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Centro Universitário Positivo - UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas – NCET Engenharia da Computação Robson Schmidt Pedígrafo para análise dinâmica (pedigrama) Curitiba 2006
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Centro Universitário Positivo - UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas – NCET
Engenharia da Computação Robson Schmidt
Pedígrafo para análise dinâmica (pedigrama)
Curitiba 2006
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Centro Universitário Positivo - UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas – NCET
Engenharia da Computação Robson Schmidt
Pedígrafo para análise dinâmica (pedigrama)
Curitiba 2006
Monografia apresentada à disciplina deProjeto de Final de Curso, como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia da Computação. Orientador: Professor José Carlos da Cunha
iii
TERMO DE APROVAÇÃO
Robson Schmidt
Pedígrafo para análise dinâmica (Pedígrafo)
Monografia aprovada como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia
da Computação do Centro Universitário Positivo, pela seguinte banca examinadora:
Professor José Carlos da Cunha
Professor Valfredo Pilla Junior
Professor Alessandro Zimmer
Curitiba, 22 de outubro de 2006.
iv
AGRADECIMENTOS
Primeiramente aos meus pais, Manfred e Cleide, que me apoiaram em todos os
momentos.
Ao meu orientador, professor Cunha, que confiou em mim em todos os
momentos e por ter me dado total apoio no projeto.
A todos os professores do curso que com seus conhecimentos, contribuiram, de
forma efetiva para realização desse projeto.
v
SUMÁRIO
Lista de Figuras............................................................................................................... vii Lista de Tabelas............................................................................................................. viii Lista de Siglas .................................................................................................................. ix Lista de Símbolos ............................................................................................................. x Resumo ............................................................................................................................. xi Abstract ............................................................................................................................ xii 1. Introdução................................................................................................................1 2. Revisão Bibliográfica..............................................................................................2
2.1. Pressão Plantar ...............................................................................................2 2.1.1. Tipos de Pisadas.........................................................................................3
2.1.1.1. Pisada Normal......................................................................................4 2.1.1.2. Pisada pronada ....................................................................................4 2.1.1.3. Pisada Supinada..................................................................................5
2.1.2. Técnicas existentes para medição da pressão plantar.........................6 2.1.2.1. Esteira de borracha com tinta ............................................................6 2.1.2.2. Sistema Pedar......................................................................................6
2.2. Teoria de Hardware ........................................................................................6 2.2.1. Transdutores e Sensores ..........................................................................7
2.2.1.1. Extensômetros .....................................................................................8 2.2.1.2. Piezoelétricos .......................................................................................9 2.2.1.3. Resistor sensitivo a força (FSR)......................................................10
2.2.2. Microcontrolador........................................................................................12 2.3. Microcontrolador Atmega64 ........................................................................13
2.3.1. Conversor Analógico-Digital....................................................................15 2.3.2. Transmissão de dados .............................................................................15
2.3.2.1. Padrão RS-232...................................................................................15 2.3.2.2. USB (Universal Serial Bus) ..............................................................16
2.4. Teoria de software ........................................................................................16 2.4.1. As bases da orientação a objetos ..........................................................16
2.4.1.1. Conceitos básicos de orientação a objetos ...................................17 2.4.2. Conceito de UML ......................................................................................18
2.4.2.1. Diagramas da UML............................................................................18 3. Projeto ....................................................................................................................21
3.1. Projeto do Hardware .....................................................................................22 3.1.1. Sensores ....................................................................................................23 3.1.2. Microcontrolador........................................................................................23 3.1.3. Transmissão de dados .............................................................................24 3.1.4. Circuito de Alimentação ...........................................................................25
3.2. Projeto do Software ......................................................................................25 3.2.1. Firmware.....................................................................................................25 3.2.2. Software Cliente ........................................................................................28
3.2.2.1. Diagramas de Caso de Uso .............................................................29 3.2.2.2. Diagramas de Sequência .................................................................30 3.2.2.3. Diagrama de Classes........................................................................34 3.2.2.4. Modelo Entidade Relacional (MER)................................................35 3.2.2.5. Prototipos de Tela..............................................................................36
4. Cronograma...........................................................................................................39
vi
5. Estudo da Viabilidade Econômica .....................................................................40 6. Resultados.............................................................................................................41 7. Conclusão..............................................................................................................42 8. Referência Bibliográfica.......................................................................................43 9. ANEXOS ..............................................................Erro! Indicador não definido.
9.1. Esquemático do Microcontrolador ............Erro! Indicador não definido. 9.2. Circuito de Conversão CMOS – RS232 ..Erro! Indicador não definido. 9.3. Circuito dos Sensores ................................Erro! Indicador não definido. 9.4. Esquemático Conversor USB-Serial........Erro! Indicador não definido. 9.5. Circuito de programação do microcontroladorErro! Indicador não
definido. 9.6. Circuito regulador de tensão - 5V .............Erro! Indicador não definido.
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Mapa da pressão plantar durante uma corrida à 4ms-1 .......................2 Figura 2.2 - Mapa de pressão plantar durante uma corrida descalço (a) e
calçado (b)WLEY, 2000) .............................................................................................................3 Figura 2.3 - Pisada Normal............................................................................................4 Figura 2.4 - Pisada Pronada..........................................................................................5 Figura 2.5 - Pisada Supinada. .......................................................................................5 Figura 2.6 - Sistema Pedar ............................................................................................6 Figura 2.7 - Estrutura de um Extensometro ................................................................8 Figura 2.8 - Fenômeno piezoelétrico; a circuito exibindo a corrente em um
material piezoelétrico sofrendo ação de uma força externa; b circuito com o material piezoelétrico sem nenhuma ação externa ..............................................................................10
Figura 2.9 - Sensor FSR...............................................................................................10 Figura 2.10 - Estrutura do sensor FSR......................................................................11 Figura 2.11 - Gráfico resistência x força ....................................................................11 Figura 2.12 - Resposta do sensor FSR quando utilizado um circuito divisor de
tensão...........................................................................................................................................12 Figura 2.13 - Diagrama em blocos do Microcontrolador Atmega64......................14 Figura 3.1 - Posição dos Sensores na Palmilha .......................................................21 Figura 3.2 - Visão geral do sistema ............................................................................22 Figura 3.3 - Diagrama em blocos do Hardware........................................................23 Figura 3.4 - Diagrama em blocos do firmware..........................................................26 Figura 3.5 - Diagrama de estados do Firmware ........................................................27 Figura 3.6 - Fluxograma do Firmware .........................................................................27 Figura 3.7 - Diagrama em blocos do software ...........................................................28 Figura 3.8 - Pressão plantar mostradas no software ...............................................29 Figura 3.9 - Diagrama de Caso de Uso ......................................................................30 Figura 3.10 - Diagrama de Seqüência – Incluir Paciente .........................................31 Figura 3.11 - Diagrama de Seqüência – Alterar Paciente .......................................31 Figura 3.12 - Diagrama de Seqüência – Excluir Paciente .......................................32 Figura 3.13 - Diagrama de Seqüencia – Incluir Usuário ..........................................32 Figura 3.14 - Diagrama de Seqüencia – Excluir Usuário ........................................33 Figura 3.15 - Diagrama de Seqüencia – Alterar Usuário ........................................33 Figura 3.16 - Diagrama de Seqüência – Carregar Avaliação.................................34 Figura 3.17 - Diagrama de Classe ...............................................................................35 Figura 3.18 - Modelo Entidade Relacional (MER)....................................................36 Figura 3.19- Protótipo de Tela - Cadastro de Usuário..............................................37 Figura 3.20 - Protótipo de Tela - Cadastro de Paciente ...........................................37 Figura 3.21 - Protótipo de Tela - Consulta .................................................................38
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1 - Descrição das atividades do cronograma ...........................................39 Tabela 5.1 - Tabela de Viabilidade Econômica ........................................................40
ix
LISTA DE SIGLAS
NCET – Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas. UNICENP – Centro Universitário Positivo. Conversor A/D – Conversor Analógico para Digital. FSR – Force Sensitive Sensor. PC – Personal Computer. CPU – Central Processing Unit. RAM – Random Access Memory. ROM – Read Only Memory. USB – Universal Serial Bus. SRAM – Static Random Access Memory. CMOS – Complementary metal-oxide-semiconductor.
