CENTRO UNIVERSITRIO DE BRASLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA E CINCIAS SOCIAIS APLICADAS CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAO

ANDR JOS MARTINS DE SOUZA

CONTROLE E AUTOMAO DE ILUMINAO RESIDENCIAL POR TELEFONE

Orientadora: Prof. M.C. Maria Marony Sousa Farias

BRASLIA

II

DEZEMBRO, 2011

III

ANDR JOS MARTINS DE SOUZA

CONTROLE E AUTOMAO DE ILUMINAO RESIDENCIAL POR TELEFONE

Trabalho apresentada ao UniCEUB Centro Universitrio de Braslia como pr-requisito para obteno de Certificao de Concluso do Curso de Engenharia de Computao. Orientadora: Prof. Maria Marony Sousa Farias.

BRASLIA DEZEMBRO, 2011

IV

ANDR JOS MARTINS DE SOUZA

CONTROLE E AUTOMAO DE ILUMINAO RESIDENCIAL POR TELEFONE

Trabalho apresentada ao UniCEUB Centro Universitrio de Braslia como pr-requisito para obteno de Certificao de Concluso do Curso de Engenharia de Computao. Orientadora: Prof.a Maria Marony Sousa Farias.

Este Trabalho foi julgado adequado para a obteno do Ttulo de Engenheiro de Computao, e aprovado em sua forma final pela Faculdade de Tecnologia e Cincias Sociais Aplicadas - FATECS.

____________________________ Prof. Abiezer Amarlia Fernandez Coordenador do Curso Banca Examinadora:

____________________________________

____________________________________

Prof.a Maria Marony Sousa Farias, mestre em Engenharia Eltrica. Orientadora

Prof. Antnio Barbosa Jnior, especialista em Engenharia de Software. UniCEUB

____________________________________ ____________________________________

Prof. Jos Julim Bezerra Jnior, mestre em Engenharia Eltrica. UniCEUB

Prof. Svio Wanderley do , mestre em Estrutura e Construo Civil. UniCEUB

V

VI

Dedico a todos que de certa maneira me ajudaram a concluir mais esta fase da minha vida.

VII

AGRADECIMENTOS

A minha famlia, pela dedicao ao longo da minha vida, sempre buscando as melhores oportunidades para mim e para meu irmo. A minha namorada Aylanne Rezende, por estar ao meu lado me dando apoio e fora nas horas certas. A todos os colegas com quem estudei que contriburam direta ou indiretamente para o desenvolvimento deste trabalho. E a todos aqueles que um dia eu tenha comentado sobre meu projeto e que se mostraram empolgados, fazendo com que eu mantivesse o foco principal.

VIII

Nossa maior fraqueza a desistncia. O caminho mais certeiro para o sucesso sempre tentar apenas uma vez mais. Thomas Edison

IX

RESUMO

Este trabalho apresenta um dispositivo de controle e automao de iluminao residencial por telefone. O projeto integra um mdulo GSM, microcontrolador PIC16F877A, sensor de luminosidade e rels, o projeto liga ou desliga a iluminao atravs de acionamento pelo sensor de luminosidade ou de acordo com a mensagem SMS padro enviada pelo cliente previamente cadastrado. Controlado atravs de linguagem de programao C e com utilizao de comandos AT, o microcontrolador faz a leitura do SMS ou da tenso do sensor LDR e age de acordo com o programado, enviando sinais lgicos de 0V ou 5V placa de rels. O sistema tem uma logstica de notificao ao cliente sobre quaisquer alteraes de iluminao, seja pelo sensor LDR, seja por solicitao atravs de SMS do cliente. O prottipo composto por maquete de uma casa em conjunto com o dispositivo, e mostrou resultados satisfatrios sendo possvel sua replicao em uma rea de atuao real.

Palavras-chave: Automao, Iluminao, GSM, PIC16F877A, C, Sensor LDR, Comandos AT, Mensagem SMS.

X

ABSTRACT

This work features device automation and control home lighting by phone. The project integrates a GSM module, PIC16F877A microcontroller, lightness sensor and relays, the project ON or OFF lighting through the activation by lightness sensor or according to the standard SMS message sent by the customer previously registered. Controlled by programming in C language and use of AT commands, the microcontroller reads the SMS or voltage LDR and age in accordance with programmed, sending logic signals from 0V or 5V to relay board. The system has a logistics notification to the customer of any change of lighting, either by LDR, either by the request through SMS customer. The prototype consists by maquette of a home in conjunction with the device, and showed satisfactory results and possible replication in a real operation area.

Keywords: Automation, Lighting, GSM, PIC16F877A, C, LDR, AT Commands, SMS message.

XI

SUMRIO

AGRADECIMENTOS...................................................................VII RESUMO..................................................................................IX ABSTRACT................................................................................. X SUMRIO.................................................................................XI LISTA DE FIGURAS...................................................................XV LISTA DE TABELAS...................................................................XX LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS..........................................XXI CAPTULO 1 - INTRODUO.......................................................221.1 Introduo ao Tema Proposto..........................................................22 1.2 Motivao.......................................................................................22 1.3 Objetivos........................................................................................23 1.4 Metodologias..................................................................................23 1.5 Estrutura da Monografia..................................................................24

CAPTULO 2 APRESENTAO DO PROBLEMA............................252.1 Furtos a Residncias.......................................................................25 2.2 Segurana Residencial....................................................................25 2.3 Comodidade Residencial.................................................................26 2.4 Solues Existentes........................................................................26 2.5 Benefcios do Dispositivo Proposto e Suas Restries.......................28

XII

CAPTULO 3 REFERENCIAL TERICO........................................293.1 Automao Residencial....................................................................29 3.2 Iluminao Residencial....................................................................30 3.3 Microcontroladores.........................................................................31

3.3.1 Microcontroladores da famlia PIC...................................................323.4 Telefonia Mvel...............................................................................33

3.4.1 Rede GSM........................................................................................33 3.4.2 SMS (Short Message Service)..........................................................34 3.4.3 SIM Card...........................................................................................363.5 Viso Geral do Projeto.....................................................................37

CAPTULO 4 DESCRIO DO HARDWARE E SOFTWARE..............384.1 Microcontrolador PIC 16F877A.........................................................38

4.1.1 Especificaes..................................................................................38 4.1.2 Pinagem do PIC 16F877A................................................................39 4.1.3 CCS C Compiler................................................................................42 4.1.4 Kit de Gravao PICkit 2...................................................................42 4.1.4.1 Utilizao do Kit de Gravao PICkit 2..........................................434.2 Kit de desenvolvimento para SIM900D............................................44

4.2.1 Especificaes do mdulo GSM, SIM900D......................................45 4.2.2 Comandos AT...................................................................................46 4.2.3 HyperTerminal...................................................................................464.3 Comunicao Serial RS-232..............................................................47

4.3.1 Circuito Integrado MAX232...............................................................48 4.3.2 Pinagem do CI MAX232...................................................................484.4 Teclado Numrico...........................................................................50 4.5 Mdulo LCD....................................................................................51 4.6 Sensor LDR (Light Dependent Resistor)............................................52 4.7 Rel................................................................................................53

XIII

CAPTULO 5 IMPLEMENTAO................................................545.1 Modelagem do Sistema...................................................................55

5.1.1 Fluxograma Geral do Sistema.......................................................565.2 Elaborao dos Circuitos.................................................................56

5.2.1 Proteus ISIS 7 Professional..............................................................57 5.2.2 Elaborao dos Circuitos na Matriz de Contato...............................595.3 Elaborao do Cdigo Fonte para o Microcontrolador PIC..................61

5.3.1 Escrita do Cdigo Fonte...................................................................61 5.3.2 Compilao e Gravao do Cdigo Fonte........................................665.4 Montagem dos Circuitos nas Placas..................................................67 5.5 Montagem do Prottipo...................................................................69

CAPTULO 6 RESULTADOS OBTIDOS........................................716.1 Simulaes.....................................................................................71

6.1.1 Cadastro do nmero do cliente no sistema......................................72 6.1.2 Alterao da iluminao pelo sensor de LDR..................................75 6.1.3 Alterao da iluminao pelo cliente................................................766.2 Problemas Encontrados..................................................................77

CAPTULO 7 CONSIDERAES FINAIS......................................797.1 Concluses.....................................................................................79 7.2 Propostas para Trabalhos Futuros....................................................80

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.................................................81 APNDICE A - CDIGO FONTE DO DISPOSITIVO..........................84 APNDICE B CUSTO DOS COMPONENTES DO DISPOSITIVO........93 APNDICE C CIRCUITOS DAS PLACAS DO DISPOSITIVO.............94

XIV

Placa Principal......................................................................................94 Placa de Rels......................................................................................95

XV

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.21 MINUTEIRO.........................................................27 FIGURA 2.12 SENSOR DE PRESENA.........................................27 FIGURA 2.43 INTERRUPTOR-CARTO........................................27 FIGURA 2.34 DIMMER.............................................................27 FIGURA 3.15 DIMENSIONAMENTO DAS FAMLIAS PIC E DSPIC.. . .32 FIGURA 3.26 REDE SMS DE CELULAR .......................................35 FIGURA 3.37 DIAGRAMA ESQUEMTICO DO PROJETO (AUTOR). . .37 FIGURA 4.18 PIC 16F877A UTILIZADO NO PROJETO (AUTOR)......38 FIGURA 4.29 PINAGEM DO PIC16F877A....................................39 FIGURA 4.310 PINAGEM DO PIC 16F877A UTILIZADA NO PROJETO. (AUTOR)..................................................................................41 FIGURA 4.411 KIT DE GRAVAO PICKIT 2 (AUTOR)..................42 FIGURA 4.512 TELA DE GRAVAO DO PROGRAMA PICKIT 2. (AUTOR)..................................................................................43 FIGURA 4.613 KIT DE DESENVOLVIMENTO E MDULO SIM900D..44 FIGURA 4.714 CONECTOR DB-9 COM SUA PINAGEM. (AUTOR). . . .47 FIGURA 4.815 MAX232 UTILIZADO NO PROJETO (AUTOR)...........48

XVI

FIGURA 4.916 PINAGEM DO MAX 232.......................................48 FIGURA 4.1017 PINAGEM DO MAX232 UTILIZADA NO PROJETO. (AUTOR)..................................................................................49 FIGURA 4.1118 TECLADO NUMRICO E DIAGRAMA DO CIRCUITO (AUTOR)..................................................................................50 FIGURA 4.1219 INTERLIGAO DO TECLADO NUMRICO UTILIZADO NO PROJETO. (AUTOR).............................................51 FIGURA 4.1320 MDULO LCD UTILIZADO NO PROJETO (AUTOR). 51 FIGURA 4.1421 SENSOR LDR UTILIZADO NO PROJETO E VARIAO DE RESISTNCIA COM A LUZ. (AUTOR).......................................53 FIGURA 4.1522 RELS UTILIZADOS NO PROJETO (AUTOR)..........53 FIGURA 5.123 PROTTIPO NA FASE FINAL (AUTOR)...................54 FIGURA 5.224 DISPOSIO DOS COMPONENTES E PLANTA BAIXA DA CASA (AUTOR)....................................................................55 FIGURA 5.325 FLUXOGRAMA GERAL DO SISTEMA (AUTOR)........56 FIGURA 5.426 CIRCUITO DA PLACA PRINCIPAL FEITA NO PROTEUS ISIS (AUTOR)...........................................................................57 FIGURA 5.527 INSERO DO CDIGO FONTE (AUTOR)...............58 FIGURA 5.628 CIRCUITO DA PLACA DE RELS FEITA NO PROTEUS ISIS (AUTOR)...........................................................................59

