FELIPE VILELA NUNES DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE SEGURANÇA UTILIZANDO MICROCONTROLADOR PIC18F4550

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS COLEGIADODO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO - CECAU FELIPE VILELA NUNES DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE SEGURANÇA UTILIZANDO MICROCONTROLADOR PIC18F4550 MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Ouro Preto, abril de 2013

2 FELIPE VILELA NUNES DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE SEGURANÇA UTILIZANDO MICROCONTROLADOR PIC18F4550 Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para a obtenção do Grau de Engenheiro de Controle e Automação. Orientador: Prof. Msc. Alex Vidigal Co-orientador: Prof. Msc. Alan Kardek Ouro Preto Escola de Minas UFOP abril/2013

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4 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço à Deus por iluminar meu caminho e possibilitar-me concluir o curso com força e saúde. Ao meu pai pelo apoio e conselhos. Aos meus irmãos, pela cumplicidade, carinho e auxílios. A Fernanda, que tanto me apoiou e me aconselhou nos momentos mais difíceis. A Cristina, minha sogra, pelo carinho e atenção. Ao meu orientador Prof. Alex Vidigal, Co-Orientador Alan Kardek e ao Técnico de Laboratório Robson Nunes pelo aprendizado e paciência. A turma 07.2 pelo cumplicidade e pelas amizades. Aos amigos Bruno Avelar e Bruno Dayrell da SEMPRA TECNOLOGIA pela ajuda no desenvolvimento do projeto. Aos professores e funcionários da Universidade Federal de Ouro Preto.

5 RESUMO O grande processo de globalização trouxe consigo a divisão de classes na sociedade. Essa divisão de classes inclui aqueles menos favorecidos, os quais, a maior parte desses, influenciados pelo consumismo a que o capitalismo induz, cometem vandalismo, furtos e roubos. Parte da sociedade tenta evitar essa agressão buscando mecanismos de escapatória. No atual nível de tecnologia em que se encontra o mundo, a automação se desenvolveu para enfatizar e inovar os vários sistemas controláveis que auxiliam o dia-a-dia das pessoas. Esses sistemas incluem mecanismos de seguranças, como câmeras, cercas elétricas e sistema de segurança de acesso controlado a residências, escritórios, etc. Neste trabalho, foi desenvolvida uma placa de circuito eletrônico com todos os dispositivos necessários, para controlar uma fechadura elétrica, do tipo residencial que incluem um teclado matricial, um LCD, e uma programação que permitiu a interação do usuário com o referido sistema de acesso seguro. Após a finalização do projeto, observou-se o funcionamento do sistema, como o esperado. Entretanto, melhorias podem ser implementadas. Um grande diferencial deste trabalho foi o baixo custo envolvido na sua produção. Palavras chaves: Fechadura elétrica, microcontrolador, sistema de segurança.

6 ABSTRACT The great globalization process brought the class division within the society. This includes those less privileged, whom, influenced by consumerism that capitalism induces, commit vandalism, theft and robbery. Part of the society tries to prevent this aggression by seeking escape mechanisms for security. At this present state of technology in which the world situates, automation has developed to emphasize and innovate controllable systems that supports the day-to-day of people's lives. These include security mechanism systems, such as cameras, electric fences and security system for controlled access to residential, offices, etc. In this work, it was developed an electronic circuit board with all the necessary devices, comprising a matrix keyboard and a LCD to control an electric lock (of the residential type) and a program that allows the interaction between the user and the system. At the end of this project, we found a perfect operating equipment. Nevertheless, improvements can be implemented. A great advantage of this study was the low cost involved in its production. KEYWORDS: Electronic lock, microcontroller, security system.

