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Trava Micro controlada
Igor Rodrigues Vive
João Pedro dos Santos Fernandes Mario Gomes de Souza Filho
Orientador: Prof. Ivo Moreira de Castro Neto
São Caetano do Sul / SP 2014
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA
Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza
GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Etec “JORGE STREET”
Trava Micro controlada
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como pré-requisito para obtenção do Diploma de Técnico em Mecatrônica.
São Caetano do Sul / SP 2014
Agradecemos primeiramente a Deus e aos nossos familiares, que nos momentos mais difíceis do curso estavam ao nosso lado dando apoio e aos Prof. Ivo e Prof. Salomão.
Resumo
O projeto consiste em uma trava eletro – mecânica controlada, com preço
acessível que é acionada por senha e que tem por finalidade limitar o acesso à
determinados lugares, assim permitindo apenas o acesso de pessoas autorizadas.
Palavras-chave: Segurança, Eletrônica, Tecnologia.
Sumário
Conteúdo
TRABALHO DE CONCLUSÃO DO CURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA ......................................... 8
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................ 13
1.1 Tema e delimitação 9
1.2 Objetivo – geral 10
1.3 Objetivo – especifico 10
1.4 Justificativa 10
1.5 Metodologia 10
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................................................... 11
2.1 MICRO CONTROLADOR .......................................................................................................................... 11
2.1.1 Intel 8051 ............................................................................................................................................ 12 2.1.2 Arduino ............................................................................................................................................... 13
2.2 LCD 13
2.2.1 Funcionamento ................................................................................................................................... 14 2.2.2 LCD 2X16 ........................................................................................................................................... 15
2.3 Fechaduras 16
2.3.1 Fechadura elétrica .............................................................................................................................. 16 2.3.2 Fechadura de sobrepor ....................................................................................................................... 16 2.3.3 Fechadura por eletroímã .................................................................................................................... 17 2.3.4 Fechadura Elétrica Gravo GFE-100B ................................................................................................ 18
2.4 Teclado alfanumérico 19
2.5 Tabela de custos 21
3 PLANEJAMENTO DO PROJETO ................................................................................................................ 22
3.1 Parte elétrica e eletrônica 22
3.1.1Diagrama de blocos ............................................................................................................................. 22 3.1.2 Circuito do Projeto ............................................................................................................................. 23 3.1.3 Tabela de Custos ................................................................................................................................. 24
3.2 Software 24
3.2.1 Introdução ........................................................................................................................................... 24 3.2.1.1 Linguagem C ANSI .......................................................................................................................... 25 3.2.2 Firmware Desenvolvido ...................................................................................................................... 26 3.2.2.1 Introdução ........................................................................................................................................ 26 3.2.2.2 Descrição ......................................................................................................................................... 27 3.2.2.3 Fluxograma ...................................................................................................................................... 28 3.2.2.4 Programa(.c) .................................................................................................................................... 30
3.3 Mecânica 33
3.3.1 Introdução ........................................................................................................................................... 33 3.3.2 Usinagem da Porta ............................................................................................................................. 33 3.3.3 Usinagem da placa de fixação do micro controlador ......................................................................... 36 3.3.4 Batente da Porta ................................................................................................................................. 37 3.3.5 Lista de peças e custos ........................................................................................................................ 38
3.4 FMEA 39
4 CONCLUSÃO .................................................................................................................................................. 40
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................................. 41
1 Introdução
A proposta do projeto é desenvolver uma trava micro controlada. O
diferencial está no custo acessível, considerando a qualidade em relação às
9
mesmas tecnologias apresentadas no mercado. O sistema operacional apresentado
não possui inovações em relação a travas existentes no mercado, porém o objetivo é
customizar o custo de tal recurso.
O projeto se enquadra na área de segurança, que se consiste na realização
de um dispositivo de segurança com trava controlada e senha, personalizando a
necessidade do usuário, onde, se pretende garantir a privacidade de locais
específicos, podendo ser utilizados em locais comerciais, industriais e residenciais.
A trava micro controlada é um elemento que garante privacidade para
ambientes como: cofres, dispensas, estoques e ambientes residenciais, fazendo
com que apenas pessoas autorizadas possam ter acesso.
Limitar a utilização de apenas para chaves, pode ocasionar uma situação de
perda, falsificação ou furto, enquanto a utilização de senha garante que apenas os
que possuírem o conhecimento da mesma possam acessar o local, diminuindo
assim os casos de furtos e acessos de pessoas não autorizadas.
Para garantir que o acesso não se torne impossibilitado em caso de quedas
de energia, ou esquecimento da senha, apenas uma chave estaria disponível para
que seja guardada em um local seguro e utilizada apenas em caso de emergência.
