PROTÓTIPO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE SALAS …dsc.inf.furb.br/arquivos/tccs/monografias/2006-2rafaecCechetvf.pdf · RAFAEL CECHET PROTÓTIPO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO

UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS

CURSO DE CIÊNCIAS DA COMPUTAÇÃO – BACHARELADO

PROTÓTIPO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE

SALAS DE AULA UTILIZANDO TCP/IP SOBRE REDES

ETHERNET (802.3)

RAFAEL CECHET

BLUMENAU 2006

2006/2-22

RAFAEL CECHET



ETHERNET (802.3)

Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Universidade Regional de Blumenau para a obtenção dos créditos na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso II do curso de Ciências da Computação — Bacharelado.

Prof. Miguel Alexandre Wisintainer - Orientador

BLUMENAU 2006

2006/2-22



ETHERNET (802.3)

Por

RAFAEL CECHET

Trabalho aprovado para obtenção dos créditos na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso II, pela banca examinadora formada por:

______________________________________________________ Presidente: Prof. Miguel Alexandre Wisintainer – Orientador, FURB

______________________________________________________ Membro: Prof. Antonio Carlos Tavares – FURB

______________________________________________________ Membro: Prof. Francisco Adell Péricas, Mestre – FURB

Blumenau, 8 de dezembro de 2006

Dedico este trabalho aos meus pais que, em todos os momentos da minha vida, souberam me apoiar com sabedoria e que jamais desistiram de acreditar em meus sonhos.

AGRADECIMENTOS

Ao Grande Espírito pela sua iluminação em minha jornada.

Aos meus pais que tanto me incentivaram e ajudaram em meus estudos e minha vida.

Aos meus filhos por tantos ensinamentos.

A minha namorada que muitas vezes soube ter paciência nas horas que mais precisava

em realizar minhas atividades acadêmicas.

Ao meu orientador, Miguel Alexandre Wisintainer, pela sua dedicação, paciência e

tantas boas idéias.

Aos meus amigos que me incentivaram e souberam dar seu apoio no momento certo.

A todas as pessoas que estiveram envolvidas direta ou indiretamente em minha vida

que, de certa forma, contribuíram com a construção do meu caráter.

“Grandes realizações são possíveis quando se dá atenção aos pequenos começos.”

Lao Tse

RESUMO

Este trabalho tem por objetivo apresentar a implantação de um protótipo de monitoramento para salas de aula utilizando redes ethernet 802.3. A integração entre os transdutores de monitoramento e o software de monitoramento dar-se-á por um microcontrolador PIC16F877 e um módulo de conexão com redes chamado de uNetEthernet. O microcontrolador traduz os sinais eletrônicos vindo dos transdutores e da leitora de código de barras, que por sua vez os transmite pela rede ao software de monitoramento em um PC, implementado em Java, através do protocolo UDP.

Palavras-chave: Transdutores, Redes Ethernet (802.3), PIC16F877, Módulo uNetEthernet, Protocolos UDP.

ABSTRACT

This work’s objective is to present the implantation of a monitoring prototype for classrooms being used ethernet nets 802.3. The integration between the transductors monitoring and the software monitoring will give up for a microcontroller PIC16F877 and a connection module with nets called uNetEthernet. The microcontroller translates the transductors electronic signals and the barcode scanner, then transmits them for the net to the monitoring software in a PC, implemented in Java, through protocol UDP.

Key-words: Transductors, Ethernet nets (802.3), PIC16F877, uNetEthernet module, UDP protocols.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Arquitetura da rede Internet ....................................................................................15

Figura 2 – Diagrama de uma comunicação UDP .....................................................................15

Figura 3 - Microfone dinâmico.................................................................................................17

Quadro 1 - Comandos IR..........................................................................................................18

Figura 4 - Diagrama de blocos do módulo uNetEthernet.........................................................19

Figura 5 - Módulo uNetEthernet ..............................................................................................19

Figura 6 – Processo de leitura de um código de barras ............................................................21

Figura 7- Visor de cristal líquido de matriz passiva.................................................................22

Figura 8 - Leitora de código de barras Cash Way - CCD ........................................................26

Figura 9 - Diagrama de componentes do hardware..................................................................27

Quadro 2 - Diagrama de Classe do software servidor ..............................................................28

Quadro 3 -Diagrama de atividades do software servidor .........................................................28

Figura 10 - Circuito de comunicação serial do PC com o módulo uNetEthernet ....................30

Figura 11 - Testes de comunicação com o módulo uNetEthernet............................................31

Figura 12 - Ambiente do software Microcode Studio ..............................................................32

Figura 13 - Testes com Proteus Professional ...........................................................................33

Figura 14 - Proteus Professional em execução.........................................................................33

Figura 15 - Gravador de microcontroladores PIC ....................................................................34

Figura 16 - Software IC-Prog ...................................................................................................34

Figura 17 - Implementação do circuito eletrônico....................................................................35

Quadro 4 - Configuração dos pinos para o LCD......................................................................36

Quadro 5 - Configuração do conversor A/D ............................................................................36

Quadro 6 - Configuração da porta PORTA do microcontrolador ............................................36

Quadro 7 - Leitura analógica....................................................................................................37

Quadro 8 - Função para mostrar informações no LCD ............................................................37

Quadro 9 - Funções de envio/leitura de dados pela serial ........................................................38

Quadro 10 - Rotina principal do software embarcado..............................................................38

Quadro 11 - Leitura dos transdutores .......................................................................................39

Quadro 12 – Rotina de interrupção que realiza a leitura da leitora de código de barras..........40

Quadro 13 - Rotina de socket com o módulo uNetEthernet .....................................................40

Quadro 14 - Rotina de envio dos dados ao software servidor ..................................................41

Quadro 15 - Inicialização do pacote e do socket ......................................................................42

Quadro 16 - Rotina que envia pacotes UDP a cada 2 segundos...............................................42

Quadro 17 - Rotina de envio do pacote UDP ...........................................................................42

Quadro 18 - Rotina de recebimento de dados...........................................................................43

Figura 18 - Inicialização do protótipo ......................................................................................44

Figura 19 - Protótipo em funcionamento..................................................................................44

Figura 20 - Interrupção ativada para ler código de barras........................................................44

Figura 21 - Dados enviados com sucesso.................................................................................45

Figura 22 - Tela do software servidor ......................................................................................45

Figura 23 – Circuito eletrônico.................................................................................................51

Figura 24 - Reguladores de Tensão ..........................................................................................52

Figura 25 - Diagrama de atividade do software embarcado.....................................................53

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................12

1.1 OBJETIVOS DO TRABALHO ........................................................................................12

1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO......................................................................................13

