UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

ALARME BIOMÉTRICO PARA MOTOCICLETAS

Área de Segurança

por

Márcio Pereira Pedrosa

Antônio de Assis Bento Ribeiro, Mestre Orientador

Campinas (SP), dezembro de 2007

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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

ALARME BIOMÉTRICO PARA MOTOCICLETAS

Área de Segurança

por

Márcio Pereira Pedrosa Relatório apresentado à Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Elétrica para análise e aprovação. Orientador: Antônio de Assis Bento Ribeiro, Mestre

Campinas (SP), dezembro de 2007

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a meus pais e ao meu irmão,

pela participação e incentivo em todos os

momentos da minha vida e também a Angela

Maria que acompanhou toda minha trajetória.

Em paz me deito e logo adormeço, porque só tu,

Senhor, me fazes viver em segurança

Sl 4,9

iii

AGRADECIMENTOS

Agradeço meu professor e orientador Antônio de

Assis Bento Ribeiro pela dedicada orientação

para a realização deste trabalho.

Agradeço também ao professor João Hermes que

direcionou a minha idéia proposta no inicio do

trabalho de conclusão de curso.

SUMÁRIO

LISTA DE ABREVIATURAS................................................................... v LISTA DE FIGURAS ................................................................................ vi LISTA DE TABELAS .............................................................................. vii RESUMO .................................................................................................. viii ABSTRACT ................................................................................................ ix 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................... 1 1.1. OBJETIVOS ...................................................................................................... 2 1.1.1. Objetivo Geral ................................................................................................ 2 1.1.2. Objetivos Específicos...................................................................................... 2 1.1.3. Metodologia .................................................................................................... 2

2. ELEMENTOS QUE COMPÕE O PROJETO ................................... 3 3. A BIOMETRIA ...................................................................................... 4 3.1. MECANISMO DE IDENTIFICAÇÃO ............................................................ 5 3.2. COMO FUNCIONA .......................................................................................... 6 3.3. COMO OBTER BOAS IMAGENS DE IMPRESSÕES DIGITAIS .............. 7 3.4. POSIÇÃO DA IMPRESSÃO DIGITAL .......................................................... 8 3.5. ÂNGULO DE ROTAÇÃO ADIMISSÍVEL DE IMPRESSÃO DIGITAL .... 9

4. PORTA SERIAL .................................................................................. 10 4.1. COMUNICAÇÃO SERIAL SÍNCRONA ...................................................... 10 4.2. COMUNICAÇÃO SERIAL ASSÍNCRONA ................................................. 10

5. COMUNICAÇÃO RS232 .................................................................... 12 6. MICROCONTROLADOR ................................................................. 14 7. MEMÓRIA EXTERNA ...................................................................... 16 8. PROJETO ............................................................................................. 17 8.1. FUNCIONAMENTO ...................................................................................... 17 8.2. DIAGRAMA ELÉTRICO .............................................................................. 20

9. LISTA DE MATERIAIS ..................................................................... 23 10. CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................... 24 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 25 GLOSSÁRIO ............................................................................................. 26 ANEXO I – Especificações de componentes ......................................... 27

LISTA DE ABREVIATURAS

ABESE Associação Brasileira das Empresas de Sistemas Eletrônicos de Segurança DNA Deoxyribonucleic Acid DSP Digital Signal Processor LSB Least Significant Byte MSB Most Significant Byte PIC Controller Integrated Peripherals PIN Personal Identification Number TCC Trabalho de Conclusão de Curso TTL Transistor Transistor Logic USF Universidade São Francisco USB Universal Serial Bus

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Fluxograma do projeto ...................................................................................................... 3 Figura 2. Reconhecimento de Impressões digitais ............................................................................ 4 Figura 3. Pontos de Identificação na digital ..................................................................................... 5 Figura 4. Posição Correta ................................................................................................................ 6 Figura 5. Posição Incorreta .............................................................................................................. 6 Figura 6. Pontos Encontrados .......................................................................................................... 7 Figura 7. Qualidade de impressões digitais ...................................................................................... 8 Figura 8. Posicionamento correto da impressão digital na janela de entrada ..................................... 8 Figura 9. Erros comuns .................................................................................................................... 9 Figura 10. Ângulo de rotação admissível ......................................................................................... 9 Figura 11. Frame Assíncrono Típico .............................................................................................. 10 Figura 12. Diagrama de blocos do Max 232 ................................................................................... 12 Figura 13. Conexão entre dois dispositivos usando porta RS232 .................................................... 13 Figura 14. Microcontrolador ADUC842B ...................................................................................... 14 Figura 15. Memória Externa 128K ................................................................................................ 16 Figura 16. Alarme Biométrico ....................................................................................................... 17 Figura 17. Impressão Digital .......................................................................................................... 18 Figura 18. Memória Externa e Porta Serial .................................................................................... 18 Figura 19. Fluxograma de funcionamento (Cadastro do Usuário) .................................................. 19 Figura 20. Fluxograma de funcionamento (Acesso do Usuário) ..................................................... 19 Figura 21. Diagrama de Blocos do Kit Biométrico ......................................................................... 20 Figura 22. Esquema Elétrico do Kit Biométrico ............................................................................. 20 Figura 23. Esquema Elétrico da Porta Serial (Componente Max 232) ............................................ 21 Figura 24. Memória externa ........................................................................................................... 21 Figura 25. Microcontrolador ADUC842B ...................................................................................... 22