Em caso de queda de energia a senha retornará para sua programação fábrica
proporcionando assim, maior segurança no sentido de que apenas pessoas
autorizadas tenham acesso a senha mestre para retornar o pleno funcionamento do
equipamento.
Para o desenvolvimento do projeto foram desenvolvidos e aplicados
conhecimentos do curso de mecatrônica como: Programação em Linguagem C,
Eletrônica, solda, micro - controladores além de pesquisa em manuais, artigos da
internet e livros.
1.1 Tema e delimitação
É um projeto que se enquadra na área de segurança, que tem como objetivo
restringir lugares específicos. Por este motivo que iremos realizar demonstrações do
funcionamento do micro controlador junto à trava eletrônica possibilitando o acesso
de uma porta através de uma senha.
10
1.2 Objetivo – geral
O objetivo geral consiste na realização de um dispositivo de segurança.
1.3 Objetivo – especifico
Desenvolver uma trava micro controlada com senha.
1.4 Justificativa
Este projeto tem finalidade de garantir a privacidade de locais específicos,
podendo ser utilizados em locais comerciais e industriais.
1.5 Metodologia
Nosso projeto será realizado com base de nossos estudos, no
aprimoramento do sistema de segurança e acesso a lugares específicos, com a
utilização do micro controlador.
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2 Fundamentação Teórica
A trava micro controlada é um elemento que garante privacidade para certo
cômodo, cofres, dispensas, estoques, etc., fazendo com que apenas pessoas
autorizadas possam ter acesso. A utilização de apenas chave pode ocasionar uma
situação de perda, falsificação ou furto, enquanto a utilização de senha garante que
apenas os que possuírem o conhecimento da mesma possam acessar o local,
diminuindo assim os casos de furtos e acessos de pessoas não autorizadas. Para
garantir que o acesso não se torne impossibilitado em caso de quedas de energia,
ou esquecimento da senha, apenas uma chave seria disponibilizada, que seria
guardada em um local seguro, para ser utilizada apenas em caso de emergência.
2.1 Micro controlador
Um microcontrolador ( MCU) é um computador-num-chip, contendo um
processador, memória e periféricos de entrada/saída. É um microprocessador que
pode ser programado para funções específicas, em contraste com outros
microprocessadores de propósito gerais (como os utilizados nos PCs). Eles são
embarcados no interior de algum outro dispositivo (geralmente um produto
comercializado) para que possam controlar as funções ou ações do produto. Outro
nome para o microcontrolador, portanto, é controlador embutido.
Os microcontroladores se diferenciam dos processadores, pois além dos
componentes lógicos e aritméticos usuais de um microprocessador de uso geral, o
microcontrolador integra elementos adicionais em sua estrutura interna, como
memória de leitura e escrita para armazenamento de dados, memória somente de
leitura para armazenamento de programas, EEPROM para armazenamento
permanente de dados, dispositivos periféricos como conversores analógico/digitais
(ADC), conversores digitais/analógicos (DAC) em alguns casos; e, interfaces de
entrada e saída de dados.
Com frequências de clock de poucos MHz (Mega-hertz) ou talvez menos, os
microcontroladores operam a uma frequência muito baixa se comparados com os
microprocessadores atuais, no entanto são adequados para a maioria das
aplicações usuais como, por exemplo, controlar uma máquina de lavar roupas ou
uma esteira de chão de fábrica. O seu consumo em geral é relativamente pequeno,
12
normalmente na casa dos miliwatts e possuem geralmente habilidade para entrar em
modo de espera (Sleep ou Wait) aguardando por uma interrupção ou evento
externo, como por exemplo, o acionamento de uma tecla, ou um sinal que chega via
uma interface de dados. O consumo destes microcontroladores em modo de espera
pode chegar na casa dos nanowatts, tornando-os ideais para aplicações onde a
exigência de baixo consumo de energia é um fator decisivo para o sucesso do
projeto.
2.1.1 Intel 8051
O Intel 8051 faz parte de uma popular família de microcontroladores de
8 bits lançada pela Intel em 1977. É conhecido por sua facilidade de programação,
em linguagem assembly graças ao seu poderoso conjunto de instruções. É tido
como o microcontrolador mais popular do mundo, pois existem milhares de
aplicações para o mesmo, e existem pelo menos dois mil fabricantes produzindo
variantes e clones do modelo. Atualmente possui diversos modelos clones sendo
produzidos por empresas diversas à Intel. Por ser um microcontrolador CISC,
oferece um conjunto de instruções muito vasto que permite executar desde um
simples programa que faz piscar um LED até um programa de controle de acesso
controlado por rede.
O 8051 possui uma memória ROM que faz parte da arquitetura interna
do chip, na qual será armazenado exclusivamente o programa que a CPU executará,
não os dados, pois esses serão gravados em outra memória (RAM), que pode ser
interna ou externa. A memóriaROM tem a característica de poder ser gravada
apenas uma vez, em geral, na fábrica. Este fato inviabiliza que os projetistas utilizem
o8051 em sua bancada. Para realizar projetos, normalmente utiliza-se o 8031 que
não possui esta memória interna de programa (ROM), somente a de dados (RAM).