7 LISTA DE FIGURAS FIGURA Desenho esquemático de um Microcontrolador FIGURA Microcontrolador PIC18F FIGURA Teclado Matricial 4X FIGURA Teclado Matricial - Representação das linhas e das colunas...20 FIGURA Display LCD 16x FIGURA Escrita de caracteres no LCD de acordo com o código binário FIGURA WorkSpace do software MPLAB IDE da Microchip FIGURA Workspace ISIS Proteus FIGURA Circuito projetado no ISIS Proteus FIGURA Placa PCB finalizada FIGURA Placa PCB em formato 3D FIGURA Desenho da placa a ser impressa no papel fotográfico (layer inferior) FIGURA Desenho da placa a ser impressa no papel fotográfico FIGURA Fenolite ou placa cobreada FIGURA Processo de transferência da imagem para a placa cobreada FIGURA Exemplo de placa de circuito impresso antes e depois envernizar FIGURA Diâmetro das ilhas de acordo com as brocas a serem utilizadas FIGURA Esquema de um L.E.D de 5mm, com o anodo em destaque FIGURA Placa de circuito impresso finalizada FIGURA Projeto finalizado com a estrutura em acrílico FIGURA Projeto finalizado com a estrutura em acrílico FIGURA Projeto finalizado com a estrutura em acrílico FIGURA Exemplo da utilização do define associado às portas do microcontrolador FIGURA Programação das portas do microcontrolador FIGURA Utilização dos comandos da biblioteca de LCD FIGURA Endereço das portas associados aos nome dos componentes FIGURA Programação dos resistores internos de pull-u FIGURA Display ao pressionar o botão de cadastro de senha FIGURA Código para gravação na EEPROM FIGURA Função que compara a senha principal com a senha geral...43

8 "Querem que vos ensine o modo de chegar à ciência verdadeira? Aquilo que se sabe, saber que se sabe; aquilo que não se sabe, saber que não se sabe; na verdade é este o saber." (Confúcio)

9 LISTA DE TABELAS TABELA Pinagem do Microcontrolador PIC18F TABELA Displays L.C.D's disponíveis TABELA Pinos do LCD...22

10 LISTA DE SIGLAS CPU - Central Processing Unit (Unidade Central de Processamento) LCD - Liquid Cristal Display (Display de cristal liquido) PWM - Modulação de Largura de Pulso UART - Universal asynchronous receiver/transmitter USART - Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter ANSI - American National Standards Institute CI - Circuito Integrado

11 Sumário 1 INTRODUÇÃO Objetivos Objetivo geral Objetivos específicos Metodologia Proposta Material Equipamentos Reagentes Vidrarias e correlatos de uso geral Estrutura do trabalho REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O Microcontrolador Linguagem C Sistemas embarcados Microcontrolador Família PIC Teclado matricial 4X Display LCD 16X MPLAB IDE Compilador MPLAB C DESENVOLVIMENTO Métodos Gerais Projeto de fabricação da placa de circuito impresso Software Proteus Desenho Esquemático no ISIS Proteus... 23

12 Montagem do PCB (3D) Fabricação da Placa Transferindo o desenho para a placa cobreada Acabamento da placa Corte da Placa Processo de pintura da placa Processo de furação da Placa Inserindo os componentes (CI) e finalização da placa de circuito impresso Inserindo os componentes nas ilhas Processo de soldagem Finalização da placa de circuito impresso PROGRAMAÇÃO Desenvolvimento do programa para PIC18F Programação inicial Programação dos "defines" Programação das portas do microcontrolador Programação do display LCD Programação dos L.E.D's, Push Button, Buzzer e Relé Programação do teclado matricial 4x Programação do sistema de senha principal Programação do sistema de senha geral CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 44

13 1 INTRODUÇÃO A finalidade de sistemas de informação utilizados para gerenciar o acesso de indivíduos a ambientes é garantir um acesso fácil e simplificado desses usuários devidamente autorizados e impedir a entrada dos não autorizados. (DE FARIAS SANTOS et al., 2009). Os grande problemas enfrentados para ambientes que são acessados por mais de uma pessoa são, o controle de acesso, a utilização de várias chaves na fechadura (o que pode levar a um defeito), principalmente a perda da chave, etc. O trabalho foi desenvolvido visando solucionar todos os problemas citados, e não citados, construindo um sistema eletrônico de acesso seguro, com um custo baixo e de grande confiabilidade. Os sistemas de controle de acesso eletrônico podem ser, de forma geral, de dois tipos: o primeiro, em que um sistema embarcado existe apenas para controlar o acesso de pessoas a um determinado ambiente; e o segundo tipo, em que os sistemas passam a ser também ferramentas de controle gerencial (SANTOS et al., 2007). Propôs a criação de uma placa de circuito impresso com um sistema microcontrolado, utilizando de componentes de baixo custo e que permitem a segurança necessária ao ambiente no qual o projeto será utilizado. 1.1 Objetivos Objetivo geral Fabricar placa de circuito impresso para controle de fechadura elétrica com todos os dispositivos necessários para o funcionamento do microcontrolador PIC18F4550; e desenvolver programação, em linguagem C, para que o microcontrolador acione a fechadura de acordo com a entrada de uma senha através de um teclado matricial Objetivos específicos a) desenhar o modelo da placa utilizando software Proteus para a confecção da placa de circuito impresso;