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Sinais Padrão RS232 ..................................................................................................... 13 Tabela 2 - Lista de Materiais ......................................................................................................... 23

RESUMO

PEDROSA PEREIRA, Márcio. Alarme Biométrico para Motocicletas. Campinas, Ano. 2007 f. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade São Francisco, Campinas, 2007. Diariamente a mídia expõe noticiários de casos de roubos e furtos à veículos e mostra que o índice deste crime vem aumentando em todo o Estado Nacional através dos inúmeros casos apresentados. Por exemplo, o jornal Estadão do Norte, afirma que em 2006 foram registrados na Capital de São Paulo mais de 205 furtos de carros, 339 furtos de motos, contra 71 roubos de carros e 226 roubos de motocicletas. No interior os números também são assustadores, 137 carros e 665 motos foram furtados. (Filho, 2007). E ainda, numa reportagem ao portal nacional, o comando da 1ª Companhia de Policiamento Militar de Botucatu alertou os proprietários de motos, a redobrarem os cuidados ao estacionarem em vias públicas, dado o aumento verificado nas ocorrências de furtos, desde abril deste ano. (Raimundo, 2007). O crescente aumento do índice de assaltos, roubos, seqüestros e outros crimes, nos últimos anos, tem contribuído consideravelmente para o crescimento do setor de segurança eletrônica e patrimonial no país. Dados da Associação Brasileira das Empresas de Sistemas Eletrônicos de Segurança (ABESE) apontam um crescimento em torno de 20% ao ano em equipamentos e serviços de segurança eletrônica. (SunSeg, 2007). Com base nas informações apresentadas e como proteção pessoal sendo eu também um condutor de moto, propus desenvolver um modelo de alarme biométrico para uso em motocicletas. Um modelo diferenciado dos alarmes atuais vendido no mercado, cuja função é impedir que qualquer pessoa que não seja cadastrado com sua digital acione a partida da motocicleta, ou seja, apenas aqueles que cadastrarem uma senha digital biométrica no alarme, terão acesso para ligar a motocicleta. Com a instalação do alarme, dificultará a ação dos bandidos, reduzindo significamente o número de roubos e furtos de motocicletas. Palavras-chave: Alarme Biométrico para Motocicletas.

ABSTRACT

Everyday the media exposes news about cases of thefts and robberies of vehicles and shows that the

crime rate for these felonies has been rising all around the National State through the numberless

cases presented. For instance, the newspaper Estadão do Norte, affirms that in 2006 more than 205

cases of car robberies were registered only in São Paulo state capital, along with 339 motorcycle

thefts, 71 car robberies and 226 motorcycle robberies. In the countryside, the numbers are also

frightening: 137 cars and 665 motorcycles have been robbed. (Filho, 2007)

Beyond this, in a report to “Portal Nacional” the “commando of 1ª Companhia de Policiamento

Militar of Botucatu” has alerted the motorcycle owners to double the attention when parking in

public areas, due to the rise of theft occurrences sin april 2006. (Raimundo, 2007)

The rising number of assalt, robberies, kidnapping and other crimes in the past years has been

contributing considerably to the growth of the electronic and property security sector. Data from

the Brazilian Association of Electronic Systems of Security show an increase of about 20% a year

in equipment and services of electronic security. (SunSeg, 2007)

Based on the information presented and as personal protection for myself being a motorcycle user,

I have proposed developing a model of a biometric alarm for motorcycle usage.

A model which is distinguished from the current alarms sold in the market, with the function of

keeping anyone who doesn’t have its fingerprint cadastred from starting the motorcycle engine,

which means, only those who cadastre a digital biometric password to the alarm will have access to

turning on the motorcycle.

With the installation of the alarm, the action of the thieves will be blocked, reducing significantly

the number of robberies and thefts of motorcycles.

Keyword: Biometric Motorcycle Alarm

1. INTRODUÇÃO

Há tempos que se faz necessário o uso de mecanismos para restringir o acesso a

determinados locais e com a busca pela solução perfeita de problemas gerado pelo próprio homem.

