aprovação do projeto a ser realizado;

Planejamento, definições básicas do projeto (desde módulos e suas interações até etapas

de testes); e por fim Desenvolvimento, que terá início ainda no 1º semestre e adentrará o

2º, sendo marcado pelo início da construção dos módulos.

O cronograma do 1º semestre culminou na definição dos módulos, interações,

testes e componentes – apresentados neste documento – e também no início da

construção do Módulo Interface, também presente neste documento.

O foco para o 2º semestre (Anexo 2 e Anexo 3) é a construção física do projeto,

iniciando com a definição das características elétricas dos módulos e, em sequência, a

construção dos protótipos de cada módulo.

21

Após a conclusão da etapa citada acima, serão iniciados os testes individuais de

cada módulo e por fim o teste em conjunto, no qual cada módulo será testado com o seu

vizinho (Interface + Processador, Processador + Tratamento, etc.).

Em paralelo aos estudos e construções do projeto, reuniões internas (apenas

membros do projeto) decidirão o rumo do projeto, analisando os riscos até o momento e

a necessidade de correções, e uma vez por mês um roteiro será repassado para o

orientador a fim de deixar o mesmo a par da situação do projeto e também para repassar

sua análise critica.

5. Procedimentos de Teste e Validação do Projeto

Para a etapa de teste e validação do projeto Painel Eletrônico de LED iremos

descrever os testes em caixa preta, que consiste em verificar a saída dos dados de acordo

com os estímulos de entrada, e os testes em caixa branca que usam a perspectiva interna

(código fonte e circuitos) do sistema para modelar os casos de teste.

O documento foi atualizado com o tópico 5.3 Plano de Testes que determina de

forma bastante simples o tipo de teste, como será realizado e o resultado obtido. Este

tópico se apresenta como um guia para que os testes possam ser realizados para obter

um padrão de qualidade nas respostas solicitadas.

5.1. Testes em Caixa Preta

Os testes em caixa preta serão realizados pelo usuário onde o mesmo não tem

conhecimento das funcionalidades internas do sistema, ou seja, do código fonte e dos

circuitos. Para estes testes serão envolvidos todos os módulos definidos no plano de

projeto, onde nós temos o Módulo Interface, Módulo Tratamento, Módulo Display,

Módulo Led Drive e Módulo Processamento.

22

5.1.1. Teste de Inserção de Texto

O usuário entrará com a mensagem de no máximo 80 caracteres no software

instalado e configurado no computador onde pode ser vista a interface do usuário na

Figura 4. Na tela, o usuário tem os seguintes botões como opções: Salvar, Cancelar,

Abrir, Visualizar e Atualizar, e os campos TextBox e Label.

O Botão Salvar trará a função de salvar a mensagem escrita no TextBox em

formato TXT no computador.

O Botão Cancelar trará a função de limpar o texto do TextBox.

O Botão Abrir trará a função de abrir um arquivo de formato TXT e carregar a

informação contida no mesmo para o campo TextBox.

O Botão Visualizar trará a função de simular a mensagem que será reproduzida

no Display de LED.

O Botão Atualizar terá a função de enviar a mensagem definida pelo usuário

para o Módulo Processamento, que irá implementar os parâmetros necessários para

encaminhar a mensagem para o Módulo LED Drive, que por fim acionará os LED’s

correspondentes do Módulo Display.

Feito a inserção do texto, bastará o usuário selecionar o botão Atualizar para que

a mensagem seja carregada no Arduino e assim exibida no Módulo Display de LED.

5.1.2. Teste de Expansão de Área Visível

Com o painel inteiramente desligado da fonte de alimentação, o usuário bastará

conectar o Display de LED em outro idêntico utilizando os cabos e conectores

necessários, como pode ser visto na Figura 22. A conexão em cascata poderá ser feita

tanto na vertical quanto na horizontal, feito isso, basta religar na fonte de alimentação e

o sistema se incumbirá de identificar e ajustar automaticamente o texto para que a

mensagem percorra toda a nova área visível do Painel de LED.