14 13 b) fabricar placa cobreada para a soldagem dos componentes a partir do desenho, necessários para o funcionamento do microcontrolador; c) programar, em linguagem C, o firmware do microcontrolador para permitir interação homem maquina; d) montar uma estrutura para a placa e os dispositivos utilizados, LCD 16 x 2, placa cobreada, teclado matricial. 1.2 Metodologia Proposta A priori foi realizado o estudo do microcontrolador, utilizando o datasheet do PIC18F4550, verificando os componentes necessários ao seu funcionamento quanto, também, as especificações dos componentes eletrônicos. Após a análise dos dispositivos necessários, foi projetado a placa de circuito impresso utilizando, para isso, o software Proteus. Após desenvolvimento do projeto de circuito impresso, iniciou-se o processo de fabricação e montagem da placa. Consequentemente, a programação em linguagem C pode ser realizada e testada Material Equipamentos a) multímetro Minipa ET-1100 DMM; b) estação de solda HAKO FX-951; c) prensa Térmica Termopress Industria de Maquinas LTDA; d) furadeira de bancada Ferrari Modelo FG 13B; e) brocas de 1mm e 0,8mm; f) secador Bluesky; g) chave de fenda; h) lupa iluminada de bancada Toyo TL-1020; i) segueta; j) ebulidor mergulhão (aquecedor de água); k) notebook DELL Vostro 3450.

15 Reagentes a) percloreto de Ferro; b) verniz Electrolube CPL a base de poliéster; c) verniz Electrolube PUC a base de Poliuretânica Vidrarias e correlatos de uso geral a) esponja Multiuso dupla face; b) bandeja em Polietileno 20x30 cm, altura 6 cm, capacidade 2,5 l; c) lã de aço; d) detergente; e) lixa nº Estrutura do trabalho O capítulo 1 foi realizada uma introdução sobre o sistema de acesso seguro, abordando-se também dois dos elementos mais importantes para o projeto, quais sejam, o microcontrolador e a programação em linguagem C. O objetivo e a metodologia são também descritos ao longo deste trabalho. O capítulo 2 faz uma revisão de outros trabalhos já realizados, detalhando os principais componentes utilizados. O capítulo 3 demonstra os procedimentos utilizados para chegar à montagem do dispositivo que controla a fechadura elétrica. O capítulo 4 exemplifica como a programação para o microcontrolador foi realizada e suas principais funções dentro do CI (circuito integrado). O capítulo 5 tem-se a conclusão do trabalho e são expostas sugestões para continuidade e melhoria do sistema desenvolvido.

16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 O Microcontrolador Em 1969, a BUSICOM fez um pedido a Intel solicitando um circuito integrado para as suas calculadoras e que esse deveria ser produzido para os diversos tipos de produtos. Marcian Hoff, engenheiro da Intel, propôs a BUSICOM uma idéia revolucionária, um circuito integrado programável com esse dispositivo poderia ser utilizado em várias aplicações mudando-se apenas a programação. Dessa idéia, a Intel criou o primeiro microprocessador conhecido como 4004, que era capaz de trabalhar com 4 bits a uma velocidade de 6kHz. A partir desse circuito integrado, surgiu uma corrida para o desenvolvimento, chegando a uma evolução sem fim dos microprocessadores da atualidade. Com a evolução, surgiu a necessidade do conforto e praticidade. Televisores com controle remoto, máquinas de lavar roupa, micro-ondas. Desse ponto, nasce a era dos sistemas embutidos (os microcontroladores). Os microcontroladores seguem o mesmo princípio de um microprocessador, entretanto, o microcontrolador não necessita de memória externa e barramento externo para funcionar. Tudo isso (e mais) está embutido dentro de um circuito integrado. Segundo Miyadaira (2009), os microcontroladores são pequenos dispositivos dotados de "inteligência", basicamente constituídos de Unidade Central de Processamento - CPU (Central Processing Unit), memória (dados e programas) e periféricos (portas E/S, I 2 C, SPI, USART etc.), de acordo com a Figura 2.1. FIGURA Desenho esquemático de um Microcontrolador Fonte: Torres e Martins, 2011.