Uma das idéias mais promissoras que surgiu é o uso da Biometria. Biometria (do grego Bios = vida,

metron = medida) é o uso de características biológicas em mecanismos de identificação. Entre essas

características tem-se a íris (parte colorida do olho), a retina (membrana interna do globo ocular), a

impressão digital, a voz, o formato do rosto e a geometria da mão. Há ainda algumas características

físicas que poderão ser usadas no futuro, como DNA (Deoxyribonucleic Acid) e odores do corpo.

Para este projeto a escolha foi trabalhar com a característica biológica em mecanismos de

identificação com o método de impressão digital. O uso de impressão digital é uma das formas de

identificação mais usadas. Consiste na captura da formação de sulcos na pele dos dedos ou das

palmas das mãos de uma pessoa. Esses sulcos possuem determinadas terminações e divisões que

diferem de pessoa para pessoa. Para esse tipo de identificação existem, basicamente, três tipos de

tecnologia: óptica, a qual será usada, que faz uso de um feixe de luz para ler a impressão digital;

capacitiva, que mede a temperatura que sai da impressão; e ultra-soônica, que mapea a impressão

digital através de sinais sonoros.

Como o roubo e furto de motocicletas continuam a aumentar, sendo assustador e o fator

principal que levam esses delinqüentes praticarem o crime é à procura de peças para contrabandear,

ou seja, a realizar o comércio ilegal de peças, propus então desenvolver um projeto utilizando a

tecnologia da biometria, desenvolvendo o Alarme Biométrico para Motocicletas, para que o

consumidor possa proteger seu bem contra essas ações.

A função do alarme biométrico é causar a interrupção da ignição da motocicleta de maneira

que apenas o condutor, ou, aquele que possuir o registro da impressão digital possa acionar a

motocicleta. E utilizar um sistema de emergência para eventuais problemas.

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1.1. OBJETIVOS

1.1.1. Objetivo Geral

Desenvolver um modelo de alarme biométrico para motocicletas, diferenciado dos alarmes

atuais vendido no mercado.

1.1.2. Objetivos Específicos

Existem diversos maneiras de se desenvolver um alarme mesmo ele sendo biométrico ou

não. Então os objetivos específicos deste projeto são:

• Propor uma topologia de circuito eletrônico que integrado com um kit biométrico,

realize as funções de acesso ou interrupção da ignição da motocicleta;

• Descrever como é realizada a captura da imagem digital através da biometria.

• Desenvolver uma lógica através da linguagem de programação “assembly” que será

aplicado no circuito eletrônico, para realizar o acesso ou interrupção da motocicleta

• Apresentar uma solução para situações de emergência;

1.1.3. Metodologia

A metodologia para o desenvolvimento do projeto é programar um microcontrolador, ou

seja, desenvolver controles lógicos, pois a operação do sistema baseia-se nas ações lógicas que

devem ser executadas, que em comunicação com sensor biométrico pela interface RS232

poderemos fazer o controle de alguns pontos gerando a interrupção da motocicleta.

Foi definido alguns pontos da motocicleta para gerar a interrupção, são eles: bateria, bobina

de ignição, módulo de controle de ignição, interruptor de ponto morto.

Para os casos de emergência, é criado um sistema de codificação entre os fios, ou seja, uma

lógica com os fios onde somente o condutor saberá reativar o sistema.

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2. ELEMENTOS QUE COMPÕE O PROJETO

Para entendermos o desenvolvimento e funcionamento do Alarme Biométrico para

Motocicletas, foi criado uma seqüência de elementos que o compõe o projeto, como ilustrado pelo

fluxograma na figura 1. Os elementos são: kit biométrico, Porta Serial RS232, Microprocessador e

Memória Externa.

Figura 1. Fluxograma do projeto

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3. A BIOMETRIA

Biometria pode ser melhor definido como a medida das características fisiológicas e/ou

comportamentais que podem ser utilizadas para verificar a identidade de uma pessoa. Essas

características incluem impressões digitais, varredura de íris e retina, geometria da mão, padrões de

voz, reconhecimento facial e outras técnicas. Elas são do interesse de qualquer área onde seja

importante verificar a verdadeira identidade de uma pessoa. Inicialmente, essas técnicas foram

empregadas em aplicações especializadas em alta segurança, mas atualmente estão sendo utilizadas

numa grande variedade de situações. Enquanto que senhas, cartões e PIN´s trabalham com a idéia

de o usuário saber uma senha ou carregar consigo um objeto que o identifique, o que pode ser

facilmente esquecido ou perdido, a biometria trabalha com a idéia de o que o usuário é:

características inerentes a cada um, que não podem ser mudadas ou passadas para um terceiro.