23

Figura 22 - Displays de LED desconectados

5.2. Testes em Caixa Branca

Os testes estruturais, também conhecidos como testes em caixa branca serão

realizados pelos desenvolvedores do código fonte e circuitos do Painel Eletrônico de

LED, os quais têm o conhecimento de todas as funcionalidades internas do sistema seja

ela lógica de programação ou circuitos eletrônicos. Os testes executarão todas as

decisões lógicas para valores falsos ou verdadeiros que forem inseridos no sistema.

5.2.1. Teste de Inicialização da Interface

Este teste consiste em apenas verificar se o programa está inicializando

corretamente. Para isso basta executar o programa e aguardar que o mesmo inicialize

com todas as funcionalidades na tela.

5.2.2. Teste de Abertura, Salvamento e Visualização de Texto na

Interface

Este teste consiste em verificar se o programa está respondendo aos comandos

determinados pelos desenvolvedores do projeto; ao clicar nos botões Abrir, Salvar e

Visualizar o sistema deve assegurar que o software cumpra com suas especificações e

atenda as necessidades atribuídas.

24

Botão Abrir: Ao clicar no botão abrir o sistema deve trazer as opções de seleção

de pasta (semelhante ao do Windows), e ao selecionar o arquivo em formato “*.TXT”

bastará clicar em abrir e o texto passará por uma filtragem, removendo os caracteres

inválidos do escopo e, então, será carregado na interface do programa.

Botão Salvar: Ao clicar no botão salvar o sistema deve trazer as opções de

seleção de pasta (semelhante ao do Windows) para o destino da mensagem que será

salva no formato “*.TXT”; o mesmo filtro aplicado na opção abrir deverá ser utilizado.

Botão Visualizar: Ao clicar no botão visualizar o sistema deve ser capaz de

simular no campo label da interface a mensagem que será reproduzida no Display de

LED.

5.2.3. Teste de Expansão de Área Visível

O teste de Expansão de área visível será realizado com o auxílio de um

osciloscópio, conectado ao catodo do diodo, para verificar se o número de ciclos de

clock de saída está correto, sendo o valor válido de 16 ciclos por módulo a partir do

primeiro.

Os diodos em paralelo devem funcionar como portas lógicas “AND” e para

validação será verificado a leitura do osciloscópio atribuindo valores de acordo com a

tabela abaixo.

Tabela 5 - Tabela verdade da porta lógica "AND"

Entrada A Entrada B Saída

0 (zero) 0 (zero) 0 (zero)

0 (zero) 1 (um) 0 (zero)

1 (um) 0 (zero) 0 (zero)

1 (um) 1 (um) 1 (um)

25

5.3. Plano de Teste

Tabela 6 - Teste nº1

Número: 1 Tipo/Nome: Software / Interface

Funcionalidade:

Tela de comunicação homem-máquina.

Dependências:

Objetivos:

Inicializar corretamente a tela de interface.

Valores de Entrada:

Passos:

1. Selecionar o executável e pressionar “enter”;

2. Verificar a abertura do programa com 5(cinco) botões: SALVAR, CANCELAR,

ABRIR, VISUALIZAR e ATUALIZAR, além de 1(um) campo para inserção de texto

(TextBox) e 2(dois) campos para exibição de texto (Label).

Observações:

Resultados Esperados:

Interface inicializada e pronta para utilização.

Necessidades de Ambiente:

Windows Xp+


Número: 2 Tipo/Nome: Software / Salvar

Funcionalidade:

Salvar o texto em um arquivo “TXT”.

Dependências:

Módulo Interface.

Objetivos:

Verificar a existência de um arquivo “*.TXT” com o texto salvo.

Valores de Entrada:

26

Texto do TextBox do Módulo Interface

Passos:

1. Selecionar o botão SALVAR e pressionar “enter”;

2. Escolher um nome para o arquivo e pressionar salvar;

3. Localizar arquivo salvo e verificar se o texto encontra-se no arquivo.

Observações:


Arquivo salvo.


