PROTÓTIPO DE CONTROLE DE ACESSO POR RFID

1 PROTÓTIPO DE CONTROLE DE ACESSO POR RFID Alexsandro Monteiro de Oliveira Antônio Carlos Almeida Eunice de Lassalete Sebastião Bartolomeu RESUMO O projeto de controle de acesso por RFID consiste no desenvolvimento de um protótipo constituído de um leitor e receptor de RFID controlado por um circuito integrado ATmega328 através de um aplaca de Arduino configurada para acionar um motor e controlar de uma tela de LCD. O exemplo de controle de acesso escolhido para as demonstrações é o controle de acesso de entradas e saídas de automóveis em condomínios através da tecnologia de Identificação por Rádio Frequência. Na prática um automóvel portador de uma etiqueta com microchip chamada "TAG", ao se aproximar da entrada do estacionamento de um prédio, será percebido por uma antena de RFID conectada a um leitor e através de um programa, reconhecerá o automóvel permitindo o acesso imediato do mesmo. O protótipo desenvolvido pretende demonstrar esse funcionamento de forma prática e constatar a eficácia desta tecnologia. Tendo como objetivo segurança e praticidade, procurou-se maximizar os custos escolhendo dispositivos que possam, não somente garantir a confiabilidade do sistema, mas manter o preço final do equipamento atrativo a ser implantado em qualquer condomínio. Palavras - Chaves: acesso, controle, RFID.

2 1. INTRODUÇÃO Atualmente ouvimos falar do alto índice de criminalidade em nossas cidades e que investir em segurança torna-se cada vez mais imprescindível. Um sistema de segurança completo contendo sistema de TV vinte e quatro horas, vigilantes armados e controle de acesso totalmente automatizado demanda um custo muito elevado para se manter, contudo, não investir em segurança pode custar ainda mais caro. Assim, automatização do serviço de controle de acesso com baixo custo e grande eficiência pode ser um excelente investimento. O controle de acesso em condomínio, em sua maioria, é feito visualmente, com parada do veículo, identificação do condutor e muitas vezes deixando falhas na segurança que podem acarretar em grandes problemas para todos. Este projeto busca alternativas de baixo custo e alta eficiência para controle de acesso em condomínio. Vários projetos em torno desse assunto já foram desenvolvidos, porém nossa proposta é sugerir um sistema de controle de acesso que seja simples de aplicar, prático e financeiramente acessível. Nosso projeto busca uma alternativa automatizada, capaz de acrescentar a esse processo praticidade e confiabilidade. Busca-se viabilizar o controle de acesso de veículos em condomínio de forma a não só automatizar o acesso de veículos, mas também proporcionar ainda mais segurança a esse controle. Um veículo previamente cadastrado ao se aproximar do portão do condomínio será reconhecido por um sistema de identificação de rádio frequência capaz de identifica-lo e autorizar sua entrada. Assim quando um veículo não cadastrado se aproximar do portão, não terá permissão de entrar, dando ao condomínio mais segurança e praticidade. Com o sistema proposto neste projeto controlar acesso de veículos em condomínio tornase mais seguro e de simples aplicação. 2. DESENVOLVIMENTO 2.1. Sistema RFID O sistema de RFID, Radio Frequency Identification, traduzido como Identificação por Rádio Frequência é um sistema de identificação através de ondas de rádio, que recupera dados através de um dispositivos transponde ou etiqueta inteligente, também chamado TAG RFID. Basicamente é formado por três componentes: a etiqueta, um leitor e um sistema de gerenciamento de. O TAG é portador de um chip e uma antena de fios de cobre, ambos envolvidos em uma mesma cápsula conforme exemplificado (Figura1).

3 Figura 1. Exemplo de etiqueta TAG Quando a TAG entra no campo de rádio frequência é energizada através de indução gerada em sua antena interna, esta alimentação, por sua vez, faz com que o micro circuito eletrônico da TAG entre em funcionamento e passe a transmitir sua identificação. Para a ativação do circuito interno da TAG, essa deve ser aproximada de um equipamento de recepção de RFID, assim serão geradas ondas de rádio frequência capazes de produzir energia através de indução magnética. Quando as ondas são captadas pela antena da TAG, o circuito interno da TAG envia uma resposta ao aparelho receptor. O leitor é o dispositivo que captura dados enviados pelos TAG s e decodifica essas informações. O leitor possui um chip DSP (Digital Signal Processor). Esse chip é capaz de executar cálculos matemáticos com memória de 8 a 256 kbyets, podendo também gerenciar dados em tempo real e opera com baixa potência. O sistema gerenciador de dados é denominado host computer que armazena as informações das etiquetas passadas pelo leitor RFID. Para esse gerenciamento normalmente é utilizado um circuito integrado controlado por Arduino. 2.2. Circuito Integrado Um circuito integrado ou microcontrolador é um bloco indivisível que funciona como um circuito electrónico feito com peças separadas. Tem a vantagem de ter dimensões microscópicas, o que lhe confere rapidez e baixo consumo. Os microcontroladores são chips inteligentes, que possuem CPU, memória e dispositivo de entrada e saída. Através da programação dos microcontroladores, pode-se controlar suas saídas, tendo como referência as entradas ou um programa interno. O que diferencia os diversos tipos de microcontroladores são as quantidades de memória interna (programa e dados), velocidade de processamento, quantidade de pinos de entrada/saída (I/O), alimentação, periféricos, arquitetura e set de instruções. [1] Para esta aplicação utilizou-se um circuito integrado ATmega328 que possui memória Flash, EEPROM e SRAM, todos integrados em um único chip, eliminando assim a necessidade de memória externa na maioria das aplicações. A memória EEPROM é capaz de armazenar

