UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO Engenharia da Computação Engenharia Elétrica ALEXIS

80 Pages·2013·3.48 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
Engenharia da Computação
Engenharia Elétrica

ALEXIS BARBIERI SAAVEDRA
LEONARDO FELIPE DE TOLEDO
VINÍCIUS RAFAEL VITIELLO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PROJETO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO E MONITORAMENTO
RESIDENCIAL VIA WEB

Itatiba
2013
ALEXIS BARBIERI SAAVEDRA −−−− RA 002200800598
LEONARDO FELIPE DE TOLEDO −−−− RA 002200701356
VINÍCIUS RAFAEL VITIELLO −−−− RA 002200800167

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PROJETO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO E MONITORAMENTO
RESIDENCIAL VIA WEB

Monografia apresentada ao curso de

Engenharia Elétrica e Engenharia da
Computação da Universidade São Francisco,

como requisito parcial para obtenção do título
de Bacharel em Engenharia Elétrica e em

Engenharia da Computação.

Orientador: Prof. André Renato Bakalereskis

Itatiba
2013
ALEXIS BARBIERI SAAVEDRA
LEONARDO FELIPE DE TOLEDO
VINÍCIUS RAFAEL VITIELLO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PROJETO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO E MONITORAMENTO
RESIDENCIAL VIA WEB

Monografia apresentada ao curso de

Engenharia Elétrica e Engenharia da
Computação da Universidade São

Francisco, como requisito parcial para
obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Elétrica e em Engenharia da

Computação.

Data da aprovação: __ /__ /____

Banca examinadora:

_________________________________________
Profº André Renato Bakalereskis (Orientador)
Universidade São Francisco

_________________________________________
Profº Dr. Washington Luiz Alves Correa (Examinador)
Universidade São Francisco

_________________________________________
Engº Paulo Jaffet Sette Bertolin (Examinador)
Grupo SBF
“Faça as coisas o mais simples que
puder, porém não as mais simples.”
Albert Einstein
AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus, a todos os familiares e amigos pela paciência e compreensão ao
longo de toda graduação. Agradeço especialmente aos meus pais, pelo incentivo, apoio e
ajuda em todos os momentos da minha vida. Agradeço à minha noiva, Rafaela, por me
suportar e ajudar em todos os momentos da graduação, a entender que foi necessário abrir
mão de muitas coisas para alcançar meus objetivos.
Meus amigos Vinícius e Leonardo pela amizade e por este trabalho e por todos os
momentos durante a construção deste.
Por ultimo, porém não menos importante, agradeço meus amigos e professores que
nos ajudaram e compartilharam todo o conhecimento adquirido ao passar dos anos.

Alexis Barbieri Saavedra

Agradeço primeiramente a Deus por me dar sabedoria e ciência e também por me
guiar ao longo de mais uma jornada, me dando forças para seguir em frente.
Agradeço também à minha família, que sempre me apoiou nos momentos em que
mais precisei em especial minha mãe, Sônia, que dedicou toda sua vida a educar seus filhos
da melhor forma e também meu pai, Marcos, exemplo de homem, na sua simplicidade e
dedicação como pai, que sempre buscarei me espelhar por toda vida. À minha querida Erika
que sempre me compreendeu e me apoiou nos momentos mais determinantes, através do
seu carinho.
Não poderia me esquecer dos amigos e professores, que compartilharam do seu
conhecimento ao longo desses últimos anos, entre eles Alexis e Vinícius e ao professor e
orientador André Bakalereskis.

Leonardo Felipe de Toledo.

Agradeço a todos os familiares, amigos e professores que de alguma maneira
contribuíram para minha caminhada até aqui. Não poderia deixar de agradecer, em especial,
a algumas pessoas que estiveram presentes em minha vida com maior intensidade. São
essas pessoas, minha mãe, Sebastiana, que sempre me incentivou e fez o possível para
que eu tivesse a melhor educação possível, assim como meu pai, Antônio. Também
agradeço a meus irmãos mais velhos, Sérgio, Alessandro e Lilian, que foram grandes
espelhos e ótimos exemplos a serem seguidos, a minha esposa Joanice, que participou de
todo meu período na graduação, sempre sendo paciente e compreensiva e aos meus
sobrinhos, Glauco, Giovanni e Gisele, a quem tenho muito carinho.
Durante esses anos, fiz algumas amizades, dentro e fora da universidade. Considero
muitas dessas pessoas, importantes para meu crescimento pessoal e profissional e
agradeço a todos, pois sem eles, esse período não teria sido da mesma forma agradável.
Agradeço também a todos os docentes e profissionais da Universidade São
Francisco, que me auxiliaram por todos esses anos e tiveram competência para transmitir
seus conhecimentos. Em especial, agradeço aos professores Roberto Wenzel, Paulo
Silveira, Renato Camargo e Washington Correa, além do professor André Bakalereskis, que
aceitou prontamente nos orientar nesse último ano.
Por último, mas não menos importantes, aos meus amigos e companheiros de TCC,
Alexis e Leonardo, por permitirem a troca de conhecimento durante a elaboração desse
projeto.

