Gestor de Linhas de Produção Via Redes Wireless e GSM

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1 Centro Universitário Positivo UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Eduardo Hanna Mahfoud Gestor de Linhas de Produção Via Redes Wireless e GSM Curitiba 2006

2 Centro Universitário Positivo UnicenP Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas NCET Engenharia da Computação Eduardo Hanna Mahfoud Gestor de Linhas de Produção Via Redes Wireless e GSM Pesquisa apresentada à disciplina de Projeto Final, como requisito parcial à conclusão do curso de Engenharia da Computação. Orientador: Alessandro Brawerman Curitiba 2006 ii

3 Sumário 1 INTRODUÇÃO Motivação Definição do Trabalho Tecnologias utilizadas na implementação ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA Linha de Produção Sensores Microcontrolador Interface Serial Wireless Ad Hoc IEEE GSM SMS ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA Especificação do Hardware Esteira LED/Fotodiodo Balança Wireless LAN USB Testes Preliminares Relé Microcontrolador Descrição formal da pinagem do Mc Kit Especificação do Software Elipse E3 Studio VB Script Interface do software Banco de Dados Comunicação Wireless CONCLUSÃO REFERENCIAS...31 iii

4 I Lista de Tabelas Tabela 2.1: Descrição dos pinos do conector DB Tabela 3.1: Descrição da Porta P iv

5 II Lista de Figuras Figura 1.1: Esquemático do Projeto...2 Figura 2.1: Esquematização de um Microcontrolador...6 Figura 2.3: Conectores DB-9 Macho e Fêmea...8 Figura 2.5: Ligação Serial via conector DB Figura 2.6: Sistema de envio de SMS...14 Figura 3.1: Prototipo da esteira...15 Figura 3.2: Bateria de 12V...16 Figura 3.3: Sistema LED/Fotodiodo...15 Figura 3.3: Potenciômetro Deslizante...16 Figura 3.4: Balança...17 Figura 3.5: Chave fim de curso com alavanca...17 Figura 3.6: Wireless Lan USB...18 Figura 3.6: Relé AT1RC-5V...19 Figura 3.7: Organização do processador...20 Figura 3.8: Chip Figura 3.9: Esquemático do Kit Figura 3.9: Interface do Software...25 Figura 3.10: Ícone para envio de SMS...26 Figura 3.11: jsms v Figura 3.12: Outras funções do software...27 Figura 3.13: Relatório em Access...27 Figura 3.14: Configuração Cliente...28 Figura 3.15: Configuração Servidor...28 Figura 3.16: Elipse Viewer...28 v

6 III Lista de Siglas GSM Global System for Mobile Communications IEEE Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos IRQ - Interrupt Request Line Mc Microcontrolador Mp Microprocessador PDA Assistente pessoal digital PN Positivo e Negativo SMS Short Message Service VB Visual Basic Wireless Sem fio Wi-Fi Wireless Fidelity WLAN Wireless Local Area Network vi

7 IV Lista de Símbolos GHz Giga Hertz I/O Entrada/Saída Mbps Megabits por segundo MHz Mega Hertz cm Centímetros m/s Metros por segundo µs Micro segundos vii

8 Resumo Sistema que visa trazer informações de todas as linhas de produção dentro de uma fábrica em tempo real. Permitindo facilitar o controle das etapas de fabricação para um maior controle da produção e da matéria prima utilizada, oferecendo ainda um gerenciamento do desempenho e o controle de dados de produção, manutenção e qualidade. Através de um processo totalmente automatizado, uma rede de sensores será utilizada para medir métricas e o bom funcionamento da linha de produção. Será ainda utilizada comunicação por duas redes sem fio para transmissão de dados da linha de produção (Wireless) e envio de mensagens em SMS para o supervisor responsável (GSM). viii