17 Linguagem C A programação do microcontrolador pode ser realizada em linguagem C. A linguagem C, também chamada de linguagem compilada, foi criada por Dennis Ritchie, em 1972, no centro de pesquisas da Bell Laboratories. Inicialmente utilizada para reescrever o sistema operacional UNIX, que anteriormente era escrito em Assembly, a linguagem C possui características como modularidade, compilação separada, recursos de baixo nível, confiabilidade, entre outros. Na década de 70, o UNIX foi liberado para as universidades e, a partir desse ponto, a linguagem C tornou-se amplamente conhecida e utilizada. Trata-se de uma linguagem de fácil manipulação ao homem. Após escrito todo o código, deve-se utilizar um compilador para tornar essa programação "legível" ao microprocessador ou microcontrolador. 2.3 Sistemas embarcados Sistema embarcado, ou sistema embutido, são dispositivos, circuito integrado, "invisíveis" que estão no nosso cotidiano como: TV's, celulares, câmeras digitais, etc. Pode-se afirmar tratar-se de um dispositivo microprocessado, no qual as funções de um computador estão embutidos nesse circuito integrado que realiza um conjunto de tarefas predefinidas pelo programador, (tarefas essas que será desenvolvida) de acordo com a finalidade a ser empregado pelo sistema embutido. 2.4 Microcontrolador Família PIC18 O microcontrolador utilizado nesse trabalho foi o PIC18F4550, da Microchip, devido o seu preço razoável e sua comunicação USB, que dispensa a utilização de uma gravadora para fazer o download dos programas na memória utilizando um notebook, por exemplo. Esse microcontrolador possui 40 pinos, sendo que 35 são pinos de I/O, configuráveis, de entrada e saída digitais, 13 portas analógicas, sendo algumas digitais e analógicas, distribuídos em 5 grupos de portas, PORT A, PORT B, PORT C, PORT D e PORT E. Esses pinos também tem outras funções como possuir comunicação serial, RX e TX, comunicação USB, entre outros. De acordo com a Figura 2.2 e a Tabela 2.1.

18 17 FIGURA Microcontrolador PIC18F4550 Fonte: MICROCHIP, TABELA Pinagem do Microcontrolador PIC18F4550 Fonte: MICROCHIP, 2003.

19 18 Segundo o DataSheet do PIC18F da Microchip (2003), a memória de programa do microcontrolador pode ser apagada e escrita cerca de vezes e de vezes para a memória EEPROM. 2.5 Teclado matricial 4X4 Foi utilizado um teclado matricial de membrana 4X4, quatro linhas e quatro colunas. A Figura 2.3 mostra o teclado matricial utilizado no projeto. FIGURA Teclado Matricial 4X4 Esse teclado tem suas teclas ligadas por linhas e colunas. Quando uma tecla é pressionada o barramento daquele botão faz ligação com o barramento da coluna do mesmo. De acordo com a Figura 2.4. FIGURA Teclado Matricial - Representação das linhas e das colunas

20 Display LCD 16X2 Por tratar-se de componente de fácil utilização e implementação, o display LCD (liquid cristal display) tornou-se um dispositivo amplamente utilizado. Mais versátil que o 7-segmentos, permite a escrita de palavras, números, símbolos, etc. De acordo com Figura 2.5 e Figura 2.6. FIGURA Display LCD 16x2 FIGURA Escrita de caracteres no LCD de acordo com o código binário Fonte: Ilett, Além de iluminação de fundo para uma melhor visualização no período noturno, o display 16x2 possui 16 colunas e 2 linhas, permitindo a escrita de 32 caracteres, 16 na linha 1 ou,

21 20 superior, e 16 na linha 2 ou, inferior. A Tabela 2.2 mostra outros módulos LCD disponíveis no mercado. TABELA Displays LCD's disponíveis Fonte: Barbacena e Fleury, "Estes módulos utilizam um controlador próprio, permitindo sua interligação com outras placas através de seus pinos, onde deve ser alimentado o módulo e interligado o barramento de dados e controle do módulo com a placa do usuário. Naturalmente que além de alimentar e conectar os pinos do módulo com a placa do usuário deverá haver um protocolo de comunicação entre as partes, que envolve o envio de bytes de instruções e bytes de dados pelo sistema do usuário" (BARBACENA e FLEURY, 1996).