Nesse contexto, destaca-se a tecnologia de reconhecimento de impressões digitais, por um

melhor custo-benefício no produto final, como mostra a figura 2. São vários os tipos de impressões

digitais conhecidos, dentre eles estão:

Figura 2. Reconhecimento de Impressões digitais

Grande parte dos algoritmos existentes trabalham com a idéia de extração de minutiae da

impressão digital capturada. Essas minutiaes são pontos específicos utilizados para identificar e

fazer as comparações entre as digitais. Na figura 3 tem-se uma idéia de como são esses pontos:

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Figura 3. Pontos de Identificação na digital

No que se trata de extração de pontos de impressões digitais, são duas as maneiras de se

reconhecer um usuário cuja impressão já está cadastrada no sistema: verificação e identificação.

Na verificação, é necessário que o usuário apresente um código ou um cartão para fazer-se

uma busca no banco de dados de sua identidade, juntamente com o modelo armazenado de sua

impressão digital, previamente coletado no momento de seu cadastro no sistema. Então, captura-se

uma impressão digital desse usuário para ser feita uma comparação (1:1) entre essa digital coletada

e a que estava armazenada no banco de dados. O resultado é verdadeiro ou falso, de acordo com o

resultado da comparação entre as digitais.

Já no processo de identificação, não é necessário que o usuário forneça nenhum tipo de

identificação prévia para o sistema. Apenas captura-se sua impressão digital e faz-se uma

comparação (1:N) com os modelos de digitais armazenados no banco de dados. Essa operação

necessita de um maior poder de processamento que a verificação, por se fazer uma pesquisa com

várias digitais, e não apenas com uma.

3.1. MECANISMO DE IDENTIFICAÇÃO

A figura 4 abaixo mostra o correto posicionamento de um dedo sobre a janela óptica, em

seguida podemos ver na figura 5 o método incorreto. Para identificar corretamente o usuário, pede-

se para posicionar o dedo à alguns milímetros além da janela óptica, esta distância é representado

no diagrama pela variável D, varia em função do tamanho do dedo da pessoa. Para os nossos

propósitos, pode-se dizer que D é equivalente a 5 milímetros. Porque a maior parte das informações

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utilizadas pela impressão digital é encontrado na área carnuda do dedo, ou seja no ponto central do

dedo.

Figura 4. Posição Correta

Figura 5. Posição Incorreta

Há métodos de plano alternativos de acesso para aqueles casos raros quando o

reconhecimento de impressão digital se torna impossível devido à doença da pele, lesões, químicas

corrosivas, exposição, ou outras circunstâncias físicas onde a impressão digital do usuário pode ser

rejeitada.

3.2. COMO FUNCIONA

Quando um usuário coloca seu dedo sobre a janela óptica, é realizada a captura da imagem.

Todas as impressões digitais contêm uma série de características físicas únicas chamadas minutiaes,

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o que inclui alguns aspectos visíveis de impressões digitais, como rugas, cume terminações, e

bifurcação de rugas.

A maioria das minúcias é encontrada no núcleo perto do centro das impressões digitais, a

figura 6 mostra as posições dos principais pontos de impressões digitais.

Figura 6. Pontos Encontrados

O usuário é inscrito e registrado em um banco de dados especial depois de ser realizado uma

varredura no dedo, com base em minutiaes, pontos chaves extraídos, a imagem ao vivo no momento

da aquisição, os dados são convertidos em um único modelo matemático comparável à senha de 60

dígitos. Este modelo é único, então codificados e armazenados, é importante notar que nenhuma

imagem real da impressão digital é armazenada e sim apenas as minutiaes. A próxima vez que uma

nova imagem de uma impressão digital indivíduo é varrida pelo leitor óptico, outro modelo é criado

e os dois modelos são comparados, a fim de verificar a identidade do usuário.

3.3. COMO OBTER BOAS IMAGENS DE IMPRESSÕES DIGITAIS

A qualidade da imagem de uma impressão digital é relativa ao número de minutiaes, pontos

capturados. Se o número de localização das minutiaes permanecerem coerente sempre que a

imagem da impressão digital do indivíduo digitalizado e capturado, a impressão digital será a

correspondência entre a imagem do modelo pré-existentes. As imagens que não possuem um

número suficiente de pontos, ou seja, minutiaes podem ser inutilizadas. A figura 7 revela a má

qualidade de impressões digitais, caracterizada por smudged, desbotadas, ou de outra forma

distorcida áreas sobre as impressões digitais. Essas condições podem ser causadas pela secura

excessiva ou molhado, ou cicatriz da pele do indivíduo.

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Figura 7. Qualidade de impressões digitais

O algoritmo usado para impressão digital é capaz de extrair as minúcias correto, mesmo sem

beneficiar de uma impressão perfeita. No entanto, o posicionamento dos dedos da mão e do relativo

molhado ou secura da impressão digital quando esta é colocada na janela óptica de digitalização

ambos são fatores importantes para obter uma imagem.