x
LISTA DE SÍMBOLOS
g – Grama. ? - Ohm. V – Volts. k – Kilo(103). M – Mega(106). m – mili. Hz – Hertz. s – segundos.
xi
RESUMO
Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema para medir a pressão
plantar de uma pessoa durante uma caminhada. O sistema é separado em dois
módulos, hardware e software.
O hardware é composto basicamente por sensores de pressão e
microcontrolador. Os sensores de pressão são responsáveis por medir os pontos de
pressão da planta do pé de uma pessoa. O microcontrolador realiza a conversão A/D
dos sinais dos sensores e armazena estas informações em memória interna, para que
seja analisado pelo software.
O software é responsável pela comunicação com o microcontrolador e análise
dos dados da pressão plantar. A comunicação do microcontrolador com o
microcomputador será realizada através da interface serial do microcontrolador, onde
os dados serão transmitidos para o microcomputador via porta serial ou USB. Após a
transmissão, o software irá analisar os dados e mostrar imagens da pressão plantar.
Após a realização de inúmeros testes com o protótipo desenvolvido foi possível
verificar que com o número de sensores utilizados conseguiu-se uma boa análise da
pressão plantar, mas para uma análise mais precisa seria necessário um maior número
de sensores.
xii
ABSTRACT
This work describes the development of a system to measure the plantar
pressure of a person during a walk. The system is separate in two modules, the
hardware and software.
The hardware is composed basically of pressure sensors and microcontroller.
The pressure sensors are responsible for measuring the pressure points of the foot
plant of a person. The microcontroller carries through A/D converter the signals that
comes from the sensors and stores this information in internal memory, so that it is
analyzed by software.
The software is responsible for the communication with the microcontroller and
analysis of the data of the pressure plantar. The communication of the microcontroller
with the microcomputer will be carried through the serial interface of the microcontroller,
where the data will be transmitted for the microcomputer serial port or USB. After the
communication, the software will analyze the data and will show images with the plantar
pressure of the person.
After innumerable tests with the developed system was possible to verify that
with the number of sensors used obtained a good analysis of the plantar pressure, but
for a more necessary analysis a bigger number of sensors would be necessary.
1
1. INTRODUÇÃO
O calçado esportivo é o item mais importante durante uma corrida ou caminhada
e pode ser responsável pelo surgimento de lesões se alguns cuidados não forem
tomados. Atualmente, o avanço tecnológico no desenvolvimento dos calcados é muito
grande e existem diferentes tipos de tênis para cada tipo de pisada: supinada, normal e
pronada.
O teste do pedigrafo é um teste que, através da pressão plantar, se tem a
identificação do tipo de pisada. Variações na estrutura do pé irão influenciar na forma
da pressão plantar.
Com esse projeto a pessoa consegue descobrir com mais facilidade qual é o
tênis ideal que ela deve utilizar para que se tenha menor risco de lesões e melhor
rendimento na sua atividade física.
Atualmente no Brasil não existe nenhum sistema parecido. No mercado
internacional existe o sistema F-Scan que possui 960 sensores distribuídos na palmilha
e realiza 500 aquisições por segundo.
Caso o projeto se torne viável, existe a possibilidade de se desenvolver um
sistema com maior número de sensores e maior número de amostras por segundo,
para que se possa obter a identificação do tipo de pisada mais precisa.
2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Pressão Plantar
A pressão plantar exibe um descrição de como as forças são distribuídas sobre
o pé, assim como também traz informações sobre a estrutura do pé do individuo.
(HAWLEY, 2000)
A medição da pressão plantar pode ser utilizada em varias aplicações. Uma
delas é definir o calçado ideal para cada individuo, outra é identificar as áreas
causadoras de úlcera em pacientes diabéticos e reumáticos. (ZATSIORSKY, 2002)
A Figura 2.1 exibe o mapa da pressão plantar de um individuo correndo à 4ms-1.