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA....................................................................................14

2.1 REDE TCP/IP....................................................................................................................14

2.1.1 Protocolo UDP ................................................................................................................15

2.1.2 Socket..............................................................................................................................16

2.2 TRANSDUTORES............................................................................................................16

2.3 MÓDULO UNETETHERNET .........................................................................................17

2.4 MICROCONTROLADORES...........................................................................................20

2.4.1 Linguagem PicBasic para microcontroladores................................................................20

2.5 LEITOR DE CÓDIGO DE BARRAS...............................................................................21

2.6 VISOR DE CRISTAL LÍQUIDO .....................................................................................22

2.7 APPLETS ..........................................................................................................................22

2.8 TRABALHOS CORRELATOS........................................................................................23

3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO.....................................................................24

3.1 REQUISITOS PRINCIPAIS DO PROBLEMA A SER TRABALHADO.......................24

3.2 ESPECIFICAÇÃO ............................................................................................................24

3.2.1 Especificação do hardware..............................................................................................25

3.2.2 Especificação do software embarcado ............................................................................27

3.2.3 Especificação do software servidor.................................................................................27

3.3 IMPLEMENTAÇÃO ........................................................................................................29

3.3.1 Componentes e ferramentas utilizadas............................................................................29

3.3.1.1 Módulo uNetEthernet ...................................................................................................29

3.3.1.2 Microcontrolador PIC16F877.......................................................................................31

3.3.1.3 Implementação do circuito eletrônico ..........................................................................34

3.3.1.4 Implementação do software embarcado .......................................................................36

3.3.1.5 Implementação do software servidor no PC.................................................................41

3.3.2 Operacionalidade da implementação ..............................................................................43

3.4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................46

4 CONCLUSÕES..................................................................................................................48

4.1 EXTENSÕES ....................................................................................................................48

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................49

APÊNDICE A – Circuito Eletrônico ....................................................................................51

APÊNDICE B – Reguladores de tensão ...............................................................................52

APÊNDICE C – Especificação do software embarcado .....................................................53

12

1 INTRODUÇÃO

Com o passar dos anos, o ser humano vêm criando cada vez mais novos dispositivos

de controle, que têm o intuito de facilitar tarefas usuais que transcorrem no dia-a-dia. Caixas

de supermercado, postos de gasolina e até mesmo vídeo locadoras são exemplos práticos que

pode-se citar pelo seu grau de automação. Estes dispositivos possuem os mais diversos fins,

que vão desde o controle de identificação de mercadorias pelo processo de leitura de código

de barras, até identificadores de seres humanos através da leitura da íris ocular.

Com o avanço de tecnologias de redes de computadores, ficou mais viável criar

mecanismos de controle a distância que possam auxiliar a automação de determinadas tarefas,

tais como terminais de consulta de supermercados, onde o cliente passa o produto a ser

adquirido na frente da leitora do terminal e o mesmo repassa a informação do valor.

Fatos como esses serviram de referência para a abordagem deste trabalho - o

desenvolvimento de um dispositivo capaz de ser conectado a um ponto de rede e que possa

monitorar a sala de aula através de transdutores de temperatura, presença, luminosidade e

ruídos, como também auxiliar no controle de presença dos alunos através da leitura do cartão

da biblioteca. Essas informações são transmitidas a um Personal Computer (PC) através da

rede para que um software faça a interpretação destes dados disponibilizando-as em um

navegador de internet.

1.1 OBJETIVOS DO TRABALHO

O objetivo deste trabalho é desenvolver um hardware e um software capaz de

monitorar remotamente salas de aula através da interpretação de sinais dos transdutores

analógicos: temperatura, ruído, luminosidade e presença, como também auxiliar o controle de

presença de alunos em sala de aula através da utilização de uma leitora de código de barras.

Os objetivos específicos do trabalho são:

a) construir um hardware utilizando o módulo uNetEthernet juntamente com um

microcontrolador PIC16F877;

b) acoplar os transdutores de temperatura, ruído, luminosidade e presença ao

microcontrolador;

13

c) acoplar um visor de cristal líquido ao microcontrolador;

d) acoplar uma leitora de código de barras ao microcontrolador;

e) estabelecer comunicação entre o hardware e o software no PC através de rede

ethernet (802.3) sobre o protocolo UDP;

f) desenvolver um software para o PC a fim de realizar a troca de dados com o

hardware;

g) desenvolver um software para o PC que disponibilizará os dados lidos do hardware

em um navegador da internet.

1.2 ESTRUTURA DO TRABALHO

O capítulo 2 apresenta uma introdução sobre redes TCP/IP, protocolo UDP, sockets,

transdutores, módulo uNetEthernet, microcontroladores, Linguagem PicBasic para

microcontroladores, leitor de código de barras, visor de cristal líquido, applets e trabalhos

correlatos.

No capítulo 3 são apresentadas a especificação e a implementação do protótipo. E, por

fim, no capítulo 4, são apresentadas as considerações finais e as sugestões para extensão deste

trabalho.

14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Alguns conceitos fundamentais são apresentados neste capítulo onde são abordados os

tópicos que são de maior relevância, tais como: rede TCP/IP, protocolo UDP, sockets, módulo

uNetEthernet, transdutores, microcontroladores, leitor de código de barras, visor de cristal

líquido e applets. Na última seção tem-se o estudo de trabalhos correlatos.

2.1 REDE TCP/IP

Segundo Péricas (2003, p. 51), TCP/IP representa a arquitetura da rede internet

distribuída em cinco camadas distintas que contém finalidades específicas:

a) camada física: responsável pela transmissão de bits em um canal de comunicação;

b) camada de enlace: responsável pela padronização dos bits, transformando-os em

quadros livres de erros;

c) camada de rede: utilizada para realizar o envio dos pacotes para qualquer destino;

d) camada de transporte: responsável pela estabelecimento de um canal de

comunicação quando dois protocolos fim a fim forem definidos;

e) camada de aplicação: representa a utilização de protocolos de suporte às

aplicações.

Atualmente, o TCP/IP é responsável pela interligação de redes classificadas em função

de sua escala:

a) local area network (LAN): redes locais, com infra-estrutura pequena;

b) metropolitan area network (MAN): redes metropolitanas administradas por

terceiros e que interligam pequenos centros (bairros, cidades);

c) wide area network (WAN): redes geograficamente distantes, e que geralmente tem

por finalidade interligar as LANs.

O modelo de referência TCP/IP está representado na figura 1:

15

Fonte: Péricas (2003, p. 37).