3.4. POSIÇÃO DA IMPRESSÃO DIGITAL

A fim de captar a mais minutiaes, maximizar a superfície da impressão digital sobre as

impressões digitais da janela de entrada a figura 8 mostra o correto posicionamento da impressão

digital na entrada da janela. Em contraposta a figura 9 ilustra o erro mais comum feita durante a

fase inicial de inscrição, cadastro.

Figura 8. Posicionamento correto da impressão digital na janela de entrada

9

Figura 9. Erros comuns

3.5. ÂNGULO DE ROTAÇÃO ADIMISSÍVEL DE IMPRESSÃO DIGITAL

O kit biométrico permite até ± 45 ° para a entrada impressão digital rotação, conforme

ilustrado na figura 10.

Figura 10. Ângulo de rotação admissível

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4. PORTA SERIAL

Na comunicação serial o dado é enviado bit por bit, o cabo que conecta os dispositivos pode

ser mais longo em virtude de características especiais do sinal que é transmitido, diversos

protocolos de comunicação opera sobre a comunicação serial como: redes de campo, comunicação

com modens e outros. Existem dois modos de comunicação serial: síncrono e assíncrona.

4.1. COMUNICAÇÃO SERIAL SÍNCRONA

Neste modo de comunicação o transmissor e o receptor devem ser sincronizados para a troca

de comunicação de dados. Geralmente uma palavra de sincronismo é utilizada para que ambos

ajustem o relógio interno. Após a sincronização os bits são enviados seqüencialmente, até uma

quantidade pré combinada entre os dispositivos.

4.2. COMUNICAÇÃO SERIAL ASSÍNCRONA

Esta é a forma mais usual de transmissão de dados. Não existe a necessidade de

sincronização entre os dispositivos, uma vez que os caracteres são transmitidos individualmente e

não em blocos como na comunicação síncrona. A transmissão de cada caractere é precedida de um

bit de start e terminada por 1 (1/2 ou 2) bit(s) de stop. Há 2 tipos de padrões comunicação serial

suportadas pelos processadores DSPs da Texas:

(i) Comunicação assíncrona universal (formato RS232) - SCI;

(ii) Comunicação síncrona entre dispositivos - SPI;

A Figura 11 mostra a composição típica um frame assíncrono.

Figura 11. Frame Assíncrono Típico

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Note que neste frame existe um bit de start, 8 bits de dados, um bit de paridade e um bit de

parada. A paridade pode ser par ou ímpar. Quando a paridade é par o bit de paridade é gerado de

modo que o número de 1s resultante na palavra mais o bit de paridade seja par.

Por exemplo, se a palavra 10001010 está sendo transmitida, ou recebida, o bit de paridade

deve ser 1, para que o conjunto palavra + bit de paridade tenha sempre um número par de 1s. Se a

paridade usada for ímpar o bit de paridade no exemplo anterior será zero.

No processo de transmissão assíncrona, os dispositivos envolvidos no processo de

comunicação devem ter a mesma taxa de transmissão e recepção.

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5. COMUNICAÇÃO RS232

Um dos padrões mais conhecidos para comunicação serial assíncrona é o RS-232. O padrão

define um nível de tensão diferente do TTL:

• Nível Lógico 0 – +5 a +15 Volts

• Nível Lógico 1 – -5 a –15 Volts

A conversão entre o nível TTL e RS232 pode ser feita pelo chip 1488 e do nível RS232 para

o TTL através do 1489. Estes dois chips precisam de alimentação simétrica o que pode ser

inconveniente em alguns projetos. O chip MAX232 da MAXIM (www.maxim-ic.com) necessita

apenas de fonte +5V e incorpora tanto o conversor TTL-RS232 como o RS232-TTL, como ilustra a

figura 12.

Figura 12. Diagrama de blocos do Max 232

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A Tabela 1 mostra os sinais típicos em um conector RS232.

Tabela 1 - Sinais Padrão RS232

Nome Sinais

TXD Dados transmitidos pelo Terminal

RXD Dados recebidos pelo Terminal

RTS Requisição de envio

CTS Permissão de envio

DSR Dados prontos

DCD Detector de portadora

DTR Terminal de dados pronto

Muitos destes sinais só são empregados em comunicação com dispositivos mais complexos,

como no caso de modens externos. Nos processos mais simples de comunicação apenas os pinos

TXD e RXD são utilizados. A figura 13 mostra uma conexão simples entre dois dispositivos através

da porta serial assíncrona empregando os conversores de níveis 1488 e 1489.

Figura 13. Conexão entre dois dispositivos usando porta RS232

14

6. MICROCONTROLADOR

O microcontrolador 8051, da Intel, é um microcontrolador muito popular atualmente. O

dispositivo em si é um microcontrolador de 8 bits relativamente simples, mas com ampla aplicação.