Windows Xp+


Número: 3 Tipo/Nome: Software / Cancelar

Funcionalidade:

Limpar os buffers do Módulo Interface.

Dependências:

Módulo Interface.

Objetivos:

Limpar o campo TextBox.

Valores de Entrada:

Passos:

1. Selecionar o botão CANCELAR e pressionar “enter”;

2. Verificar se o texto no campo TextBox da interface foi limpo.

Observações:


Buffers limpos.


Windows Xp+

27


Número: 4 Tipo/Nome: Software / Abrir

Funcionalidade:

Abrir um arquivo “TXT” e carregar a informação no sistema.

Dependências:

Módulo Interface.

Objetivos:

Abrir corretamente apenas um arquivo “*.TXT” e carregar apenas caracteres válidos no sistema.

Valores de Entrada:

Arquivo “*.TXT”.

Passos:

1. Selecionar o botão ABRIR e pressionar “enter”;

2. Escolher um arquivo e pressionar abrir;

3. Verificar se o texto do arquivo foi corretamente inserido no campo TextBox.

Observações:


Arquivo salvo.


Windows Xp+


Número: 5 Tipo/Nome: Software / Visualizar

Funcionalidade:

Simular o texto conforme seria no Módulo Display.

Dependências:

Módulo Interface.

Objetivos:

Verificar a correta simulação e visualização do texto.

Valores de Entrada:


Passos:

1. Selecionar o botão VISUALIZAR e pressionar “enter”

2. Aguardar que texto deslize da direita para esquerda.

28

Observações:

Caracteres fora do alfabeto brasileiro sem acentuação não serão impressos


Efeito de rolamento do texto da direita para a esquerda.


Windows Xp+


Número: 6 Tipo/Nome: Software / Atualizar

Funcionalidade:

Enviar a mensagem para o Módulo Processamento.

Dependências:

Módulo Interface e Módulo Processamento.

Objetivos:

Verificar o correto envio da mensagem via porta USB.

Valores de Entrada:


Porta que o Módulo Processamento está conectado.

Passos:

1. Selecionar o botão ATUALIZAR e pressionar “enter”;

2. Aguardar mensagem de envio concluído.

Observações:


Envio concluído e mensagem de conclusão exibida.


Windows Xp+, Arduino


Número: 7 Tipo/Nome: Software / Fechar

Funcionalidade:

Fechar o aplicativo interface.

Dependências:

29

Módulo Interface.

Objetivos:

Verificar o correto fechamento do programa com opções de salvar.

Valores de Entrada:

Passos:

1. Pressionar o botão “X” da janela;

2. Aguardar aparecimento da opção de salvar o texto (Verificar teste nº2).

3. Aguardar fechamento automático do programa.

Observações:

O passo 2 só será exibido caso o texto seja alterado.


Programa finalizado com sucesso.


Windows Xp+


Número: 8 Tipo/Nome: Software / Conversão de Texto

Funcionalidade:

Converter caracteres do formato matriz 8x8 para novo formato linha e coluna.

Dependências:

Módulo Tratamento

Objetivos:

Verificar a correta formatação de formatos

Valores de Entrada:

Pattern.h

Passos:

1. Selecionar um caractere no formato ASCII e enviar via comando “imprime(caractere)”;

2. Verificar a localização do caractere no banco de dados.

3. Verificar a resposta da função “imprime()” para write(linha) e write(coluna).

Observações:

Por serem funções que não retornam um valor, mas chamam funções adjacentes, é necessário

percorrer toda a função para localizar a resposta.


Conversão do formato char ASCII para formato inteiro decomposto em linha e coluna.

30


Windows Xp+, Arduino.


Número: 9 Tipo/Nome: Hardware / Funcionamento dos LEDS

Funcionalidade:

Acender os LEDS para o público com brilho padrão.