Figura 1 – Arquitetura da rede Internet

2.1.1 Protocolo UDP

Segundo Péricas (2003, p. 90), o protocolo User Datagram Protocol (UDP) não é

orientado à conexão, permitindo que os pacotes IP brutos encapsulados sejam transmitidos ao

destinatário sem garantia de recebimento.

Os fatores que levam algumas aplicações a utilizar o protocolo UDP são devidos ao

tamanho de seu cabeçalho composto por 8 bytes, e por não ter controle de estado de conexão

tornando a comunicação entre dois pontos mais rápida.

Fonte: Péricas (2003, p. 94).

Figura 2 – Diagrama de uma comunicação UDP

16

2.1.2 Socket

De acordo com Scrimger et al. (2002, p. 154), um socket é um mecanismo de

comunicação entre processos. Esses processos podem estar em máquinas distantes ou até

mesmo na própria máquina.

Ainda Scrimger (2002), o socket é a combinação entre o endereço IP de um

determinado nó e o número da porta TCP, que é utilizado especificamente para estabelecer

conexões entre esses processos.

Pelo fato do socket ser um elemento de software, é possível realizar as seguintes

operações: estabelecer comunicação entre processos, enviar e receber dados, encerrar

conexões e esperar por conexões em uma porta específica.

2.2 TRANSDUTORES

Os transdutores, ou popularmente chamados de “sensores”, são dispositivos que

transformam energia não elétrica (temperatura, som, luz, etc.) em informação elétrica (tensão,

corrente, resistência) (TRANSDUTOR, 2006).

Os transdutores, de uma forma geral, funcionam de formas diferentes uns dos outros.

Através de efeitos físico-mecânicos ou efeitos químicos, os transdutores sofrem alterações em

suas propriedades conforme suas características.

Um exemplo comum de um transdutor é o microfone dinâmico, que ao ser submetido a

ação de ondas sonoras, a bobina interna movimenta-se dentro de um campo magnético,

fazendo com que os seus elementos constituintes gerem uma corrente elétrica proporcional a

mesma forma da onda.

17

Fonte: MICROFONES, 2006.

Figura 3 - Microfone dinâmico

2.3 MÓDULO UNETETHERNET

O módulo uNetEthernet é um coprocessador TCP/IP que conecta um microcontrolador

acoplado a ele à internet ou a uma rede ethernet (802.3) (NCHIP, 2006). Sua principal

funcionalidade é ser utilizada como interface entre outros dispositivos conectados através de

seu canal de comunicação serial e uma rede.

Uma das grandes facilidades em trabalhar com este módulo é que ele contém, em sua

arquitetura, um processador de comandos. Estes comandos são recebidos pelo canal serial de

comunicação e processados conforme sua programação. Os resultados deste processamento

são devolvidos para o canal serial.

O processador de comandos mencionado funciona por linha de comandos. Essas linhas

de comandos são da seguinte forma: <IR><commando>argumento.

O <IR> é uma instrução que sinaliza o processador. Essa instrução faz com que o

processador fique esperando um comando específico.

Esse <comando>, determinado por uma letra específica, contém uma determinada

função. Esta função pode vir acompanhada opcionalmente de um argumento.

Os comandos podem ser melhores exemplificados conforme quadro abaixo:

COMANDOARGUMENTO DESCRIÇÃO RESULTADO

IRD atualiza configuração de rede por DHCP OK[CR/LF]

FAIL[CR/LF]

IRN<nome> resolve um nome em um endereço IP

usando o protocolo DNS

Endereço IP[CR/LF]

FAIL DNS[CR/LF]

18

IRP<nome/IP> envia um ping (ICMP) e espera por uma

resposta

OK[xxx]ms[CRLF]

FAIL[CR/LF]

IRUB<porta> espera por um pacote UDP em uma porta

específica

ERROR[CR/LF]

OK[CR/LF]

IRUP[IP/nome]:[porta

destino]:[porta origem]

envia um pacote UDP para o IP:porta

destino de IP:porta origem

DNS FAIL[CR/LF]

ERROR[CR/LF]

OK[CR/LF]

IRUG recebe um pacote UDP NO DATA[CR/LF]

ou

Endereço IP do ponto da

rede que enviou o

pacote[CR/LF]

Porta do ponto da rede

que enviou o

pacote[CR/LF]

Tamanho do

pacote[CR/LF]

Dados do pacote[CR/LF]

IRUV pára de escutar uma porta específica OK[CR/LF]

IRT<socket><nome/IP>:<porta

destino>

conecta um socket TCP a um host remoto

em uma porta específica

FAIL DNS[CR/LF]

FAIL TCP[CR/LF]

ERROR[CR/LF]

IRR<socket> reconecta um socket TCP específico OK[CR/LF]

FAIL SOCKET

DOWN[CR/LF]

IRX<socket> fecha um socket TCP OK[CR/LF]

IRO desliga o processador de linhas de comando OK[CR/LF]

IRES salva as configurações na EEPROM OK[CR/LF]

IREL carrega as configurações previamente salvas

na EEPROM

OK[CR/LF]

IREI invalida a configuração da EEPROM OK[CR/LF]

IRE<endereço>[=valor] lê ou grava um valor em um endereço

específico da EEPROM

<valor>[CR/LF]

IRS<registrador>[=valor] lê ou grava um valor de um registrador <valor>[CR/LF]

Quadro 1 - Comandos IR

Para um maior entendimento sobre a estrutura do módulo, a figura 4 apresenta um

diagrama de blocos.

19

Fonte: NCHIP (2006, p. 9).

Figura 4 - Diagrama de blocos do módulo uNetEthernet

Outra vantagem em trabalhar com este módulo é que não existe a dificuldade em

trabalhar com alguns protocolos, pois os mais simples (Domain Name Server (DNS), Internet

Control Message Protocol (ICMP), User Datagram Protocol (UDP), Transfer Control

Protocol (TCP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Post Office Protocol (POP) e

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)), já estão implementados, podendo ainda ser atualizáveis

ou até implementados caso haja necessidade.

Fonte: BASIC4EVER, 2006.

Figura 5 - Módulo uNetEthernet

20

2.4 MICROCONTROLADORES

Os microcontroladores são computadores programáveis específicos para controlar

dispositivos eletrônicos e que incorporam em sua arquitetura todos os periféricos que a

maioria dos microprocessadores comuns possuem (SILVA JÚNIOR, 1997, p. 1).

Além de contarem com uma arquitetura simples, possuem: linguagem própria

(assembly), pequeno conjunto de instruções e grande quantidade de registradores. Utilizam

poucos ciclos de máquina para executarem instruções, tornando-os rápidos e eficientes.

A vantagem em se desenvolver projetos eletrônicos utilizando microcontroladores é de

que se torna mais prático e barato controlar outros periféricos, auxiliando geralmente o

trabalho de outros processadores maiores.