9 Abstract System that aims to bring information of all production lines in real time, allowing to facilitate the control in each manufacture stage and obtain a control of the production and the substance used cousin, and offering a management of the performance and the control of production data, maintenance and quality. Through an automatized process, a rake will be used to measure metric and the good functioning of the production line. It will also be used a communication between two network transmission of data in the production line (Wireless) and to Wireless networks messages in SMS informing the status to the responsible supervisor (GSM). ix

10 INTRODUÇÃO Um sistema de automação é o resultado de uma organização complexa na qual envolve pessoas, equipamentos, materiais e atividades. Cada elemento tem seus próprios conhecimentos técnicos, recursos e informações e a integração destes, em todos os níveis, técnicos e sociais. Na integração da informação encontram-se vários desafios tecnológicos devidos à complexidade. No contexto de globalização e competitividade, as mudanças sociais decorrentes têm exercido forte influência no sentido da aceleração do processo de automação do setor Industrial, tanto no Brasil, quanto no mundo. Atualmente, uma empresa que quer ser competitiva, busca gerar o seu próprio conhecimento e a sua própria tecnologia. O cenário da automação industrial aponta investimentos cada vez maiores nas linhas de produção. Como conseqüência imediata, ocorre uma redução no tempo de ciclo e qualquer parada na linha, mesmo que por eventual falta de peças, representa um prejuízo incalculável. (Hübner, 2003) Através dessas informações comentadas acima, em busca de melhores resultados foi criado esse sistema de automação gerenciado por um software comunicando dois dispositivos (cliente e servidor) afim de que se obtenha em tempo real a estatística de toda produção no chão da fábrica. Nos próximos capítulos serão abordados informações e conhecimentos detalhados do projeto. 1

11 1.1 Motivação Numa empresa onde se trabalha num processo de três turnos (24 horas), o tempo perdido com relatórios de produção e com manutenção das linhas, significa peças a menos produzidas e esse índice tem ligação direta com a sobrevivência da fábrica. Com o projeto de aquisições de dados, a intenção é de trazer maior agilidade. Porém, o sistema apresentado nesse trabalho possui um diferencial, no qual o supervisor da linha além de poder ter as informações de fabricação em tempo real, na hora que desejar, poderá também enviar SMS para o responsável da produção, assim que ocorrer qualquer problema com a linha, permitindo assim uma maior agilidade na troca de informações entre o supervisor e o operador. 1.2 Definição do Trabalho Para melhor compreensão do projeto, a Figura 1.1 ilustra um esquemático com legendas descrevendo basicamente as funções do sistema em geral: Sentido da linha de produção Produto Esteira Sensores Roldanas Motor Elétrico Balança Peças OK Peças NOK Servidor Cliente Figura 1.1: Esquemático do Projeto 2

12 Na ilustração é possível perceber que o sistema contém uma esteira que é tracionada por um motor elétrico e movimenta as roldanas, porém esse motor só é acionado com um sinal dos sensores que estão instalados na esteira. O primeiro sensor (à esquerda) é responsável por verificar se o produto foi colocado na linha, caso isso ocorra é enviando uma mensagem para o computador local contabilizando a entrada de uma peça e o motor é ativado para posicionar o produto no meio do equipamento para que o operador monte a peça. A esteira avança e o produto final chega ao outro sensor (à direita) que irá ativar o motor se a peça estiver corretamente montada. Após essas verificações o produto finalizado irá para a última verificação de qualidade que é a balança onde irá verificar se a massa do produto está nos conformes, estando a peça nos conformes é enviando um sinal de OK, caso contrário será contabilizado no software como NOK. Todas essas informações recebidas pelo Cliente são repassadas para o Servidor através da rede Wireless, no qual permite enviar SMS para os operadores da linha caso necessário, além disso, o software apresenta uma interface com os dados da produção através de gráficos, relatórios com os horários de cada peça fabricada, permitindo que o usuário possa criar arquivos em PDF, Word, Excel, HTML e arquivo de texto e imprimir se desejar. 3