Neste caso o programa é gravado numa memória externa muito conhecida e barata
chamada EPROM e a gravação é feita por um equipamento também popular,
chamado gravador deEPROM. Além disso, pode-se utilizar uma RAM estática com
excelente resultado, pois com ela, é possível criar o programa num computador
pessoal e enviá-lo ao microcontrolador através de um cabo serial, sem a
necessidade de qualquer outro equipamento auxiliar.
13
2.1.2 Arduino
Arduino, palavra por vezes traduzida ao português como Arduíno, é uma
plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre e de placa única, projetada
com um micro controlador Atmel AVR com suporte de entrada/saída embutido,
uma linguagem de programação padrão, a qual tem origem em Wiring, e é
essencialmente C/C++. O objetivo do projeto é criar ferramentas que são acessíveis,
com baixo custo, flexíveis e fáceis de usar por artistas e amadores. Principalmente
para aqueles que não teriam alcance aos controladores mais sofisticados e de
ferramentas mais complicadas.
Pode ser usado para o desenvolvimento de objetos
interativos independentes, ou ainda para ser conectado a um computador
hospedeiro. Uma típica placa Arduíno é composta por um controlador, algumas
linhas de E/S digital e analógica, além de uma interface ou USB, para interligar-se ao
hospedeiro, que é usado para programá-la e interagi-la em tempo real. Ela em si não
possui qualquer recurso de rede, porém é comum combinar um ou mais Arduino
deste modo, usando extensões apropriadas chamadas de shields. A interface do
hospedeiro é simples, podendo ser escrita em várias linguagens. A mais popular é a
Processing, mas outras que pode comunicar-se com a conexão serial
são: Max/MSP, Pure Data, SuperCollider, ActionScript e Java.
2.2 LCD
Um LCD consiste de um líquido polarizador da luz, eletricamente controlado,
que se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes
polarizadoras. Os eixos polarizadores das duas lâminas estão alinhados
perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos eléctricos que
permitem que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido no interior.
Entre as suas principais características está a sua leveza, sua
portabilidade, e sua capacidade de ser produzido em quantidades muito
maiores do que os tubos de raios catódicos (CRT). Seu baixo consumo
de energia elétrica lhe permite ser utilizado em equipamentos portáteis,
alimentados por bateria eletrônica. É um dispositivo eletrônico-óptico modulado,
composto por um determinado número depixels, preenchidos com cristais
líquidos e dispostos em frente a uma fonte de luz para produzir imagens em
cores ou preto e branco.
14
A mais antiga descoberta que levou ao desenvolvimento da tecnologia
LCD foi a descoberta dos cristais líquidos, em 1888. Em 2008 as vendas
mundiais de televisores com telas de LCD superaram a venda de unidades
CRT. Um monitor de cristal líquido é um monitor muito leve e fino, sem partes
móveis.
A tecnologia LCD já é utilizada há algum tempo. Como exemplo,
podemos citar consoles portáteis que começaram
em relógios digitais, calculadoras, mp4, mp3, DVDs portáteis, câmeras digitais
e celulares.
2.2.1 Funcionamento
Cada pixel de um LCD tipicamente consiste de uma camada de
moléculas alinhadas entre dois eletrodos transparentes e dois filtros
polarizadores. Os eixos de transmissão são, na maioria dos casos,
perpendiculares uns aos outros.
A superfície dos eletrodos que estão em contato com o material de
cristal líquido são tratados de forma a alinhar as moléculas de cristal líquido em
uma determinada direção. Este tratamento consiste tipicamente em uma fina
camada de polímero que é esfregada unidirecionalmente. A direção do
alinhamento do cristal líquido é então definida pela direção da fricção. Os
eletrodos são feitos de um condutor transparente chamado Indium Tin Oxide
(ITO).
Antes de aplicar um campo elétrico, a orientação das moléculas de
cristal líquido é determinada pelo alinhamento com as superfícies dos eletrodos.
Em um dispositivo "twisted nematic" (dispositivo mais comum de cristal líquido),
as direções de alinhamento na superfície dos dois eletrodos são
perpendiculares uns aos outros, e assim as moléculas se organizam em uma
estrutura helicoidal. Isto reduz a rotação da polarização da luz incidente, e o
dispositivo aparece cinza. Se a tensão aplicada à superfície é grande, as
moléculas de cristal líquido no centro da camada assumem quase
completamente forma helicoidal, e a polarização da luz incidente não roda à
medida que passa através da camada de cristal líquido, esta luz será, então,
principalmente polarizada perpendicular ao segundo filtro, e, portanto,
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aparecerá o pixel preto. Ao controlar a tensão aplicada em toda a camada de
cristal líquido em cada pixel, a luz pode ser autorizada a passar em quantidades
variadas constituindo diferentes níveis de cinza.