Porém, o mais importante é que não existe somente o CI 8051, mais sim uma família de

microcontroladores baseada no mesmo. Entende-se família como sendo um conjunto de dispositivos

que compartilha os mesmos elementos básicos, tendo também um mesmo conjunto básico de

instruções.

Para o projeto é implementado ao kit biométrico o microcontrolador ADUC842B, pertence a

família 8051, dentre outras funções, ele possui internamente um microcontrolador 8051, como

ilustrado pela figura 14 no centro da placa.

Figura 14. Microcontrolador ADUC842B

Um sistema básico como este microprocessador 8051 ele possui os seguintes elementos:

• Interrupções: são entradas a partir de um sinal externo que fazem com que o

processamento seja interrompido e seja iniciada uma subrotina específica. (Obs.: o

8051 tem interrupções com estrutura nesting, onde uma interrupção pode interromper

outra que está sendo atendida, desde que tenha maior prioridade).

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• Gerador de Reset: responsável por inicializar o sistema ao ligar ou quando acionado.

• Gerador de Clock: gera os pulsos necessários ao sincronismo do sistema.

• Memória de Programa: memória onde o microprocessador vai procurar as instruções

a executar. Em sistemas dedicados costumam-se utilizar memórias ROM, embora em

alguns casos memórias RAM também sejam utilizadas.

• Memória de Dados: memória onde o microprocessador lê e escreve dados durante a

operação normal. Geralmente é do tipo volátil, embora memórias não-voláteis

possam ser utilizadas.

• Seleção de Endereços: lógica para escolher qual memória ou periférico o

microprocessador vai utilizar.

• Portas de I/O: sua função é a comunicação com o mundo externo.

Como 8051 é um microcontrolador de ampla utilização e o mesmo tem dois modos básicos

de funcionamento, o modo mínimo e modo expandido.

• Pelo modo mínimo, somente recursos internos são utilizados pela CPU. Neste modo,

estão disponíveis 4 KB de ROM para memória de programa e 128 bytes de RAM

para memória de dados.

• E pelo modo expandido. Neste modo, a memória de programa (ROM), a memória de

dados (RAM) ou ambas podem ser expandidas para 64 Kbytes, através do uso de CIs

externos.

Devido ao tamanho da imagem capturada pelo leitor óptico de impressão, a configuração do

ADUC842B foi necessário usar o modo expandido, ou seja, foi implementado na saída do

microcontrolador uma memória externa de 128 Kbytes.

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7. MEMÓRIA EXTERNA

A memória externa é usada para armazenar as imagens das impressões digitais capturas pelo

leitor óptico. Para isto foi preciso acoplar ao microcontrolador a memória externa que foi

desenvolvida para receber a informação como mostra a figura 15. Uma vez gravado no

microcontrolador a lógica desenvolvida em linguagem de programação assembly o

microcontrolador realiza a comparação entre a imagem gravada pela imagem de acesso.

O motivo de utilizar-se a memória externa é simples, pois a microntrolador não tem

capacidade suficiente para armazenar a imagem capturada então foi necessário inserir uma memória

externa.

Figura 15. Memória Externa 128K

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8. PROJETO

Apresentado acima os principais elementos que compõe o alarme biométrico. Veremos

agora o funcionalidade do mesmo, o esquema elétrico distribuído em diagramas de bloco, os

problemas encontrados durante a construção e materiais utilizados.

8.1. FUNCIONAMENTO

O funcionamento inicia-se pela identificação da digital da pessoa que terá o acesso. É feito

uma verificação da identidade da pessoa através do leitor biométrico como mostra a figura 16

abaixo.

Figura 16. Alarme Biométrico

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O leitor óptico irá varrer, captar as impressões digitais da pessoa como mostra a figura 17.

Figura 17. Impressão Digital

Após obter esta imagem, a extração de minutiae aqueles pontos específicos utilizados para

identificar e fazer as comparações entre as digitais como foi mostrado na figura 6. Realiza-se o

cadastramento da imagem do usuário, ou seja, será armazenado a imagem capturada do usuário na

memória externa como mostra a figura 18. E através dos comandos da linguagem de programação

assembly inserido no microcontrolador os dados são enviados à memória externa.

Figura 18. Memória Externa e Porta Serial

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Realizado o cadastro do usuário, é desabilitado na placa o modo de gravação, assim a

próxima solicitação de captura de impressão digital, o microcontrolador executa a linguagem de

programação inserida anteriormente, ou seja ele compara a imagem armazenada com a imagem

transmitida, sendo iguais ele libera acesso, sendo diferentes ele restringe o acesso impedindo ligar a

motocicleta. Como mostra o fluxograma de funcionamento, ilustrado pelas figuras 19 e 20.