(HAWLEY, 2000)
Figura 2.1 - Mapa da pressão plantar durante uma corrida à 4ms-1 (HAWLEY, 2000)
3
A medição da pressão plantar também está sendo usada para examinar os
efeitos da velocidade na corrida. A velocidade na corrida aumenta os picos de pressão
plantar. O maior aumento nos picos de pressão ocorre na lateral e na parte central de
trás do pé. Esses dados podem ajudar os treinadores a aumentar a velocidade de um
atleta e também diminuir o risco de lesões. (HAWLEY, 2000)
O calçado realiza um papel importante para diminuir a pressão sobre o pé
conforme mostra a Figura 2.2. A pressão quando o individuo corre descalço (Figura
2.2(a)) é praticamente 50% maior do que quando ele corre com um calçado (Figura
2.2(b)). (HAWLEY, 2000)
Figura 2.2 - Mapa de pressão plantar durante uma corrida descalço (a) e calçado (b)
(HAWLEY, 2000)
2.1.1. Tipos de Pisadas
Os tipos de pisada são definidos conforme a pressão que o pé exerce sobre o
solo. Existem três tipos de pisada: normal, supinada e pronada. (WHITSETT, 1998)
4
2.1.1.1. Pisada Normal
Esse tipo de pisada tem um arco de tamanho normal. Quando o pé toca o solo
ele rola pela parte interna para absorver e distribuir a força. Essa pisada faz com que
corredores com peso normal tenham uma melhor estabilidade. (WHITSETT, 1998)
Pés com pisada normal deixam uma impressão que apresentam uma conexão
entre a parte de trás e a parte da frente. O tamanho desta conexão é aproximadamente
um terço ou metade da parte da frente. A impressão deixada por esta pisada pode ser
vista na Figura 2.3. (WHITSETT, 1998)
Figura 2.3 - Pisada Normal (Adaptada de WEBRUN)
2.1.1.2. Pisada pronada
A pisada pronada é caracterizado pelo pequeno arco que causa uma pronação
do pé ao tocar o solo. A pronação elevada pode causar problemas de lesões e
também perda da estabilidade quando utilizado calçado com sola dura. (WHITSETT,
1998)
Pés desse tipo apresentam uma conexão larga entre a parte da frente e a parte
de trás do pé. Essa conexão é aproximadamente da largura da parte da frente do pé. A
impressão deixada por esta pisada pode ser vista na Figura 2.4. (WHITSETT, 1998)
5
Figura 2.4 - Pisada Pronada (Adaptada de WEBRUN).
2.1.1.3. Pisada Supinada
O pé com pisada supinada não prona o suficiente quando toca o solo, resultando
em um pobre absorvimento da pressão. O melhor calçado para indivíduos com essa
pisada é um calçado com amortecimento. (WHITSETT, 1998)
Pés com pisada supinada não apresentam uma conexão entre a parte da frente
e a parte de trás do pé. A impressão deixada por esta pisada pode ser vista na Figura
2.5. (WHITSETT, 1998)
Figura 2.5 - Pisada Supinada (Adaptado de WEBRUN).
6
2.1.2. Técnicas existentes para medição da pressão plantar
2.1.2.1. Esteira de borracha com tinta
Nessa técnica a borracha é pintada e um papel colocado sobre a borracha. O
individuo anda sobre a borracha. A pressão exercida pelo individuo sobre a borracha é
transferida para o papel, assim obtendo a impressão plantar. Algumas borrachas têm
uma deformação menor, assim obtendo somente os pontos de maior pressão.
(DAWBER, 2002)
2.1.2.2. Sistema Pedar
O Sistema Pedar, que pode ser visualizado na Figura 2.6, é um sistema que
consiste em uma palmilha que pode ser inserida dentro de um calçado e com isso
medir a pressão da sola do pé no calçado. O principal problema deste sistema é a sua
pouca durabilidade por causa dos sensores. (BARTLETT, 1996)
Figura 2.6 - Sistema Pedar (Adaptado de BARTLETT, 1996)
2.2. Teoria de Hardware
O hardware do sistema é composto de três módulos. O primeiro módulo é
composto por sensores que irão medir a pressão plantar. O segundo é um
7
sistema de tratamento do sinal que enviará os sinais para o terceiro módulo, o qual é
composto por um microcontrolador que irá converter o sinal de analógico para digital e
armazenar os dados numa memória interna.
2.2.1. Transdutores e Sensores
A maior parte dos sistemas usados na instrumentação biomédica dos esportes
são baseados em transdutores capacitivos, condutivos e piezoelétricos.(BARTLETT,
1996)
Um transdutor é um sistema que transforma duas formas de energia para fins de
medida. Ele mede uma forma de energia que está relacionada à outra através de uma
relação conhecida. Assim, por exemplo, medimos pressão utilizando um transdutor que
transforma a força exercida pela pressão em uma tensão elétrica proporcional a
pressão. O transdutor é um sistema completo que produz um sinal elétrico de saída
proporcional à grandeza sendo medida. O sensor, por outro lado, é apenas a parte
sensitiva do transdutor. No caso do transdutor de pressão, o sensor seria um diafragma
capacitivo. (WERNECK, 1996)
Existem dois tipos de sensores em relação ao sinal gerado, podendo ser
analógico ou digital. Sensores analógicos geralmente produzem uma tensão
proporcional a quantidade medida. O sinal pode ser convertido para digital utilizando
um conversor A/D antes do processamento. Sensores digitais são utilizados para
comunicação serial e a informação pode ser lida diretamente de um computador.
(WERNECK, 1996)
Os tipos de sensores mais importantes são os que alteram a resistência (strain
gauge, piezoresistivo e potenciômetro), capacitância, indutância e polarização
(piezoelétrico). (GAUTSCHI, 2006)
O sensor utilizado neste sistema foi um sensor de pressão. Existem diversos
tipos de sensores de pressão, como extensômetros, piezoelétrico e resistor sensitivo a
força (FSR).
8
2.2.1.1. Extensômetros
Em 1856, Lord Kelvin descobriu que a resistência de um condutor altera quando
ele sofre extensão. Mas somente em 1930 que este princípio começou a ser usado.
(WINDOW, 1992)
Extensômetros são dispositivos que são colocados na superfície de um objeto e
a resistência varia em função da extensão que o objeto sofreu. O extensômetro pode
ser usado para medir extensão, força, torque e pressão. A Figura 2.7 exibe a sua
estrutura. (RIZZONI, 2003)
Figura 2.7 - Estrutura de um Extensometro (Adaptado de Sensorland)
A alteração na resistência de um extensômetro é proporcional à extensão que
ele sofre, conforme Fórmula 2.1, onde l é a extensão do strain gauge, R? é a
alteração da resistência, R é a resistência do material e G é a constante chamada de
gauge factor. Para metais a constante gauge factor é aproximadamente 2 e para
semicondutores é aproximadamente 100. Geralmente a alteração da resistência do
extensômetro é convertida em um sinal elétrico utilizando uma ponte de Wheatstone.
Um problema de utilizar um extensômetro é que este altera sua resistência conforme a
temperatura é alterada (BOLTON, 2003)
lGRR
???
Fórmula 2.1 - Alteração da resistência do extensômetro
Existem vários tipos de extensômetros: os resistivos (convencionais), os
semicondutores, os integrados (difundidos) e os de arame vibrante, cuja concepção de
9
funcionamento difere inteiramente dos demais. (Werneck, 1996)
Os extensômetros resistivos de filme são elementos cuja resistência elétrica
varia com a tração ou a compressão. (Werneck, 1996)
Extensômetros semicondutores são utilizados da mesma maneira que seus
pares metálicos, com a diferença de que apresentam uma elevada sensibilidade com a
extensão e com a temperatura. O principio de funcionamento, entretanto, baseia-se no
efeito piezoelétrico. (Werneck, 1996)
Os extensômetros integrados não são utilizados diretamente para medir
extensão, mas para medir pressão. Essa técnica também permite a construção do
extensômetro e do circuito associado, tudo no mesmo processo. (Werneck, 1996).