O efeito óptico de um dispositivo twisted nematic na tensão e no
estado, é muito menos dependente das variações da espessura do dispositivo
do que da tensão no estado desligado. Devido a isto, estes dispositivos são
normalmente operados entre polarizadores cruzados de tal forma que eles
aparecem brilhantes sem tensão (o olho é muito mais sensível às variações do
estado escuro do que ao estado brilhante). Estes dispositivos podem também
ser operados entre polarizadores paralelos, caso em que os estados claro e
escuro estão invertidos. A tensão de estado desligado escuro nesta
configuração aparece manchada, porém, devido a pequenas variações de
espessura em todo o dispositivo.
Tanto o material de cristal líquido quanto o material de camada de
alinhamento contém compostos iônicos. Se um campo elétrico de uma
polaridade específica é aplicada por um longo período de tempo, este material
iônico é atraído para a superfície e degrada o desempenho do dispositivo. Isto é
evitado, através da aplicação de uma corrente alternada ou invertendo a
polaridade do campo elétrico, como o dispositivo é o destinatário (a resposta da
camada de cristal líquido é idêntica, independentemente da polaridade do
campo aplicado).
2.2.2 LCD 2X16
Display LCD de 16 colunas por 2 linhas com backlight azul e escrita branca.
Utilizado em projetos Arduino ou PIC para exibir informações aos usuários, opera
com comunicação de 4bits ou 8bits e possui fácil integração com qualquer
microcontrolador, com várias bibliotecas fáceis de encontrar no mercado.
16
2.3 Fechaduras
Fechaduras são mecanismos instalados nas portas, portões e janelas para
permitir, por meio de chaves apropriadas, sua abertura e fechamento.
2.3.1 Fechadura elétrica
As fechaduras elétricas combinam robustez com qualidade, proporcionando
segurança e tranquilidade às pessoas. Além disto, as fechaduras elétricas para porta
de vidro possuem um design sofisticado, agregando mais beleza ao local onde estão
instaladas.
A linha de fechaduras elétricas é composta por: fechaduras de sobrepor, fechaduras
para portas de vidro e fechos elétricos, o que possibilita diversas aplicações
diferentes.
2.3.2 Fechadura de sobrepor
A linha de Fechadura Elétrica de sobrepor para portas ou portões de metal
ou madeira é compatível com todos os porteiros eletrônicos e vídeo porteiros. Possui
ajuste para portas leves e pesadas e memória mecânica que destrava no primeiro
impulso. Extremamente robustas e duráveis, com exclusivo sistema de segurança
contra destravamento ilícito por impacto que proporciona total segurança ao
ambiente.
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2.3.3 Fechadura por eletroímã
O eletroímã é um dispositivo que tem como princípio de funcionamento
a força de atração eletromagnética.
A fechadura ou trava eletromagnética é composta por um eletroímã e
uma placa metálica chamada de “atraque” ou “blanque”. Quando o atraque se
aproxima da área de atração do campo magnético, posicionada sob as três
barras metálicas da fechadura o atraque se prende de forma que para
conseguir retirá-lo é necessária uma força superior a 150 kgf (quilograma força)
no caso de estar sendo utilizado um eletroímã de 150 kgf.
.
Na figura acima temos o eletroímã e o atraque. Para utilização destes
dispositivos para o travamento de uma porta necessitamos de alimentação 12 Volts
em Corrente Continua e do suporte de fixação.
A trava eletroímã necessita estar sempre energizada, recebendo
continuamente a tensão de 12 VCC para manter as portas fechadas. Para isto é
fundamental o uso de fontes de alimentação ininterrupta (no-break ou geradores)
para manter seu funcionamento mesmo em casos de falta de energia elétrica. Outro
ponto que se deve levar em consideração é a proteção ao máximo dos cabos e fios
de alimentação, evitando que os mesmos fiquem expostos e acessíveis
possibilitando o corte da alimentação e consequentemente a abertura da porta.
Para a instalação de uma fechadura eletromagnética é necessário o suporte
de fixação do eletroímã e do atraque. Este suporte deve ser de acordo com o tipo da
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porta (vidro, madeira, ferro,…), sentido de abertura (dentro, fora, deslizante,…),
posição que será fixada a fechadura (superior, batente) de forma que o “atraque”
fique perfeitamente posicionado sobre o eletroímã quando a porta estiver fechada.
Normalmente o “atraque” é fixado em seu suporte através de parafusos com anéis
de borracha pela sua parte central de forma que possa ter a mobilidade necessária
nas laterais para se ajustar a superfície do eletroímã quando a porta está fechando.