4 dados mesmo quando a alimentação é removida e maioria das instruções levar apenas um ou dois ciclos de clock para ser executado tornando assim um componente. O ATmega328 permite usar o chip utilizando o código Arduino. Já vem com o Bootloader pré-instalado sendo compatível com Arduino UNO e Arduino Duemilanove. 2.3. Arduíno Arduino é uma plataforma open-source de prototipagem eletrônica de hardware livre, projetada comum microcontrolador Atmel AVR de placa única, com suporte de entrada/saída embutido. A placa Arduino po16 digitais que podem ser configurados como entrada ou saída. Possui também 5 pinos para entradas e saídas analógicas que podem ser configuradas conforme a aplicação desejada. A placa do Arduíno é alimentada com 5Vcc na porta USB ou em até 12Vcc através de um fonte externa e pode fornecer para os dispositivos 5V ou 3,3V para alimentação em um aplicação. A interface do Arduíno é simples e pode ser escrita em várias linguagens. [2] 2.4. Protótipo 2.4.1 Material Utilizado - Módulo Rfid ID 12-125khz Serial Uart, Arduino - (O módulo possui um microcontrolador próprio, que se encarrega de todo o trabalho de decodificação RFID. A saída é serial UART TTL padrão (9600bps)). - 3 Cartão Rfid Proximidade 125khz e 1 chaveiro - (Todos cartões são previamente gravados). - Arduíno UNO VER_3. - Protoboard 830 pontos. - 1 LED - (Verelho). - 1 LED (Branco). - 3 Resistores (330Ω). - Trimpot - (10k Ω). - Display LCD 16x2 C/ Back Azul - 1 Motor Vcc

5 2.4.1 Diagrama Elétrico do Protótipo Figura 2. Diagrama de interligação 2.4.1 Interligação RFID/Arduino O leitor de RFID possui 10 pinos onde 2 são utilizados para a antena e 3 para comunicação com o Arduino. Segue pinagem: Pinos do Módulo RFID: PIN 1 -> Tx / PIN 2 -> Rx (não utilizado) / PIN 3 -> NC (não conectado) / PIN 4 -> GND/ PIN 5 -> Vcc (+5V). Ligação com o Arduino: PIN 1 do módulo RFID é ligado ao PIN 2 do Arduíno. Os pinos PIN 4 e PIN 5 são ligados as saídas GND e 5 Vcc do Arduino respectivamente. 2.4.1 Interligação Tela LCD/Arduino Os pinos Vss, R/W e Vcc são interligados ao GND e Vcc do Arduino respectivamente. Os pinos Pinos RS, E, DB4, DB5, DB6 E DB7 são interligados aos pinos 12, 11, 7, 6, 5 e 4 do Arduino respectivamente.

6 2.4.1 Diagrama Lógico do Protótipo Figura 3. Esquemático da Programação 6.2.1 Programação O programa para gerenciamento do controle de acesso foi desenvolvido em linguagem de programação C no compilador Arduino (arduino-1.0.1).

7 As TAGs ao se aproximarem do módulo de leitura RFID fornecem um código que é recebido no microcontrolador através de uma STRING de 12 bits. Par esses bits serem utilizados é preciso desenvolver uma lógica que compare essa STRING fornecida pela TAG com outra STRING pré-definida no programa. Assim quando a STRING cadastrada for identificada no programa o acesso é autorizado, caso contrário, o acesso será negado. Para atender essa perspectiva desenvolveu-se a seguinte programação: #include <SoftwareSerial.h> // Incluir o código da biblioteca que transforma serial e digital: #include <LiquidCrystal.h> // Incluir o código da biblioteca do LCD: #define TAM_LISTA_CARTAO_AUTORIZADO 3 #define TAM_STRING_CARTAO 12 SoftwareSerial rfidreader(2, 3); //Pin 2 - RX /Pin 3 - TX LiquidCrystal lcd(12, 11, 7, 6, 5, 4); //Definição dos pinos no Arduino char c= 0; // value read for serial port char strlistacartaoautorizado[tam_lista_cartao_autorizado][13]= "4800E50CFC5D","4800E5178C36", "4200B3481AA3" ; //TAGs cadastradas char strcartaolido[]= "000000000000"; //Espaço reservado para a string int poscartaolido=0;//variável lida pelo RFID (em bit) int ligalcd= 10; //Pino para ligar o painel LCD int ligar= 9; //Conexões do motor int ligal= 8; //Conexões do motor void setup() Serial.begin(9600); //Configuração de velocidade de porta rfidreader.begin(9600); //Configuração da velocidade do RFID lcd.begin(16, 2); //Configuração de linha de escrita pinmode(ligar,output); //Configuração do pino como saída pinmode(ligal,output); //Configuração do pino como saída pinmode(ligalcd,output); //Configuração do pino como saída void loop ()