Um dos grandes recursos que geralmente os microcontroladores possuem é o

conversor analógico-digital, também conhecido como conversor A/D. Trata-se de um circuito

eletrônico capaz de transformar um sinal de grandeza analógica em uma representação digital

dispostos por uma seqüência binária. Pode-se representar um exemplo de conversão

analógico-digital de um conversor de 8 bits, supondo que os valores de 0 a 5 V (volts)

representem binariamente 00000000 a 11111111 (MALVINO, 1985, p. 509).

2.4.1 Linguagem PicBasic para microcontroladores

Segundo a microEngineering Labs (2005), por ser uma linguagem semelhante ao

inglês e mais fácil de ler e escrever do que a ardilosa linguagem assembly, da Microchip

Tecnology Inc. (MICROCHIP, 2004), o PicBasic é uma das linguagens mais rápidas e fáceis

de programar.

Para exemplificar a facilidade em programar com o PicBasic, podem-se citar algumas

instruções, tais como: SERIN e SEROUT – rotinas de leitura e escrita de comunicação serial,

LCDOUT – para mostrar uma informação em um visor de cristal líquido, ADCIN – conversor

analógico-digital, GOSUB – instruções de salto para sub-rotinas, etc.

21

2.5 LEITOR DE CÓDIGO DE BARRAS

Segundo Zyngier e Grossmann (1991, p. 11), o sistema de código de barras é um

símbolo composto de barras paralelas de larguras e espaçamentos variados que representam

uma determinada informação.

Atualmente é a tecnologia mais utilizada no mundo para realizar identificação

automática de qualquer objeto e tem sido usada com sucesso em quase todo o mundo há mais

de 30 anos (ERDEI, 1994).

Conforme Zyngier e Grossmann (1991, p. 12), o procedimento de leitura é feito ao

cruzar um ponto de luz por todas as barras no sentido longitudinal (da esquerda para a direita

ou vice-versa). As barras são as regiões que não refletem a luz vermelha ao equipamento

leitor, e o fundo (espaços) a que reflete. Dessa maneira, o equipamento leitor verifica a

proporção das larguras pela medida do tempo de reflexão ou de sua ausência. As regiões que

não refletem representam o bit “zero”, e as que refletem em bit “um”. Com a seqüência

ordenada destes bits tem-se a representação da informação, conforme figura abaixo:

Fonte: Zyngier e Grossmann (1991, p. 13).

Figura 6 – Processo de leitura de um código de barras

As leitoras de código de barras atualmente estão apresentando interfaces de vários

tipos, sendo as mais comuns: PS/2, seriais e também USB.

22

2.6 VISOR DE CRISTAL LÍQUIDO

Também conhecidos como Liquid Crystal Display (LCD), os visores de cristal líquido

são dispositivos eletrônicos de espessura fina, de baixo consumo, onde as pequenas moléculas

de cristal líquido são perfeitamente arranjadas formando uma matriz de pontos que constituem

o visor.

Cada ponto do visor denomina-se de pixel, que consiste em uma coluna de moléculas

de cristal líquido suspensa por dois eletrodos transparentes e dois filtros polarizados

perpendiculares entre si.

Aplicando uma pequena carga elétrica sobre os eletrodos, as moléculas de cristal

líquido que possuem carga elétrica, mudam as suas forças eletrostáticas. Esta mudança faz

com que a luz atravesse as moléculas variando ou bloqueando a passagem de luz pelos filtros

polarizados (ECRÃ DE CRISTAIS LÍQUIDOS, 2006).

Fonte: LIQUID CRYSTAL DISPLAY, 2006.

Figura 7- Visor de cristal líquido de matriz passiva

2.7 APPLETS

Os Applets são aplicativos que utilizam o Java Virtual Machine (JVM) para serem

executados em um computador (APPLET, 2006).

Segundo Newman et al. (1997, p. 273), as aplicações Java agora podem ser executadas

em qualquer navegador que ofereça compatibilidade com applet e em qualquer tipo de

sistema operacional. Desta forma, as páginas web podem exibir programas complexos sem

exigir instalações prévias de bibliotecas e outros programas que venham o auxiliar.

23

2.8 TRABALHOS CORRELATOS

O trabalho desenvolvido por Vasques (2003) consiste em um protótipo de um sistema

que envia dados por uma rede TCP/IP através da leitura de um teclado, utilizando um

microcontrolador. Neste trabalho, pode-se notar a facilidade em utilizar microcontroladores

para executar determinadas tarefas, visto que se trata de um hardware que possui uma

arquitetura simples e um conjunto de instruções reduzido, tornando simples a sua utilização.

O sistema para automação e controle residencial desenvolvido por Censi (2001),

consiste em um sistema que executa comandos através do recebimento de e-mails. Com este

sistema pode-se perceber a facilidade em desenvolver softwares embarcados, utilizando-se os

protocolos TCP/IP.

O protótipo de controle de acesso para academias de ginástica desenvolvido por Carmo

(2005), realiza transmissão de dados por canais seriais do microcontrolador PIC. Neste

trabalho pode-se verificar a facilidade em trabalhar com as instruções de leitura/envio de

dados pela serial do microcontrolador.

O protótipo de monitoramento desenvolvido por Montibeller Júnior (2005), assemelha-

se muito com este trabalho, pois também se trata de um protótipo de sistema de

monitoramento que também utiliza a rede para enviar os dados monitorados, e que serviu de

referência para pesquisa do presente trabalho.

24

3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

Neste capítulo são abordadas a especificação e a implementação do hardware e do

software do protótipo através de diagramas específicos de cada tópico como também trechos

do código fonte utilizado em seu desenvolvimento.

3.1 REQUISITOS PRINCIPAIS DO PROBLEMA A SER TRABALHADO

O trabalho contém partes de hardware e software, que estão detalhados separadamente

e dispostos em requisitos funcionais (RF) e requisitos não funcionais (RNF).

O hardware deve:

a) coletar os sinais analógicos dos transdutores (RF);

b) estabelecer comunicação com o visor de cristal líquido (RF);

c) estabelecer comunicação com a leitora de código de barras (RF);

d) estabelecer comunicação com o módulo uNetEthernet (RF);

e) estabelecer comunicação com o software no PC (RF);

f) enviar os dados para o software no PC sempre que receber uma requisição (RF);

g) enviar os dados da leitora de código de barras para o software no PC (RF);

h) ser implementado em linguagem PicBasic para microcontroladores (RNF).

O software deve:

a) estabelecer comunicação com o hardware (RF);

b) coletar os dados do hardware através da rede (RF);

c) disponibilizar os dados lidos em ambiente gráfico (RNF);

d) ser implementado em JavaApplet (RNF).