XVII

FIGURA 5.729 CIRCUITO DA PLACA PRINCIPAL FEITA NA MATRIZ DE CONTATO (AUTOR) .............................................................60 FIGURA 5.830 REL E DIODO DE PROTEO..............................61 FIGURA 5.931 CDIGO FONTE, DIRETIVAS DE PR-COMPILAO. (AUTOR)..................................................................................62 FIGURA 5.1032 CDIGO FONTE, CHAMADA DE FUNES E VARIVEIS (AUTOR).................................................................63 FIGURA 5.1133 CDIGO FONTE, FUNO PARA USO DE INTERRUPO. (AUTOR)...........................................................63 FIGURA 5.1234 CDIGO FONTE, FUNO DE ENVIO DE MENSAGEM SMS (AUTOR).........................................................64 FIGURA 5.1335 CDIGO FONTE, LAO PRINCIPAL DO SISTEMA (AUTOR)..................................................................................65 FIGURA 5.1436 COMPILADOR DO CCS C COMPILER EM EXECUO. (AUTOR)..................................................................................66 FIGURA 5.1537 DESENHO DA PLACA DE RELS E PLACA DESCOBREADA PRONTA. (AUTOR).............................................67 FIGURA 5.1638 PLACA PRINCIPAL E DISPOSIO DOS COMPONENTES. (AUTOR).........................................................68 FIGURA 5.1739 PLACA DE RELS (AUTOR)................................69 FIGURA 5.1840 MAQUETE DA CASA EM FASE DE CONSTRUO (AUTOR)..................................................................................69

XVIII

FIGURA 5.1941 BOCAL E LMPADA UTILIZADOS NO PROJETO (AUTOR)..................................................................................69 FIGURA 5.2042 CAIXA DE INTERRUPTORES E TOMADAS. (AUTOR) ..............................................................................................70 FIGURA 5.2143 DISPOSIO DOS COMPONENTES A FRENTE DA CASA. (AUTOR)........................................................................70 FIGURA 5.2244 ESQUEMA DAS LIGAES ELTRICAS. (AUTOR). .70 FIGURA 6.145 TESTE NOS INTERRUPTORES (AUTOR).................71 FIGURA 6.246 TESTE NAS TOMADAS COM CHAVE DE TESTE. (AUTOR)..................................................................................72 FIGURA 6.347 PROTTIPO MENSAGEM INICIAL DO SISTEMA (AUTOR)..................................................................................73 FIGURA 6.448 PROTTIPO LIGANDO O MDULO GSM. (AUTOR)73 FIGURA 6.549 PROTTIPO DIGITANDO O NMERO DO CLIENTE (AUTOR)..................................................................................73 FIGURA 6.650 PROTTIPO CONFIRMANDO O NMERO DO CLIENTE (AUTOR).....................................................................73 FIGURA 6.751 PROTTIPO MENSAGEM FINAL DO SISTEMA. . . . .74 FIGURA 6.852 CHAVE DO SENSOR LDR LIGADA. (AUTOR)...........75 FIGURA 6.953 PROTTIPO TESTES FEITOS PARA O SENSOR LDR (AUTOR)..................................................................................76

XIX

FIGURA 6.1054 ALTERAO PELO CLIENTE. MENSAGEM ENVIADA PELO CLIENTE (LADO ESQUERDO), ALTERAO NO PROTTIPO (NO CENTRO), MENSAGEM RECEBIDA PELO CLIENTE (LADO DIREITO) (AUTOR)..................................................................................77

XX

LISTA DE TABELAS TABELA 4.11 SIGNIFICADO DAS NOMENCLATURAS DOS PINOS DO PIC16F877A.............................................................................40 TABELA 4.22 IDENTIFICAO DE CADA COMPONENTE PRESENTE NA FIGURA 4.6.........................................................................44 TABELA 4.33 COMANDOS AT UTILIZADOS NO PROJETO..............46 TABELA 4.44 CONECTOR DB9 COM DIREO E DESIGNAO DOS PINOS.....................................................................................47 TABELA 4.55 NVEIS DE TENSO LGICA TTL E PADRO RS-232 ..............................................................................................48 TABELA 4.66 PINAGEM DO TECLADO NUMRICO........................50 TABELA 4.77 PINOS DO MDULO LCD E INTERFACEAMENTO NO PROJETO.................................................................................52 TABELA 5.18 DESCRIO DE DIRETIVAS DO CDIGO FONTE.......62

XXI

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS A A/D Anatel AT ASCII Aureside bps DB9 EEPROM F GMSC GSM I2C IBGE LCD LDR LED MSC PIC SIM SMS SMSC SPI TCP/IP TTL USART V Ohms Ampre Analgico / Digital Agncia Nacional de Telecomunicao Hayes AT Commands American Standard Code for Information Interchange Associao Brasileira de Automao Residencial bit por segundo Data Bus 9 Erasable Electronically Programmable Read Only Memory Micro-Farad Gateway Mobile Switching Center Global System for Mobile Communications Inter-Integrated Circuit Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica Liquid Cristal Display Light Dependent Resistor Diodo Emissor de Luz Mobile Switching Center Programmable Interface Controller Subscriber Identification Module Short Message Service Short Message Service Center Serial Peripheral Interface Transmission Control Protocol / Internet Protocol Transistor-Transistor Logic Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter Volts

CAPTULO 1 - INTRODUO

1.1

Introduo ao Tema Proposto O controle e automao residencial tm aparecido como uma tendncia

no cenrio mundial atual. Por apresentar um custo relativamente alto para a realidade da maioria da populao o controle e automao residencial ainda esto muito distantes de assumir seu total potencial. De acordo com Muratori1 (2010), nos ltimos trs anos, o mercado de controle e automao residencial vem crescendo a uma mdia de 35% ao ano em nmero de projetos e seu custo est 50% mais barato do que h cinco anos. Com o passar do tempo o nmero de pessoas que instalam algum tipo de dispositivo de controle e automao residencial vm crescendo, seja para aumentar a segurana do seu lar ou para ter uma maior comodidade e no se preocupar com tarefas comuns, diminuindo assim o estresse do dia a dia.

1.2

Motivao Na rea de controle e automao de residncias, um dos principais ramos

a iluminao residencial. Muitos dispositivos, atualmente, relacionados iluminao residencial tm a funo de coibir indivduos mal intencionados, so dispositivos que com a aproximao do indivduo fazem com as luzes da localidade se acendam. H tambm preocupaes menores, como por exemplo, pessoas que costumam trabalhar o dia todo, saindo pela manh e retornando apenas a noite aos seus lares. Deixar a iluminao da sala ou da entrada da casa acessa o dia todo seria uma das solues para aparentar que a casa est habitada e ajudar ao proprietrio, tanto para estacionar o carro na garagem, como para adentrar a casa sem ter o risco de esbarrar em algum objeto a frente, porm tal soluo se tornaria invivel, e proporcionaria um aumento considervel na conta de energia da casa.1

Jos Roberto Muratori engenheiro de produo com especializao em

Administrao de Empresas e foi membro fundador da Aureside. Atualmente participa da Marbie Systems.

Uma das solues e que no geraria um gasto desnecessrio de energia eltrica seria a instalao de uma central de controle e automao de iluminao residencial. Com isso a energia seria usada apenas quando necessria, sendo capaz de controlar e se programado previamente poderia automatizar a iluminao dos cmodos da casa, tais como: iluminao da garagem, iluminao da varanda, Iluminao da sala e qualquer outro cmodo que o proprietrio quisesse ter o controle.

1.3

Objetivos O projeto tem como objetivo geral a elaborao de um dispositivo de

controle e automao de iluminao residencial por telefone, utilizando para isso mensagens SMS. O objetivo especfico deste trabalho so: Apresentao de um prottipo de uma casa com iluminao dos cmodos controlada pelo dispositivo; Uso de microcontrolador em conjunto com um mdulo GSM; Uso de sensor de luminosidade para acionamento da iluminao de alguns cmodos; Utilizao de uma mensagem SMS padro pelo cliente para alterar a iluminao dos cmodos da casa; Envio, pelo dispositivo, de mensagem SMS informando quaisquer alteraes que ocorram na iluminao da casa, seja por solicitao do cliente, seja devido variao da luminosidade natural no sensor de luminosidade.

1.4

Metodologias Para a elaborao deste projeto, foram realizadas pesquisas

bibliogrficas em bibliografia tcnica especializada e sites conceituados da internet,

bem como a realizao de diversos testes para a anlise dos componentes eletrnicos que foram utilizados no dispositivo.

1.5

Estrutura da Monografia Esta monografia dividida em sete captulos, incluindo a INTRODUO,

que trata da introduo ao tema proposto, a motivao do projeto, os principais objetivos, metodologias de elaborao e pesquisa. E essa seo que descreve toda a estrutura da monografia. No segundo captulo, APRESENTAO DO PROBLEMA, apresentada uma descrio aprofundada sobre as questes motivacionais do trabalho, as solues existem atualmente sobre o tema proposto. E a ltima seo deste captulo aborda de forma resumida os benefcios do dispositivo proposto e suas restries. No terceiro captulo, REFERENCIAL TERICO, trata de assuntos como automao residencial, microcontroladores, telefonia mvel de forma conceitual. Nesse captulo apresentada tambm uma viso geral do projeto. No quarto captulo, DESCRIO DO HARDWARE E SOFTWARE, aborda as especificaes dos dispositivos utilizados, detalhada a especificao dos componentes de controle de comunicao serial, do microcontrolador PIC utilizado, detalhamento do sensor LDR e dos rels, bem como a configurao do kit de desenvolvimento do mdulo GSM, dentre outros dispositivos e softwares. No quinto captulo, IMPLEMENTAO, so apresentados cinco etapas necessrias para compreenso geral da implementao do projeto. No sexto captulo, RESULTADOS OBTIDOS, abordam as simulaes que tiveram como objetivo testar todas as funcionalidades propostas do dispositivo, de forma a simular um ambiente real, bem como, as dificuldades encontradas. No stimo captulo, CONSIDERAES FINAIS, so apresentadas a concluso e as sugestes para trabalhos futuros.

CAPTULO 2 APRESENTAO DO PROBLEMA

Este captulo tem como finalidade detalhar questes motivacionais do trabalho, como: segurana e comodidade residencial, que foram apresentados resumidamente na seo Motivao do captulo anterior. Sero apresentadas tambm algumas solues existentes para essas questes, no que diz respeito iluminao residencial. E por fim, so apresentados os benefcios do dispositivo proposto pelo trabalho e suas restries.

2.1

Furtos a ResidnciasO delegado Jos Carlos Medeiros, da 21 Delegacia de Polcia (Taguatinga) alerta a populao. Evitem deixar suas casas vazias, instalem alarmes e no deixem objetos de valor dentro dos carros'', diz. Ele afirma que em 90% das vezes, os crimes so casuais, ''ou seja, quando a ocasio faz o ladro'. (CORREIOWEB, 2011, grifo meu).