Dependências:

Objetivos:

Verificar se todos os LEDS funcionam corretamente e se a intensidade luminosa de cada LED é

de aproximadamente 6000 MCD (millicandela).

Valores de Entrada:

Passos:

1. Com os cabos positivo e negativo da fonte de alimentação energizados, bastará conectá-

los nos terminais catodo e anodo dos LEDS.

2. Com o medidor de intensidade luminosa ligado, bastará aproximá-lo de cada LED e

realizar a leitura no painel do aparelho.

Observações:


LEDS funcionando e com brilho de aproximadamente 6000 MCD cada.


Fonte de alimentação calibrada pra 2,2 Volts e um medidor de intensidade luminosa.


Número: 10 Tipo/Nome: Hardware/Teste de funcionamento de integração de

módulos.

Funcionalidade:

Reproduzir uma mensagem para o público.

Dependências:

Módulo Interface, Módulo Processamento, Módulo Tratamento, Módulo LED Drive e Módulo

Display.

31

Objetivos:

Verificar se o módulo LED drive aciona os LEDS da matriz 8x8.

Verificar se no pino DOUT do CI MAX7219 aparece em binário às informações referentes à

linha e coluna para cada caractere com uma defasagem de 16 ciclos de clock para o DIN.

Valores de Entrada:

Texto do TextBox do Módulo Interface.

Passos:

1. O usuário bastará entrar com a mensagem no Módulo Interface, e aguardar que esta

informação apareça em binário no visor do osciloscópio, que deverá esta conectado no

pino LOAD do CI MAX7219, e o mesmo acionar os LEDS correspondentes na matriz

de LED.

Observações:


Acionamento correto dos LEDS na matriz e visualização dos bits correspondente a cada

caractere no visor do osciloscópio.


Osciloscópio


Número: 11 Tipo/Nome: Hardware/ Teste de gravação no processador do

arduino.

Funcionalidade:

Assegurar que o código foi gravado no Módulo Processamento.

Dependências:

Módulo Processamento.

Objetivos:

Verificar se o código foi gravado corretamente no arduino.

Valores de Entrada:

Código do Projeto

Passos:

1. Na interface do compilador do próprio arduino, bastará o programador acionar o botão

upload e aguardar a mensagem de “Done Uploading” na interface do compilador,

2. Observar os LEDS TX e RX da placa do arduino piscarem simultaneamente.

Observações:

32


Código do projeto gravado no processador do arduino.


Compilador do arduino instalado no computador, cabo USB e o kit de desenvolvimento do

arduino ATMEGA 1280.


Número: 12 Tipo/Nome: Hardware Teste de expansão de área visível.

Funcionalidade:

Expansão de área visível.

Dependências:

Módulo Interface, Módulo Processamento, Módulo Tratamento, Módulo LED Drive e Módulo

Display.

Objetivos:

Ampliar a área de exibição da mensagem automaticamente.

Valores de Entrada:

Passos:

1. Desligar o painel (8x8) da fonte de alimentação.

2. Conectar a saída do painel na entrada de outro painel idêntico.

3. Religar a fonte de alimentação do painel.

Observações:


Ampliação automaticamente da área visível do painel eletrônico, Ex.: de (8x8) para (8x16).


6. Riscos

Os riscos potenciais serão mostrados na Tabela 18, junto o seu impacto, que será

classificado em baixo, médio e alto, e a probabilidade que terá uma escala de 1 a 5 de

33

ocorrer, podendo gerar atrasos ou a não conclusão do projeto, assim como será

apresentado a ação de prevenção e contingência para que o projeto seja desenvolvido e

entregue no prazo.