O extensômetro de arame vibrante utiliza o principio da ressonância mecânica
de um arame esticado entre dois pontos fixos, como uma corda de violão. (Werneck,
1996)
2.2.1.2. Piezoelétricos
A palavra Piezoelectricity veio do grego que significa “eletricidade da pressão”. O
efeito piezoelétrico é complexo e engloba varias áreas da física clássica: mecânica,
elasticidade e força de materiais, termodinâmica, acústica, propagação de ondas,
óptica, eletrostática, fluidos, teoria de circuitos, estudo dos cristais, etc. Provavelmente,
somente poucas disciplinas de engenharia e ciência precisam ser familiares a tantos
campos da física. (VIVES, 2004)
A Figura 2.8a mostra um material piezoelétrico sofrendo uma força externa.
Quando uma pressão é exercida no material piezoelétrico, uma carga aparece na
superfície do cristal. Essa polarização gera um fluxo de cargas livres no condutor. A
Figura 2.8b mostra o material piezoelétrico sem sofrer qualquer ação externa. Neste
caso a polarização que existe quando o material sofre pressão desaparece. (VIVES,
2004)
10
Figura 2.8 - Fenômeno piezoelétrico; a circuito exibindo a corrente em um material
piezoelétrico sofrendo ação de uma força externa; b circuito com o material piezoelétrico
sem nenhuma ação externa (VIVES, 2004)
2.2.1.3. Resistor sensitivo a força (FSR)
O sensor FSR (Figura 2.9) é uma película de polímero que ao incrementar a
força aplicada a resistência diminui.
Figura 2.9 - Sensor FSR
O funcionamento do sensor FSR é muito similar ao de um extensômetro, mas a
estrutura é totalmente diferente. A estrutura do sensor FSR pode ser vista na Figura
2.10.
O gráfico da Figura 2.11 exibe a curva de resistencia pela força exercida sobre o
sensor FSR.
A principal vantagem na utilização de um sensor FSR está no fato deste sensor
ter uma resposta praticamente linear quando utilizado com um um circuito divisor de
tensão. O gráfico da Figura 2.12 exibe a curva de resposta de tensão(V) em relação a
força aplicada(g). É possível otar que a partir de 100g a resposta do sensor fica
11
praticamente linear.
Figura 2.10 - Estrutura do sensor FSR
Figura 2.11 - Gráfico resistência x força
12
Figura 2.12 - Resposta do sensor FSR quando utilizado um circuito divisor de tensão
O sensor FSR utilizado foi o FSR 400 da Interlink Electronics, que possui as
seguintes características:
?? Diâmetro de 0,5cm
?? Altura de 0,2mm a 1,25mm
?? Variação de peso de 100g até 10 kg
?? Tempo de vida estimado de mais de 10 milhões de utilizações
?? Tempo de resposta de 1 a 2 msec
?? Resistência em repouso 1M?
2.2.2. Microcontrolador
Um microcontrolador é um circuito integrado que executa um programa do
usuário, normalmente utilizado para controlar algum dispositivo. (STEINER, 2005)
Microcontroladores são encontrados em uma infinidade de equipamentos, como
forno de microondas, automóveis, teclados, tocadores de CD, telefones celulares,
sistemas de segurança etc. Sistemas baseados em microcontrolador são
13
geralmente fisicamente menor, mais confiável e barato que um sistema baseado em
PC. (STEINER, 2005)
O microcontrolador possui uma unidade de processamento central (CPU),
memória RAM, memória ROM, entrada/saida, porta serial e paralela, temporizadores e
outros periféricos como conversor analógico/digital (A/D). (IOVINE, 2000)
A habilidade de um microcontrolador de armazenar e executar programas faz
dele bastante versátil. Um microcontrolador pode ser programado para realizar
decisões e executar funções baseadas em determinadas situações pré-determinadas e
seleções. Essa habilidade de realizar funções matemáticas e lógicas permite a ele
imitar circuitos eletrônicos. (IOVINE, 2000)
A partir do advento dos circuitos integrados TTL, pode-se delinear três gerações
no que diz respeito à implementação de controladores. (DENYS, 2003)
Na primeira geração estão os projetos envolvendo curcuitos integrados TTl, na
sua maioria. O alto consumo de energia, a grande quantidade de chips envolvidos e a
dificuldade em se realizar reengenharia tornou a segunda geração atraente aos
projetistas. (DENYS, 2003)
O advento dos microprocessadores tornou versátil o projeto de circuitos
destinados ao controle: é a segunda geração de controladores. Boa parte das funções,
antes implementadas por hardware, passou a ser implementadas por software.
(DENYS, 2003)
A terceira geração veio para integrar em um único chip boa parte dessa
estrutura. Microcontroladores integram as funções de um microprocessador, memória
de dados e de intruções e ainda, dependendo da complexidade, portas seriais e
paralelas bidirecionais, conversores A/D, timers, watchdog e outros. (DENYS, 2003)
2.3. Microcontrolador Atmega64
O microcontrolador utilizado no projeto foi o Atmega64 da Atmel que já contém
um conversor analógico-digital interno. Ele possui algumas vantagens, pois possui 8
entradas analógicas e a velocidade de conversão A/D pode chegar até a 15000
14
conversões por segundo, com um precisão de 10 bits.
As principais caracteristicas do microcontrolador Atmega64 utilizado para
adquirir os sinais dos sensores, converte-los e armazena-los são:
?? Arquitetura AVR de 8bits
?? Memória flash de 64kB para programa
?? Memória EEPROM de 2kB
?? Memória SRAM de 4kB
?? 8 Entradas A/D com 10 bits de resolução
Figura 2.13 - Diagrama em blocos do Microcontrolador Atmega64
15
2.3.1. Conversor Analógico-Digital
O conversor analógico/digital converte um sinal analógico para um sinal digital
para ser processado por um circuito digital. O dispositivo mais familiar que realiza essa
conversão é o modem (modulador-desmodulador), que converte sinais digitais do
computador para um sinal analógico e vise versa. (GRIGONIS, 2000)
A conversão analógico digita será explicada a partir do exemplo a seguir, um
conversor A/D de 8 bits, preparado para um sinal de entrada analógica de tensão
variável de 0V a 5V pode gerar números binários de 0 (00000000) a 255 (11111111),
dependendo do sinal de entrada. Se o sinal de entrada do suposto conversor A/D
estiver em 2,5V, o valor binário gerado será 128.