O pargrafo acima nos mostra a realidade dos dias atuais, e nos mostra, conforme grifo apresentado, que 90% das vezes, os crimes so casuais, isso quer dizer que se em uma rea residencial com algumas dezenas de casas, o meliante com pretenso de invadir e furtar ir escolher aquela casa que estiver mais fcil de ser adentrada, ou seja, as casas que no apresentarem qualquer tipo de segurana. Dentre essas casas, o meliante verificar tambm, qual aparenta estar desocupada. Com isso, as residncias que tiverem alguma iluminao ligada sero as primeiras a serem descartadas de uma possvel invaso, e possveis furtos de objetos que ali estiverem.

2.2

Segurana Residencial O local mais vulnervel, na questo de segurana pessoal, a residncia.

E por isso, a cada dia que passa seus proprietrios vem se prevenindo, atravs de: Instalao de sistema eletrnico de segurana; Utilizao de ces de guarda adestrados;

Boa convivncia com os vizinhos, o que gera um cuidado mtuo, no caso de algo errado esteja acontecendo com a residncia do outro;

No divulgao de hbitos da famlia a pessoas estranhas; Protegendo aberturas no telhado e sistemas de exausto; Mantendo a iluminao ligada, principalmente nas entradas.

Estas so algumas das iniciativas tomadas por proprietrios, a fim de diminuir as chances de terem a residncia invadida e furtada.

2.3

Comodidade Residencial Alm da segurana residencial, os moradores tambm esto em busca de

uma maior comodidade residencial. Ao sair pela manh para o trabalho e retornar somente noite, o morador quer que, quando chegar sua casa, a luz da garagem j esteja acessa, para assim facilitar o estacionamento do carro. Mas o morador no quer ter apenas o controle da iluminao da garagem, ele quer ter o controle da iluminao de outros cmodos, como cozinha, sala, quartos e qualquer outro cmodo que ele achar necessrio. Em busca desta comodidade e outras, e somada evoluo tecnolgica surgiram os dispositivos que permitem o controle e a automao de rotinas e tarefas de uma casa, no s o controle da iluminao, como de muitos outros dispositivos, que sero apresentados na seo Automao Residencial do prximo captulo.

2.4

Solues Existentes H no mercado uma infinidade de dispositivos para o uso em automao

de iluminao, alguns dos mais comuns para o uso so: (FREITAS, 2010). Sensores de presena so dispositivos que acionam o sistema de iluminao com circulao na ambiente. (Figura 2.1). Minuteiros so equipamentos que desligam as lmpadas sob seu comando aps um tempo determinado. (Figura 2.2).

Figura 2.12 Sensor de Presena. (FONTE: http://www.cesel.com.br)

Figura 2.21 Minuteiro. (FONTE: http://www.sumelnet.com

Dimmer um regulador de luminosidade que utiliza recursos eletrnicos para fazer a luminosidade das lmpadas variarem de zero a um mximo. (Figura 2.3).

Clula fotoeltrica utilizada para reduzir o consumo de energia em iluminao, atuando como sistema detector de luminosidade natural.

Interruptor-carto controla a alimentao eltrica de um ou vrios pontos mediante a colocao e/ou extrao de um carto plstico. (Figura 2.4).

Figura 2.43 2.34 Dimmer Figura Interruptor-Carto (FONTE: http:// www.simonbrasil.com.br) (FONTE: http:// www.alarmex.net)

Dentre os dispositivos existentes temos tambm, alguns dispositivos no to comuns e que tm devido sua complexidade tecnolgica, o valor elevado. Dispositivo como a central inteligente, que concentra em apenas um aparelho todo o controle da iluminao da residncia, um exemplo.

2.5

Benefcios do Dispositivo Proposto e Suas Restries Esse projeto tem como finalidade apresentar um dispositivo de controle e

automao de iluminao residencial por telefone, utilizando para isso equipamentos computacionais simples e de baixo custo. Por ser um dispositivo que tem como foco o controle de iluminao utilizando o telefone, o maior benefcio do dispositivo ser a possibilidade de se ter total controle da iluminao dos cmodos ligados ao dispositivo por telefone e ter o feedback1 do dispositivo, informando atravs de mensagem SMS o estado da iluminao dos cmodos, quando houver a alterao solicitada ou programada pelo cliente. O projeto no tem como funcionalidade informar caso haja alguma alterao, via interruptor, da iluminao. Pensando nisso, quando o dispositivo estiver em funcionamento, temos o acionamento de um rel que tira o controle dos interruptores, ou seja, a iluminao s pode ser ligada ou desligada pelo dispositivo. Por questo de melhor visualizao e na tentativa de evitar possveis erros de programao o projeto se restringe ao controle de iluminao de no mximo oito cmodos e foi projetado em um prottipo miniaturizado feito pelo autor.

1

Feedback o procedimento que consiste no provimento de informao uma pessoa

sobre uma ao executada por esta, objetivando informar sobre as aes executadas anteriormente.

CAPTULO 3 REFERENCIAL TERICO

Para o melhor entendimento e desenvolvimento do projeto, necessrio o estudo de conceitos tericos pertinentes ao projeto desenvolvido. Embora alguns dos conceitos citados demandem um detalhamento mais extenso do tema para sua total compreenso, visando manter o foco principal, apenas as caractersticas mais relacionadas ao projeto sero apresentadas. Neste captulo apresentada tambm uma viso de forma geral do projeto proposto. Por isso fundamental para o entendimento do projeto a compreenso dos tpicos abordados neste captulo.

3.1

Automao ResidencialO objetivo da automao residencial integrar iluminao, entretenimento, segurana, telecomunicaes, aquecimento, ar condicionado e muito mais atravs de um sistema inteligente programvel e centralizado. Como conseqncia fornece praticidade, segurana, conforto e economia para o dia a dia dos usurios. (ABREU, 2003).

A automao residencial pode ser aplicada em muitos dos dispositivos utilizados nas residncias atualmente, tais como: a) Telefonia; b) Ar condicionado; c) Iluminao; d) Home theater; e) Eletrodomsticos; f) Vigilncia e alarmes; g) Cortinas e portas automticas. No passado, o alto custo de instalao de equipamentos para automao residencial afastava mesmo quem tinha dinheiro para investir, tornando o uso de tecnologia dentro de casa uma excentricidade. Segundo estimativa da Associao

Brasileira de Automao Residencial1 (Aureside), os preos de equipamentos e a instalao caram pela metade nos ltimos cinco anos. (LEAL, 2011). Para Muratori (2010), o prprio nome automao pode ser considerado inadequado, pois a automao apenas uma parte de um processo maior, que a integrao de todo os sistemas domsticos, o que inclui a instalao eltrica, a segurana do imvel, a iluminao, toda rede de comunicaes e as utilidades. A automao residencial nos dias de hoje tm destacando a humanizao dos projetos, fazendo com que correspondam exatamente ao que deles esperado. Projetos que sabem superar oposies infundadas, transmitindo confiabilidade e privilegiando o uso transparente dos equipamentos escolhidos. (MURATORI, 2010).

3.2

Iluminao Residencial A iluminao residencial h muito tempo, deixou de ser apenas aquela

lmpada, acionada pelo interruptor instalado na parece. Atualmente, fabricantes oferecem requinte, conforto, exclusividade e automao em seus aparelhos. Ambientes que dispem do uso de controle remoto da iluminao local, permitindo a alterao de claridade, intensidade para diversas ocasies o que h de mais simples, no que diz respeito a novas tendncias de iluminao residencial. De acordo com Romano2 (2011), a iluminao automatizada para uma residncia, ocasiona o uso racional de cargas eltricas, o que, diminui o consumo. Outra forma de economia proporcionada pela automao da iluminao o desligamento automtico na ausncia de pessoas. Atualmente, alm da automao e do controle local da iluminao, atravs de uma central instalada em algum ponto estratgico da residncia, os fabricantes esto comeando a oferecer o controle de iluminao residencial 1

A Associao Brasileira de Automao Residencial (Aureside) tem como misso

fomentar a adoo de tecnologias de automao residencial no pas, homologar produtos e servios na rea, manter cursos de capacitao, formao e certificao profissional em automao residencial, divulgar artigos tcnicos, realizar cursos e palestras na rea, dentre outras misses.2

Rubens Augusto Romano engenheiro eletricista e diretor da Automatic House.

distncia. Com essa nova tecnologia o cliente no precisa mais estar na residncia para ligar a iluminao de algum cmodo, basta que ele tenha um dispositivo mvel, como um celular, ou um tablet3 que tenha acesso a central inteligente da residncia. 3.3 MicrocontroladoresO microcontrolador um dispositivo semicondutor em forma de circuito integrado, que integra as partes bsicas de um microcomputador microprocessador, memrias no-volteis e volteis e portas de entrada e sada. Geralmente, limitado em termos de quantidade de memria, principalmente no que diz respeito memria de dados, utilizada em aplicaes especficas, ou seja, naquelas que no necessitam armazenar grandes quantidades de dados, como automao residencial, automao predial, automao industrial e automao embarcada. (GIMENEZ, 2005).

So vrios os fornecedores de microcontroladores. Os principais, em termos de volume de vendas no Brasil, so: (PAIOTTI, 2009). Microchip Technology Inc. (http://www.microchip.com); Intel Corporation (http://www.intel.com); Atmel Corporation (http://www.atmel.com); e Texas Instruments (http://www.ti.com);

Dentre todos os microcontroladores, os mais utilizados em projetos acadmicos, devido facilidade de implementao e montagem em circuito esto: Microcontroladores da Famlia 8051 lanada pela Intel, at hoje conhecida e utilizada devido a sua facilidade de programao, em linguagem assembly graas ao seu poderoso conjunto de instrues; Arduino no um microcontrolador, e sim uma plataforma que foi criada para facilitar e baratear uso e programao de microcontroladores em seus circuitos mais complexos; e Microcontroladores da Famlia PIC, que sero abordados na prxima seo Microcontroladores da famlia PIC.

3

Tablet um dispositivo em formato de prancheta que pode ser usado para acesso

Internet. (pgina na web: http://www.mundodastribos.com/o-que-e-tablet-para-que-serve.html)

3.3.1

Microcontroladores da famlia PIC O microcontrolador PIC um circuito integrado produzido pela Microchip

Technology Inc., que pertence categoria dos microcontroladores, ou seja, um componente integrado que em um nico dispositivo contm todos os circuitos necessrios para realizar um completo sistema programvel. A grande vantagem da famlia PIC que todos os modelos possuem um set de instrues bem parecido, assim como tambm mantm muitas semelhanas entre suas caractersticas bsicas. A utilizao de um modelo torna a migrao para outros modelos muito mais simples. (SOUZA, 2005) A denominao famlia PIC devido aos diversos microcontroladores fornecidos, que vo desde microcontroladores de 8-bits, passando por 16-bits, at os de 32-bits. A escolha vai depender da funcionalidade e desempenho requerido, conforme mostrada na Figura 3.1.

Figura 3.15 Dimensionamento das famlias PIC e dsPIC. (Adaptado da pgina na web: http://www.microchip.com)

O microcontrolador da famlia PIC utilizado no projeto o modelo 16F877A, devido quantidade de portas de entrada e sada existentes, podendo assim acrescentar dispositivos, como um teclado numrico e levar o projeto a controlar a iluminao de uma maior quantidade de cmodos.

Detalhes

referentes

s

principais

caractersticas

tcnicas

do

microcontrolador PIC16F877A, sero abordadas na seo Microcontrolador PIC16F877A do prximo captulo.