Figura 19. Fluxograma de funcionamento (Cadastro do Usuário)

Figura 20. Fluxograma de funcionamento (Acesso do Usuário)

20

Para enviar os dados da imagem do leitor biométrico para a memória externa usamos a

comunicação serial RS232 com mostra na figura 12.

8.2. DIAGRAMA ELÉTRICO

O diagrama elétrico do Alarme Biometrico é apresentado em formas de diagrama de blocos

e esquema elétricos. Na figura 21 podemos visualizar o diagrama de blocos do kit biométrico, na

seqüência a figura 22 apresenta o esquema elétrico.

Figura 21. Diagrama de Blocos do Kit Biométrico

Figura 22. Esquema Elétrico do Kit Biométrico

Na seqüência temos o esquema elétrico da Porta Serial RS232 ilustrado na figura 23.

21

Figura 23. Esquema Elétrico da Porta Serial (Componente Max 232)

Temos o esquema elétrico da memória externa ilustrado pela figura 24 e o esquema elétrico

do microcontrolador ADUC842B ilustrado pela figura 25.

Figura 24. Memória externa

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Figura 25. Microcontrolador ADUC842B

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9. LISTA DE MATERIAIS

Os materiais utilizados para desenvolver o Alarme Biométrico são apresentados abaixo na

tabela 2. A tabela indica também os gastos realizado na compra de cada item.

Tabela 2 - Lista de Materiais

Descrição dos Produtos Valor Unitário

Qtd. Valor Total

ADUC842 Precision Analog Microcontroller R$ 18,00 1 R$ 18,00 Barra 40 Terminais R$ 0,35 2 R$ 0,70 BC548B R$ 0,15 1 R$ 0,15 Cabos e rabichos R$ 5,00 1 R$ 5,00 Caixa Plástica PB-075 Patola R$ 3,00 1 R$ 3,00 Capacitor 10uF x 16V R$ 0,65 2 R$ 1,30 Capacitor 1uF Cerâmico R$ 0,20 6 R$ 1,20 Capacitor 1uF x 16V R$ 0,49 4 R$ 1,96 Capacitor 33uF Cerâmico R$ 0,20 2 R$ 0,40 Chave Gangorra 2P 2T 10A R$ 1,64 1 R$ 1,64 CI 74LS138 R$ 1,50 1 R$ 1,50 CI MAX232 R$ 2,20 1 R$ 2,20 CI SN74LS373N R$ 1,09 2 R$ 2,18 Conector DB9 Femea Solda R$ 0,65 2 R$ 1,30 Conector DB9 Macho Solda R$ 0,70 2 R$ 1,40 Cristal 32.768 KHz R$ 1,00 1 R$ 1,00 Diodo Led 3mm cor vermelho R$ 0,10 2 R$ 0,20 Estanho (solda) 5 metros R$ 5,00 1 R$ 5,00 Fonte de Alimentação 5 Volts 1A R$ 19,80 1 R$ 19,80 Kit biométrico FIM10H+ c/ Leitor Óptico R$ 370,00 1 R$ 370,00 Memória 128K x 8 bit CMOS static RAM 70ns R$ 22,49 1 R$ 22,49 Montagem de Placa ADUC842 R$ 20,00 1 R$ 20,00 Parafusos, porcas e arruelas (fixação da placa) R$ 0,20 8 R$ 1,60 Placa Padrão Ilha desligada 10x10mm R$ 5,89 1 R$ 5,89 Placa Padrão Ilha desligada 5x5mm R$ 2,20 1 R$ 2,20 Plug P4-C Cassio int1,5mm / ext 5,5mm R$ 1,20 1 R$ 1,20 Resistor 1K R$ 0,10 4 R$ 0,40 Resistor 860 ohms R$ 0,10 2 R$ 0,20 Soquete Torneado 16 Pinos R$ 1,20 2 R$ 2,40 Soquete Torneado 40 Pinos R$ 2,00 4 R$ 8,00 Spaguete Termo-Retratil 1,0mm R$ 1,40 1 metro R$ 1,40

Valor Total dos Produtos: R$ 503,71

10. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Durante um processo de elaboração de um protótipo é muito comum acontecer alterações

imprevistas na solução inicial. Por isso na construção do Alarme Biométrico, foi necessário fazer

duas principais alterações não previstas de antemão.

A primeira alteração foi definir o sensor biométrico, a princípio eu iria utilizar um sensor

com saída USB, mas tive que descartar o mesmo porque o componente que faria a interface

pertence a uma família de microcontroladores “PIC18F”, e eu não teria recursos, equipamentos

necessários para realizar os testes e a gravação dos dados. Busquei então outro sensor biométrico

disponível no mercado mais tive um problema de custo elevado.