13 1.3 Tecnologias utilizadas na implementação As principais tecnologias utilizadas no projeto são: Sistemas mecânicos: construção da esteira, como a utilização das roldanas para a movimentação através do motor. Sensores: instalados em posições estratégicas na esteira para controle das peças. Microcontrolador: é o responsável em comunicar a esteira e a balança para o computador local (Cliente). Comunicação serial: forma de envio de dados entre o microcontrolador e computador. Wireless: meio de comunicação entre o Cliente e o Servidor. GSM: nome da tecnologia utilizada para o envio de SMS. Elipse E3: software utilizado para o controle do processo. VBScript: Linguagem de programação que a Elipse E3 utiliza. 4

14 2 ESPECIFICAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo, o projeto será desmembrado em definições e conceitos para uma melhor interpretação das ferramentas que serão utilizadas. 2.1 Linha de Produção Uma linha de produção resume-se a operações seqüenciais estabelecidas em uma fábrica por meio de materiais passados por fases até produzir um produto final que seja apropriado para o consumo e a esteira é parte fundamental para o processo de automatização. 2.2 Sensores Os fotodiodos serão os sensores a serem utilizados na esteira. O fotodiodo nada mais é que um semicondutor construído em uma junção PN, sensível a incidência de luz visível e o infravermelho. Para seu funcionamento é necessário polarizá-lo inversamente, sendo que a circulação da corrente é excitada pela luz. Essa luz produz elétrons livres e lacunas aumentando a quantidade de portadores minoritários e, conseqüentemente, controlando a corrente reversa. 5

15 2.3 Microcontrolador Define-se como um computador programável em um chip otimizado para controlar os dispositivos. É uma espécie de microprocessador, com memória e interfaces de entradas e saídas (I/O) integrados, isto é, corresponde a um microprocessador e seus periféricos típicos, todos juntos num só chip. Utilizados em muitos tipos de equipamentos eletrônicos, sendo a grande maioria entre os chips vendidos, podem ser encontrados em máquinas de lavar, forno de microondas, telefones, etc. A Figura 2.1, mostra basicamente o que compõe um microcontrolador, porém no projeto apresentado não é utilizado todas as suas funções, no decorrer desse capítulo será mencionado as principais informações desse componente. RESET CLOCK ROM INTERRUPÇÕES RAM RAM INTERNA MICROPROCESSADOR CHIP DE UM MICROCONTROLADOR CPU TIMER 1 I/O TIMER 2 RECEBE SERIAL TRANSMITE Figura 2.1: Esquematização de um Microcontrolador Utiliza conjunto de instruções, usualmente CISC (implementação de instruções complexas em um projeto de microprocessador, de modo que possam ser implementadas no nível da linguagem Assembly), também dedicado a aplicações de automação e controle. Os seus sistemas de automação têm geralmente as seguintes características: Sistemas embarcados em algum produto; Programação fixa; 6

16 Programas simples; Pouca exigência de desempenho. Os microcontroladores podem ser caracterizados como genéricos ou específicos. Permitem o controle de displays de cristal líquido, controle de vídeo e barramento. A escolha de um microcontrolador é baseada na aplicação e no custo (eventualmente também desempenho, potência). Após a escolha deve-se requerer o menor número de periféricos externos possível e o menor esforço de programação (conjunto adequado de instruções). Muitas aplicações de controle precisam de programas pequenos e operam sobre pequenos volumes de dados, no qual são usadas as memórias RAM e ROM internas. Existem alguns tipos de memórias atualmente utilizados: RAM: memória volátil; ROM: memória não-volátil pode ser gravada apenas uma vez; EPROM: memória não-volátil é gravada eletricamente e apagada expondo uma janela à luz ultravioleta por alguns minutos; EEPROM/FLASH: memória não volátil pode ser gravada e apagada eletricamente. Para o apagamento e gravação é necessária a utilização de tensões especiais, diferentes das normalmente utilizadas para a leitura. As portas de entrada e saída de um microcontrolador são utilizadas para interface com o processo físico sendo controlado, pode-se utilizar o microcontrolador de forma a acionar chaves, ler sensores de luminosidade, etc. Consegue-se, também, receber informações e controlar qualquer processo que possa ser representado por níveis discretos de tensão. Sinais de interface do microcontrolador operam com níveis de tensão padronizados, portas que operam sobre dois valores 0 e 1 (desligado e ligado) e portas que operam sobre valores de 8 (ou 16) bits. 7