Vinícius Rafael Vitiello
RESUMO

Mediante ao avanço tecnológico da eletrônica, informática e da telecomunicação, é
normal que essa tecnologia esteja cada vez mais presente dentro de nossas residências.
Reflexo desse desenvolvimento, a automação residencial surgiu com o objetivo de
proporcionar comodidade, interatividade e praticidade aos seus usuários. A automação
residencial vai muito além dos sistemas que promovem o conforto e praticidade, a
segurança é uma vertente que vem ganhando cada vez mais espaço e interação com os
sistemas de automação residencial.
O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de automação e supervisão
residencial, com uma interface de comunicação sem fio e que seja gerenciado através de
um software pelo usuário através da WEB, permitindo ser monitorado em tempo real através
de um computador ou equipamento eletrônico que possua navegador de Internet.
Serão descritas no trabalho todas as etapas do desenvolvimento do projeto, como a
elaboração da fonte de alimentação, a interação com a plataforma Arduino, o circuito do
microcontrolador responsável pelo controle dos dispositivos periféricos e o driver de controle
dos sensores e atuadores. Também faz parte do projeto, o desenvolvimento do aplicativo
responsável pelo gerenciamento e monitoramento do sistema. Ao término do projeto,
deseja-se obter um sistema eficiente, que funcione de acordo com as características
definidas e que apresente um desempenho capaz de torná-lo um produto comercialmente
viável.

Palavras-chave: Automação residencial. Arduino. Segurança residencial. Microcontrolador.
ABSTRACT

By the technological advancement of electronics, computer and telecommunication, it
is normal that this technology is increasingly present in our homes. Reflecting this
development, home automation has emerged in order to provide convenience, interactivity
and practicality to its users. The home automation systems go far beyond that promotes
comfort and convenience, security is an aspect that is gaining more space and interaction
with home automation systems.
The objective of this work is to develop a system of home automation and monitoring
with a wireless communication interface and is managed through a software user through the
web, allowing it to be monitored in real time by a computer or electronic equipment that has
Internet browser.
Work will be described in all stages of project development, such as the development
of the power supply, the interaction with the Arduino platform, the microcontroller circuit
responsible for control of peripheral devices and the driver control of the sensors and
actuators. Also part of the project, the development of the application responsible for
managing and monitoring the system. At the end of the project, we want to develop an
effective system, operating in accordance with the defined characteristics and to present a
performance can make it a commercially viable product.

Keywords: Home automation. Arduino. Residential security. Microcontroller.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Estrutura do projeto ............................................................................................... 2
Figura 2 - Arquitetura de Von Neumann ................................................................................ 4
Figura 3 - Arquitetura Harvard .............................................................................................. 4
Figura 4 - Família dos microcontroladores PIC ..................................................................... 7
Figura 5 - Terminais do PIC18F4520 e suas funções ........................................................... 9
Figura 6 - Diagrama de blocos do PIC18F4520 ................................................................... 10
Figura 7 - Terminais do microcontrolador ATMega328 ........................................................ 11
Figura 8 - Diagrama de blocos do ATMega328 .................................................................... 12
Figura 9 - Arduino UNO ....................................................................................................... 13
Figura 10 - Módulo Shield Wi-Fi .......................................................................................... 16
Figura 11 - Diagrama de blocos do Microchip MRF24WB0MB ........................................... 17
Figura 12 - Terminais do regulador de tensão 7805 ............................................................ 18
Figura 13 - Circuito regulador de tensão ............................................................................. 18
Figura 14 - Camadas P e N do transistor bipolar ................................................................ 20
Figura 15 - Princípio de funcionamento do relé eletromecânico .......................................... 20
Figura 16 - Lâmpada de incandescência normal ................................................................. 21
Figura 17 - Lâmpada de vapor de mercúrio ........................................................................ 23
Figura 18 - Sensor infravermelho passivo IVP 2000 CF ...................................................... 23
Figura 19 - Princípio de funcionamento do sensor infravermelho ........................................ 24
Figura 20 - Lente de Fresnel ................................................................................................ 25
Figura 21 - Princípio de funcionamento da lente ................................................................. 25
Figura 22 - Especificação do ângulo e alcance do sensor .................................................. 25
Figura 23 - Sensor Magnético ............................................................................................. 26
Figura 24 - Princípio de funcionamento da reed-switch ....................................................... 26
Figura 25 - Imã ................................................................................................................... 27
Figura 26 - Código transmitido pelo HT6P20 ...................................................................... 27
Figura 27 - Receptor de radiofrequência ECP ..................................................................... 28
Figura 28 - Fechadura Elétrica HDL C-90 ........................................................................... 30
Figura 29 - Transformador .................................................................................................. 30
Figura 30 - Rede de dispositivos SPI .................................................................................. 34
Figura 31 - Diagrama de blocos da comunicação entre os dispositivos Master e Slave ..... 34
Figura 32 - Composição do cabeçalho MAC ....................................................................... 36
Figura 33 - Formato do campo FC ....................................................................................... 37
Figura 34 - Circuito regulador de tensão ............................................................................. 41
Figura 35 - Estrutura da unidade central do sistema ........................................................... 42
Figura 36 - Circuito oscilador .............................................................................................. 43
Figura 37 - Circuito do Reset .............................................................................................. 44
Figura 38 - Circuito de acionamento da iluminação ............................................................. 45
Figura 39 - Circuito de acionamento da fechadura elétrica ................................................. 46
Figura 40 - Mecanismo eletromecânico da fechadura ......................................................... 46
Figura 41 - Terminais do transformador rebaixador ............................................................ 47
Figura 42 - Representação do circuito do sensor infravermelho ......................................... 48
Figura 43 - Placa interna do sensor infravermelho .............................................................. 49
Figura 44 - Representação do circuito do sensor magnético ............................................... 49
Figura 45 - Esquema elétrico do circuito de controle ........................................................... 51
Figura 46 - Layout da placa de circuito impresso do sistema de controle ............................ 52
Figura 47 - Telas do aplicativo gerenciador do sistema ...................................................... 53
Figura 48 - Diagrama da aplicação e seus componentes de hardware ............................... 54
Figura 49 - Estrutura de acesso a partir de diversos dispositivos ........................................ 55
Figura 50 - Ciclo de vida da chamada de acionamento e resposta de um dispositivo ......... 56
Figura 51 - Ambiente de desenvolvimento Eclipse IDE ....................................................... 57