A fechadura trava eletroímã é adaptável a qualquer sistema de comando,
mas é preciso seguir as exigências técnicas do equipamento tais como tensão de
alimentação e corrente nominal. Para controlar o acesso da fechadura
eletromagnética é necessário um comando de abertura normalmente fechado NF,
que deverá funcionar como um interruptor cortando a corrente de alimentação para
abertura da porta. Normalmente se utiliza um sistema Controle de Acesso ou um
circuito acionador composto de uma fonte 12vcc e de uma botoeira NF
(normalmente fechado) para a abertura de uma porta com fechadura eletroímã.
2.3.4 Fechadura Elétrica Gravo GFE-100B
Ficha técnica da Fechadura da qual o grupo usufruiu para o TCC, que possui
as tais características abaixo citadas:
Abertura (lado esquerdo e direito)
Fácil Instalação
Acompanha chaves
Botão de abertura (habilita e desabilita pela chave)
Recebe sinal elétrico enviado pelo vídeo porteiro
Alimentação 12 VDC
Disponível na cor Preta
Fabricado com material inox de alta qualidade
Alta segurança e antifurto
Dimensões (A x L x P): 105 x 155 x 35 mm
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Peso 1 Kg
2.4 Teclado alfanumérico
Teclados matriciais usam uma combinação de quatro linhas e quatro colunas
para proporcionar estados de botão para o dispositivo, tipicamente um
microcontrolador. Debaixo de cada tecla existe um botão de pressão, com uma
extremidade ligada a uma fila, e a outra extremidade ligada a uma coluna.
Para que o microcontrolador possa determinar qual botão foi pressionado, ele
primeiro precisa analisar cada uma das quatro colunas (pinos 1-4) baixa ou alta,
uma de cada vez, e depois consultar o estado das quatro linhas (pinos 5-8).
Dependendo dos estados das colunas, o microcontrolador pode dizer que o botão foi
20
pressionado.
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2.5 Tabela de custos
Descrição dos intens Qtde Valor Unitário Valor total
Kit Micro controlador - AT89S52 Atmel 1 R$ 21,00
R$ 21,00
Kit Interface de Potência - Relé 5V 1 R$ 17,00
R$ 17,00
Kit LCD 2x16 1 R$ 32,00
R$ 32,00
Teclado Alfanúmerico 4x4 1 R$ 20,00
R$ 20,00
Fechadura Gravo 12V 1 R$ 125,60
R$ 125,60
Fonte de alimentação 12V Bivolt 1 R$ 43,00
R$ 43,00
Fonte de alimentação 5V Bivolt 1 R$ 25,00
R$ 25,00
Parafusos, fios, etc. - R$ 30,00
R$ 30,00
Tabua de Madeira 500x300 mm 1 R$ 15,00
R$ 15,00
Placa de Acrílico 180x100 mm 1 R$ 28,00
R$ 28,00
Tinta spray preta 1 R$ 8,95
R$ 8,95
Batente e suporte da porta 1 R$ 250,00
R$ 250,00
Total R$ 615,55
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3 Planejamento do Projeto
3.1 Parte elétrica e eletrônica
3.1.1Diagrama de blocos
23
3.1.2 Circuito do Projeto
O circuito do projeto constitui-se de as estradas e sáidas do micro
controlador e da interface de potência, as entradas do teclado numérico e saídas
para o LCD.
24
3.1.3 Tabela de Custos
Item Preço
aproximado
Ferro de Solda 40W R$
35,96
Estanho para solda
R$
14,07
Fios diversos tamanhos R$
15,00
Kit Micro controlador -
AT89S52 Atmel
R$
21,00
Interface de potência 5V R$
17,00
Teclado Alfanumérico 4X4 R$
20,00
LCD 2x16 R$
32,00
Fonte de alimentação 12V
Bivolt
R$
43,00
Fonte de alimentação 5V
Bivolt
R$
25,00
Total R$
223,03
3.2 Software
3.2.1 Introdução
Software é um conjunto de informações que deve ser seguido por
determinado processador.
Usando uma linguagem mais voltada para a informática para simplificar a
explicação do assunto podemos dizer que software são sequencias de instruções
25
pré-programadas, estas dependendo da ação do usuário acarretarão em um
comportamento já programado e de conhecimento do utilizador.
Para a montagem de um software é necessário primeiramente conhecer
alguma linguagem de programação, linguagem esta que pode ser de alto-nível ou
baixo-nível. Uma linguagem de programação de baixo-nível consiste em uma
linguagem em nível de maquina ou bem próxima a ela e uma linguagem de alto-nível
consiste em uma linguagem bem próxima a do homem.
O processo de execução de um software é basicamente este o programa é
inicialmente carregado na memória principal. Após carregar o programa, o
computador encontra o 'Entry Point' ou ponto inicial de entrada do programa que
carregou e lê as instruções sucessivamente byte por byte.