17 2.4 Interface Serial Tipo de conexão bidirecional, na qual os bits fluem um de cada vez em série. Esta conexão é feita por dois fios de dados. Isto significa que uma porta serial pode enviar e receber informações simultaneamente. Os computadores podem ter até 4 portas seriais, que devem ser configuradas com os nomes COM1, COM2, COM3 e COM4, mas apenas 2 podem ser utilizadas por vez. Elas podem ser usadas para conectar diversos dispositivos como: um mouse, modem, etc. Umas das diferenças entre a conexão serial e paralela, são os cabos de série que podem ser mais longos do que os paralelos. A porta de série transmite um 1 como -3 a -25 volts e um 0 como +3 a +25 volts. Conseqüentemente a porta de série pode ter uma variação máxima de 50 volts comparada à paralela que varia de 5 volts. Nas Figura 2.3 mostra como é a forma dos conectores mostrando como os pinos se encontram e na Figura 2.4 como os pinos são conectados uns com os outros. Figura 2.3: Conectores DB-9 Macho e Fêmea Figura 2.4: Ligação Serial via conector DB-9 8

18 Abaixo os pinos e os respectivos nomes do RS-232, para DB-9: Pinos Abreviação Nome 3 TD Transmit Data 2 RD Receive Data 7 RTS Request To Send 8 CTS Clear To Send 6 DSR Data Set Ready 5 SG Signal Ground 1 CD Carrier Detect 4 DTR Data Terminal Ready 9 RI Ring Indicator Tabela 2.1: Descrição dos pinos do conector DB-9 Abaixo o detalhamento de cada pino: TD (Transmissão de dados): Por esse pino é feita a transmissão de dados do computador para o periférico. Desta maneira, no caso de ligação direta (micro/impressora; mouse/micro, etc.), esse pino deverá ser ligado ao sinal do RD do periférico. No caso de transmissão sem protocolo (não utiliza sinais para indicar chegada dos dados, erros, etc.), essa linha poderá ser dispensada quando tivermos um periférico de entrada comunicando com o computador (não há necessidade do computador responder a alguma solicitação, exemplo: a maioria dos mouse). RD (Recepção de dados): É por essa linha que o computador recebe os dados do periférico. Portanto deve ser ligada a saída TD do periférico. CTS (Limpa - autorização, livre - para enviar): É pino usado para controle de fluxo. Este pino é normalmente utilizado nas ligações remotas (modem). Indica que o modem esta OK para a troca de dados. Em ligações diretas (sem modem), este sinal é dispensável ou então poderá ser ligado ao próprio RTS do micro. 9

19 RTS (Requisição - solicitação - de envio): É um pino usado para controle de fluxo. É por essa linha que o computador informa que está disponível para receber ou transmitirem dados (o RTS deverá ser sempre ativado antes de cada transmissão). Normalmente este pino será interligado ao pino CTS do periférico. No caso de transmissão com protocolo, este sinal somente será usado caso o periférico seja conectado a um modem. DTR (Data Terminal ready - Terminal está pronto ): É um pino usado em controle de fluxo. É o contrário do pino DSR. É um Sinal que indica que o terminal está pronto para iniciar troca de informações. Este sinal tem comportamento análogo ao sinal RTS, permanecendo em nível lógico 1 quando a transmissão se dá através de protocolos. CD (Data Carrier Detect - Detecção do transportador de dados): Sinal de detecção do sinal de portadora - Linha telefônica esta ativa, no caso de ligação com modem (se não tiver o modem não há por que usar este pino). DSR (Data System Ready): É usado em controle de fluxo. Sinal que indica sistema (modem/micro) está pronto (micro ligado, etc.). Geralmente é ligado ao DTR do micro ou impressora. GND ou SG: Sinal de terra (referência) da transmissão 10