22 21 A Tabela 2.3 mostra o display LCD 16x2, utilizado no projeto, o qual possui 16 pinos de conexão. TABELA Pinos do LCD Fonte: Barbacena e Fleury, Segundo Barbacena e Fleury (1996) "Os módulos LCD são projetados para conectar-se com a maioria das CPU s disponíveis no mercado, bastando para isso que esta CPU atenda as temporizações de leitura, escrita de instruções e dados, fornecido pelo fabricante do módulo." 2.7 MPLAB IDE O MPLAB IDE é um software de programação que permite uma integração fácil e rápida com o compilador C18 ou outro tipo de compilador. Ele permite gerenciar um projeto, compilar, debugar e gravar o microcontrolador, dentre outras funções. A Figura 2.7 mostra o workspace do software MPLAB IDE.

23 22 FIGURA WorkSpace do software MPLAB IDE da Microchip 2.8 Compilador MPLAB C18 O compilador MPLAB C18 é um software capaz de traduzir um código de alto nível, com interface ao programador, para um código correspondente de baixo nível. Geralmente uma linguagem simbólica conhecida como assembly, para que possa ser interpretado por uma máquina, por exemplo, o microcontrolador. Sua característica é ser compatível com o padrão ANSI, programação simultânea em linguagem C e Assembly no mesmo projeto, possui uma numerosa quantidade de bibliotecas (PWM, UART, USART, etc).

24 3 DESENVOLVIMENTO 3.1 Métodos Gerais O processo de desenvolvimento do projeto inicia-se com o desenvolvimento do desenho da placa de circuito impresso. Em seguida, impressão em placa cobreada, corrosão com ácido, limpeza, preparação da placa, soldagem dos componentes, verificação do sistema e inserção da programação no microcontrolador. Feito isso, dar-se ao inicio o processo de acabamento do projeto Projeto de fabricação da placa de circuito impresso Software Proteus Para projetar o desenho que foi utilizado para a fabricação da placa de circuito impresso, utilizou-se o software Proteus. "O software de desenho e simulação Proteus VSM é uma ferramenta útil para estudantes e profissionais que desejam acelerar e melhorar suas habilidades para do desenvolvimento de aplicações analógicas e digitais. Ele permite o desenho de circuitos empregando um entorno gráfico no qual é possível colocar os símbolos representativos dos componentes e realizar a simulação de seu funcionamento sem o risco de ocasionar danos aos circuitos. A simulação pode incluir instrumentos de medição e a inclusão de gráficas que representam os sinais obtidos na simulação. O que mais interesse despertou é a capacidade de simular adequadamente o funcionamento dos microcontroladores mais populares (PICS, ATMEL-AVR, Motorola, 8051, etc.)" (Bermúdez, 2000) Desenho Esquemático no ISIS Proteus Todo projeto inicia-se com o desenho da placa de circuito impresso, neste caso, utilizando o software Proteus. A Figura 3.1 mostra Workspace ISIS Proteus.

25 24 FIGURA Workspace ISIS Proteus Adiciona-se ao workspace o microcontrolador, nesse caso, o PIC18F4550, a partir dele foi montado toda a estrutura do sistema. Utilizou-se: a) 1 microcontrolador PIC18F4550 para o controle do sistema; b) 3 LED's: um vermelho para informar sistema fechado, um amarelo para informar entrada de dados e um verde para informar acesso permitido ; c) 1 buzzer: dispara um breve alarme quando a senha for digitada erroneamente; d) 1 relé: aciona a fechadura elétrica quando a senha for digitada corretamente; e) 4 push button: dois para entrar no modo de gravação via USB, um para gravação da senha principal e outro que não foi utilizado a priori. ; f) 1 teclado matricial 4x4: utilizado para entrada de dados; g) 1 LCD 16x2: permite a interação máquina usuário; h) USB Tipo B: para alimentação 5 volts da placa e gravação do firmware; i) regulador de tensão LM 7805: para que regule a alimentação da fechadura (12V) para tensão de trabalho da placa (5V); j) componentes necessários para o funcionamento da placa (resistores, capacitores, bornes e transistores). Após a montagem do circuito, foi feita uma simulação com o microcontrolador para poder testar o funcionamento do circuito, para isso, utilizou-se a programação do projeto, anteriormente escrita. A Figura 3.2 mostra o circuito projetado no ISIS Proteus.