3.2.1.1 Linguagem C ANSI
A linguagem C é considerada uma linguagem de programação compilada,
também considerada de alto nível que tem por definição não ser necessário
conhecer o processador, ao contrário das linguagens de baixo nível. A linguagem foi
criada em 1972 por Dennis Ritchie no AT&T Bell Labs, originalmente criada para
desenvolvimento do sistema operacional UNIX, a linguagem espalhou-se sendo uma
das principais linguagens de programação hoje existentes.
O C é uma linguagem de programação genérica que é utilizada para a
criação de programas diversos como processadores de texto, planilhas eletrônicas,
sistemas operacionais, programas de comunicação, programas para a automação
industrial, gerenciadores de bancos de dados, programas de projeto assistido por
computador, programas para a solução de problemas da Engenharia, Física,
Química e outras Ciências.
Todas as propriedades da linguagem não são em vão, a linguagem foi criada
com o intuito de facilitar a criação de programas extensos com muito menos erros.
Algumas características da linguagem são:
Um sistema de tipos simples que evita várias operações que não
fazem sentido
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Uso de uma linguagem de pré-processamento, o pré-
processador de C, para tarefas tais como a definição de macros e a inclusão
de múltiplos ficheiros de código fonte;
Ponteiros dão maior flexibilidade à linguagem;
Acesso de baixo-nível, através de inclusões de código Assembly
no meio do programa C;
Parâmetros que são sempre passados por valor para as funções
e nunca por referência (É possível simular a passagem por referência com o
uso de ponteiros);
Definição do alcance lexical de variáveis;
Estruturas de variáveis, (structs), que permitem que dados
relacionados sejam combinados e manipulados como um todo.
Possíveis tipos de armazenamentos de dados são. INT, CHAR, FLOAT,
DOUBLE, STRUCT.
O tipo de dados caracteres (CHAR) armazena caracteres de até 8 bits, ou
seja ele armazena um caractere.
O tipo de dados ponto flutuante (FLOAT) pode armazenar valores com casas
decimais, ou seja, números reais.
O tipo DOUBLE tem o mesmo principio de armazenamento de o FLOAT
porem sua precisão é o dobro da precisão do primeiro.
O tipo estrutura (STRUCT) não é uma variável e sim uma estrutura de
variáveis, essa estrutura é muito útil para a criação de banco de dados e
assemelhados.
3.2.2 Firmware Desenvolvido
3.2.2.1 Introdução
Firmware é um meio de comunicação entre homem e maquina.
Exemplificando, comanda-se uma ação e a maquina consegue interpretar e agir de
determinado modo como esta sendo dito comandado naquela ação.
Existem vários métodos de se comunicar com a maquina, esses métodos
são chamados de linguagens de programação, o que estaremos usando em nosso
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firmware será Linguagem C, que também é conhecida por ser uma linguagem de
alto nível.
Alto nível é a designação para linguagens com sintaxe mais próxima da
compreensão do homem. Porem existe também linguagens de baixo nível, estas por
sua vez contêm sintaxe mais próxima da compreensão da maquina.
3.2.2.2 Descrição
O dispositivo terá uma senha padrão que poderá ser reconfigurada com o
uso da senha mestre. Ao inicio da programação será pedido à senha, sendo sempre
com quatro dígitos.
Se o usuário digitar corretamente a senha, o micro controlador vai acionar a
interface de potencia usando a porta P3_0, assim, acionando a fechadura elétrica e
ao mesmo tempo informará no LCD com a frase “SENHA CORRETA”.
Caso o acontece que o usuário digite a senha errada, será informado no
LCD “SENHA INCORRETA”, após poucos segundos o será pedido novamente à
digitação da senha.
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Desejando a troca da senha, o usuário deve digitar “****”, que
consequentemente pedirá a senha mestre, sendo a senha mestre única em cada
dispositivo, nesse caso a senha mestre é 8051.
Após a digitação correta da senha mestre, será pedida uma nova senha que
irá substituir a padrão, assim gravando como nova senha de acesso, caso esteja
incorreta, o programa irá voltar do ponto de partida, ou seja, pedindo o uso da
senha.
No caso de situações de emergência, como por exemplo, de apagões ou
queima de fonte, a trava possui também o sistema de chave.
Esse sistema de abertura de portas serve não só para residências, mas para
armazéns de acessos em empresas, e áreas reservadas.
3.2.2.3 Fluxograma
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Inicio
Teclado Numérico = 0Trava elétrica = 0
Digitar Senha
Senha Correta ?
Aciona Trava = 1
Atraso 10 s
Senha Mestre
Digite Senha Mestre
Senha Mestre correta ?