Tabela 18 - Análise de Riscos

Nº Descrição do Risco Probabilidade Impacto Ação de Prevenção Ação de

Contingência

1 Alteração do escopo 1 Alto

Pesquisar por

alternativas de

desenvolver o

projeto

Buscar

alternativas de

desenvolver o

projeto

2 Atraso no

desenvolvimento 2 Alto

Iniciar o

desenvolvimento

antecipado

Alterar

linguagem de

programação

3 Cronograma inviável 1 Médio

Definir prazos

maiores para o

projeto

Aumentar a

carga horária de

trabalho

4 Dificuldade com a

eletrônica aplicada 4 Alto

Iniciar o estudo

antecipado de

técnicas de

eletrônica

Buscar auxílio

com o

orientador do

projeto

5

Dificuldade nas

linguagens de

programação

2 Médio

Iniciar um estudo

antecipado sobre

as linguagens

Buscar auxílio

com um

desenvolvedor

especializado

6

Falha na aquisição de

componentes

específicos

2 Médio

Iniciar a busca

antecipada para a

aquisição dos

componentes

Adquirir

componentes

equivalentes

7

O não entendimento

da tecnologia

utilizada

2 Médio

Iniciar o estudo

durante o período

de elaboração do

projeto lógico

Buscar auxílio

com o

orientador do

projeto

34

8 Sobrecarga dos

recursos 4 Médio

Reorganizar a

agenda dos

recursos

envolvidos

Alterar

prioridade das

atividades dos

recursos

9

Falha no

desenvolvimento do

módulo Tratamento

(Circuito e código

responsável pela

identificação

automática de novos

Displays de LED na

horizontal)

4 Alto

Iniciar o estudo

antecipado de

técnicas de

programação e de

eletrônica

Buscar auxílio

com o

orientador do

projeto

10

Falha no

desenvolvimento do

módulo Tratamento

(Circuito e código

responsável pela

identificação

automática de novos

Displays de LED na

vertical)

4 Alto

Iniciar o estudo

antecipado de

técnicas de

programação e de

eletrônica

Buscar auxílio

com o

orientador do

projeto

11

Falha na

programação C/C++

que realizará a

comunicação entre a

interface e o

Arduino.

3 Médio

Iniciar um estudo

antecipado sobre

as linguagens

C/C++ para a

realização da

comunicação

Alterar a

linguagem de

comunicação

para Plataforma

Processing

(Arduino)

Durante a execução do projeto e os novos estudos realizados, verificou-se que os

riscos de nº 3, 4, 5 e 7 tiveram suas probabilidades de ocorrer reduzidas, visto que os

responsáveis adquiriram conhecimento na área específica. Contudo, o risco nº 8,

referente aos recursos (membros do projeto), teve um aumento de um – indo de 3 para 4

– em probabilidade.

35

Por fim, o risco nº 11 foi completamente anulado; a fase de testes referentes a

esse risco teve início dia 13/09, de acordo com o cronograma, e apresentou resultados

satisfatórios em todos os casos, demonstrando que o risco não mais existe.

7. Resultados

O projeto em geral foi um case de sucesso. As dificuldades, facilidades e o

resultado final estão descritos abaixo.

7.1. Dificuldades

A primeira dificuldade encontrada ocorreu após a definição básica dos

componentes, na qual a importação dos mesmos se mostrou bastante difícil frente à

burocracia.

O desenvolvimento de um protótipo que aceitasse e entendesse a inserção de

novos módulos apresentou falhas em grande demasia, sendo somente solucionado com

a intervenção do orientador.

O trabalho de soldagem dos componentes foi repetitivo e cansativo, e em muitas

etapas exauriu os membros da equipe, todavia o processo é bastante simples, exigindo

apenas trabalho braçal e atenção.

Por fim, as dependências do laboratório alocado para o projeto, em vários

momentos, apresentou deficiência referente aos instrumentos básicos para

desenvolvimento do sistema.

36

7.2. Facilidades

O trabalho realizado com o arduino agregou um enorme valor ao projeto, tanto

pela capacidade de incorporar novos módulos, assim como pela facilidade em

desenvolver o software, visto que a linguagem é bastante específica e se encontra bem

documentada, além do fato de existir uma forte comunidade disposta a auxiliar.