26 25 FIGURA Circuito projetado no ISIS Proteus Montagem do PCB (3D) Concluído a etapa de desenho do circuito, deu-se o inicio a montagem do desenho da placa que foi impressa na fenolite cobreada, nessa etapa utilizou-se o software ARES Proteus. Dentro do ISIS clicou-se em transferir para o ARES. Em seguida, os componentes foram dispostos a adequar a uma instalação da placa na porta do ambiente a ser controlado. Componentes 3D que não estiverem na biblioteca do Proteus, terão que ser adicionado ou desenhados com uma ferramenta CAD. Utilizando a função autorouter do software Proteus, criaram-se as trilhas testando as possibilidades existentes para que uma trilha não cruze a outra. É necessário definir espaçamento de trilha com 0,4mm para que o processo de corrosão por ácido consiga separá-las. De acordo com as Figura 3.3 e Figura 3.4.

27 26 FIGURA Placa PCB finalizada FIGURA Placa PCB em formato 3D

28 Fabricação da Placa Finalizado os desenhos dos layouts, para a fabricação da placa, gerou-se um arquivo PDF no software Proteus para ser impresso em um papel fotográfico. Em seguida, em uma impressora a laser, faz-se a impressão no papel fotográfico. A Figura 3.5 e Figura 3.6 mostra como ficaram as impressões dos layouts. FIGURA Desenho da placa a ser impressa no papel fotográfico (layer inferior) FIGURA Desenho da placa a ser impressa no papel fotográfico.

29 Transferindo o desenho para a placa cobreada O processo de transferir o desenho para placa cobreada inicia-se limpando-a. Com uma lã de aço limpou-se a parte cobreada até que a mesma ficasse brilhando, esse processo permite a tinta do papel fotográfico aderir com melhor qualidade à placa de fenolite cobreada. A Figura 3.7 mostra uma placa cobreada após o processo de limpeza. FIGURA Fenolite ou placa cobreada Com a placa limpa, coloca-se o papel fotográfico com a parte impressa para baixo, ou seja, em contato com a parte cobreada da placa, e com uma prensa térmica, pressiona-se o papel contra a fenolite cobreada aquecendo-a durante um período aproximado de 100 segundos a uma temperatura de 150ºC. O próximo passo foi retirar o papel da placa. Coloca-se a placa dentro da bandeja de polietileno com água, detergente e com o ebulidor mergulhão aquece-se a água a uma temperatura próxima de 35ºC deixando de molho por 30 minutos. Passado o tempo, retirouse, com cuidado, o papel fotográfico da placa, consequentemente, a parte printada ficará no cobre. De acordo com a Figura 3.8 pode-se observar o resultado final.

30 29 FIGURA Processo de transferência da imagem para a placa cobreada Fonte: Faça você mesmo Acabamento da placa O processo de acabamento é dividido nas seguintes etapas, cortar a placa do tamanho do circuito, pintar a placa com um verniz protetor e furar as ilhas do circuito Corte da Placa A placa cobreada obtida no comércio possui dimensões de 30x30 cm. O projeto ficou na dimensão de 7,6x11 cm, com isso é necessária remover o excedente. Como uma segueta, espécie de serra menor para corte em metais, a placa foi cortada do tamanho desejado Processo de pintura da placa Segundo Fabio Domingos Pannoni 2007, "corrosão pode ser definida, de modo simples, como sendo a tendência do metal produzido e conformado de reverter ao seu estado original, de mais baixa energia livre. Uma outra definição, amplamente aceita, é a que afirma que corrosão é a deterioração que ocorre quando um material reage com seu ambiente." Com isso, após o corte da placa, deve-se envernizá-la com um verniz de proteção, no caso, o verniz Electrolube CPL que além de proteger o cobre da corrosão, facilita na soldagem dos

31 30 componentes eletrônicos e evita um curto circuito, pois isola as trilhas da placa. Na parte superior da placa, layout dos componentes, aplica-se o verniz PUC que fornece à placa brilho e resistência. Após corrosão, a placa fica com a parte do circuito desejado com o cobre e a parte que não deseja conexão fica apenas com a fenolite (Figura 3.9). FIGURA Exemplo de placa de circuito impresso antes e depois envernizar. Fonte: Nunes Dal Col, Processo de furação da Placa Com o verniz já seco, inicia-se o processo de montagem dos CI com a furação das ilhas do circuito impresso. Para isso, utiliza-se de uma furadeira de bancada. Para que os componentes possam ser afixados na placa de circuito impresso é necessário fazer as devidas furações levando em conta o tamanho da ilha produzida com o tamanho da broca a ser utilizada (Figura 3.10).

