Bengala Eletrônica para Deficientes Visuais · maneira mais eficaz de locomoção de deficientes...

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UNIVERSIDADE POSITIVO NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO ALESSANDRO CARDOZO BUENO Bengala Eletrônica para Deficientes Visuais Trabalho de Conclusão de Curso. Prof. Amarildo Geraldo Reichel Orientador Curitiba, dezembro de 2010.

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UNIVERSIDADE POSITIVO

NÚCLEO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

ALESSANDRO CARDOZO BUENO

Bengala Eletrônica para Deficientes Visuais

Trabalho de Conclusão de Curso. Prof. Amarildo Geraldo Reichel Orientador

Curitiba, dezembro de 2010.

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UNIVERSIDADE POSITIVO Reitor: Prof. José Pio Martins Vice-Reitor: Prof. Arno Antonio Gnoatto Pró-Reitor de Graduação: Prof. Renato Casagrande Diretor do Núcleo de Ciências Exatas e Tecnológicas: Prof. Marcos José Tozzi Coordenador do Curso de Engenharia da Computação: Prof. Edson Pedro Ferlin

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Agradecimentos

Agradeço a meus pais e familiares que sempre acreditaram em minha capacidade e nunca desanimaram ou me abandonaram diante de meus fracassos, incentivando sempre na busca de novas vitórias. Agradeço também a Deus pelas oportunidades apresentadas até o momento tanto de cunho pessoal como profissional. Também agradeço a minha noiva, que foi minha cúmplice e minha incentivadora para chegar ao término de meu curso.

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SUMÁRIO

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................................. 5 LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. 6 RESUMO .................................................................................................................... 7 ABSTRACT ................................................................................................................ 8 ORIENTAÇÕES GERAIS ......................................................................................... 9 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 10 1.1 Deficiencia Visual (Conceito) .......................................................................... 11 1.2 Pesquisa de Campo .......................................................................................... 11 1.3 Projetos Antecessores ...................................................................................... 11 1.4 Microcontroladores ......................................................................................... 12 1.5 Max Sonar ....................................................................................................... 12 2 ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO .................................................................. 12 2.1 Descritivo do Hardware ................................................................................... 13 2.2 Caracteristicas do Projeto ................................................................................ 13 3 DESENVOLVIMENTO .................................................................................... 13 3.1 Funcionamento do Projeto ............................................................................... 14 3.2 Programação ................................................................................................... 16 3.3 Projeto ............................................................................................................. 16 3.4 Esquemático de Ligação do MSP .......................................................................17 3.5 Bengala escolhida................................................................................................19 3.6 Ligação do Max Sonar................. .......................................................................19 3.7 Ligação dos Motores Vibratorios........................................................................19 3.8 Ligação dos Buzzers..................... .......................................................................20 4 ALIMENTAÇÃO ............................................................................................. 20 5 EFEITO LOW POWER......................................................................................20 6 FIRMWARE ........................................................................................................20 7 CONCLUSÃO.......................................................................................................21 8 REFERÊCIAS......................................................................................................22 APÊNDICE....................................................................................................................23 ANEXOS.........................................................................................................................26

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MHz Mega Hertz

KHz quilo Hertz

mV mili Volts

mA mili Amper UML Unified Modeling Language

C Linguagem de programação C Clk Clock

S.U.S. Sistema Único de Saúde m metros C.I. Circuito Integrado

GND Terra (Ground) ms milésimo de segundos

U.S.B. Universal Serial Bus IPC Instituto Paranaense de Cegos

INTEGRA Instituto de Integração Social e de Promoção da Cidadania

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LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1: Fluxograma da lógica de funcionamento da bengala....................................15 Figura 3.2: Esquemático do gravador JTAG ................................................................ 16 Figura 3.3: Esquemático de ligação do MSP430 .......................................................... 18 Figura 3.4: Esquemático do Max Sonar .........................................................................19

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RESUMO

A bengala eletrônica para deficientes visuais, é um projeto que visa facilitar e trazer uma nova forma de locomoção com mais segurança e conforto aos portadores desta deficiência.

Basicamente, a bengala utiliza ondas ultrassonicas para identificar obstáculos acima e abaixo da cintura do deficiente, impedindo assim que o mesmo tenha problemas de colisão com objetos presentes nestas posições quando da sua locomoção.

A bengala emite duas ondas ultrassonicas alternadamente que ao detectarem obstáculos, são refletidas retornando ao sensor para se detectar o obstáculo. Um micro-controlador recebe as informações do obstáculo, analisando o grau de perigo de colisão com o deficiente visual, acionando micromotores de vibração acoplados na bengala. O posicionamento dos micromotores em pontos diferentes próximos à mão do deficiente discrimina se o obstáculo encontra-se abaixo ou acima linha da cintura.

Palavras-Chave: Deficientes visuais, bengala eletrônica, bengala de ultrassom, apoio à locomoção de cegos.

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Electronic Cane for the Visually Impaired

ABSTRACT

The electronic cane for the visually impaired, is a project that aims to facilitate and bring a new form of locomotion with more security and comfort to patients with this deficiency.

Basically, the stick uses sound waves to identify obstacles above and below the waist of the poor, preventing them from having the same problems of collision with objects present in these positions when they travel.

The cane sends two ultrasonic waves to detect obstacles which in turn, are reflected back to the sensor to detect the obstacle. A micro-controller receives the information of the obstacle, analyzing the degree of danger of collision with the visually impaired, driving micromotors coupled vibration on the stick. The positioning of micromotors in different spots near the hand of the poor discrimination if the barrier is below or above the waistline.