Senha Incorreta
Não
Digitar Nova
Senha
Sim
Sim
Sim
Não
Não
Após digitado a nova
senha, será gravada como
senha de desbloqueio, que
acionará a trava.
Desativa Trava = 0
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3.2.2.4 Programa(.c)
#include<at89x52.h>
#include<LCD4.h>
#include<tec4x4m.h>
// DECLARAÇÃO DAS VARIÁVEIS GLOBAIS
code unsigned char DIGITE [17] = {" DIGITE A SENHA ",0X00};
code unsigned char CORRETA [17] ={" SENHA CORRETA ",0x00};
code unsigned char SENHAMESTRE [17] ={" SENHA MESTRE ",0x00};
code unsigned char NOVASENHA [17] ={" NOVA SENHA ",0x00};
code unsigned char REDIGITE [17] ={" REDIGITE SENHA ",0x00};
code unsigned char INCORRETA [17] ={" SENHA INCORRETA ",0x00};
code unsigned char DIGITEMESTRE [17] ={" DIGITE MESTRE ",0x00};
unsigned char TECLA[4];
unsigned char NOVA[4];
unsigned char SENHA[4]={1,2,3,4};
unsigned char MESTRE[4]={0X0E,0X0E,0X0E,0X0E};
unsigned char SENHAMASTER[4]={8,0,5,1};
// FUNÇÃO PRINCIPAL
void main()
{ // Inicio da função principal
int i;
P3_0= 0; // Desliga Porta P3_0
lcd_ini (); // Inicializa LCD
while (1)
{
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caractere - 1a linha
lcd_str (DIGITE); // Escreve MSG
lcd_cmd (0xC6); // Cursor = 1o caractere - 2a linha
for (i=0;i<4;i++)
{
do TECLA[i]=teclado();
while (TECLA[i]==0xFF);
31
lcd_char('*');
}
atraso_lcd(2000);
lcd_clear();
if
((TECLA[0]==SENHA[0])&(TECLA[1]==SENHA[1])&(TECLA[2]==SENHA[2])&(TECL
A[3]==SENHA[3]))
{
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (CORRETA); // Escreve MSG
P3_0=1;
atraso_lcd(1000);
P3_0=0;
atraso_lcd(5000);
}
else
{
if
((TECLA[0]==MESTRE[0])&(TECLA[1]==MESTRE[1])&(TECLA[2]==MESTRE[2])&(T
ECLA[3]==MESTRE[3]))
{
lcd_clear();
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (SENHAMESTRE); // Escreve MSG
atraso_lcd(2000);
lcd_clear();
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (DIGITEMESTRE); // Escreve MSG
lcd_cmd (0xC6); // Cursor = 1o caracter - 2a linha
for (i=0;i<4;i++)
{
do TECLA[i]=teclado();
while (TECLA[i]==0xFF);
lcd_char('*');
32
}
atraso_lcd(2000);
lcd_clear();
if
((TECLA[0]==SENHAMASTER[0])&(TECLA[1]==SENHAMASTER[1])&(TECLA[2]==
SENHAMASTER[2])&(TECLA[3]==SENHAMASTER[3]))
{
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (NOVASENHA); // Escreve MSG
lcd_cmd (0xC6); // Cursor = 1o caracter - 2a linha
for (i=0;i<4;i++)
{
do NOVA[i]=teclado();
while (NOVA[i]==0xFF);
lcd_char('*');
}
atraso_lcd(2000);
lcd_clear();
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (REDIGITE); // Escreve MSG
lcd_cmd (0xC6); // Cursor = 1o caracter - 2a linha
for (i=0;i<4;i++)
{
do TECLA[i]=teclado();
while (TECLA[i]==0xFF);
lcd_char('*');
}
atraso_lcd(2000);
lcd_clear();
if
((TECLA[0]==NOVA[0])&(TECLA[1]==NOVA[1])&(TECLA[2]==NOVA[2])&(TECLA[3]
==NOVA[3]))
{
for (i=0;i<4;i++)
33
{
SENHA[i]=NOVA[i];
}
}
}
}
else
{
lcd_cmd (0x80); // Cursor = 1o caracter - 1a linha
lcd_str (INCORRETA); // Escreve MSG
atraso_lcd(2000);
}
}
}
}
3.3 Mecânica
3.3.1 Introdução
A mecânica desenvolvida é baseada em uma porta comum, porém feita em
escala reduzida devido ao seu tamanho, o batente da porta foi realizado com auxilio
de serralheiro, devido pela falta de conhecimento com o uso de solda e a usinagem
do material utilizado.
3.3.2 Usinagem da Porta
A tabua de madeira utilizada tem a dimensão de 500x300 mm com
espessura 15 mm, onde será usinado para o encaixe da fechadura, do LCD e a
passagem do cabo flat do teclado alfanumérico, conforme a imagem abaixo.