2.3.2. Transmissão de dados
A transmissão de dados do microcontrolador para o microcomputador poderá ser
feita via porta serial RS-232 ou via porta USB.
2.3.2.1. Padrão RS-232
Praticamente todos os computadores têm ao menos uma porta serial RS-232. O
cabo para porta paralela segundo a IEEE-1284 deve ter de no máximo 3,05 a 4,57
metros. Enquanto um cabo para porta serial RS-232 pode ter até 24,38 metros ou mais,
com limite para as especificações do cabo e a velocidade de transmissão dos dados.
(AXELSON, 1997)
No protocolo de comunicação RS-232, caracteres são enviados um a um como
um conjunto de bits. A codificação mais comumente usada é o "start-stop assíncrono"
que usa um bit de inicio, seguido por sete ou oito bits de dados, possivelmente um bit
de paridade, e um ou dois bits de parada sendo, então, necessários 10 bits para enviar
um único caractere. Tal fato acarreta a necessidade em dividir por um fator de dez a
16
taxa de transmissão para obter a velocidade de transmissão. A alternativa mais comum
ao "start-stop assíncrono" é o HDLC. O padrão define os níveis elétricos
correspondentes aos níveis lógicos um e zero, a velocidade de transmissão padrão e
os tipos de conectores. (www.tiosam.com, acessado em 2006)
2.3.2.2. USB (Universal Serial Bus)
O padrão USB foi desenvolvido em 1995 por um consorcio de empresas. A
principal vantagem de se utilizar uma porta USB é que ela é plug and play, ou seja, é
possível conectar um periférico sem a necessidade de reiniciar o computador. Outra
vantagem do USB é que ele suporta até 127 dispositivos conectados na mesma porta
utilizando um HUB externo. Atualmente as portas USB tem uma velocidade máxima de
12Mbps.
2.4. Teoria de software
Essa seção do capítulo apresentará o conhecimento teórico básico de
orientação a objetos e modelagem UML, necessário para o desenvolvimento do
software de interface gráfica.
2.4.1. As bases da orientação a objetos
Diretamente derivado dos conceitos de programação e do projeto orientado a
objetos, a análise e o desenho orientado a objetos são certamente uma das mais novas
abordagens de desenvolvimento de sistemas. A tecnologia de objetos apresenta
componentes chaves que fundamentam a mudança de enfoque no processo de
modelagem e desenvolvimento de aplicações, trazendo benefícios intrínsecos à
filosofia. (FURLAN, 1998)
O sucesso no desenvolvimento de software depende em grande parte do
conhecimento que não só envolve programação e habilidades de gerenciamento, mas
também conhecimento e compreensão das mais recentes industrias de software.
17
(FURLAN, 1998)
A tecnologia de objetos oferece modularidade de seus elementos, podendo-se
tomar um subconjunto existente e integrá-lo de uma maneira difetente em outra parte
do sistema – uma aplicação no universo de objetos consiste de um conjunto de blocos
de construção autocontidos e pré-definidos que podem ser localizados, reparados ou
substituidos. A construção de código autocontido propicia o teste completo antes de ser
utilizado dentro da lógica do sistema de informação. (FURLAN, 1998)
2.4.1.1. Conceitos básicos de orientação a objetos
O primeiro conceito básico é o do próprio objeto. Um objeto é uma ocorrência
específica (uma instancia) de uma classe e é similar a uma entidade/tabela no modelo
relacional somente até o ponto onde representa uma coleção de dados relacionados
com um tema em comum. (FURLAN, 1998)
Um objeto possui tudo que é necessário para conhecer a si próprio – há o
encapsulamento e de operações e atributos atribuindo-lhe vida própria. (FURLAN,
1998)
Em seguida temos o conceito de mensagem. Objetos se comunicam através de
mensagens, isto é, um sinal enviado de um objeto a outro requisitando um serviço
através da execução de uma operação (FURLAN, 1998)
Adjacente ao conceito de mensagem, temos o conceito de polimorfismo, cuja
palavra é originária do grego “muitas formas”. Tais formas se referem a vários
comportamentos que uma mesma operação pode assumir, assim como a capacidade
de uma variável referir-se a objetos diferentes que preenchem responsabilidades
dependendo da mensagem que lhes é passada. (FURLAN, 1998)
Outro conceito importante é o de classe. A classe é uma coleção de objetos que
podem ser escritos com os mesmos atributos e as mesmas operações. Representa
uma idéia ou um conceito simples e categoriza objetos que possuem propriedades
similares, configurando-se em um modelo para a criação de novas instâncias
(FURLAN, 1998)
18
Na criação de classes, há a possibilidade de ocorrer uma conexão semântica de
elementos do modelo entre pai e filho na qual uma classe filha (subclasse) herda as
propriedades de seu pai (superclasse) direta ou indiretamente. Cada classe pode ter
suas propriedades particulares herdadas diretamente da classe pai ou
substituídas/mascaradas nessa transição, assim somente propriedades diferentes
serão declaradas na classe filha. Esse mecanismo que acabou de ser descrito é
chamado de herança. (FURLAN, 1998)
2.4.2. Conceito de UML
A UML é a linguagem padrão para especificar, visualizar, documentar e construir
artefatos de um sistema e pode ser utilizada com todos os processos ao longo do ciclo
de desenvolvimento através de diferentes tecnologias de implementação. (FURLAN,
1998)
A UML é um passo natural na escala de evolução de objetos com o objetivo de:
1. Fornecer aos usuários uma linguagem visual expressiva e pronta para uso visando
o desenvolvimento de modelos de negócio;
2. Fornecer mecanismos de extensibilidade e de especialização para apoiar conceitos
essenciais;
3. Ser independente de linguagens de programação e processos de desenvolvimento;
4. Prover uma base formal para entender a linguagem de modelagem;
5. Encorajar o crescimento no número de ferramentas orientadas a objeto no mercado;
6. Suportar conceitos de desenvolvimento de nivel mais elevado tais como
colaboração, estrutura de trabalho, padrões e componentes;
7. Integrar as melhores práticas.
2.4.2.1. Diagramas da UML
19
O diagrama de classe é um gráfico que mostra a estrutura do sistema : classes ,
tipos e seus conteúdos e relações.
O modo de descrever os vários tipos de modelagem pela UML é através da
notação definida pelos seus vários tipos de diagramas. Um diagrama é uma
apresentação gráfica de uma coleção de elementos de modelo, freqüentemente
mostrando como um gráfico conectado de arcos (relacionados) e vértices (outros
elementos do modelo). (FURLAN, 1998)
Existem vários diagramas propostos pela UML. Serão apresentados apenas os
modelos que serão implementados dentro do escopo desse projeto.
2.4.2.1.1. Diagrama de classe
Gráfico bidimensional de elementos de modelagem que denota a estrutura
estática de um sistema e as classes representam coisas que são manipuladas por esse
sistema. O diagrama de classes é conseiderado estático porque a estrutura descrita é
sempre válida em qualquer ponto no ciclo de vida do sistema. (FURLAN, 1998)
Existem quatro tipos principais de relacionamentos no diagrama de classe.
(FURLAN, 1998)
1. Generalização/especialização: Indica basicamente, o relacionamento entre um
elemento mais geral e um elemento mais específico.
2. Agregação: Usando para denotar relacionamentos todo/parte (por exemplo um ítem
de compra é parte de um pedido).
3. Associação: Utilizado para denotar relacionamentos entre duas classes não
correlatas (por exemplo, um cliente pode alugar várias fitas de vídeo).
4. Dependência: É um relacionamento entre elementos, um independente e outro
dependente, onde uma mudança no elemento independente afetará o elemento
dependente.
20
2.4.2.1.2. Diagrama de caso de uso
Os casos de uso descrevem a funcionalidade do sistema percebida por atores
externos. Um ator interage com o sistema podendo ser um usuário, dispositivo ou outro
sistema. (FURLAN, 1998)
2.4.2.1.3. Diagrama de seqüencia
Apresenta a interação de seqüencia de tempo dos objetos que participam da
interação. As duas dimensões de um diagrama de seqüencia consistem basicamente,
na dimensão vertical (tempo) e na dimensão horizontal (objetos diferentes). (FURLAN,
1998)
21
3. PROJETO
O sistema desenvolvido é composto basicamente por oito sensores de pressão,
um microcontrolador com conversor analógico/digital interno e um software para
visualização das pressões plantares.
Os sensores de pressão utilizados são sensores FSR (Force Sensing Resistor),
pois estes apresentam diversas vantagens, como a relação da pressão pela resistência
que é praticamente linear, pequeno tamanho e não ser necessário um circuito para
realizar o tratamento. Estes sensores foram distribuídos em uma palmilha em pontos
específicos, conforme a Figura 3.1.
Figura 3.1 - Posição dos Sensores na Palmilha
O sinal proveniente dos sensores segue para o microcontrolador Atmega64 da
Atmel que converte e armazena as informações. Após o término da aquisição dos
sinais o sistema é ligado a um microcomputador e um software mostra a pressão
plantar da pessoa durante a análise. Na Figura 3.2 é mostrada uma visão geral do
sistema.
22
Pessoa com a palmilha com os sensores FSR Conversão A/D e
armazenamento das informações
Software com as imagens das pressões
plantares
Figura 3.2 - Visão geral do sistema
3.1. Projeto do Hardware
O hardware envolvido neste sistema realiza a aquisição da pressão realizada
pela pisada de uma pessoa, atravez de sensores FSR, realiza a conversão A/D,
armazena os dados em memória e transmissão de dados vai Serial RS-232 ou USB. O
diagrama na Figura 3.3 exibe um diagrama em blocos do hardware envolvido no
sistema.
Para entender melhor todas as funções desta parte do projeto, o hardware foi
dividido em partes: sensores, microcontrolador e transmissão de dados. Os diagramas
23
esquemáticos completos de cada parte estão no anexo (Erro! A origem da referência
não foi encontrada., Erro! A origem da referência não foi encontrada., Erro! A
origem da referência não foi encontrada., Erro! A origem da referência não foi
encontrada., Erro! A origem da referência não foi encontrada. e Erro! A origem da
referência não foi encontrada.).
Sensores Conversor A/D
Microcontrolador Atmega64
Sinal Analógico
Memória RAM
Sinal Digital
Conversor CMOS/RS232
Sinal Serial CMOS
Sinal Serial RS232
Figura 3.3 - Diagrama em blocos do Hardware
3.1.1. Sensores
No projeto foram utilizados 8 sensores FSR, dispostos na palmilha conforme
mostra Figura 3.1. O sinais dos sensores passam por um buffer e são enviados para o
microcontrolador. O buffer utilizado foi o amplificador operacional LM358 da National
Instruments.
3.1.2. Microcontrolador
O microcontrolador é o elemento responsável pela aquisição e tratamento do
24
sinal proveniente dos sensores, assim como realizar a comunicação com o computador
através de uma interface serial.
O sinal proveniente dos sensores chegam ao microcontrolador na faixa de 0 à
4,7 V. Para isso foi utilizado um diodo zener de 4,7V na entrada referencial do
conversor A/D do microcontrolador.
Pelo pouco espaço disponível em memória RAM no atmega64 é possível
realizar apenas 7 segundos de aquisição, num total de 400 aquisições dos 8 sensores
na palmilha. As aquisições pelos 8 sensores da palmilha foram realizadas de 20ms em
20ms.
Para gravar o firmware no microcontrolador foi necessário desenvolver uma
interface de comunicação. O atmega64 dispoe de três interfaces diferentes:
programação paralela, programação serial e programação SPI. A escolhida foi a SPI.
Esta interface grava via porta paralela do computador mas envia os dados em modo
serial. Foi necessário tambem desenvolver um hardware que pode ser visto em anexo.
3.1.3. Transmissão de dados
A transmissão de dados do hardware para o microcomputador poderá ser feita
via interface serial ou USB.
Para que seja possível realizar a transmissão de dados do microcontrolador para
o computador foi necessário desenvolver uma interface para a comunicação entre o
microcontrolador e o computador, pois o sinal serial do Atmega64 é do tipo CMOS, ou
seja, varia de 0 a 5V, e a porta serial do computador o padrão é o RS-232, que varia de
-8V e +8V.
Para a transmissão pela porta USB foi usado o dispositivo TUSB3410 fabricado
pela Texas Instruments que faz a conversão de uma transmissão serial para USB. O
fabricante fornece junto um driver para ser instalado no computador. Este driver
permite que a porta USB, à qual está ligado o TUSB3410 seja tratada como uma porta
serial.
Com o uso deste driver, é possível disponibilizar uma interface USB para o
25
usuário, sem as complicações de um tratamento especial por software e hardware da
interface USB.
3.1.4. Circuito de Alimentação
A alimentação de todo o hardware é feita através de uma fonte estabilizada que
forneça tensões continuas entre 7V e 15V. Esta tensão é limitada em 5V pelo regulador
de tensão UA7805C da Texas Instruments. Este regulador foi escolhido porque
apresenta uma regulagem de alta precisão.