3.4

Telefonia Mvel Devido ao trabalho proposto utilizar no seu funcionamento a telefonia

mvel, no recebimento e envio de mensagem SMS, a noo terica deste e outros assuntos relacionados so indispensveis para entendimento do funcionamento do projeto.Conforme divulgao feita em janeiro de 2011 pela Agncia Nacional de Telecomunicaes (Anatel), o Brasil terminou o ano de 2010 com um total de 202,94 milhes de telefones celulares, que representa um crescimento de 16,66% em relao a 2009. (POCA NEGCIOS, 2011, grifo meu)

Como pode ser visto no pargrafo anterior o nmero de telefones celulares tem aumentado substancialmente de um ano para outro. A quantidade to surpreendente que passa o total da populao brasileira, que no final de 2010 era de 190,7 milhes de habitantes, segundo dados obtidos no site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica (IBGE) (pgina na web: http://www.ibge.gov.br). Esse aumento se justifica, devido ao aparelho celular ter se tornado item obrigatrio, no s para a comunicao de voz, como para comunicao atravs de mensagens SMS, acesso a internet, dentre outras funcionalidades presentes nos aparelhos mais modernos.

3.4.1

Rede GSM4 Com o crescimento da telefonia mvel durante os anos 80, vrios

telefones celulares analgicos foram desenvolvidos na Europa, sendo que cada pas desenvolvia seu prprio sistema, o que levou a incompatibilidades, devido forma de envio de dados, protocolos e frequncia de comunicao.

4

GSM a sigla em ingls de Global System for Mobile Communications (Sistema Global

para Comunicaes Mveis), antiga Group Special Mobile.

Com o objetivo de acabar com esses problemas, os Europeus criaram um grupo de estudos para desenvolver um sistema mvel, a fim de padronizar o sistema na Europa, o Group Special Mobile (GSM). Em 1989, os primeiros testes foram publicados, e no comeo de 1994 j havia 1,3 milhes de assinantes em todo o mundo. A rede GSM uma tecnologia digital para celulares usada para transmisso de voz e servios de dado mvel. Suporta chamadas de voz e dados como, por exemplo, o envio de mensagem SMS, com velocidade de transferncia de at 9,6 kbps. (GSM WORLD, 2011, minha traduo).

3.4.2

SMS (Short Message Service) O Servio de Mensagens Curtas (Short Message Service) permite aos

usurios enviarem e receberem mensagens a partir de um aparelho de telefone celular. Cada mensagem pode ser de at 160 caracteres e ser enviada e recebida por usurios de diferentes redes de operadoras. (CAMPOS, 2010) O SMS foi criado no final da dcada de 80 para funcionar com a tecnologia digital GSM. O principal objetivo era um sistema de mensagens bem simples que funcionasse mesmo quando os aparelhos dos usurios estivessem desligados ou fora da rea de cobertura. Alguns exemplos de utilizao de servios SMS so: (BERNAL, 2002) Mensagem ponto a ponto: este o tipo mais comum de uso de SMS. A troca de mensagens SMS entre dois usurios mveis. Informao e servios: citaes de preos de aes, previses do tempo e atualizaes de notcias. Propagandas: envio de alertas a um usurio que se inscreveria para receb-las. Pode ser utilizada como uma forma de propaganda. Atendimento ao consumidor: ferramenta de atendimento eficiente e barata para atender e prover informaes a clientes.

Despacho de trabalho: usado em despachos de encomendas e mensageiros em campo. Pode ser integrada com outras aplicaes, como a de viaturas em trnsito.

3.4.2.1

Topologia da Rede SMS de celular Na Figura 3.2 so mostrados os diversos componentes que compem a

rede SMS de celular. Observe que h uma porta de ligao que d acesso mvel a Internet atravs de pilhas TCP/IP.

Figura 3.26 Rede SMS de Celular (Adaptado da pgina na web: http://developers.sun.com/mobility/midp/articles/sms/)

Torre de celular responsvel pela transmisso de trfego de voz e dados entre os dispositivos mveis e o MSC (Mobile Switching Center). MSC (Mobile Switching Center Central de Comutao Mvel) coordena e controla a configurao de roteamento de chamadas entre telefones mveis em uma rea de servio. Possuem uma grande similaridade com as centrais de telecomunicao utilizadas na telefonia fixa. SMSC (Short Message Service Center Central de Servio de Mensagens Curtas) atua como um sistema de armazenamento e envio para a transmisso de mensagens de texto. O SMSC armazena as mensagens na rede at o telefone celular de destino fique disponvel, garantindo assim a entrega da mensagem de texto pela rede.

GMSC (Gateway Mobile Switching Center) parecido com uma MSC, capaz de receber mensagens curtas de um SMSC, com a funo adicional de interconectividade com outras redes de telecomunicaes via redes TCP/IP.

3.4.2.2

Benefcios do SMS De acordo com Bernal (2002) alguns dos benefcios do SMS so: Garantia de entrega pela notificao e alerta; Recebe mensagens durante o uso de servios de voz e dados; Baixo custo e mecanismo de comunicao seguro para entrega de informao; Integrao com aplicaes baseadas no modelo da Internet, como, por exemplo, e-mail; Fonte de receita complementar para os provedores de servio, tornando-se um modelo de negcios.

3.4.3

SIM5 Card O SIM Card ou Carto SIM tem como funo principal o armazenamento

do nmero do telefone, com isso para a troca da linha telefnica para outro aparelho, basta colocar o carto SIM no novo celular. Com o surgimento da tecnologia mvel GSM, que utiliza o carto SIM na forma de um chip, o carto SIM ganhou sucesso, e se tornou mais eficiente, barato e menor. A memria do carto SIM do tipo EEPROM 6, atualmente existem cartes SIM de diversos tamanhos, nela armazenada a configurao bsica do carto SIM (cerca de 8 KB do espao de memria) e o espao restante para aplicaes adicionais, como por exemplo, armazenamento de mensagens SMS e agenda.5

SIM a sigla de Subscriber Identity Module (Mdulo de Identificao do Assinante). EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) um chip de

6

armazenamento no-voltil, podendo ser programada e apagada vrias vezes, eletricamente.

O carto SIM da operadora A utilizado tem 64 KB de memria e 25 mm por 15 mm de tamanho.

3.5

Viso Geral do Projeto Aps leitura e compreenso dos tpicos abordados neste captulo, j

possvel o entendimento terico do projeto proposto. O projeto basicamente constitudo por mdulo GSM (kit de desenvolvimento para SIM900D), microcontrolador (PIC do modelo 16F877A), conversor de sinais de porta serial (circuito Integrado MAX232), rels de duas posies, sensor LDR, teclado numrico, lmpadas comuns de 220 V e demais componentes eletrnicos, como resistores, capacitores, oscilador de cristal, dentre outros. O diagrama esquemtico do projeto proposto pode ser observado na Figura 3.3, na qual representa de forma objetiva a composio geral do projeto. Detalhes sobre o hardware e o software utilizados e seus funcionamentos encontram-se no captulo 4 Descrio de Hardware e Software. A implementao do projeto pode ser observada no captulo 5 Implementao.

Figura 3.37 Diagrama Esquemtico do Projeto (AUTOR)

CAPTULO 4 DESCRIO DO HARDWARE E SOFTWARE

Este captulo aborda as especificaes, de forma detalhada, dos dispositivos utilizados e seu funcionamento neste projeto, tanto a parte fsica, ou seja, o hardware, como a parte lgica, os softwares utilizados.

4.1

Microcontrolador PIC 16F877A Conforme mencionado no captulo anterior, o microcontrolador utilizado

nesse projeto foi o PIC 16F877A. um modelo de 40 pinos, o que possibilita a montagem de um hardware complexo e capaz de interagir com diversos recursos ao mesmo tempo. A Figura 4.1 ilustra o PIC 16F877A utilizado neste projeto.

Figura 4.18 PIC 16F877A utilizado no projeto (AUTOR)

4.1.1

Especificaes As principais especificaes do PIC 16F877A so: (SOUZA, 2005) Microcontrolador de 40 pinos; Via de programao com 14 bits e 35 instrues; Programao in-circuit (alta e baixa tenso); Frequncia de operao de at 20 MHz; Memria flash de programa de 8kwords; 33 portas configurveis como entrada ou sada; 15 interrupes disponveis;

Memria EEPROM interna com 256 bytes; Memria RAM com 368 bytes; Conversores A/D (analgico-digital) de 10 bits (8x) e comparadores analgicos (2x);

Comunicaes seriais: SPI, I2C e USART.

A escolha desse modelo em especial, se deve principalmente ao fato de possuir a grande quantidade de portas de entrada e sada, o modo de comunicao serial e conversores A/D, caractersticas essas que foram primordiais na elaborao deste dispositivo.

4.1.2

Pinagem do PIC 16F877A Na Figura 4.2 mostrada a pinagem do PIC16F877A e a Tabela 4.1 o

significado das nomenclaturas utilizadas na identificao desses pinos.

Figura 4.2 Pinagem do PIC16F877A (FONTE: Microchip Technology, 2003)9

Tabela 4.11 Significado das nomenclaturas dos pinos do PIC16F877A. N 1 2 3 4 5 6 Pino MCLR/Vpp RA0 AN0 RA1 AN1 RA2 AN2 VREF-/CVREF RA3 AN3 VREF+ RA4 T0CKI C1OUT RA5 AN4 SS C2OUT RE0 RD AN5 RE1 WR AN6 RE2 CS AN7 VDD VSS OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT RC0 T1OSO T1CKI RC1 T1OSI CCP2 RC2 CCP1 RC3 SCK SCL RD0 PSP0 RD1 PSP1 RD2 PSP2 RD3 PSP3 RC4 SDI DAS RC5 Descrio Master Clear (reset). O microcontrolador funciona quando este pino est em nvel alto. Entrada e sada digital. Entrada analgica. Entrada e sada digital. Entrada analgica. Entrada e sada digital. Entrada analgica. Tenso negativa de referncia analgica. Entrada e sada digital. Entrada analgica. Tenso positiva de referncia analgica. Entrada e sada digital. Open-drain quando configurado como sada. Entrada externa do contador TMR0. Sada do comparador 1. Entrada e sada digital. Entrada analgica. Slave para a comunicao SPI. Sada do comparador 2. Entrada e sada digital. Controle de leitura da comunicao paralela. Entrada analgica. Entrada e sada digital Controle de escrita da comunicao paralela. Entrada analgica. Entrada e sada digital. Habilitao externa para comunicao paralela. Entrada analgica. Alimentao positiva. GND. Oscilador cristal ou entrada de osciladores externos. Sada para oscilador cristal. Entrada e sada digital. Sada do oscilador externo para TMR1. Entrada de incremento para TMR1. Entrada e sada digital. Entrada do oscilador externo para TMR1. Entrada do Capture2 ou Sada para Compare2/PWM2. Entrada e sada digital. Entrada do Capture1 ou Sada para Compare1/PWM1. Entrada e sada digital. Entrada/Sada do clock para comunicao SPI. Entrada/Sada do clock para comunicao I2C. Entrada e sada digital. Comunicao paralela. Entrada e sada digital. Comunicao paralela. Entrada e sada digital. Comunicao paralela. Entrada e sada digital. Comunicao paralela. Entrada e sada digital. Entrada de dados para comunicao SPI. Entrada/Sada de dados para comunicao I2C. Entrada e sada digital.