3.2 ESPECIFICAÇÃO

O protótipo divide-se da seguinte forma: um hardware que faz a leitura dos

transdutores e da leitora do código de barras, o software embarcado e um software servidor

25

que será executado em um PC.

Para a especificação do hardware é utilizada a ferramenta Proteus Professional

(LABCENTER ELECTRONICS, 2006).

O software embarcado é especificado pelo diagrama de atividades utilizando UML. A

ferramenta utilizada é a Enterprise Architect 6.0 (SPARX, 2006).

O software servidor que é executado no PC é especificado pelo diagrama de classes e

de atividades utilizando UML. Para este diagrama será utilizada a ferramenta Enterprise

Architect 6.0 (SPARX, 2006).

3.2.1 Especificação do hardware

O circuito eletrônico do hardware está especificado no apêndice A. A ferramenta

utilizada para o desenvolvimento deste tópico foi o Proteus Professional. Neste apêndice,

pode-se notar os sub-circuitos necessários para captar os sinais dos transdutores.

No detalhe A (sub-circuito de controle temperatura), é utilizado um transdutor de

temperatura descrito pelo componente U1 (LM35D). A voltagem de saída do transdutor é

linearmente proporcional a sua temperatura, ou seja, cada 10mV corresponde a 1 ºC.

Pode-se notar que a saída do transdutor de temperatura está ligado a entrada do pino 2

do componente U2, que refere-se ao microcontrolador PIC16F877. Este pino 2 está

programado como conversor analógico-digital.

No detalhe B (sub-circuito de controle luminosidade), é utilizado um Light Dependent

Resistor (LDR). A resistência do LDR é proporcional a sua luminosidade, ou seja, quando a

luminosidade é baixa, a resistência é bem alta, chegando em torno de 1MΩ, e quando sua

luminosidade é alta, sua resistência fica em torno de 10KΩ. Devido a essa característica, fez-

se necessário o uso de um transistor Q1 (BC548) para amplificar o sinal do LDR.

A saída do detalhe B está ligada ao pino 3 do componente U2 que está programado

como conversor analógico digital.

No detalhe C (sub-circuito de controle de ruídos), é utilizado um microfone de eletreto

e um circuito comparador de tensão, determinado pelo amplificador operacional U4 (LM748),

utilizado para amplificar o sinal do microfone. Como este componente possui um ganho

muito elevado (50.000 vezes o valor de entrada), o sinal do microfone, que é muito baixo (em

torno de 20mV), é levado à entrada inversora do componente U4. Os resistores variáveis RV2

e RV3 são utilizados para calibrar o nível de sensibilidade do ruído (alto ou baixo). Uma vez

26

ajustada a sensibilidade do microfone, leva-se o sinal de saída do componente U4, no pino 6,

ao componente U2, no pino 4. O pino 4 do componente U2 está programado como conversor

analógico-digital.

No detalhe D (sub-circuito de controle de presença), é utilizado um transdutor de

presença Advanced da Freelux, que possui um alcance máximo de 10 metros, com ângulo de

captação de 83º horizontal. Quando o transdutor de presença atua, é fornecido uma tensão

igual ao da tensão elétrica que o alimenta. Dessa forma, para que o microcontrolador pudesse

ler esse sinal, foi utilizado um circuito retificador que transforma a tensão alternada de 220V

para a tensão contínua de 4,3V, tornando possível a leitura deste sinal no pino 5, que apenas

verifica se o sinal está superior a 2,0V.

Para que o microcontrolador pudesse ler o sinal da leitora de código de barras,

conforme detalhe E, foi necessário converter o sinal vindo da leitora padrão RS-232 para

Transistor-Transistor Logic (TTL), utilizando-se o componente U3 (MAX232).

No detalhe F, é utilizado uma chave tipo push-button para ativar a interrupção do

microcontrolador para que ocorra a leitura da leitora do código de barras.

A leitora de código de barras utilizada no projeto é do tipo charge-coupled device

(CCD), modelo Cash Way - CCD com interface RS-232 (CASHWAY, 2005), conforme

figura 8.

Fonte: CASHWAY, 2005.

Figura 8 - Leitora de código de barras Cash Way - CCD

No apêndice B consta os reguladores de tensão necessários para suprir energia ao

microcontolador, aos sub-circuitos dos transdutores e ao módulo uNetEthernet.

Os sub-circuitos e o microcontrolador são alimentados por uma tensão de 5V e foi

utilizado o componente U1 (7805). Já o módulo uNetEthernet, que trabalha com tensão de

3,3V, foi utilizado o componente U2 (LM317) com resistores de referências.

O diagrama de componentes do hardware é melhor apresentado pela figura 9.

27

Figura 9 - Diagrama de componentes do hardware

3.2.2 Especificação do software embarcado

A especificação do software embarcado é encontrada no apêndice C, e em seu

desenvolvimento foi utilizado a UML através do diagrama de atividades. A ferramenta

utilizada para o desenvolvimento deste tópico foi a Enterprise Architect.

3.2.3 Especificação do software servidor

A especificação do software servidor é mostrado nos quadros 2 e 3, utlizando-se a

UML no desenvolvimento através dos diagramas de classes e atividades respectivamente. A

ferramenta utilizada para o desenvolvimento deste tópico foi a Enterprise Architect.

28

Quadro 2 - Diagrama de Classe do software servidor

Quadro 3 -Diagrama de atividades do software servidor

29

3.3 IMPLEMENTAÇÃO

Neste capítulo são abordados os componentes, as ferramentas necessárias para o

desenvolvimento, a forma como foi implementada e os resultados deste trabalho.

3.3.1 Componentes e ferramentas utilizadas

Nesta seção são apresentados os componentes e as ferramentas utilizadas para a

construção do protótipo.

3.3.1.1 Módulo uNetEthernet

O primeiro passo no desenvolvimento deste protótipo foi conhecer o módulo

uNetEthernet.

Para conhecer as características e as funcionalidades do módulo, foi necessário criar

um circuito eletrônico montado em um protoboard, utilizando os canais de comunicação serial

que o módulo possui, conforme figura 10.

30

Figura 10 - Circuito de comunicação serial do PC com o módulo uNetEthernet

Para realizar os testes, foi utilizado o aplicativo Hyperterminal do Windows XP,

conforme figura 11.

31

Figura 11 - Testes de comunicação com o módulo uNetEthernet

No topo da figura 11 consta a mensagem inicial do módulo, chamado de boot banner.