32 31 FIGURA Diâmetro das ilhas de acordo com as brocas a serem utilizadas. Fonte: Nunes Dal Col, Componentes em que o diâmetro do filamento são de 0,8mm, as ilhas foram definidas para brocas de 1mm, enquanto componentes com filamentos de 0,6mm, as ilhas foram desenhadas para brocas de 0,8mm, assim, após os furos, ainda teremos a presença de cobre ao redor do furo, permitindo a conexão do sistema e a soldagem dos componentes Inserindo os componentes (CI) e finalização da placa de circuito impresso Inserindo os componentes nas ilhas O processo de inserir os componentes na placa de circuito impresso é um fator determinante para que o projeto esteja em pleno funcionamento. Deve-se observar os componentes que possuem anodo e catodo, buscando sempre ligá-los de maneira correta. Seguir o modelo do projeto pelo Proteus é um fator que auxilia o processo de soldagem dos componentes. Dispositivos como L.E.D's (Diodo Emissor de Luz), possuem terminais com anodo e catodo. Na figura 3.11, observa-se que o anodo é o filamento de maior comprimento, sendo assim, o filamento menor é o catodo. Outros componentes também possuem anodo e catodo, com isso, a consulta do datasheet dos componentes faz-se necessário.

33 32 FIGURA Esquema de um L.E.D de 5mm, com o anodo em destaque Processo de soldagem Fonte: Everlight Eletronics, Verificado a posição dos componentes, utiliza-se uma estação de solda para fixar os CI's na placa de circuito impresso fazendo com que a solda prenda na parte cobreada da ilha e no filamento do dispositivo a ser fixado tornando possível a condução de corrente elétrica. Esse processo é demorado, melindroso e exige certa técnica no processo de soldagem, ou seja, deve-se posicionar a ponta da solda na ilha esquentando-a e posteriormente colocar o filamento de solda na ponta do equipamento de soldagem.

34 Finalização da placa de circuito impresso Após todo processo de projeto da placa, construção, soldagem dos componentes, foi fabricado uma estrutura, em acrílico, para fixação da placa de circuito impresso e do display LCD. Observa-se a Figura 3.13, Figura 3.14 e Figura 3.15, o resultado final da placa de circuito impresso e o projeto finalizado do sistema de controle de fechadura elétrica. FIGURA Placa de circuito impresso finalizada.

35 FIGURA Projeto finalizado com a estrutura em acrílico. 34

36 35 FIGURA Projeto finalizado com a estrutura em acrílico. Esse projeto é fixado na porta que se deseja o controle e nele ligado a entrada do sistema de acionamento da fechadura elétrica.

37 4 PROGRAMAÇÃO 4.1 Desenvolvimento do programa para PIC18F4550 Para a criação do código que comanda o microcontrolador, foi utilizado o software da Microchip, MPLAB IDE, que permite uma programação em linguagem C e Assembly simultaneamente. O compilador MPLAB C18, foi utilizador para converter a programação de alto nível, para uma de baixo nível, ou seja, linguagem facilmente interpretada pelo homem para linguagem de máquina. 4.2 Programação inicial A priori, deve-se declarar as bibliotecas necessárias ao funcionamento do microcontrolador, sendo a principal nesse caso a "#include <p18cxxx.h>". Com isso, o compilador irá adicionar ao projeto as definições da família PIC18. As outras bibliotecas são criadas e adicionadas ao longo do projeto para uso na programação. 4.3 Programação dos "defines" Os defines são uma das diretivas básicas do microcontrolador que são de pré-processador e não são compiladas. As diretivas básicas podem ser inseridas em qualquer parte do programa, são iniciadas com "#" e não possuem o ";" no final da linha de código. O define determina a uma palavra, ou identificador, a string que irá substituir. Por exemplo: #define teste 15. Toda vez que escrevermos teste, o microcontrolador entenderá o valor 15. Outro método de usar o define é para associar à configuração de portas do microcontrolador, assim, você poderá associar à porta, o elemento a ela ligado (Figura 4.1).