3.2. Projeto do Software
O software deste projeto foi dividido em duas partes: Firmware e Software
Cliente. O Firmware é o responsável por todo o controle do módulo de hardware,
percorrendo os 8 sensores, realizando a conversão A/D do sinal do sensor
,armazenando os dados em memória e trasmitindo os dados via porta serial ou USB. O
software recebe os dados do módulo de hardware, analisa os dados e exibe as
imagens da pressão plantar em interface gráfica.
3.2.1. Firmware
O firmware ficou responsável pela configuração do microcontrolador, operação
do conversor A/D, armazenamento das informações convertidas e transmissão dos
dados do microcontrolador para o computador, conforme pode ser visto na Figura 3.5.
O programa foi desenvolvido em linguagem C usando o software AVR Studio® 4 da
Atmel. Para gravar o programa no microcontrolador foi utilizado o software PonyProg
2000.
26
Microcontrolador Atmega64
FirmwareConversor A/D
Memória RAM
Figura 3.5 - Diagrama em blocos do firmware
O firmware inicia seu funcionamento configurando todos os perfiféricos que
serão utilizados. Primeiramente, é feita a configuração da porta serial para uma
velocidade de transmissão e recepção de 19200 bps. Após a configuração da porta
serial, é realizado a configuração do conversor analógico digital, para que utilize a
tensão externa de referência. Após esta configuração a interrupção zero é a habilitada.
Depois disso o software aguarda a chegada de uma interrupção, a qual é
chamada quando o botão de inicio de conversão é precionado. Quando o botão é
precionado ele inicia a conversão percorrendo os oitos sensores em serie num total de
400 vezes. Ao termino do processo de conversão ele habilita a interrupção da porta
serial e fica em modo de espera. Ao chegar a interrupção da porta serial, avisando que
o Software Cliente está aguardando os dados, o programa percorre a memória e envia
os dados vai serial para o computador, ao termino o firmware envia uma instrução
avisando do termino. Ao final o programa volta a aguardar que o botão de inicio de
conversão seja precionado.
A Figura 3.7 exibe o fluxograda do processo descrito acima e a Figura 3.5 exite o
digrama de estados.
27
Modo espera 1
Início
Conversão A/DPrecionado botão
Modo espera 2
Termino
Transmissão serial Interrupção Serial
Termino
Figura 3.5 - Diagrama de estados do Firmware
Início
Configura A/D, Serial e
interrupção
Precionado Botão?
Converte os dados vindo dos
sensores
Sim
Não
Recebeu a instrução serial?
Não
Transmite os dados via serial
Figura 3.7 - Fluxograma do Firmware
28
3.2.2. Software Cliente
O Software Cliente recebe as informações vindas do hardware via porta Serial
ou USB e armazena em uma banco de dados. Após a transmissão dos dados o
software realiza uma análise e exibe a pressão plantar da pessoa na tela do
computador. A Figura 3.7 exibe o diagrama em blocos do software.
Análise dos dados
Exibição da impressão plantar em interface
gráfica
Computador
Software Armazenamento em Banco de Dados
Hardware
Figura 3.7 - Diagrama em blocos do software
O Software Cliente foi desenvolvido em linguagem Java, utlizando a ferramenta
Eclipse. O banco de dados utilizado foi o PostgreSQL.
A Figura 3.8 exibe a pressão plantar exibidas no software.
29
Figura 3.8 - Pressão plantar mostradas no software
3.2.2.1. Diagramas de Caso de Uso
A Figura 3.9 ilustra os casos de uso observados no sistema.
30
Sistema
Usuário
Manutenção dePaciente
Carregar Avaliação
VisualizarAvaliação
Manutenção deUsuário
Figura 3.9 - Diagrama de Caso de Uso
Segue uma breve descrição dos casos de uso ilustrados na Figura 3.9.
?? Manutenção de Paciente: realiza o cadastro(inclusão, alteração e
exclusão) de uma pessoa;
?? Manutenção de Usuário: realiza o cadastro(inclusão, alteração e
exclusão) de um usuário;
?? Carregar Avaliação: adquire os dados da avaliação via porta serial;
?? Visualizar Avaliação: mostra a impressão platar da pessoa.
3.2.2.2. Diagramas de Sequência
Os diagramas de sequência abaixo ilustram a ordem das interações dos atores
externos com o sistema e os eventos que eles geram.
As Figuras: Figura 3.10, Figura 3.11 e Figura 3.12 mostram os diagramas de
seqüencia do cadastro de paciente. As Figuras: Figura 3.13, Figura 3.14 e
31
Figura 3.15 mostram os diagramas de seqüencia do cadastro de usuário. A Figura 3.16
mostra o diagrama de seqüencia que carrega a avaliação e grava no banco de dados.
Usuário CtrlPaciente Paciente
IncluirPaciente()
Incluir()
Gravar()
Figura 3.10 - Diagrama de Seqüência – Incluir Paciente
Usuário CtrlPaciente Paciente
AlterarPaciente()
Alterar()
Gravar()
Figura 3.11 - Diagrama de Seqüência – Alterar Paciente
32
Usuário CtrlPaciente Paciente
ExcluirPaciente()
Excluir ()
Avaliacao
Excluir ()
PontosPressao
Excluir( )
Figura 3.12 - Diagrama de Seqüência – Excluir Paciente
Usuário CtrlUsuario Usuario
IncluirUsuario()
Incluir()
Gravar()
Figura 3.13 - Diagrama de Seqüencia – Incluir Usuário
33
Usuário CtrUsuario Usuario
ExcluirUsuario()
Excluir ()
Figura 3.14 - Diagrama de Seqüencia – Excluir Usuário
Usuário CtrlUsuario Usuario
AlterarUsuario()
Alterar()
Gravar()
Figura 3.15 - Diagrama de Seqüencia – Alterar Usuário
34
Usuário CtrlPessoa
BaixarSerial()
Serial
baixarDados:=baixarDados()
Pontos
Pessoa
IncluirAvaliacao (Data, Pontos)
Avaliação Pontos de Pressão
Gravar()
Gravar()
New(Pontos)
New(Ponto)
Figura 3.16 - Diagrama de Seqüência – Carregar Avaliação
3.2.2.3. Diagrama de Classes
O diagrama de classe da Figura 3.17 exibe a estrutura das classes do software.
35
+baixarDados() : int
TransmissaoSerial
+New( in Ponto : int)+Excluir ()+Gravar()
-numPonto : int-Pressao : float
PontosPressao
+Incluir ()+Alterar()+Excluir()+Gravar()+IncluirAvaliacao (in Data : char, in Pontos : int)+SetObsAvaliacao(in Observacao : char )
-CodPessoa : int-Nome : char-DataNascimento : char-Altura : float-Peso : float-Avaliacao : Avaliacao
Pessoa
+New(in Pontos : int)+Excluir()+Gravar()
-CodPessoa : int-Data : string-Observacao : char-PontosPressao : PontosPressao
Avaliacao
1
0..*
0..*
1
+BaixarSerial()+IncluirPessoa()+AlterarPessoa()+ExcluirPessoa()+PegarAvaliacao(in Data : string) : int+SetObsAvaliacao(in Observacao : char)
-Pessoa : PessoaCtrlPessoa
1 11
1
+Incluir()+Excluir ()+Gravar()+Alterar( )
-CodUsuario : int-dataCad : object-Nome : string-Endereco : string-Bairro : string-Cidade : string-Estado : string-Pais : string-CEP : int-CPF : float-RG : string-Telefone : string-Celular : string-DataNasc : object-Senha : string-Apelido : string
Usuario
+IncluirUsuario()+AlterarUsuario()+ExcluirUsuario()
-Usuario : UsuarioCtrlUsuario
1
1
Figura 3.17 - Diagrama de Classe
3.2.2.4. Modelo Entidade Relacional (MER)
A Figura 3.18 mostra o modelo entidade relacional da base de dados.
36
Pessoa
CodPessoa (IE1)
Nome (O) DataNascimento (O) Altura (O) Peso (O)
Avaliacao
CodPessoa (FK)Data
Observacao (O)
PressaoPontos
CodPessoa (FK)Data (FK)NumPonto
Pressao (O)
Usuario
CodUsuario
dataCad Nome Endereco (O) Bairro (O) Cidade (O) Estado (O) Pais (O) CEP (O) CPF (O) RG (O) Telefone (O) Celular (O) DataNasc (O) Senha Apelido
Figura 3.18 - Modelo Entidade Relacional (MER)
3.2.2.5. Prototipos de Tela
As figuras abaixo exibem os prototipos de tela do software.
37
Figura 3.19- Protótipo de Tela - Cadastro de Usuário
Figura 3.20 - Protótipo de Tela - Cadastro de Paciente
38
Figura 3.21 - Protótipo de Tela - Consulta
39
4. CRONOGRAMA
Tabela 4.1 - Descrição das atividades do cronograma
ID Nome da Tarefa Início Final 1 Estudos Gerais Mon 02/01/06 Mon 03/04/06 2 Pesquisa sobre pressão plantar Mon 02/01/06 Mon 03/04/06 3 Documentação Mon 02/01/06 Mon 06/11/06 4 Elaborar proposta Mon 02/01/06 Mon 06/03/06 5 Elaborar especificação tecnica Mon 06/03/06 Mon 03/04/06 6 Elaborar monografia Mon 03/04/06 Mon 12/06/06 7 Elaborar manual do usuário Thu 20/07/06 Mon 06/11/06 8 Projetar hardware Mon 02/01/06 Mon 17/07/06 9 Levantamento dos componentes eletronicos Mon 02/01/06 Mon 03/04/06 10 Estudo dos componentes eletrônicos definidos Mon 06/03/06 Mon 17/04/06 11 Testes com sensores Mon 17/04/06 Mon 01/05/06 12 Montagem do circuito do microcontrolador Mon 17/04/06 Mon 01/05/06 13 Montagem do circuito comunicação microcontrolador/PC Tue 18/04/06 Mon 12/06/06 14 Integração dos modulos de hardware Tue 13/06/06 Mon 17/07/06 15 Implementar Software Thu 01/06/06 Fri 18/08/06 16 Desenvolvimento do código do firmware Thu 01/06/06 Mon 12/06/06 17 Teste algoritmo firmware Tue 13/06/06 Thu 13/07/06 18 Desenvolvimento do protocolo de comunicação do
microcontrolador e o microcomputador Wed 12/07/06 Fri 18/08/06
19 Desenvolvimento do software para exibição da pressão plantar
Mon 12/06/06 Mon 10/07/06
20 Integração SW e HW Mon 21/08/06 Thu 14/09/06 21 Testes Fri 15/09/06 Thu 12/10/06 22 Revisão de toda documentação Fri 13/10/06 Tue 07/11/06
40
5. ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA
Tabela 5.1 - Tabela de Viabilidade Econômica
Componentes Quantidade Preço Total (R$)
Sensor FSR 8 U$$ 3,50 61,60
Microcontrolador Atmega64 1 R$ 5,00 5,00
Cabo Serial 1 R$ 10,00 10,00
Cabo Paralelo 1 R$ 10,00 10,00
Palmilha 1 R$ 40,00 40,00
Componentes eletrônicos (cabos,
amplificadores operacionais, resistores,
capacitores, etc.).
30,00
Total em Reais 156,60
O valor por horas não está mencionado na tabela acima.
41
6. RESULTADOS
O sensores utilizaram se mostraram muito eficiente mas por estes saturararem
quando se chegava aos 10Kg foi necessário colocar uma palmilha para realizar o
amortecimento.
O baixo número de sensores fez com que os resultados não fossem muito
precisos, pois não foi possível obter a impressão plantar de todo o pé.
O processador apresentou um funcionamento bom tanto na conversão como na
transmissão de dados. Mas, por este somente possuir 4Kbytes de memória para
efetuar a gravação fez com que a velocidade de aquisição do sinal fosse diminuida e
com isso, em velocidades maiores não foi possível realizar uma análise da impressão
plantar.
O software conseguiu exibir com clareza as imagens da impressão plantar,
demonstrando as informações vindas do hardware com perfeição.
42
7. CONCLUSÃO
De acordo com a proposta de funcionamento apresentada, o sistema obteve um
desempenho satisfatório. Apesar do número de sensores utilizados ser menor que o
necessário, foi possível realizar uma análise da estrutra do pé quando a pessoa
realizava caminhadas lentas. Umas das melhorias para um novo desenvolvimento
deste sistema é um maior número de sensores para que se possa obter uma maior
precisão na análise da pressão plantar.
O microcontrolador se mostrou eficaz mas pela pouca memória disponível, não
foi possível realizar grandes aquisições nem com a velocidade maior. Outra melhoria
poderia ser a utilização de uma memória externa.
O software se mostrou bastante eficiente e não foram detectados problemas.
Algumas funções extras poderiam ser implementadas, como relatórios, gráficos e
outras formas de auxílio para a análise.
43
8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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