Esta mensagem foi exemplificada neste trabalho a fim de apenas mostrar sua funcionalidade,

pois, durante a implementação, foi necessário omiti-la, pois não havia necessidade em realizar

esta leitura e também para simplificar a programação do software do microcontrolador.

Logo abaixo da mensagem inicial, constam alguns comandos para exemplificar sua

funcionalidade, tais como: IR – para checar se o módulo responde, IRS6 – para ler o IP do

módulo, IRS5 – para ler o endereço Media Access Control (MAC) e IRS2D – para checar se o

DHCP está habilitado.

3.3.1.2 Microcontrolador PIC16F877

O segundo passo no desenvolvimento deste trabalho foi conhecer e explorar os

recursos do microcontrolador PIC16F877.

Para a realização dos testes com o microcontrolador antes de sua implementação em

um protoboard, foi utilizado o software Proteus Professional.

Paralelo aos testes acima mencionados, fez-se o uso do software Microcode Studio

(MECANIQUE, 2004) para desenvolver os programas do microcontrolador.

O Microcode Studio é um ambiente de desenvolvimento de programação da linguagem

32

PicBasic. Todo programa compilado por essa ferramenta, gera um arquivo com extensão

“hex”, que é posteriormente utilizado para gravar na memória do microcontrolador.

Para exemplificar o procedimento de compilação e testes, seguem as seguintes figuras:

a) a figura 12 mostra o ambiente de desenvolvimento do Microcode Studio. O

ambiente é prático de usar e conta com uma ferramenta de ajuda para o

desenvolvimento;

Figura 12 - Ambiente do software Microcode Studio

b) após a geração do arquivo “hex” pelo Microcode Studio, faz-se necessário utilizar

o arquivo no software Proteus Professional, que é apresentado na figura 13. O

software Proteus foi muito importante neste ponto do projeto, pois permitiu a

realização de simulações de circuitos eletrônicos antes de colocá-lo em prática em

um protoboard;

33

Figura 13 - Testes com Proteus Professional

c) Na figura 14 é mostrado o software Proteus Professional em execução.

Figura 14 - Proteus Professional em execução

O próximo passo após os testes realizados nos softwares Microcode Studio e Proteus

34

Professional, foi gravar o código “hex” no microcontrolador. Nesta etapa foi montado um

gravador de microcontroladores PIC, para que fosse possível realizar esta operação, conforme

figura 15.

Fonte: MAT’S ELECTRONIC CORNER, 2006.

Figura 15 - Gravador de microcontroladores PIC

O software IC-Prog (IC-PROG, 2000), transfere o conteúdo do arquivo “hex” para o

gravador através da serial do computador, conforme mostrado na figura 16.

Figura 16 - Software IC-Prog

3.3.1.3 Implementação do circuito eletrônico

A implementação do circuito eletrônico do protótipo foi realizada em um protoboard,

35

devido a facilidade na substituição de componentes no desenvolvimento desta fase.

A implementação do circuito pode ser divida em 6 etapas:

a) construção dos circuitos reguladores de tensão;

b) acoplamento do visor de cristal líquido;

c) construção dos sub-circuito dos transdutores;

d) acoplamento dos sub-circuitos dos transdutores ao microcontrolador;

e) estabelecimento de comunicação entre leitora de código de barras e

microcontrolador;

f) estabelecimento de comunicação entre microcontrolador e módulo

uNetEthernet.

A implementação do circuito eletrônico é mostrado conforme figura 17.

Figura 17 - Implementação do circuito eletrônico

36

3.3.1.4 Implementação do software embarcado

Conforme especificação da seção 3.2.2, o software embarcado foi implementado

utilizando-se a linguagem PicBasic para microcontroladores, desenvolvido pela empresa

MICROENGENEERING LABS, INC (MICROENGENEERING LABS, 2005).

O software tem por finalidade mostrar informações no visor de cristal líquido, ler os

sinais dos transdutores, ler os dados da leitora de código de barras e comandar o módulo

uNetEthernet.

Para mostrar os dados no visor do cristal líquido, primeiramente definem-se os pinos

do microcontrolador, conforme o quadro 4.

Quadro 4 - Configuração dos pinos para o LCD

Para ler os sinais dos transdutores, primeiramente definem-se as configurações do

conversor A/D e os pinos de entrada analógica do microcontrolador, conforme quadros 5 e 6.

Quadro 5 - Configuração do conversor A/D

Quadro 6 - Configuração da porta PORTA do microcontrolador

Após definidas as entradas analógicas, utiliza-se o comando ADCIN do PicBasic para

realizar a leitura do sinal conforme quadro 5.

Foi necessário realizar um cálculo para se ter a leitura correta da temperatura, pois o

comando ADCIN retorna um valor decimal da entrada analógica, ou seja, se o conversor foi

configurado para converter valores analógicos em 10 bits, ou seja, 1.024 incrementos. Cada

37

incremento convertido equivale a um valor de tensão correspondido pelo valor de tensão de

referência (Vref) do microcontrolador, que é de 5V, ou seja, 1 incremento equivale a 0,00488V

ou 4,88 mV.

No quadro 5 apresenta-se o seguinte cálculo: o transdutor de temperatura (LM35D),

mencionado na seção 3.2.1, varia 10mV para cada 1º C. Se cada incremento equivale a 4,88

mV, para se obter o valor decimal da leitura basta seguir a fórmula: (Vdecimal = VLM35D / (Vref /

1024) ), aonde VLM35D = temperatura ºC * 0,01V.

Aplicando-se a fórmula, tem-se: Vdecimal = 0,25V / (5V / 1024) => 51,2. Se cada

incremento equivale a 4,88mV, então se multiplicarmos pelo Vref, tem-se a tensão de 256 mV

no transdutor. Por analogia, temperatura = VLM35D / 0,01V => 0,256 / 0,01 => 25,6ºC. Como

não há necessidade de precisão na leitura, optou-se por utilizar valores inteiros na

programação.

Quadro 7 - Leitura analógica

Este procedimento é usual para as rotinas de leitura analógica e faz-se sempre

necessário realizar cálculos dessa ordem para se obter o resultado desejado.

Para mostrar informações em um LCD, o PicBasic possui uma função chamada

LCDOUT, conforme quadro 8.

Quadro 8 - Função para mostrar informações no LCD

Uma das principais funções do microcontrolador é comandar o módulo uNetEthernet.

Essa comunicação se dá pela leitura e envio de um conjunto de bytes através do canal serial

que o microcontrolador e o módulo possuem.

Os comandos são SERIN2 para leitura da serial e o SEROUT2 para enviar o conjunto

de bytes pela serial do microcontrolador. Estes comandos são exemplificados conforme

quadro 9.