20 2.5 Wireless Wireless (sem fio) ou Wi-Fi (Wireless Fidelity) é um meio de telecomunicação através de ondas eletromagnéticas, e não fios, que se encarregam do transporte dos sinais. Termo usado para receptores de rádios, no qual começou a ser usado no Reino Unido, logo depois que uma rádio começou a transmitir para outros sinais. Um protocolo de comunicação, desenhado com o objetivo de criar redes de alta velocidade e que não faz mais do que transferir dados por ondas de rádio em freqüências não licenciadas. Por esse motivo, não necessita de qualquer tipo de licença ou autorização do regulador das comunicações para operar, ao contrário das demais áreas de negócio, o que as torna tão atrativas. Uma rede Wi-Fi (também conhecida como WLAN) deve-se estar no raio de ação de um ponto de acesso (normalmente conhecido por Hotspot) ou local público onde opere uma rede sem fios e usar um dispositivo móvel, como um computador portátil ou PDA com capacidades de comunicação Wireless. Desenvolvedores de software e hardware estão criando computadores menores que formam uma internet sem fio, com protocolos como Wi-Fi. A IEEE padronizou o uso Wireless de conexões locais (DUBENDORF, 2003) Ad Hoc Tem como principal característica o fato de não possuir infra-estrutura. Os nós que compõem uma rede sem fio desse tipo são capazes de se comunicar uns com os outros funcionando eles mesmos como roteadores. Sua topologia é dinâmica, sofrendo diversas mudanças devidas a mobilidade de seus nós durante a existência da rede. O fato de ser formada por nós móveis é uma indicação de que normalmente esses equipamentos têm sérias restrições quanto ao consumo de energia para se manterem funcionando. Sendo assim, o consumo devido ao processamento necessário para que rotas entre nós sejam descobertas e mantidas deve ser cuidadosamente controlado. Nesse aspecto os protocolos de roteamento tornam-se pontos críticos para um bom funcionamento da rede (MURTHY, 2004). 11

21 Os nós que podem ser contatados por um determinado nó sem a necessidade de outros intermediários para realizar o roteamento dos pacotes transmitidos, são conhecidos como nós vizinhos ao nó transmissor. Cada um dos nós membros de uma rede Ad Hoc é capaz de realizar o roteamento de pacotes. Os protocolos de roteamento são responsáveis por isso, logo, é necessário que cada um dos nós dessa rede execute pelo menos um algoritmo de roteamento. Altas taxas de erro e bandas bastante limitadas também são características importantes. Tratando-se de uma rede sem fio, o ar é o meio físico compartilhado pelos membros dessa rede. Para controlar a disputa pelo acesso ao meio físico, protocolos de acesso ao meio são utilizados IEEE A IEEE é um protocolo padrão atual para redes sem fio para microcomputadores. Trabalha nas bandas de frequências de 2.4 GHz e 5.8 GHz, quando não necessita de autorização especial para funcionamento (a mesma freqüência dos telefones sem fio domésticos). Tornou-se padrão nos últimos anos trabalhando nas seguintes modalidades a, b e g que correspondem respectivamente a 54 Mbps, 11 Mbps e 54 Mbps de velocidade máxima de transferência. IEEE802.11a (Wi-Fi 5.2 GHz): Chega a alcançar velocidades de 54 Mbps dentro dos padrões da IEEE e de 72 a 108 Mbps por fabricantes não padronizados. Esta rede opera na freqüência de 5 GHz e inicialmente suporta 64 utilizadores por ponto de acesso. As suas principais vantagens são a velocidade, a gratuidade da freqüência que é usada e a ausência de interferências. A maior desvantagem é a incompatibidade com os padrões no que diz respeito a Access Points b e g, quanto a clientes, o padrão a é compativél tanto com b e g na maioria dos casos, já se tornando padrão na fabricação dos equipamentos (DUBENDORF, 2003). 12

22 IEEE802.11b (Wi-Fi 2.4 GHz): Alcança uma velocidade de 11 Mbps padronizada por IEEE e uma velocidade de 22 Mbps, oferecida por alguns fabricantes não padronizados. Opera na freqüência de 2.4 GHz. Inicialmente suporta 32 utilizadores por ponto de acesso. Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência tanto na transmissão como na recepção de sinais, porque funcionam a 2.4 GHz equivalentes aos telefones móveis, fornos microondas e dispositivos Bluetooth. O aspecto positivo é o baixo preço dos seus dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a disponibilidade gratuita em todo mundo. O b é amplamente utilizado por provedores de internet sem fio (DUBENDORF, 2003). IEEE802.11g : Baseia-se na compatibilidade com os dispositivos b e oferece uma velocidade de 54 Mbps. Funciona dentro da frequência de 2.4 GHz. Tem os mesmos inconvenientes do padrão b (incompatibilidades com dispositivos de diferentes fabricantes). As vantagens também são as mesmas do b (maior velocidade) (DUBENDORF, 2003). 13

23 2.6 GSM GSM (Global System for Mobile Communications ou Sistema Global para Comunicações Móveis) é uma tecnologia móvel e o padrão mais popular para celulares do mundo. Telefones GSM são usados por mais de um bilhão de pessoas em mais de 200 países. O sinal e os canais de voz são digitais, o que significa que o GSM é visto como um sistema de celular de segunda geração (2G). Do ponto de vista do consumidor, a vantagem-chave do GSM são os serviços novos com baixos custos. Por exemplo, a troca de mensagens de texto (SMS) foi originalmente desenvolvida para o GSM. A vantagem para as operadoras tem sido o baixo custo de infra-estrutura causada por competição aberta. A principal desvantagem é que o sistema GSM é baseado na rede TDMA, que é considerada menos avançada que a concorrente CDMA. O desempenho dos celulares é muito similar, mas apesar disso o sistema GSM tem mantido compatibilidade com os telefones GSM. O sistema trabalha nas freqüências 900 MHz, 1800 MHz ou 1900 MHz SMS SMS (Service Message Shorts ou Serviço de mensagens curtas) é um serviço disponível em telefones celulares digitais que permite o envio de mensagens curtas entre estes equipamentos e entre outros dispositivos de mão como PDA S e até entre telefones fixos (linha-fixa). Na figura 2.5, ilustra como funciona basicamente o sistema de envio de mensagens entre a operadores e os celulares e servidores. Figura 2.5: Sistema de envio de SMS 14

24 3 ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA No capitulo 2 foram explicadas as definições e teorias, a fim de se ter uma base do funcionamento de cada tecnologia. Já este capítulo, é divido em dois tópicos, entre Hardware e Software, que especificam cada componente do projeto. 3.1 Especificação do Hardware Nesse tópico será abordado o Hardware utilizado,no qual abrange a esteira até a comunicação com o computador servidor Esteira Como forma de simular uma linha de produção, foi construída uma esteira conforme mostra na Figura 3.1. Com quatro suportes de alumínio fixados numa base de madeira, sustentando duas roldanas também de alumino, onde uma delas possui o eixo livre e a outra está fixada no motor, sendo que o motor pode ser girar tanto para esquerda como direita, dependendo apenas da forma que é ligada tensão positiva e negativa. Figura 3.1: Protótipo da esteira 15