8 if (rfidreader.available() > 0) c = rfidreader.read(); if (c==2) // STX (2 é início de trasmissão poscartaolido = 0; else if (c==3)// STX (3 é fim de trasmissão poscartaolido = 0; // "apenas os numeros entre inínio de trasmissão e fim de transmissão nos é relevante" if (comparalistacartaoautorizado()) // Vamos comparar com a lista de Cartões Autorizados digitalwrite(ligalcd,high); lcd.print("acesso PERMITIDO"); digitalwrite(ligar,high); digitalwrite(ligal,low); delay(2000); lcd.clear(); digitalwrite(ligal,high); lcd.print("volte SEMPRE!"); digitalwrite(ligar,low); delay(2000); digitalwrite(ligal,low); lcd.clear(); digitalwrite(ligalcd,low); else digitalwrite(ligalcd,high); lcd.print("acesso NEGADO"); delay(2000); lcd.clear(); digitalwrite(ligalcd,low);

9 else if (poscartaolido>tam_string_cartao) poscartaolido = 0; strcartaolido[poscartaolido++]=(char)c; //end_else //end_if //end_function boolean comparalistacartaoautorizado(void)// Compara a lista de cartões boolean resultado = true; for (int idlista=0;idlista<tam_lista_cartao_autorizado;idlista++) resultado = true; for (int cont=0;cont<tam_string_cartao;cont++) if (strcartaolido[cont]!=strlistacartaoautorizado[idlista][cont]) resultado = false; break; if (resultado==true) break; return resultado;

10 2.5. Tabela de Custos TABELA DE CUSTOS ITEM EQUIPAMENTO UNIDADE CUSTO MÉDIO (R$) 1 Leitor RFID e Antena RFID 850 a 950 MHz 1 45,00 2 TAG / Etiqueta 1 0,20 3 ATmega328 1 15,00 4 Arduíno UNO REV.3 1 68,00 5 Tela de LCD 16x2 1 19,00 6 Micelânea (fios e dispositivos eletrônicos) 1 30,00 7 TOTAL 177,20 OBS: *Miscelânea de placa para o microcontrolador corresponde ao conjunto de dispositivos utilizados na confecção da placa de circuito que abriga o microcontrolador. 3. Conclusão O sistema de controle de acesso por RFID é uma tecnologia que cresce cada vez mais no mercado. O projeto mostra a eficácia dessa tecnologia comprovando em suas aplicações que o sistema de radio frequência é seguro e confiável, pois se mostrou que com o uso da TAG, um leitor RFID e um Microcontrolador, é possível controlar um portão que só será aberto impreterivelmente para veículos previamente cadastrados dificultando assim a entrada de pessoas indesejadas. Com o controle de fluxo proposto pelo registro de acesso de entrada e saída que o sistema permite, facilitará a gestão e logística do condomínio melhorando assim seus serviços. O protótipo desenvolvido foi testado em laboratório e foi constatado que o mesmo atende as perspectivas do projeto. Baseado na tabela de custos mostrada acima se pode afirma que o projeto de controle de acesso por RFID é barato e de fácil implantação. Este projeto contempla apenas o controle através de identificação via TAG. A perspectiva é desenvolver um programa de interface com o usuário para que seja possível o cadastramento das TAGs vias software, como também criar um banco de dados com dados mais específicos dos usuários capas de controlar o fluxo de entrada e saída de condomínio com relatórios estatísticos desse fluxo, monitorando também tanto permanência quanto ausência do veículo no local.

11 4. Bibliografia [1]- http://elektron.no.sapo.pt/oqueecircuitointegrado1.htm [2]- http://www.arduino.cc/ [3] - http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialrfid/pagina_3.asp TECNOLOGIA RFID. Disponível em: <http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/rfid/8004.html>. Acesso em: 05 setembro 2012. MICROCONTROLADORES <http://www.wagnerzanco.com.br/estaciodesa/microcontroladores/microcontroladores.htm> COMO ELABORAR UM ARTIGO CIENTÍFICO. Disponível em: <http://www.bu.ufsc br/artigocientifico.pdf>. Acesso em: 20 setembro 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6022: informação e documentação: artigo em publicação periódica científica impressa: apresentação. Rio de Janeiro, 2003.. NBR 10520: informação e documentação: citações em documentos: apresentação. Rio de Janeiro, 2002.. NBR 14724: informação e documentação: trabalhos acadêmicos; apresentação. Rio de Janeiro, 2002. ado em Sistemas de Informação) Centro de Ciências Exatas e Natura