38

Quadro 9 - Funções de envio/leitura de dados pela serial

A configuração de comunicação da serial, no quadro acima, se dá pela variável baud,

que está programada neste trabalho para trabalhar com velocidade de 9600bps, 8 bits, 1 stop

bit e sem paridade. Os pinos do microcontrolador necessários para realizar comunicação serial

são definidos pela porta PORTC, que é um registrador de 8 bits. Cada bit do registrador é uma

porta de entrada e saída de dados. O bit 0 do registrador é utilizado para entrada (PORTC.0) e

o bit 1 é utilizado para saída (PORTC.1).

A rotina principal do programa, conforme apêndice C, é mostrado no quadro 10.

Quadro 10 - Rotina principal do software embarcado

A rotina principal de envio dos dados ao software no PC está divida em 4 partes:

a) coletar os dados dos transdutores, definido no programa pelo label get_data,

conforme quadro 11. Neste quadro pode-se notar a importância do comando

39

ADCIN que realiza a leitura analógica convertendo-a em digital, através do

registrador PORTA. Cada bit deste registrador está configurado para receber o

sinal analógico de cada transdutor. Nota-se ainda que cada transdutor possui uma

rotina de cálculo necessária a fim de apresentar o valor desejado para transmitir

posteriormente ao software servidor;

Quadro 11 - Leitura dos transdutores

b) ler dados da leitora de código de barras, definido no programa pela interrupção do

pino RB0 do microcontrolador, conforme quadro 12. Quando o pino RB0 do

microcontrolador é aterrado (0 Volts), ocorre a interrupção e o programa desvia a

execução normal do programa para a rotina do quadro 12. Logo no começo da

rotina, a interrupção é desabilitada para que ocorra a leitura do código de barras

através da leitura serial do registrador RC7 (PORTC.7).

40

Quadro 12 – Rotina de interrupção que realiza a leitura da leitora de código de barras

c) abrir um socket UDP na porta 1024 do módulo uNetEthernet, através do comando

IRUP (quadro 1) conforme apresentado no quadro 13. O comando SEROUT2

envia um conjunto de bytes pela serial do microcontrolador ao módulo

uNetEthernet a fim de abrir o socket e o comando SERIN2 faz a leitura serial dos

dados do módulo, a fim de verificar se o comando foi realizado com sucesso;

Quadro 13 - Rotina de socket com o módulo uNetEthernet

d) envio dos dados ao software servidor mostrado no quadro 14. Todos os bytes ou

conjunto de caracteres que são transmitidos ao módulo uNetEthernet, após a rotina

de socket, são transmitidos ao software servidor pela rede, através do comando

SEROUT2.

41

Quadro 14 - Rotina de envio dos dados ao software servidor

3.3.1.5 Implementação do software servidor no PC

Conforme especificação da seção 3.2.3, o software servidor foi implementado

utilizando-se a linguagem Java que estende funcionalidades da classe applet que implementa

runnable.

O software servidor tem duas finalidades distintas:

a) enviar pacotes broadcast UDP pela porta 8888 na rede ethernet (802.3) com a

intenção de informar ao hardware o seu endereço na rede. Desta forma, o hardware

sempre enviará os dados para o destino corretamente;

b) receber os dados do hardware pelo protocolo UDP e mostrá-los na tela do

computador.

Para que fosse possível a execução de duas rotinas no mesmo software, foi utilizado

um recurso da linguagem Java, chamada Thread. Cada Thread é executada separadamente

dentro do mesmo programa e funcionam de formas independentes.

Conforme quadro 15, segue a implementação da rotina que envia os pacotes UDP para

toda a rede.

Inicialmente é estipulado o endereço de broadcast (255.255.255.255) da rede para a

42

realização de envio dos pacotes de controle. Estes pacotes de controle são montados conforme

a classe DatagramPacket e é incluído uma palavra de controle (“#@MONITOR@#”) nesse

datagrama. Posteriormente são encapsuladas em um socket definido pela classe

DatagramSocket e finalmente transmitidas a rede pelo método send desta mesma classe.

Quadro 15 - Inicialização do pacote e do socket

Após a inicialização, conforme quadro 15 acima, a Thread é iniciada pelo método

start. Ao iniciá-la, a rotina entra no loop infinito, enviando os pacotes UDP a cada 2 segundos

conforme quadro 16.

Quadro 16 - Rotina que envia pacotes UDP a cada 2 segundos

No quadro 17 segue a rotina que efetivamente envia o pacote.

Quadro 17 - Rotina de envio do pacote UDP

43

A segunda Thread iniciada realiza o recebimento dos pacotes UDP vindos do

hardware, conforme quadro 18. Nota-se que a porta definida para receber os pacotes difere da

porta de envio.

Quadro 18 - Rotina de recebimento de dados

3.3.2 Operacionalidade da implementação

A operacionalidade do hardware resume-se em ligar a fonte de alimentação e conectar

o cabo de rede no módulo uNetEthernet.

Durante a inicialização do protótipo, são mostradas algumas mensagens no visor de

cristal líquido, informando procedimentos de inicialização, conforme apêndice C.

44

Figura 18 - Inicialização do protótipo

Na figura 19, é mostrado o protótipo monitorando através dos sinais dos transdutores

de temperatura (T), luminosidade (L), ruído (R) e presença (P).

Figura 19 - Protótipo em funcionamento

Para realizar a leitura do código de barras, faz-se necessário apertar o botão push-

button do protótipo, conforme apêndice A, detalhe F. Em seguida a interrupção é ativada e o

microcontrolador pára a execução do programa para realizar a leitura da leitora de código de

barras, conforme mostra a figura 20.

Figura 20 - Interrupção ativada para ler código de barras

45

Quando o protótipo envia os dados ao software servidor no PC, é mostrada uma

mensagem de confirmação no LCD, conforme figura 21.

Figura 21 - Dados enviados com sucesso

Já o software servidor é executado utilizando-se o appletviewer, conforme figura 22.

Figura 22 - Tela do software servidor

As colunas da figura 21 representam, respectivamente:

a) coluna 1: data/hora do monitoramento;

b) coluna 2: a sala onde está instalado o protótipo e o seu endereço IP entre

parênteses;

c) coluna 3: temperatura em graus celsius do ambiente;

d) coluna 4: luminosidade em escala de 0 a 100%

e) coluna 5: ruído sonoro em escala de 0 a 100%

f) coluna 6: presença, que pode assumir os valores SIM e NÃO;

g) coluna 7: código do cartão do aluno lido pela leitora de código de barras.