Na seqüência do projeto, logo apareceu a segunda alteração. Ao realizar os testes de captura

de imagem, pude constatar que o microcontrolador da família “PIC16F” não suportou armazenar o

tamanho da imagem capturada pelo sensor óptico biométrico, foi necessário então desenvolver uma

nova solução. Através de pesquisas, encontrei outro componente que atendesse as necessidades do

projeto, utilizei o componente ADUC842, microcontrolador que pertence a família 8051, com

expansão a memória, assim implementei uma memória externa e pude armazenar a imagem

capturada do usuário.

A solução do Alarme Biométrico de Motocicletas foi implantado com sucesso, mas devido

as alterações do projeto, os circuitos tiveram que ser remontados e os testes na prática ficaram

comprometidos pelos atrasos causado pelas alterações imprevistas. Assim não foi possível

apresentar a solução para situações de emergência e a lógica do microcontrolador utilizando a

linguagem de programação “assembly”.

Concluo que o Alarme Biométrico de Motocicletas é ótimo sistema de alarme, modelo

diferenciado dos atuais vendidos no mercado. Mas para atender o consumidor antes será necessário

realizar algumas implementações para reduzir o custo elevado. Assim o consumidor poderá obte-lo

por um preço mais acessível e o fabricante atingirá um público maior.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] WESTER, Info. Hardware – Introdução a Biometria. Disponível em: . Acesso em: 30/11/2007.

[2] SUNSEG, Segurança Eletrônica – Informativo SunSeg. Disponível em: . Acesso em: 30/11/2007.

[3] ESTADAOWEB, Jornal. Cidade – Em 6 meses, 147 veículos foram furtados na Capital. Disponível em: . Acesso em: 30/11/2007.

[4] SOUZA, David José. Conectando o PIC – Recursos Avançados. 2. ed. Érica.

[5] JUNIOR, Vidal Pereira da Silva. Aplicações Práticas do Microcontrolador 8051 – Multiplexagem. 12. ed. Érica.

[6] ID, Computer Soluções em Informática – Biometria. Disponível em: Acesso em: 23/11/2007.

[7] NITGEN, Soluções Biométricas – Downloads DataSheet. Disponível em: . Acesso em: 23/11/2007.

[8] U.F.J.F, Capítulo 9- Comunicação Serial. Disponível em: . Acesso em: 23/11/2007.

[9] ALLDATASHEET, Datasheet Search System 2003 - 2006. Disponível em: . Acesso em: 23/11/2007.

GLOSSÁRIO

Assembly Linguagem programação de baixo nível, em que cada instrução é escrita por meio de abreviaturas e códigos mnemônicos

Assíncrono Significa que os caracteres que formam os pacotes de dados são enviados

em intervalos irregulares. Biometria Do Grego Bios = vida, metron = medida) é o uso de características

biológicas em mecanismos de identificação. DSP Digital Signal Processor são microprocessadores especializados em

processamento digital de sinal usados para processar sinais de áudio, vídeo e outros, quer em tempo real quer em off-line.

Frame Pacote transmitido através de uma linha serial. O termo é derivado de um

protocolo orientado a caracter que adiciona caracteres especiais de início e fim de frames, quadro na transmissão de pacotes.

Microcontrolador É um chip altamente integrado o qual inclui, num único chip, todas ou a

maior parte dos elementos necessários a um controlador. Minutiae São os pontos de interesse de uma impressão digital, detalhes precisos, tais

como bifurcações (um cume divisão em duas) e cume terminações. PIN Personal Identification Number (Número de Identificação Particular).

Código numérico específico que funciona como uma palavra de passe. RS-232 É um padrão para troca série de dados binários entre um terminal de dados e

um comunicador de dados. Síncrona Processo de comunicação no qual as mensagens emitidas por uma pessoa

são imediatamente recebidas e respondidas por outras pessoas. Volt É a Unidade SI de tensão elétrica (diferença de potencial elétrico), a qual

denomina o potencial de transmissão de energia, em Joules, por carga elétrica, em Coulombs, entre dois pontos distintos no espaço.

ANEXO I – ESPECIFICAÇÕES DE COMPONENTES

Neste tópico são inseridos as especificações dos componentes usados na construção do

Alarme Biométrico como mostrado nas figuras 16 e 18. Devido a quantidade de páginas que cada

componente possui, será então, inserido apenas uma folha, que contém o diagrama elétrico dos

componentes abaixo:

• ADUC842................................................................................................01 pág.

• BC548...................................................................................................... 02 pág.

• MAX232.............................. ...................................................................14 pág.

• KM681000BLP-7....................................................................................11 pág.

• 74LS138...................................................................................................07 pág.

• 74LS373.............................. ....................................................................08 pág.

Para visualizar toda as especificações, favor acessar o site mostrado no item [9] da

referencia bibliográfica.