A internet propiciou uma enorme quantidade de exemplos de interação arduino-

led, que auxiliou para o desenvolvimento do software próprio, além de bibliotecas

prontas.

7.3. Resultados

O estudo e desenvolvimento do hardware foram exaustivos para que fosse

construído um modelo único para todos os módulos e que não fosse necessário que o

usuário apresentasse qualquer forma de conhecimento em eletrônica para utilizar.

O software de interface foi construído para que exibisse uma tela limpa e

amigável para o usuário, sendo apenas disponibilizadas pequenas alterações de forma

que melhore a experiência do cliente com o produto.

O levantamento dos riscos envolvendo o projeto se mostrou eficiente no que

condiz com o item nº10, o que nos obrigou a ativar o gatilho e a ação de prevenção;

visto que a dificuldade não foi sanada, a ação de contingência foi tomada, o que resultou

em alteração do escopo para remoção do item.

37

8. Conclusão

As várias abordagens pesquisadas durante esta nova etapa de coleta de

informações trouxeram propostas que permanecem ainda compatíveis com a ideia

inicial do projeto, tendo como foco a publicidade para apresentar informações de certo

produto ou marca de uma empresa, por meio da comunicação visual de mensagens

dinâmicas utilizando tecnologias de LED’s.

Para o desenvolvimento do Módulo Interface vimos que a ferramenta Microsoft

Visual Studio, utilizando a linguagem C# é a mais adequada por ser frequentemente

atualizada e de fácil utilização. A escolha do Arduino ATmega1280 como micro

processador, juntamente com a linguagem DSL, através de análises mostrou-se

satisfatório ao que a ferramenta se propõe a fazer, agregando flexibilidade e poder,

enquanto os componentes citados no Módulo LED Drive apresentam controle

específico do display.

Através da nova análise dos riscos pode se considerar que o risco do projeto

ainda permanece como médio, visto que será necessário gastar a maior parte do tempo

no desenvolvimento do módulo tratamento, mais especificamente no sistema de

reconhecimento automático de novos displays quando conectados tanto na vertical

quanto na horizontal.

Com o decorrer da elaboração da etapa do projeto físico percebeu-se que o

projeto proposto é competitivo comercialmente, visto que os componentes são mais

robustos que o necessário para agregar flexibilidade porém o custo ainda permanece

abaixo dos propostos por similares no mercado.

38

9. Referências Bibliográficas

MICROSOFT VISUAL STUDIO. Disponível em:

http://www.microsoft.com/visualstudio/pt-br/visual-studio-2010-launch. Acesso em 14

de abril de 2011.

CPROGRAMMING.COM. Disponível em: http://www.cprogramming.com/. Acesso

em: 14 de abril de 2011.

ARDUINO MEGA. Disponível em: http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega.

Acesso em 25 de março de 2011.

LEDCOM – Soluções em LED. Disponível em:

http://www.ledcom.com.br/venda/paineis-outdoor/outdoor-25mm. Acesso em 15 de

abril de 2011.

FLOYD, Thomas L., Electric Circuit Fundamentals, 2ª ed. Pearson Addison Wesley,

Merrill, 1991.

FLOYD, Thomas L., Electronic Devices 3ª ed. Pearson Addison Wesley, Merrill, 1992.

SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de Software. 6ª ed. São Paulo: Pearson Addison

Wesley, 2003.

http://www.microsoft.com/visualstudio/pt-br/visual-studio-2010-launch

http://www.cprogramming.com/

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega

http://www.ledcom.com.br/venda/paineis-outdoor/outdoor-25mm

39

Anexo 1

40

Anexo 2

41

Anexo 3

Documents

Painel Eletrônico de LED - PUCPRlaplima/ensino/tcc/concluidos/2011/...Tra ta m e n to d a d o s Mó d u lo LE D Drive Mó d u lo Dis p la y d a d o s d a d o s d a d o s Figura 12