46

3.4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os objetivos propostos no desenvolvimento deste trabalho foram alcançados. Porém,

vale salientar alguns desafios e problemas que foram encontrados durante o desenvolvimento,

tais como:

a) estabelecimento de comunicação entre o microcontrolador e o módulo

uNetEthernet – o cristal oscilador de 4 Mhz do microcontrolador era impróprio

para realizar a comunicação pois, segundo o manual, com essa freqüência, não era

possível utilizar velocidade de 9.600 bps. Posteriormente adotou-se um cristal de

20Mhz, conforme indicado na documentação;

b) acoplamento dos transdutores – que envolveu muita pesquisa, simulações e testes

até atingir o resultado desejado;

c) transdutor de ruído – no início do projeto foi utilizado um transistor para

amplificar o sinal do microfone de eletreto. Este, porém, não foi suficiente para

amplificar o sinal, pois o ganho do transistor era muito baixo, tornando este

circuito pouco “sensível” a ruídos (baixa variação). Posteriormente foi utilizado o

amplificador operacional que demonstrou maior eficácia na amplificação do sinal;

d) o acoplamento da leitora de código de barras ao microcontrolador – devido a

escassez do mercado no fornecimento de leitoras seriais, foi realizado muitos

testes de comunicação com leitoras que utilizam o protocolo PS/2, porém sem

sucesso. Posteriormente, foi encontrada e adquirida uma leitora serial;

e) leitora de código de barras – infelizmente a leitora adquirida para este projeto não

foi capaz de ler o código de barras do cartão da biblioteca, devido a superfície de

fundo do código de barras do cartão não ser branca;

f) ambiente de desenvolvimento Java – utilização do software Eclipse, que se tornou

ambiente de desenvolvimento do software servidor.

No decorrer do trabalho, optou-se em adotar o protocolo UDP devido ao módulo

uNetEthernet oferecer mais recursos para este protocolo. Por ser um protocolo não orientado a

conexão, durante a fase de testes, o mesmo respondeu a todas as requisições e os pacotes

foram enviados pela rede sem maiores problemas.

O protótipo de controle de acesso para academias de ginástica, desenvolvido por

Carmo (2005), foi utilizado como referência de estudos no processo de leitura de código de

barras. A partir desta referência, foram realizadas várias tentativas em utilizar o recurso de

47

interrupção serial, porém não se obteve o sucesso desejado pelo motivo do item d acima.

No trabalho desenvolvido por Montibeller Júnior (2005), nota-se que o

microcontrolador e o módulo uNetEthernet praticamente substituem os vários itens que o

módulo TCP/IP do protótipo por ele desenvolvido possui. Porém, o microcontrolador

utilizado não possui memória suficiente para realizar tarefas mais complexas, como por

exemplo, a digitalização de voz ou mesmo a captura de imagens através de câmeras digitais.

48

4 CONCLUSÕES

Foram realizados estudos do microcontrolador PIC16F877, linguagem PicBasic para

microcontroladores, que tornou prática o desenvolvimento do software embarcado, os sub-

circuitos dos transdutores que envolveram muita pesquisa em eletrônica, a utilização de

sockets na programação do protocolo UDP para comunicação, o módulo uNetEthernet, que

apesar de ser um chip pouco difundido, oferece bons recursos para comunicação em redes

ethernet (802.3) e a poderosa linguagem Java de programação, que oferece uma vasta

documentação na internet para a realização de pesquisas.

Uma das principais virtudes deste trabalho foi utilizar o protocolo UDP devido a sua

estrutura ser pequena, permitindo uma maior velocidade dos pacotes trafegando na rede.

Pode-se verificar também, no desenvolvimento deste trabalho, a facilidade em criar

dispositivos de monitoramento remoto utilizando-se componentes comerciais de baixo custo e

fáceis de encontrar no mercado de venda de componentes eletrônicos. Dentre esses

componentes utilizados, destaca-se o módulo uNetEthernet entre os demais devido à

facilidade em transmitir e receber pacotes pela rede, e por permitir troca de informações pelo

seu canal de comunicação serial. Já o microcontrolador PIC16F877, pelo seu baixo custo e

pelo bom conjunto de recursos que tornou prática sua implementação.

4.1 EXTENSÕES

Fica como sugestão para o aprimoramento deste trabalho os seguintes itens:

a) utilizar controle de recebimento dos dados pelo hardware a fim de identificar a

palavra de controle emitida pelo software servidor;

b) criptografar a troca de mensagens entre software servidor e o hardware;

c) utilizar a interface PS/2 para realizar leitura dos dados das leitoras de código de

barras mais novas;

d) utilizar outro microcontrolador que tenha mais memória a fim de tornar o protótipo

mais sofisticado;

e) acoplar teclado numérico para digitação de senha;

f) utilizar leitores biométricos.

49

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ZYNGIER, Mauro L.; GROSSMANN, Fábio. Código de barras: da teoria à prática. São Paulo: Nobel, 1991.

51

APÊNDICE A – Circuito Eletrônico

O diagrama do circuito eletrônico representado pela figura 23, está dividido em blocos

para representar os sub-circuitos dos transdutores presentes do projeto.

Figura 23 – Circuito eletrônico

52

APÊNDICE B – Reguladores de tensão

Na figura 24, consta os reguladores de tensão necessários para o fornecimento de

energia ao protótipo. O componente U1 (7805), responsável por regular a tensão em 5V,

fornece energia para todo o circuito, com exceção do módulo uNetEthernet, que é alimentado

pelo componente U2 (LM317L), que fornece tensão de 3,3V.

Figura 24 - Reguladores de Tensão

53

APÊNDICE C – Especificação do software embarcado

Diagrama de atividades do software embarcado.

ad ad Software EmbarcadoEA 5.1 Unregistered Trial Version EA 5.1 Unregistered Trial Version EA 5.1 Unregistered Trial Version

EA 5.1 Unregistered Trial Version EA 5.1 Unregistered Trial Version EA 5.1 Unregistered Trial Version

























Início

Inicialização variáv eis,LCD, Conversor A/D,Comunicação Serial

Atualiza DHCP

Get IP

MódulouNet OK?MódulouNet OK?

Habi litar DHCP?Habi litar DHCP?

Set Port UDP -> 8888

RespostaServidor OK?

RespostaServidor OK?

Espera RespostaServ idor

Env iar Dados p/Serv idor

Ler Transdutores Ler Leitora Código deBarras

TX OK?TX OK?

Habilitar Interrupção

Esperar 5 segundos

Sim

Sim

Não

Não

Aguarda

Sim

Sim Não

Não

Figura 25 - Diagrama de atividade do software embarcado

Documents

PROTÓTIPO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE SALAS …dsc.inf.furb.br/arquivos/tccs/monografias/2006-2rafaecCechetvf.pdf · RAFAEL CECHET PROTÓTIPO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO