ESCOLA TCNICA ESTADUAL MAGALHES BARATADISCIPLINA: SISTEMAS MICROCONTROLADOSPROFESSOR: SATOALUNO: CLEBERSONCURSO: ELETRNICA PROEJA 2013TURNO: NOITE

Projeto de um Controlador de Alarme de Carro via SMS

SUMRIO

Resumo1. Introduo2. Microcontroladores3. Sistema Global para Comunicaes Mveis (GSM)3.1 Mdulos e Modems GSM3.2 Comandos AT4. Desenvolvimento e Resultados4.1 Definio do Sistema4.2 Montagem e Programao4.3 Testes e Montagem do Prottipo5. ConclusesReferncias

Projeto de um Controlador de Alarme de Carro via SMS

Resumo: O presente artigo tem como finalidade realizar um controle automotivo atravs de comandos enviados por mensagem de texto SMS (Short Message Service). Tais comandos acionaro funes de um microcontrolador da famlia 8051, mais especificamente um AT89S8253 da Atmel. O microcontrolador ligado diretamente no automvel, executando as funes solicitadas atravs de comandos dados pelo usurio, usando o servio celular de SMS. Um modem GSM/GPRS utilizado como intermedirio para o recebimento/envio de mensagens entre o 8051 e o celular do usurio. Este projeto poder ser estendido para qualquer outra rea onde possa haver controle de um dispositivo distncia, podendo ser usado, por exemplo, em automao residencial.Palavras chaves: microcontrolador, sistemas integrados, alarme automotivo, GSM, SMS.

1. IntroduoNos ltimos anos diversos artigos vm abordando o uso do servio de mensagens curtas (SMS) para gerenciamento remoto. Foi apresentando um sistema de tele-monitoramento e gerenciamento em 2 sistemas de transportes intermunicipais [1] fazendo uso de modems GSM e do servio SMS, alm do desenvolvimento de um sistema de alarme que envia uma mensagem de texto para vrios destinatrios de uma determinada rea [2], disparando alertas em caso de desastres e emergncias.Com estes fatos e tendo em vista que sistemas de segurana so cada vez mais necessrios e desejados, o objetivo principal deste projeto desenvolver um sistema de controle e monitoramento onde todas as funes possam ser gerenciadas atravs de mensagens de texto.Usando um microcontrolador, ser projetado um sistema que execute e monitore as aes de um alarme automotivo, permitindo que o usurio controle todas as operaes a distncia, usando a rede GSM existente e o servio de mensagens de texto (SMS). Ser possvel habilitar e desabilitar o alarme, travar e destravar as portas, abrir e fechar os vidros, alm controlar e monitorar um dispositivo que opera com valores analgicos.Inicialmente, na seo 2, so abordados brevemente os microcontroladores. A seo 3 mostra dispositivos de acesso rede GSM e a forma de control-los. Em seguida, na seo 5, so abordadas as etapas de desenvolvimento do projeto, incluindo a montagem de um prottipo para simulao e os resultados obtidos com o projeto. Finalmente so mostradas as consideraes finais e possveis extenses para este trabalho.

2. MicrocontroladoresOs microcontroladores vm tornando-se uma alternativa bastante eficiente para os mais variados projetos, pois alm de apresentarem confiabilidade satisfatria e menor custo quando comparados aos microprocessadores, j so encapsulados com memria, interface de entrada/sada de dados e dispositivos perifricos, como ilustra a Figura 1.

Para o desenvolvimento do controlador deste projeto foi utilizado o chip AT89S8253, membro da famlia 8051 e fabricado pela Atmel.A famlia 8051 uma famlia de microcontroladores de 8 bits [3] [4], desenvolvida inicialmente pela Intel na dcada de 80. Mas sua popularizao fez com que diversas empresas adquirissem o direito de produzir microcontroladores usando a arquitetura desta famlia. Esta famlia utiliza a arquitetura Von Neumann, e como tpica a um sistema CISC, a quantidade de instrues disponveis grande o suficiente para produzir programas eficientes, com pequeno tamanho quando comparado ao tamanho dos arquivos necessrios em um microcontrolador com arquitetura Harvard. As linguagens de programao mais comuns [5] usadas nesta famlia so C, BASIC e Assembly.

3. Sistema Global para Comunicaes Mveis (GSM)

O Sistema Global para Comunicaes Mveis, ou (GSM), um sistema celular digital de segunda gerao [6], com cdigo aberto, que surgiu na Europa na dcada de 80, com o intuito de substituir os diversos sistemas analgicos existentes na poca. O GSM difundiu-se rapidamente e hoje adotado em grande parte do mundo.Neste projeto as solicitaes feitas pelo usurio so enviadas atravs de mensagens de texto, usando o servio de mensagens curtas (SMS), que est disponvel em toda a rede GSM [7] e permite o envio de mensagens com at 160 caracteres.3.1 Mdulos e Modems GSM

Os mdulos GSM so solues wireless (sem fio), que acessam a rede GSM da mesma forma que os aparelhos celulares, a diferena est no foco, que o mercado M2M (Machine-to-Machine / Mquina Mquina), e na forma de controle destes dispositivos, feito atravs de Comandos AT, que sero explicados mais a frente.Para o sistema proposto neste artigo foi usado o Modem G24 GSM, montado e distribudo pela empresa Informat Technology, usando o mdulo G24 da Motorola. O modem montado com antena, compartimento para insero de Sim Card, fonte de alimentao e interface para comunicao serial. Na Figura 2 so mostrados o mdulo e o modem G24.

3.2 Comandos ATO controle do modem GSM feito atravs de comandos AT, que uma srie de comandos criados pela empresa Hayes no incio das comunicaes por modem e acabaram se tornando um padro. A lista dos comandos suportados pelo modem fornecida pelo fabricante.Uma linha de comando AT pode conter um ou mais comandos [8], usando delimitadores para separar cada comando. Cada linha de comando possui o prefixo AT e o sufixo (caractere ASCII de Carriage Return), o delimitador pode ser um ponto e vrgula ou um espao (para comandos bsicos).Um exemplo da estrutura mostrado na Figura 3.

Quando um comando emitido, o modem responde com uma mensagem, chamada de Cdigo Resultante (Result Code), que avisa para o terminal o resultado do comando que foi requisitado [35].A Figura 4 ilustra um exemplo de um cdigo resultante.

4. Desenvolvimento e Resultados4.1 Definio do SistemaAntes de iniciar a montagem do sistema foram definidas todas as funes que deveriam ser interpretadas, executas e monitoradas pelo alarme automotivo. Alm dos recursos bsicos de habilitar/desabilitar o alarme, travar/destravar portas, abrir/fechar vidros, foi includo um aquecedor veicular no sistema, com o intuito de trabalhar com grandezas analgicas.

O usurio pode consultar o estado atual do sistema, incluindo a temperatura do aquecedor, quando este estiver ligado, alm de recursos extras, como uma lista de todos os comandos suportados pelo alarme e uma breve ajuda sobre seu funcionamento. Todo o controle e monitoramento so feitos atravs de SMS.Os comandos solicitados pelo usurio retornam uma mensagem de confirmao quando so executados com xito, estas mensagens podem ser desabilitadas pelo prprio usurio, que continua recebendo os avisos do sistema de alarme. Estes avisos consistem do envio de uma mensagem quando o alarme for disparado, o aquecedor atingir sua temperatura mxima ou algum comando no permitido for enviado, como, por exemplo, solicitar a abertura dos vidros ou das portas com o alarme habilitado.Para que o microcontrolador reconhea qual ao deve ser executada, deve ser criada uma lista de cdigos para cada comando. A Tabela 1 mostra a lista com os cdigos e um resumo das aes de cada comando.

4.2 Montagem e Programao

A parte fsica do sistema composta basicamente pelo microcontrolador e pelo modem GSM. O microcontrolador deve ser ligado em um kit de alarme automotivo, para comandar a execuo das aes solicitadas pelo usurio, comunicando-se com o modem atravs de comandos AT, que o responsvel por acessar a rede GSM, fazendo a interface com o usurio para o recebimento/envio das mensagens de texto. A arquitetura bsica do sistema ilustrada na Figura 5.

O desenvolvimento do projeto pode ser divido em etapas, comeando pela comunicao entre os dispositivos, passando para a configurao e programao do modem e do microcontrolador.A comunicao entre o modem e o microcontrolador feita serialmente, sendo necessria a montagem de um cabo padro RS-232. Os dois dispositivos devem operar com a mesma taxa de transmisso (baud rate).A programao do modem abrange as definies para controle de fluxo e taxa de transmisso serial, alm das configuraes para armazenamento, envio e recebimento das mensagens de texto. Todos os comandos AT necessrios para esta etapa so encontrados na lista fornecida pelo fabricante do modem.No microcontrolador devem ser programados todos os comandos que sero executados e monitorados, alm da configurao dos recursos do prprio microcontrolador. O programa faz, inicialmente, a configurao dos recursos como interrupes, timers e taxa de transmisso do microcontrolador e em seguida envia serialmente os comandos para configurao do modem. Com modem e microcontrolador devidamente configurados, o programa aguarda o recebimento de um comando enviado atravs de SMS, interpreta o cdigo recebido, executa a ao correspondente, envia a mensagem de confirmao ao usurio e retorna ao ponto onde faz a reconfigurao do modem e aguarda por uma nova solicitao do usurio. A Figura 6 ilustra, atravs de um diagrama de fluxo, as etapas da estrutura principal do programa do microcontrolador.

4.3 Testes e Montagem do Prottipo

Para os testes finais e validao do sistema foi desenvolvida uma placa eletrnica com componentes fazendo analogia s funes do alarme automotivo. Ao solicitar o travamento das portas um led aceso indicando que as portas foram travadas, quanto destravadas o led apaga. A abertura e fechamento dos vidros so representados por um motor de passo, que gira em sentido horrio quando o vidro est fechando e anti-horrio quando est abrindo. Quando o alarme dispara, leds piscam representando o alarme luminoso e um buzzer acionado representando o alarme sonoro. Para representao da temperatura do aquecedor utilizada uma fonte de tenso.Na Figura 7 mostrado o esquema eltrico da placa desenvolvida, que mostra a ligao com todos os componentes citados, alm do circuito necessrio para comunicao serial e um esquema de I/O mapeada para entrada dos valores analgicos. O esquema possui ainda o circuito oscilador e o reset que devem ser ligados ao microcontrolador.

Fig. 6 Diagrama das aes do programa do microcontrolador.Foram realizados diversos testes em dias e horrios diferentes, onde foi analisado o tempo de execuo e resposta para as mensagens de texto. Cronometrando a partir do momento em que se enviava a mensagem de texto com o comando a ser executado at o retorno da mensagem de confirmao, foi registrado um tempo mdio de 25 segundos, que para este tipo de aplicao um tempo aceitvel.

5. ConclusesEste artigo mostrou as principais etapas para a criao de um projeto para controle de um alarme automotivo atravs de mensagens de texto, incluindo um prottipo para simulao de sistemas remotos com o uso de microcontroladores e baseados em SMS.O projeto teve como principal contribuio, apresentar um sistema que oferece segurana, praticidade e economia, e que permite ao usurio um alcance limitado apenas pela cobertura da rede GSM.Sendo um projeto portvel e flexvel, h a possibilidade da realizao de diversos trabalhos adicionais e complementares. Alm de o sistema permitir expanso e melhoria via software e/ou hardware, pode ser desenvolvido um projeto equivalente para outras reas, como um sistema de segurana comercial, um sistema de biometria que permita monitoramento e recebimento de avisos atravs de SMS, sistemas de telemetria para coleta de dados a distncia atravs das mensagens de texto outra aplicao onde seja interessante o controle e monitoramento distncia.

Referncias[1] M. AL-Rousan, A. R. AI-Ali and K. Darwish, GSM-Based Mobile Tele-Monitoring and Management System for Inter-Cities Public Transportations, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2004, p. 859-862.

[2] G. Jayasinghe, F. Fahmy, N. Gajaweera, D. Dias, A GSM ALARM DEVICE FOR DISASTER EARLY WARNING, First International Conference on Industrial and Information Systems, 8-11 August 2006, Sri Lanka, p. 383-387.

[3] NICOLOSI, Denys Emlio Campion. Microcontrolador 8051 Detalhado. 4 edio. So Paulo: rica, 2002. 227 p.

[4] MAZIDI, Muhammad Ali; MAZIDI, Janice Gillispie. The 8051 Microcontroller and Embedded Systems. 1 edio. Upper Saddle River: Prentice Hall, 1999. 435 p.

[5] SCHULTZ, Thomas W.. C and the 8051: Programming for Multitasking. 1st edition [s.l.]: Prentice Hall, 1993. 477 p.

[6] EBERSPCHER, Jrg; VGEL, Hans-jrg; BETTSTETTER, Christian. GSM: Switching, Services and Protocol. 2 edio; West Sussex, England: Wiley, 2001. 332 p.

[7] BERTAZIOLI, Ornelio; FAVALLI, Lorenzo. GSM-GPRS: Tecniche - Architetture -Procedure/Evoluzione verso UMTS. 2 edio; Milo, Itlia: Hoepli, 2002. 498 p.

[8] MOTOROLA, Inc. Technical Information MOTOROLA G24 DEVELOPERS GUIDE: AT Commands Reference Manual. [s.l.], 2007

Autores: Rangel Arthur, Rafael Figueiredo, Luiz Henrique Bonani do Nascimento