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Após a marcação dos locais a serem usinados na tabua, começamos com a
furação do encaixe do LCD, utilizamos uma furadeira com broca especifica para a
utilização de madeira com diâmetro de 16 mm em cada extremidade apresentada no
desenho para a fixação do LCD. Após a furação foi utilizado um arco de serra para
fazer o recorte do retângulo e utilizando uma lima murça chata para o desbaste e
acabamento.
35
Para a fixação, foi utilizado 4 parafusos com diâmetro de 3,8 mm com 25
mm de comprimento de uso especifico para madeira.
Para o encaixe da fechadura, foi utilizada novamente a furadeira, porém com
uso de uma serra copo de 30 mm, conforme ao desenho especificado pelo
fabricante da fechadura que foi utilizado em nosso projeto.
Para a passagem do cabo flat do teclado, utilizamos novamente a furadeira
com broca de uso especifico para madeira com diâmetro de 5 mm, em cada uma
das extremidades especificada no desenho, e também com uso de uma lima para
desbaste e acabamento.
36
3.3.3 Usinagem da placa de fixação do micro controlador
Para que o micro controlador fixasse atrás da porta, utilizamos uma placa de
acrílico com dimensões de 180x100 mm com espessura de 3 mm para podermos
fazer fixação do micro controlador e a interface de potência na mesma. Conforme a
figura abaixo, determinamos os pontos a serem furados para o encaixe dos
componentes.
Para a usinagem da placa de acrílico, utilizamos a furadeira de bancada que
foi disponibilizada pelo professor de PTCC do nosso projeto, utilizamos duas brocas
de 5 mm de diâmetro para a fixação da placa com a madeira e a segunda broca com
4 mm de diâmetro para o encaixe dos pinos dos componentes.
A figura abaixo demonstra como ficou a placa de acrílico após sua
usinagem.
37
Após a usinagem, foi realizada a fixação dos componentes na placa, e em
seguida a sua fixação na porta, conforme a figura abaixo.
3.3.4 Batente da Porta
Pela falta de conhecimento e pratica na área de solda e usinagem do
material escolhido para a construção do batente que irá simular a abertura de uma
porta em nosso projeto, foi realizado com auxilio de um serralheiro para a usinagem
do batente da porta, com dimensões para o enquadramento da tabua de madeira
que vai simular a porta e com suporte para estabilização. Com dimensões de 580
mm de altura, 380 mm de comprimento e 430 mm de largura da extremidade de uma
base ate a outra.
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3.3.5 Lista de peças e custos
Item Preço aproximado
Ferro de Solda R$ R$ 28,00
Estanho R$ R$ 123,40
Fios R$ R$ 250,00
Total R$ R$ 401,40
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3.4 FMEA
40
4 Conclusão
Automatizar portas nos garante maior segurança em residências, a utilização
do micro controlador, que possui um baixo nível de falhas ajuda na segurança, a
senha poderá ser facilmente programada pelo residente da casa, e a chave também
será para garantir maior segurança, caso o micro controlador falhe.
Tanto o hardware como a mecânica do trabalho tiveram seus inícios muito
tardiamente, se o trabalho fosse refeito uma prioridade seria o tempo para realizar a
mecânica e as demais tarefas determinadas, mas o atraso não atrapalhou muito o
desenvolvimento total do trabalho.
A maior dificuldade que foi encontrada na realização do projeto foi a reunião
dos integrantes, da programação do firmware desenvolvido e a realização dessa
monografia.
Implementações possíveis para o projeto seriam:
Sistemas que abranjam um condomínio inteiro, com a possibilidade de usar
uma programação ligada ao porteiro, o sistema de destrancar a porta por
acionamento de controle remoto/ aplicativo android, o sistema de pânico, para, se
em situações de perigo, a digitação de uma senha de emergência, que acionaria
algum outro dispositivo de alerta.
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Referências
FORSETI, Henrique Braga. Microcontroladores.
http://robolivre.org/conteudo/microcontroladores. Rio de Janeiro, 2014
TAVARES, Bruno. Linguagem C.
http://programacaodescomplicada.wordpress.com/indice/linguagem-c/. Espírito
Santo, 2012
FENTON, Eric. Teclado Alfanumérico. http://www.ehow.com.br/teclado-
alfanumerico-info_32948/. Paraná, 2013
GRAVO, LTDA. Fechadura eletromecânica.
http://www.gravo.com.br/produtos/gravo-home/fechaduras-eletricas/fechadura-
eletrica-para-video-porteiro-gfe-100b. Goiás, 2010
FERNANDES, Maurício. Fechaduras.
http://www.hdl.com.br/produtos/fechaduras. Manaus, 2014
EDWARDS, Timothy. LCD’s. http://www.lcd-
module.com/fileadmin/eng/pdf/doma/dip162-de.pdf. Boston, 2010