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.

11

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,

15

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.

17

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.

21

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

22

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

26

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

27

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.

28

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

29

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

30

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.

34

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.

38

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

39

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.

41

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