7

8 9 10 11/32 12/31 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

SDO Sada de dados para comunicao SPI. RC6 Entrada e sada digital. 25 TX Transmisso para comunicao assncrona USART. CK Clock para comunicao sncrona USART. RC7 Entrada e sada digital. 26 RX Recepo para comunicao assncrona USART. DT Dados para comunicao sncrona USART. RD4 Entrada e sada digital. 27 PSP4 Comunicao paralela. RD5 Entrada e sada digital. 28 PSP5 Comunicao paralela. RD6 Entrada e sada digital. 29 PSP6 Comunicao paralela. RD7 Entrada e sada digital. 30 PSP7 Comunicao paralela. RB0 Entrada e sada digital. 33 INT Interrupo externa. 34 RB1 Entrada e sada digital. 35 RB2 Entrada e sada digital. RB3 Entrada e sada digital. 36 PGM Entrada para programao de baixa tenso. 37 RB4 Entrada e sada digital. 38 RB5 Entrada e sada digital. RB6 Entrada e sada digital. 39 PGC Clock de programao serial ou pino de in-circuit debugger. RB7 Entrada e sada digital. 40 PGD Dado de programao serial ou pino de in-circuit debugger. FONTE: SOUZA, 2005, p. 22.

A pinagem escolhida no projeto pode ser observada na Figura 4.3. Essa configurao atende s necessidades de cada componente utilizado no projeto.

Figura 4.3 Pinagem do PIC 16F877A utilizada no projeto. (AUTOR)10

4.1.3

CCS C Compiler1 Este programa oferece uma sute de ferramentas para o desenvolvimento

e depurao de aplicativos embutidos em execuo nos microcontroladores PIC. Assim, este programa foi utilizado para a compilao do cdigo fonte desenvolvido na linguagem C, e que ser melhor detalhada no prximo captulo. O CCS C Compiler compila cdigos gravados com a extenso .c. Aps compilao oito arquivos com o mesmo nome so gerados no mesmo local, com as seguintes extenses: .cof, .err, .hex, .lst, .pjt, .sta, .sym, .tre. O programa alm de compilar, mostra avisos e erros e a previso do uso da memria RAM e ROM do microcontrolador. Aps compilao, o arquivo .hex ser utilizado, tanto na simulao no programa Proteus, como na gravao no microcontrolador PIC.

4.1.4

Kit de Gravao PICkit 2 O kit de gravao PICkit 2 uma ferramenta de desenvolvimento que

permite comunicar o computador diretamente com o PIC, foi adquirido pela empresa Robtica Simples (Pgina na Web: http://roboticasimples.com). composto do conector ICSP (In-Circuit Serial Programming) para gravao em microcontroladores PIC de 8, 14, 18, 20, 28 e 40 pinos, conforme mostrado na Figura 4.4.

Figura 4.4 Kit de Gravao PICkit 2 (AUTOR) Programa e cabo USB (lado esquerdo), Soquete (ao centro), Conector ICSP (lado direito)11

1

O CCS C Compiler um programa desenvolvido pela empresa Custom Computer

Service (CCS), e est disponvel para ser baixado na pgina na Web: http://www.ccsinfo.com.

Alm da parte fsica, que contempla o gravador, o cabo USB, conector ICSP, o kit possui tambm um CD com o programa que tem o objetivo de identificar o microcontrolador a ser gravado e funciona em qualquer computador com uma porta USB disponvel de 1.1 ou 2.0, conforme mostrado na Figura 4.5.

Figura 4.5 Tela de gravao do programa PICkit 2. (AUTOR)12

4.1.4.1

Utilizao do Kit de Gravao PICkit 2 De posse do arquivo gerado pelo CCS C Compiler, de extenso .hex, o

prximo passo foi abri-lo e grav-lo no PIC 16F877A, utilizando o boto que se encontra destacado na Figura 4.5. Aps localizao do cdigo fonte com a extenso .hex o processo de gravao ser iniciado. Assim que a gravao completada o texto Programming Successful mostrado na tela do programa e emitido um sinal sonoro indicando que a gravao foi realizada com sucesso. Alm da gravao a interface pode ser utilizada para apagar a memria do microcontrolador PIC.

4.2

Kit de desenvolvimento para SIM900D O kit de desenvolvimento para SIM900D, nada mais do que uma placa

de desenvolvimento para utilizao do mdulo GSM denominado SIM900D e demais acessrios como: fonte de alimentao, antena, fone e cabo serial. Na Figura 4.6 mostrada a placa de desenvolvimento para SIM900D e o prprio mdulo SIM900D e a Tabela 4.2 apresentam a identificao de cada componente presente na Figura 4.6.

Figura 4.6 Kit de desenvolvimento e mdulo SIM900D (FONTE: SIMCOM, 2010)13

Tabela 4.22 Identificao de cada componente presente na Figura 4.6 Letra A B C D E F G H I J K L M Descrio

Interface do Adaptador da Fonte. Porta Serial Principal para transmisso dos Comandos AT. Porta Serial Depuradora. Interface do Carto SIM. Interface de ponto de teste. Buraco de fixao da antena. Interface de fixao do mdulo SIM900D com o kit. rea de fixao do mdulo SIM900D. Chave de Reset (no kit utilizado para este projeto no est presente). Chave de Alimentao (Controle ON/OFF do mdulo). Interruptor de Charge (Controle ON/OFF Charge). Interruptor de Download (Controle ON/OFF Download). Interruptor de Alimentao (Controle ON/OFF da alimentao). Led`s indicativos de estado. (N1- Indica se o kit de desenvolvimento se encontra ligado; N2 Indica o funcionamento normal do mdulo GSM, se apagado, indica N que o mdulo funciona de forma no convencional; N3 Pisca com certa frequncia de acordo com estado da rede GSM. FONTE: SIMCOM, 2010.

4.2.1

Especificaes do mdulo GSM, SIM900D O SIM900D um mdulo GSM quad-band, pode ser usado em aplicaes

onde a transmisso via tecnologia GSM se faa necessria; como transmisso de voz, envio de mensagens SMS. Consome pouca energia, tem seu tamanho reduzido que o torna ideal para tarefas Mquina a Mquina2 (M2M) ou qualquer outra forma de comunicao mvel. O mdulo SIM900D fabricado pela SIMCOM3 e distribudo no Brasil pela ME Componentes4. As principais especificaes tcnicas do mdulo SIM900D so: (ME COMPONETES, 2011). Mdulo de 48 pinos; Quad-band (850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz e 1900 MHz); Compatvel com tecnologia GSM; Pilha TCP/IP embutida; Dimenses: 33 mm por 33 mm por 3 mm; Peso: 6,2 gramas; Controle via comandos AT; Faixa de tenso de alimentao: 3,2 V a 4,8 V; Baixo consumo de energia: 1,0 mA (modo de espera); Temperatura de operao: -40 C a +85 C.

2

Mquina a mquina (M2M) a utilizao um dispositivo para capturar um evento que

retransmitido para um aplicativo que traduz o evento capturado em informaes significativas.3

SIMCOM Wireless Solutions lder na indstria fornecendo mdulos sem fio de alta

qualidade para diferentes plataformas de tecnologias em redes. (Pgina na Web: http://wm.sim.com).4

ME Componentes e Equipamentos uma empresa fundada em 1997, que trabalha

com todos os tipos e com as melhores marcas de componentes eletrnicos, tais como mdulos GPS, mdulos GSM/GPRS, circuitos integrados. (Pgina na Web: http://www.mecomp.com.br).

4.2.2

Comandos AT5 Os comandos AT so usados para configurar e solicitar alguns servios

nos mdulos, como: fazer e receber discagem de chamadas de voz, enviar e receber SMS atravs de redes celulares de tecnologia GSM, dentre outros servios. Os comandos AT so um conjunto de linhas de comandos que so utilizadas para comunicao e configurao do mdulo. O mdulo GSM utilizado no projeto tem uma extensa lista de comandos AT que so reconhecidos, a Tabela 4.3 apresenta os comandos AT que foram utilizados no projeto e sua descrio.Tabela 4.33 Comandos AT utilizados no Projeto. Comando AT AT+CMGS AT+CMGR AT+CMGDA AT+CSCS AT+CMGF FONTE: SIMCOM, 2010. Descrio Verifica se h resposta do mdulo Envio de mensagem SMS Leitura de mensagem SMS Apaga todas as mensagens SMS Seleciona qual tipo de caractere ser utilizado (ASCII) Seleciona qual formato da mensagem SMS

4.2.3

HyperTerminal O programa HyperTerminal o aplicativo de comunicaes mais antigo

do Microsoft Windows, atualmente apenas disponvel na pgina oficial da Hilgraeve 6 (pgina na Web: http://www.hilgraeve.com/hyperterminal), gratuitamente por 30 dias. Com ele possvel conectar o computador a outros sistemas remotos, utilizando para isso as portas seriais do computador. Este aplicativo foi utilizado na fase inicial para a realizao de testes, onde foi possvel atravs da digitao dos comandos AT que seriam utilizados visualizar o normal funcionamento do mdulo GSM.

5

Comandos AT em ingls chamados de Hayes AT Commands, criados originalmente

para a Hayes Smartmodem em 1981, por Dennis C. Hayes.6

Hilgraeve Empresa privada de software, e mais conhecida pelos seus programas:

HyperTerminal Private Edition e HyperAccess, foi fundada em 1980.

4.3

Comunicao Serial RS-232 O padro RS-232 define caractersticas mecnicas, eltricas e funcionais

para a comunicao serial de dados entre um equipamento de dados terminal (computador, impressora) e um equipamento de comunicao de dados (modem). A comunicao entre o microcontrolador PIC16F877A e o mdulo GSM SIM900D ocorreu utilizando o conector de nove pinos (DB9). Estes esto ligados ao MAX232 para que possam se comunicar. (ZANCO, 2010). Na Figura 4.7 mostrado o conector DB-9 com sua pinagem enumerada, enquanto o Tabela 4.4 apresenta o nome, direo e a designao de cada pino.

Figura 4.7 Conector DB-9 com sua pinagem. (AUTOR)14

Tabela 4.44 Conector DB9 com direo e designao dos pinos. Nmero Nome Direo Entrada Entrada Sada Sada Entrada Sada Entrada Entrada Designao Deteco de Portador Recepo de Dados Transmisso de Dados Terminal Pronto Massa Lgica Dados Prontos Pedido de Emisso Emprstimo a Emitir Indicador de Campainha Eltrica

1 CD Carrier Detect 2 RXD Receive Data 3 TXD Transmit Data 4 DTR Data Terminal Ready 5 GND Signal Ground 6 DSR Data Set Ready 7 RTS Request to Send 8 CTS Clear to Send 9 RI Ring Indicator FONTE: ZANCO, 2010.

Para a comunicao do microcontrolador PIC com o mdulo SIM900D foi utilizado o CI MAX232. O seu uso foi necessrio, pois um conversor de nvel TTL para RS-232. Com isso, apenas trs pinos dos conectores DB9 foram utilizados: o pino 2 (RXD), que recebe os dados do mdulo, o pino 3 (TXD) que transmite os dados para o mdulo e o pino 5 (GND) que o terra.

4.3.1

Circuito Integrado MAX232 Devido ao microcontrolador PIC16F877A e o mdulo GSM SIM900D

terem nveis de tenso diferenciados, se fez necessrio a utilizao do CI MAX232, que um circuito integrado que converte os nveis de tenso correspondentes lgica TTL no padro RS-232 e vice-versa. (ZANCO, 2010) A Figura 4.8 ilustra o CI MAX232 utilizado neste projeto e a Tabela 4.5 apresenta os nveis de tenso correspondentes aos nveis lgicos zero (0) e um (1) que trafegam no padro RS-232 e os nveis lgicos TTL correspondentes fornecidos pelo microcontrolador PIC16F877A para um tenso de 5 V.

Figura 4.8 MAX232 utilizado no projeto (AUTOR)15

Tabela 4.55 Nveis de tenso lgica TTL e padro RS-232 Nvel Lgico PIC16F877A Padro RS-232 0 0,6 +5V a +15V 1 5V 0,6V 5V a 15V FONTE: ZANCO, 2010.

4.3.2

Pinagem do CI MAX232 Na Figura 4.9 mostrado a pinagem do CI MAX232, o interfaceamento

dele fcil, necessitando apenas de quatro capacitores de 1F e um capacitor de 10F conectados externamente a alguns dos seus pinos.

Figura 4.9 Pinagem do MAX 232 (FONTE: Texas Instruments, 2004)16

A pinagem escolhida para o circuito integrado MAX232 no projeto, como mostrada na Figura 4.10 foi: Pino 1 e 3: capacitor de 1F; Pino 2 e Fonte de alimentao: capacitor de 1F; Pino 4 e 5: capacitor de 1F; Pino 6 e Terra: capacitor de 1F; Pinos 7, 8, 9 e 10: no so utilizados; Pino 11: ligao com PIC16F877A no pino 25 (TX); Pino 12: ligao com PIC16F877A no pino 26 (RX); Pino 13: ligao com a porta serial (macho) no pino 2 (TXD); Pino 14: ligao com a porta serial (macho) no pino 3 (RXD); Pino 15: aterrado; Pino 16: Fonte de alimentao e capacitor de 10F aterrado.

Figura 4.10 Pinagem do MAX232 utilizada no projeto. (AUTOR)17

4.4

Teclado Numrico Foi utilizado um teclado numrico matricial de 12 teclas. Seu

funcionamento de fcil compreenso, atravs de sete pinos, sendo trs pinos referentes s colunas e quatro pinos referentes s linhas, ao pressionar uma tecla o circuito se fecha, fazendo com que a tenso circule de um pino referente coluna para um pino referente linha. Na Figura 4.11 mostrado o teclado nmero utilizado no projeto e o diagrama do circuito e a Tabela 4.6 apresenta a pinagem do teclado.

Figura 4.11 Teclado Numrico e Diagrama do Circuito (AUTOR)18

Tabela 4.6 Pinagem do teclado numrico6

Nmero do Pino 1 2 3 4 5 6 7 FONTE: AUTOR.

Descrio Linha 1 Linha 2 Linha 3 Linha 4 Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3

Para o melhor funcionamento do teclado numrico e a diminuio de rudos que comprometeriam o normal funcionamento do teclado numrico, como mostrada na Figura 4.12 foi: Pinos 1, 2, 3 e 4 Ligados em paralelo a resistores de 10k aterrados cada um e aos pinos 15, 16, 17 e 18 do microcontrolador PIC, respectivamente. Pinos 5, 6 e 7 Ligados em srie a resistores de 470 cada um e aos pinos 19, 20 e 21 do microcontrolador PIC, respectivamente.

Figura 4.12 Interligao do teclado numrico utilizado no projeto. (AUTOR)19

4.5

Mdulo LCD Existe uma variedade de mdulos LCD disponveis no mercado, para este

projeto foi escolhido o LCD 16X2, ou seja, o mdulo possui duas linhas, cada linha sendo possvel a escrita de dezesseis caracteres. A Figura 4.13 ilustra o mdulo LCD utilizado no projeto.

Figura 4.13 Mdulo LCD utilizado no projeto (AUTOR)20

Como se pode observar o mdulo possui 16 pinos, a Tabela 4.7 apresenta a descrio dos pinos do mdulo LCD e o interfaceamento no projeto.Tabela 4.77 Pinos do mdulo LCD e interfaceamento no projeto Pino Smbolo Funo Ctodo Anodo Terra 5V Ajuste de contraste Seleo de registro Leitura / Escrita Inicia ciclo Leitura / Escrita Dado Dado Dado Dado Dado Dado Dado Dado Interfaceamento no projeto NO UTILIZADO NO UTILIZADO Aterrado Fonte de Alimentao Potencimetro Pino 08 do PIC16F877A Aterrado Pino 09 do PIC16F877A NO UTILIZADO NO UTILIZADO NO UTILIZADO NO UTILIZADO Pino 27 do PIC16F877A Pino 28 do PIC16F877A Pino 29 do PIC16F877A Pino 30 do PIC16F877A

16 K 15 A 1 VSS 2 VDD 3 VO 4 R/S 5 R/W 6 E 7 DB0 8 DB1 9 DB2 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 FONTE: ZANCO, 2010.

Foi utilizado apenas quatro bits de dados, as quatro linhas mais significativas (DB7:DB4), com isso foram necessrios apenas seis pinos do microcontrolador para que a comunicao com o LCD fosse viabilizada. Com isso, a transferncia de um byte para o LCD feita em duas partes: primeiro enviado o nibble7 alto do byte (DB7:DB4), depois enviado o nibble baixo (DB3:DB0). (ZANCO, 2010, p. 99).

4.6

Sensor LDR (Light Dependent Resistor) O sensor LDR (Resistor Dependente de Luz), nada mais do que um

resistor que sua resistncia depende da luz que o atinge, com isso ao ser colocado no escuro sua resistncia passa para ordem de milhes de ohms, j quando recebe iluminao direta, luz forte ou luz direta do Sol sua resistncia diminuda para algumas centenas de milhares de ohms. (ALBUQUERQUE e THOMAZINI, 2009). Os LDRs no so componentes polarizados, o que significa que a corrente pode circular nos dois sentidos. As variaes da resistncia com a luz so iguais em qualquer sentido. (ALBUQUERQUE e THOMAZINI, 2009).7

Nibble a sucesso de quatro cifras binrias (bits).

Na Figura 4.14 mostrado o sensor LDR utilizado no projeto e a variao da resistncia do LDR em funo luminosidade.

Figura 4.14 Sensor LDR utilizado no projeto e variao de resistncia com a luz. (AUTOR)21

4.7

Rel Os rels so dispositivos eletromecnicos capazes de controlar circuitos

de grandes correntes a partir de pequenas correntes ou tenses. Seu funcionamento bem simples, quando uma corrente circula pela bobina, esta cria um campo magntico que atrai o contato fechando ou abrindo circuito. Ao cessar a corrente da bobina o campo magntico tambm cessa e o contato volta a sua posio original. Na Figura 4.15 so mostrados os rels utilizados no projeto.

Figura 4.15 Rels utilizados no projeto (AUTOR)22

CAPTULO 5 IMPLEMENTAO

Neste captulo so apresentados tpicos fundamentais para compreenso geral da implementao do projeto, foram definidas as etapas necessrias para isso, que so: Modelagem do sistema; Elaborao dos circuitos; Elaborao do cdigo fonte para o microcontrolador PIC; Montagem dos circuitos nas placas; Montagem do prottipo;

Na Figura 5.1 mostrado o prottipo na sua fase final.

Figura 5.1 Prottipo na Fase Final (AUTOR)23

5.1

Modelagem do Sistema A primeira etapa na implementao deste projeto foi realizao da

modelagem do sistema, ou seja, como cada dispositivo estaria disposto e como seria feita a demonstrao em um sistema real, que utilize a corrente eltrica captada pelas linhas de transmisso local (220 Volts de Corrente Alternada). Para isso foi pensado a elaborao da maquete de uma casa, na qual temos a representao de oito cmodos, tendo em cada cmodo uma lmpada de 220 Volts, na mesma estrutura temos a fixao dos interruptores, tomadas e demais dispositivos utilizados. Para montagem do prottipo foi obtido pelo autor um tablado de madeira de 45 centmetros por 60 centmetros, no qual a casa, interruptores e tomadas preencheram 70% do espao, deixando o espao restante para a fixao dos demais dispositivos que seriam o mdulo GSM, a placa principal, e a placa de rels. A Figura 5.2 ilustra a disposio dos componentes e a planta baixa da casa com sua respectiva escala.

Figura 5.2 Disposio dos Componentes e Planta Baixa da Casa (AUTOR)24

5.1.1 Fluxograma Geral do Sistema Aps definio da disposio dos componentes, foi elaborado o fluxograma geral do sistema, conforme mostra a Figura 5.3. Esse fluxograma foi fundamental na elaborao do cdigo fonte e na compra de todos os componentes que foram utilizados na elaborao dos circuitos e na montagem final do prottipo.

Figura 5.3 Fluxograma Geral do Sistema (AUTOR)25

5.2

Elaborao dos Circuitos Com o fluxograma feito o prximo passo foi a elaborao dos circuitos,

para isso foi utilizado, primeiramente, o programa Proteus ISIS 7 Profissional. No qual neste primeiro momento foi possvel definir quais seriam os componentes utilizados, e as quais pinos do microcontrolador PIC eles seriam interligados. A Figura 5.4 ilustra o circuito da placa principal que foi utilizada para os testes iniciais.

Figura 5.4 Circuito da Placa Principal feita no Proteus ISIS (AUTOR)26

5.2.1

Proteus ISIS 7 Professional1 O Proteus ISIS um simulador de circuitos eletrnicos, no qual possvel

ver o seu cdigo interagir com os componentes em tempo real, tem em seu banco de dados uma srie de componentes, dos mais simples, como resistores, capacitores, aos mais complexos com circuitos integrados como o MAX232 e microcontroladores. Na simulao pelo Proteus ISIS deste projeto, os componentes de maior relevncia utilizados, foram: o mdulo LCD 16X2, teclado telefnico matricial, circuito

1

Proteus ISIS 7 Professional um dos programas de um sute desenvolvido pela

empresa inglesa Labcenter Eletronics, fundada em 1988 pelo presidente John Jameson. (pgina na Web: http://www.labcenter.com)

integrado MAX232, para sensor LDR foram testados os dois tipos presentes e o microcontrolador PIC16F877A. Para realizar a simulao uma das funcionalidades do Proteus ISIS a gravao do cdigo fonte no microcontrolador PIC conforme mostrado na Figura 5.5. Para isso necessrio que o cdigo j esteja compilado para o formato hexadecimal, compilao essa realizada pelo CCS C Compiler, conforme mostrado na seo CCS C Compiler do captulo anterior.

Figura 5.5 Insero do cdigo fonte (AUTOR)27

Para confeco da placa de rels os componentes utilizados foram: Rel de 5vcc, diodo simples, transistor NPN, resistor de 1k, LED, terminal de trs sadas, como foi necessrio nove rels, foram necessrios nove componentes de cada um listado a cima, alm de um capacitor de 470F para desacoplamento e um terminal de doze sadas. Na Figura 5.6 mostrado o circuito da placa de rels feito no Proteus ISIS.

Figura 5.6 Circuito da Placa de Rels feita no Proteus ISIS (AUTOR)28

Mesmo o Proteus ISIS sendo um programa que se mostrou de grande importncia na elaborao dos circuitos, algumas etapas referentes simulao, como comunicao serial, sensibilidade do sensor LDR, funcionamento do rel em conjunto com transistor deixaram a desejar. Com isso foi necessrio a elaborao dos circuitos em um sistema fsico para realizao de novos testes.

5.2.2

Elaborao dos Circuitos na Matriz de Contato2 Em uma segunda etapa, aps compra dos componentes que seriam

utilizados, os circuitos antes feitos no Proteus ISIS foram duplicados em uma matriz de contato, para que assim os testes antes feitos no programa pudessem ser refeitos com a utilizao dos componentes em um meio fsico. Na Figura 5.7 mostrada a interligao dos componentes da placa principal na matriz de contato, para fins de testes nas sadas dos pinos que controlam a iluminao dos cmodos, foram colocados LEDs e resistores.

2

Matriz de Contato (ou Protoboard) uma placa com furos e conexes condutoras

para montagem de circuitos eletrnicos experimentais, tendo como vantagem a insero de componentes sem a necessidade de soldagem.

Figura 5.7 Circuito da Placa Principal feita na Matriz de Contato (AUTOR)29

Outra alterao em relao ao circuito feito no Proteus ISIS foi utilizao de transistor NPN para acionamento do sinal sonoro (buzzer), a utilizao de um capacitor de desacoplamento no CI MAX232, para desvio de possveis rudos da fonte. Como fonte de alimentao principal nesta fase de testes na matriz de contato foi utilizada a porta USB do computador pessoal do autor, na sada do pino 01 do microcontrolador PIC foi utilizado um fio que quando aterrado reiniciava o sistema. No caso do circuito da placa de rels, de acordo com Braga (2010?), no momento em que o rel desenergizado, as linhas de fora do campo magntico da bobina, comeam a se contrair, havendo ento a induo de uma tenso. Esta tenso tem polaridade oposta a do sistema e pode atingir valores muito altos. Segundo Braga (2010?), para proteger os componentes de uma possvel queima, a tcnica mais empregada o uso de um diodo. O que ocorre que o diodo est polarizado inversamente em relao tenso de disparo do rel. Assim, quando ocorre a induo de uma alta tenso nos extremos da bobina no momento da interrupo da corrente, o diodo polarizado no sentido direto passa a ter uma baixa resistncia absorvendo assim a energia que poderia afetar os componentes de disparo, conforme mostrado na Figura 5.8.

Figura 5.8 Rel e diodo de proteo. (FONTE: BRAGA, 2010?)30

5.3

Elaborao do Cdigo Fonte para o Microcontrolador PIC Com as etapas, modelagem do sistema e elaborao dos circuitos,

concludas, a prxima etapa foi elaborao do cdigo fonte e gravao no microcontrolador. Para escrita das linhas de comando e compilao do cdigo foi utilizado o programa CCS C Compiler e para gravao do cdigo a ferramenta utilizada foi o kit de gravao PICkit 2 da Robtica Simples, que composto por dispositivo e programa.

5.3.1

Escrita do Cdigo Fonte Todo o cdigo fonte foi escrito utilizando a linguagem C, devido

principalmente s facilidades que tanto a linguagem de programao C como o prprio programa utilizado no desenvolvimento do cdigo trazem.... a utilizao de uma linguagem de alto nvel como C permite que o programador preocupe-se mais com a programao da aplicao em si, j que o compilador assume para si tarefas como o controle e localizao das variveis, verificao de bancos de memria, etc. (PEREIRA, 2007, p.18).

Com o fluxograma geral do sistema que foi apresentado na Figura 5.3 e com as interligaes pretendidas na elaborao do circuito, o primeiro passo definir as diretivas de pr-compilao, definies estas que so de extrema importncia para a correta compilao do cdigo.

Figura 5.9 Cdigo fonte, diretivas de pr-compilao. (AUTOR)31

Na Figura 5.9 so mostradas as diretivas utilizadas no cdigo fonte e a frente de cada linha de comando, aps duas barras conjuntas um prev comentrio da diretiva utilizada. A tabela 5.1 apresenta a descrio de cada comando utilizado.Tabela 5.18 Descrio de diretivas do cdigo fonte. Comando Descrio

#include Insere um arquivo texto externo a partir da posio atual. #use delay Informa ao compilador a velocidade de clock do sistema de destino. #use rs232 Ativa o suporte comunicao serial. Especificam: velocidade, pinos TX e RX. #fuses Programa as opes da palavra de configurao (configuration word) do PIC. #device Define o nome do processador utilizado. #define Substitui o identificador pelo texto especificado imediatamente depois dele. FONTE: PEREIRA, 2007.

Na elaborao do cdigo fonte, todas as funes bsicas necessrias na programao, foram acrescentadas aps a funo principal. Com isso, foi necessrio realizar a chamada dessas funes, no incio do programa, conforme mostrado na Figura 5.10, que ilustra tambm as variveis utilizadas na programao.

Figura 5.10 Cdigo fonte, chamada de funes e variveis (AUTOR)32

Na Figura 5.11 mostrada a principal funo bsica utilizada na programao do cdigo. Que define o tratamento da interrupo quando houver recepo de dados na comunicao serial.

Figura 5.11 Cdigo fonte, funo para uso de interrupo. (AUTOR)33

Para utilizao desta funo, foi necessrio habilitar a interrupo, com a utilizao das linhas de comando: (PEREIRA, 2007).enable_interrupts(int_rda); enable_interrupts(global);

Basicamente, ao receber um dado na comunicao serial, o programa desviado para a interrupo. Na programao utilizada pelo autor, cada caractere adicionado na string buffer1, aps chegar ao seu tamanho total, passa a ser adicionado na string buffer2. Quando este caractere do tipo Line Feed (Prxima Linha), a valor da varivel tem_dado mudado.

Para elaborao das funes de envio de mensagem e a leitura de mensagens SMS recebidas, o programa HyperTerminal se fez necessria para a realizao de testes dos comandos AT e na visualizao dos dados recebidos que seriam utilizados na programao do cdigo fonte. Com esses testes foi possvel verificar que ao receber uma mensagem SMS, o mdulo GSM apresenta a seguinte mensagem:+CMTI: SM, 1

Ao realizar a leitura desta mensagem recebida, pelo comando: AT+CMGR=1, o mdulo GSM apresenta a seguinte mensagem:+CMGR: REC UNREAD, +556198765432, , 10/10/11,12:12:12+00 A MENSAGEM ENVIADA

Com isso possvel, alm da leitura da mensagem, verificar o nmero do remetente da mensagem, dado este que ao longo da programao foi utilizado na comparao com o nmero cadastrado no sistema, para aferio de que a mensagem recebida foi realmente do cliente cadastrado. Para envio de mensagens SMS o autor seguiu as instrues do manual de comandos AT do mdulo GSM SIM900D, disponvel no site da distribuidora brasileira ME Componentes (pgina na Web: http://www.mecomp.com.br)

Figura 5.12 Cdigo fonte, funo de envio de mensagem SMS (AUTOR)34

Na Figura 5.12 mostrada uma das funes de envio de mensagem SMS utilizadas no cdigo fonte, sendo esta utilizada para enviar duas mensagens SMS, a primeira com instrues de funcionamento do sistema e a segunda com a mensagem SMS padro que ser utilizada pelo cliente. Outro ponto importante no cdigo fonte a leitura do pino de entrada do conversor AD interno, para isso necessrio a utilizao de algumas diretivas:#device adc=10 setup_adc(adc_clock_internal); setup_adc_ports(an0); set_adc_channel(0); sensorLDR = read_adc(); // Especifica 10 bits a ser retornado pela funo read_adc() // Configura o conversor AD interno // Configura o pino 2 do PIC como conversor AD interno // Seleciona uma canal de entrada para o mdulo AD interno // Efetua converso AD, retorna valor de 0 a 1024.

A elaborao da funo principal seguiu as etapas relatadas no fluxograma geral. Sendo a primeira etapa o cadastro do telefone do cliente, no qual o sistema realiza o envio da mensagem de instrues e da mensagem SMS padro. Aps envio das mensagens SMS o programa entra em um lao infinito, e logo aps entra em outro lao, o lao principal. A Figura 5.13 ilustra este lao principal. De forma resumida, o programa s sara deste lao, se receber uma mensagem SMS ou o valor da varivel de controle do sensor LDR for mudado.

Figura 5.1335 Cdigo Fonte, lao principal do sistema (AUTOR)

As alteraes do estado da iluminao de cada cmodo so realizadas com a leitura pelo sistema da mensagem SMS padro, por isso essencial que seja mantida a estrutura original desta mensagem, para que no haja erros na leitura da mensagem. Caso o remetente no seja o mesmo nmero que realizou o cadastro no sistema, nenhuma alterao realizada e no ocorre envio de mensagem desnecessria para o proprietrio.

5.3.2

Compilao e Gravao do Cdigo Fonte Aps escrita do cdigo fonte, o prximo passo a sua compilao, com a

utilizao do CCS C Compiler, essa atividade pode ser realizada de duas formas: pressionando a tecla F9 ou atravs do cone Compile na aba Compile, conforme mostrado na Figura 5.14.

Figura 5.14 Compilador do CCS C Compiler em execuo. (AUTOR)36

Com isso o compilador inicia a verificao da sintaxe do cdigo fonte em busca de algum erro ou situao de perigo, paralelo a esta atividade so criadas oito novos arquivos com o mesmo nome, e com extenses diversos, sendo uma delas a .hex que foi utilizada nos testes iniciais e na gravao no microcontrolador PIC.

A gravao no microcontrolador PIC feita com auxlio do kit de gravao PICkit 2, as etapas de gravao seguem as descritas na seo Utilizao do Kit de Gravao PICkit 2 - do captulo anterior.

5.4

Montagem dos Circuitos nas Placas Tanto o circuito da placa principal, como o circuito da placa de rels foram

feitas em placas de fenolite cobreada de face nica. Para elaborao do leiaute do circuito foi utilizado o programa Proteus ARES 7 Professional em conjunto com o programa Proteus ISIS 7 Professional. Na Figura 5.15 mostrado o desenho do circuito da placa de rels feita no Proteus ARES, e o resultado na placa de fenolite j descobreada, e pronta para a soldagem dos componentes.

Figura 5.15 Desenho da Placa de Rels e Placa descobreada pronta. (AUTOR)37

Na Figura 5.16 mostrada a disposio dos componentes eletrnicos da placa principal do sistema, com a descrio e legenda por meio de enumerao destes componentes.

Figura 5.16 Placa Principal e Disposio dos Componentes. (AUTOR)38

5.5

Montagem do Prottipo A maquete foi confeccionada de acordo com disposio dos componentes

previamente definidas, descrito na Figura 5.2. A casa foi confecciona utilizando madeira aglomerada, fixada com a utilizao de tiras de alumnio e parafusos com porcas de 2 mm de dimetro, conforme mostrada na Figura 5.18.

Figura 5.17 Placa de Rels (AUTOR) Figura 5.18 Maquete da casa em fase de construo (AUTOR)39 40

Aps finalizao da maquete da casa, foram fixados, em cada cmodo, bocais para lmpadas incandescentes decorativas, que funcionam com tenso de 220 V e tm potncia de 7 W. A escolha desta lmpada deve-se ao seu tamanho reduzido. Na Figura 5.19 mostrado o bocal e a lmpada utilizados no projeto. Para elaborao da caixa de interruptores e tomadas, conforme ilustrado na Figura 5.20, foram utilizados: Dois conjuntos de 3 interruptores e um conjunto de 2 interruptores para iluminao e um interruptor para acionamento das tomadas; Um conjunto de 2 tomadas para o mdulo GSM e para o dispositivo, que foram ligados atravs de fontes de alimentao;Figura 5.19 Bocal e lmpada utilizados no projeto (AUTOR)41

Entrada para ligao de cabo de alimentao.

Figura 5.20 Caixa de Interruptores e Tomadas. (AUTOR)42

A placa principal, placa de rels, o kit de desenvolvimento do mdulo GSM em conjunto com sua antena e a caixa de interruptores e tomadas foram fixados de acordo com a disposio mostrada na Figura 5.21. Para melhoramento do leiaute do prottipo, as fiaes como da antena do mdulo, de fonte de alimentao do mdulo e do dispositivo, e as fiaes direcionadas s lmpadas foram passadas por de baixo do tablado principal. As ligaes referentes corrente eltrica seguem no esquema mostrado na Figura 5.22.

Figura 5.21 Disposio dos componentes a frente da casa. (AUTOR)43

Figura 5.22 Esquema das ligaes eltricas. (AUTOR)44

CAPTULO 6 RESULTADOS OBTIDOS

Neste captulo so apresentados os resultados obtidos para chegar soluo do problema apresentado no Captulo 2 Apresentao do Problema atravs da realizao de simulaes. So apresentados tambm alguns problemas encontrados.

6.1

Simulaes Esta fase do projeto teve como objetivo testar as funcionalidades

propostas do dispositivo, simulando uma situao real. Antes de iniciar as simulaes com a utilizao do dispositivo proposto, o prottipo foi ligado para a realizao de testes nos interruptores e tomadas, conforme mostrado nas Figuras 6.1 e 6.2.

Figura 6.1 Teste nos Interruptores (AUTOR)45

Figura 6.2 Teste nas Tomadas com Chave de Teste. (AUTOR)46

Aps testes de interruptores e tomadas, o dispositivo proposto e o mdulo GSM foram religados nas tomadas, para incio das simulaes. As simulaes realizadas tiveram como metas a obteno dos seguintes resultados: Cadastro do nmero do cliente no sistema; Alterao do estado da iluminao da garagem e varanda pela utilizao do sensor de luminosidade (LDR). Alterao do estado da iluminao da casa atravs da mensagem SMS enviada pelo cliente;

6.1.1

Cadastro do nmero do cliente no sistema Esta simulao tem como finalidade observar o funcionamento do

dispositivo ao ser ligado, at o envio da mensagem de instrues ao cliente. Este teste foi executado em torno de 20 vezes, de forma a comprovar que o dispositivo est realizando todas as etapas laborais do sistema. Os passos desta simulao foram:

Ligar o interruptor do dispositivo e do mdulo GSM. Ser emitido um bip, e uma mensagem ser mostrada no mdulo LCD, conforme mostrado na Figura 6.3.

Figura 6.3 Prottipo Mensagem Inicial do sistema (AUTOR)47

Ao pressionar alguma tecla, ser mostrada no mdulo LCD a seguinte mensagem: Ligue o mdulo GSM, antes de passar para prxima etapa necessrio ligar o mdulo GSM, conforme mostrado na Figura 6.4.

Figura 6.4 Prottipo Ligando o mdulo GSM. (AUTOR)48

Figura 6.5 Prottipo Digitando o nmero do cliente (AUTOR)49

Figura 6.6 Prottipo Confirmando o nmero do cliente (AUTOR)50

A confirmar o nmero, a prxima etapa o envio das duas mensagens SMS, a primeira com as instrues de uso e a segunda com a mensagem SMS padro, que o cliente ir utilizar posteriormente. Ao finalizar o envio das mensagens so emitidos

Figura 6.7 Prottipo Mensagem final do sistema. Sensor LDR desligado (lado esquerdo) e Sensor LDR ligado (lado direito)51

dois bips. O ltimo passo desta fase de testes ser a visualizao no mdulo LCD das mensagens que so mostradas da Figura 6.7, que dependem se a chave do sensor LDR est ligada ou desligada. Os resultados obtidos nesta primeira etapa do dispositivo demonstraram um funcionamento satisfatrio. Nos testes realizados no ocorreram erros do sistema, foram utilizados dois nmeros para a realizao dos testes, sendo um da operadora B e outro da operadora C. O tempo de envio da mensagem pelo sistema at o recebimento pelo cliente se mostrou curto na maioria dos testes realizados, sendo que em 2 ou 3 testes a mensagem demoram mais que 5 minutos para ser recebida pelo celular do cliente, possivelmente devido a algum problema relacionado as operadoras de telefonia.

6.1.2

Alterao da iluminao pelo sensor de LDR Esta simulao tem como objetivo observar a utilizao do sensor LDR,

que no caso deste trabalho tem como funo o acionamento da iluminao da garagem e da varanda quando a iluminao natural estiver abaixo da estipulada pelo sistema. Para isso necessrio que a chave do sensor LDR esteja na posio ligada, conforme destacado na Figura 6.8.

Figura 6.8 Chave do Sensor LDR ligada. (AUTOR)52

Foram realizados cerca de 20 testes utilizando uma cobertura preta sobre o sensor LDR, a fim de simular um ambiente com pouca luminosidade natural. Todos os testes se mostram satisfatrios, com a colocao da cobertura, de acordo com o cdigo fonte aps trs segundos o dispositivo teve realizar uma nova anlise da tenso obtida pelo pino onde o sensor LDR foi interligado. Esta nova anlise tem como objetivo que o dispositivo no seja acionado indevidamente, devido fatores normais que podem vir a acontecer, como um sombreamento sobre o sensor LDR, ou no caso em que o dispositivo j esteja ativo, alguma claridade repentina sobre o sensor. Aps a nova anlise, com a baixa luminosidade natural, tem o acionamento da iluminao da garagem e da varanda, conforme estabelecido no cdigo fonte tem o envio da mensagem SMS ao cliente e a emisso de dois bips.

Com a luminosidade restabelecida, a iluminao da garagem e da varanda desligada, enviada uma mensagem SMS ao cliente e so emitidos dois bips. A Figura 6.9 ilustra os testes feitos com a colocao da cobertura preta sobre o sensor LDR, acionamento da iluminao da varanda e da garagem e o envio da mensagem SMS ao cliente.

Figura 6.9 Prottipo Testes feitos para o sensor LDR (AUTOR)53

6.1.3

Alterao da iluminao pelo cliente Esta simulao tem como objetivo realizar testes no dispositivo atravs do

envio da mensagem SMS padro pelo cliente. Foram realizados diversos testes, que mostram satisfatoriamente o funcionamento para qual o dispositivo foi elaborado. Do instante em que a mensagem SMS padro enviada pelo cliente at a alterao da iluminao que foi solicitada demora certa de 30 segundos, isto porque o sistema ao receber a mensagem, realiza a leitura da mensagem, verifica se o nmero do remetente igual ao do registrado no sistema, e examina caractere por caractere da mensagem para que possa ser realizada a alterao solicitada.

Depois de realizada a alterao da iluminao, o sistema envia uma mensagem SMS ao cliente com relatrio da iluminao que est ligada e desligada. Na Figura 6.10 so mostradas as trs etapas da alterao da iluminao pelo cliente.

Figura 6.10 Alterao pelo cliente. Mensagem enviada pelo cliente (lado esquerdo), alterao no prottipo (no centro), mensagem recebida pelo cliente (lado direito) (AUTOR)54

6.2

Problemas Encontrados Tinha-se como proposta inicial a alterao da iluminao atravs de

ligao telefnica, para isso seria utilizado um circuito integrado de reconhecimento de tons DTMF, ou seja, ao pressionar uma tecla no telefone do cliente o sistema a identificaria com isso poderia relacionar a tecla com a iluminao desejada. Esta proposta se tornou invivel devido utilizao do mdulo GSM. Isto porque ao realizar uma chamada, os dados enviados pelo canal de voz, so digitalizados, codificados e enviados pelo sistema de transmisso digital. No mdulo GSM o sinal reconstrudo, mas devido compresso de voz utilizada, os tons DTMF no so recebidos corretamente. Com isso foi realizada a alterao da proposta pelo uso de mensagem SMS, que uma soluo mais adequada e atual, alm de ser mais precisa.

Um problema relatado nas simulaes foi relacionado ao acionamento dos interruptores em conjunto com o dispositivo. Ocorre que, por exemplo, se deixarmos o interruptor da sala, cozinha e varanda ligadas, ao acionarmos atravs da mensagem SMS padro apenas a iluminao da varanda, a iluminao da sala e cozinha tambm sero acionadas. Isso ocorre devido corrente eltrica percorrer os interruptores que estiverem acionados. Para solucionar este problema, os interruptores teriam que ser substitudos por interruptores sem reteno, ou com a utilizao de rels de controle interruptor/dispositivo individuais para cada cmodo. Contudo no haveria tempo hbil para substituio dos interruptores ou montagem de outra placa de rels, ficando a proposta de troca dos interruptores como sugesto para trabalhos futuros. Com esse problema, todos os testes realizao do prottipo, os interruptores tinham que estar na posio desligado, para que no houvesse interferncias que prejudicassem nas simulaes.

CAPTULO 7 CONSIDERAES FINAIS

7.1

Concluses Neste trabalho foi desenvolvido um prottipo de uma casa com o intuito

de simular o real funcionamento do dispositivo. Para ser o mais fiel possvel a um sistema real, os componentes utilizados no prottipo utilizam a tenso utilizada pela iluminao de uma casa real. O presente projeto tem como foco a elaborao de um dispositivo de automao residencial de baixo custo, e que seja necessrio apenas um celular comum que envie mensagens SMS para control-lo. Apesar dos problemas que surgiram ao longo do percurso de elaborao deste trabalho, o objetivo do trabalho foi alcanado. O dispositivo capaz de realizar o controle e automao da iluminao residencial atravs do envio da mensagem SMS padro pelo cliente ou pela utilizao do sensor de luminosidade. Para realizao deste projeto, foi necessrio o desenvolvimento de duas placas: a placa principal e a placa de rels, com isso o autor pretendia que o dispositivo fosse de mais baixo custo possvel. No caso do mdulo GSM utilizado tambm poderamos ter realizado o desenvolvimento em placa de circuito, porm devido ao tempo reduzido o autor achou melhor realizar a compra do kit de desenvolvimento do mdulo GSM completo, o que elevou o preo final para elaborao do projeto acadmico, conforme pode ser observado no Apndice B Custos dos Componentes do Dispositivo. possvel diminuir os gastos referentes ao envio das mensagens SMS, dependendo do plano da operadora utilizada, tendo, por exemplo, operadoras que cobram apenas uma taxa fixa ao dia para envio de mensagens SMS. Concluindo, que os resultados obtidos cumpriram com as propostas e os objetivos planejados para este trabalho e o prottipo encontra-se em funcionamento e operando de acordo com a programao pretendida.

7.2

Propostas para Trabalhos Futuros Controle e Automao Residencial uma rea muito ampla, que est em

crescimento constante, como proposta para trabalhos futuros, os principais pontos verificados para a continuidade e melhorias deste projeto so: Avisar ao cliente em caso de falta de luz, para isso seria necessrio a utilizao de uma bateria externa, j que a queda de energia faria com que o dispositivo e o mdulo GSM desligassem; Cadastro de outros nmeros no sistema, em caso de alguma alterao, o dispositivo enviaria a mensagem SMS apenas ao nmero do cliente que solicitou a alterao. Ligar a iluminao utilizando interruptores eletrnicos, em conjunto com o controle e automao da iluminao pelo telefone, ou seja, tanto o acionamento via mensagem SMS ou pelo interruptor, o dispositivo seria o respons