25 O motor utilizado no projeto foi adquirido de uma fábrica de levantadores de vidros para carro, no qual trabalha numa tensão bipolar de 12V e corrente de 1,3A. Sua alimentação foi através de uma bateria (Figura 3.2) de 12V, comumente utilizada em portões de garagens residenciais. Figura 3.2: Bateria de 12V LED/Fotodiodo Os sensores utilizados no projeto são fotodiodos, apresentado na Figura 3.1. Normalmente o LED ilumina o fotodiodo, causando uma recombinação dos portadores na base do transistor, o que o faz saturar e força a tensão de saída igual a zero lógico. Quando algum objeto opaco obstruir o caminho da luz, a recombinação dos portadores cessará e o transistor cortará, elevando a tensão de saída a 1 lógico. Este sistema tanto pode ser montado a partir do LED e do fotodiodo como pode será adquirido já na configuração. Geralmente utiliza-se um LED emissor de infravermelho e o fotodiodo sensível a essas freqüências para evitar a interferência da luz ambiente. V in V cc Figura 3.3: Sistema LED/Fotodiodo 16

26 3.1.3 Balança Junto com a esteira, foi conectada uma balança com sistema de mola (Figura 3.4) para o controle do peso do produto. Figura 3.4: Balança Nessa balança foi incluída uma chave fim de curso com alavanca (Figura 3.5) que dependendo da massa da peça atingir o peso ideal, a alavanca é pressionada fechando circuito e com isso envia-se um sinal para o computador local, informando que a peça está OK, caso esse sinal não seja enviado automaticamente o sistema entenderá que é uma peça NOK. Figura 3.5: Chave fim de curso com alavanca 17

27 3.1.4 Wireless LAN USB O Adaptador de Rádio de USB capaz de transferir arquivo em 54Mbps, compatível com b e g. Será utilizado um cada terminal (cliente e servidor), criando uma comunicação Ad Hoc. Figura 3.6: Potenciômetro Deslizante Para funcionar corretamente esse dispositivo é necessário fazer a instalação do seu driver e software em cada computador que for utilizar, estes arquivos se encontram no CD de instalação Testes Preliminares Foram realizados alguns testes de conexão Ad Hoc, em dois computadores normais, distantes um do outro, por volta de 30 metros e verificou-se que a qualidade de trafegação é muito boa. Foi selecionado um arquivo de tamanho 5 Mbytes e foi enviado para o outro terminal. O tempo de envio levou aproximadamente 40 segundos. Com essa informação pode-se concluir que a cada 0,8 segundos é possível trafegar 1Mbyte, isto é 8Mbps. 18

28 3.1.5 Relé Nesse sistema a comunicação entre os sensores e o motor é fundamental, porém os fotodiodos trabalham numa tensão de 5V e o motor a 12V. Para resolver esse problema foi utilizado um relé ATR1C-5V (Figura 3.7), no qual possui 2 contatos reversíveis bifurcados e com fácil montagem no circuito integrado. Esse relé quando recebe um sinal de 5V, que nesse caso vem do fotodiodo quando identifica uma passagem de peça, libera a tensão de 12V que vem da bateria e conecta com o motor. Figura 3.6: Relé AT1RC-5V Microcontrolador 8051 O microcontrolador 8051 é composto de um microprocessador de 8 bits, utiliza arquitetura CISC, baseado em acumulador e memórias de programa e de dados separadas. Basicamente o 8051 contém internamente: RAM interna de uso geral de 128 bytes e 128 bytes correpondente aos registradores especiais; ROM interna de 4Kbytes; 4 Portas de I/O; 2 Timers de 16 bits; 1 interface serial; Capacidade de 64 Kbytes de endereçamento externo de ROM; Capacidade de 64 Kbytes de endereçamento externo de RAM; Processador Booleano (opera com bits); Ciclos típicos de instrução de 1 e 2µs a 12 Mhz; 19

29 Instrução direta de divisão e multiplicação; Entradas de interrupção externa. Na Figura 3.7 ilustra a Organização do Microcontrolador Figura 3.7: Organização do processador Descrição Formal da Pinagem do Mc8051 Figura 3.8: Chip

30 Port P0: Utilizada para endereçamento para oito vias (menos significativos). Port P1: Para utilização de I/O, são oitos vias de comunicação de propósito geral. Via software pode-se ler e escrever. Port P2: Utilizada para endereçamento para oito vias (mais significativos). Port P3: Abaixo a tabela citando a função de cada pino. Numero do Nome Função Especial Descriçao da Função Pino P RXD, Receive Data Usado como recptor de dados serial Usado como transmissor de dados P TXD, Transmit Data serial INT0, External Interrupt Usado para algum evento externo P interromper o Mc INT1, External Interrupt Usado para algum evento externo P interromper o Mc P P P P T0, Timer/counter 0: External Input T1, Timer/counter 1: External Input WR, External data: Memory write strobe RD, External data: Memory read strobe Usado quando se quer que o timer 0 se torne um contador de eventos externos Usado quando se quer que o timer 1 se torne um contador de eventos externos Usado quando se conecta RAM externa no chip. Sinaliza que o Mp vai "escrever" na RAM Usado quando se conecta RAM externa no chip. Sinaliza que o Mp vai "ler" na RAM Tabela 3.1: Descrição da Porta P3 PSEN (Program Store Enable): Um dos quatro pinos de controle do chip. Responsável por acionar a ROM/EPROM externa quando o Mc vai fazer uma busca de instrução na ROM, para, em seguida, executá-la. ALE(Address Latch Enable): Comanda a demultiplexação das informações de dados e endereços (menos significativos) do port P0. EA (Extenal Access): Pino de comando externo, que determina se vai usar a ROM/EPROM intena do chip ou se vai ler somente uma ROM/EPROM externa ao chip. RST (Reset): É o disparador do chip quando se quer iniciar adequadamente sua função. XTAL1 e XTAL 2 (Cristal/Oscilador): Esse chip tem um sistema de oscilação que só exige do exterior o cristal e dois capacitores para gerar a oscilação, que se tornará o clock. 21

31 Kit 8051 A comunicação entre os sensores da esteira e computador que irá receber os sinais será feita através de um Kit Nesse Kit é possível endereçar 32K posições de memória, isto que são utilizadas memórias RAM (62256) e EPROM (27C256) que possuem organização de 32K endereços X 8 bits. É possível também endereçar um hardware externo utilizando a expansão de 16 bits, neste caso, pode-se desabilitar a memória RAM da placa utilizando endereços acima de 7FFFh. O barramento de dados de expansão de 8 bits para troca de informações com hardwares externos, utilizado por endereçamento. Também há uma porta de E/S disponível (porta P1) que pode ser acessada a qualquer momento sem necessitar de endereçamento. Contudo, a placa ainda dispõe de entradas externas para os timers (Timer 0 e Timer 1), entradas externas de interrupção (/INT0 e /INT1), pinos de RX e TX para comunicação serial e pinos de /RD e /WR informando que operação está sendo executada pelo microcontrolador (se escrita ou leitura na memória externa). Um cristal oscilador de 11,059MHz deve ser utilizado para que, quando for utilizar o 8051 para comunicação serial, seja possível utilizar taxas de baud rate entre 1200 e bits/s. Se for utilizado um cristal de 12MHz, a taxa de transmissão possível será de 1200 ou, no máximo, 2400 bits/s ( 30/10/06). Os testes realizados com essa placa mostraram resultados favoráveis, foram feitos testes com fotodiodos e com a comunicação serial. Ele demonstrou estabilidade, mesmo não utilizando todo o recurso do Kit. 22

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