Keywords: Visually Impaired, Electronic Cane, Ultrasonic Cane, support for mobility of blind people.

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ORIENTAÇÕES GERAIS

Este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de uma bengala eletrônica para deficientes visuais, visando facilitar a locomoção de forma mais segura a estes indivíduos.

No primeiro capítulo é contextualizado o projeto, indicando pesquisas e produtos desenvolvidos sobre o tema. São conceituados também os principais termos técnicos utilizados relativos a deficientes visuais e tecnologias utilizadas.

O segundo capítulo apresenta a especificação técnica do dispositivo desenvolvido, com os detalhes técnicos, características funcionais, restrições e requisitos mínimos de funcionamento.

No terceiro capítulo são apresentadas as etapas de desenvolvimento da bengala eletrônica, diagramas funcionais e elétricos, descritivo de funcionamento e firmware implementado.

No quarto capítulo são feitas as considerações a respeito da alimentação do projeto. O capítulo cinco, trás informações a respeito do efeito Low Power disponível em

nosso microcontrolador No capítulo seis, relatamos a lógica de funcionamento de nosso firmware

No sétimo capítulo são apresentadas nossas conclusões e resultados de testes realizados com nosso projeto.

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1. INTRODUÇÃO O projeto em questão tem a finalidade de facilitar e melhorar qualidade a vida dos

portadores de deficiência visual, permitindo que o deficiente identifique objetos ou obstáculos em seu caminho ou nas imediações da área por onde trafega, evitando desta maneira possíveis colisões e consequentemente acidentes.

O objetivo do projeto foi a pesquisa e o desenvolvimento de uma bengala eletrônica de ultrassom, com circuito eletrônico microprocessado e software embarcado em uma bengala convencional para auxílio de deslocamentos de deficientes visuais, de baixo custo, leve e com grande autonomia de energia.

Para o melhor embasamento técnico/científico, e justificativa social deste trabalho, foi realizada inicialmente uma entrevista no Instituto Paranaense de Cegos em Curitiba no dia 17 de março de 2010 com o Sr. Irineu Chiamolera, coordenador do IPC (IPC – INSTITUTO PARANAENSE DE CEGOS, 2010). Nesta ocasião, foram levantados alguns pontos relevantes que justificaram o desenvolvimento deste projeto, tais como a real necessidade dos deficientes em utilizar uma bengala com estes recursos, qual valor estes deficientes estariam dispostos a pagar num produto deste tipo, quais as fontes de desconforto na utilização das atuais bengalas e qual o recurso mais eficaz existente hoje para promover a locomoção de um deficiente visual de maneira segura. Juntamente com esta pesquisa, tomou-se o conhecimento de que o S.U.S. - Sistema Único de Saúde, realiza um número significativo de internamentos nos hospitais públicos de muitos deficientes visuais que se envolvem em acidentes ao colidirem, com objetos existentes nas calçadas e até mesmo em carros nas ruas, não apenas na cidade de Curitiba, mas em todo o Brasil. Estes deficientes dão entrada nos hospitais principalmente com ferimentos na região da cabeça. Este fato mostra que as bengalas utilizadas hoje pelos cegos não são totalmente eficazes, pois não têm a capacidade de identificar objetos acima da linha da cintura. O deficiente visual ao se locomover leva a bengala à frente do corpo para que ela toque o obstáculo antes de tocar seu corpo, porém da cintura para cima não existe nenhuma proteção. Ainda no IPC, soube-se que o melhor e mais seguro meio de locomoção de deficientes visuais no país, é o cão guia, porém, no Paraná não existem muitos canis que fazem o adestramento do animal, e além disso para se adestrar um animal para este fim de maneira particular custa muito dinheiro. Os canis em que normalmente, estes animais são adestrados estão localizados em São Paulo, Porto Alegre e Brasília. Em Brasília, ainda podemos encontrar o INTEGRA (Instituto de Integração Social e de Promoção a Cidadania)(HOWSTUF, 2010). Neste instituto, o deficiente visual, pode solicitar um cão guia sem qualquer custo. Porém, pela dificuldade de se encontrar as características necessárias para se formar um cão para este fim e alem disso o tempo necessário para adestrá-lo, dificulta a disponibilidade deste recurso. Para se ter uma noção em números, no Brasil existe a estimativa, segundo o IBGE, de que 150 mil pessoas sofrem de deficiência visual. E para estas pessoas existe a disponibilidade de apenas 50 cães guias.

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1.1 Deficiência Visual (CONCEITO)

Deficiência visual é a diminuição irreversível da resposta visual, em virtude de causas congênitas ou hereditárias, mesmo após a utilização de óculos convencionais e tratamento clínico (MASINI,E.F..S.,1994). Esta deficiência é classificada em moderada, severa ou profunda. O portador desta deficiência, tem o desenvolvimento de outros sentidos muito mais acelerados que pessoas que não a apresentam. Isto é uma resposta do próprio celebro para suprir a necessidade da visão.

1.2 Pesquisa de Campo Como resultado da entrevista feita no Instituto Paranaense de Cegos, verificou-se

que os deficientes demonstram muito interesse no desenvolvimento de projetos como este. Porém, o custo do produto desenvolvido, não pode ser elevado, pois a maior parte das pessoas entrevistadas, relataram não fazer nenhum tipo de atividade remunerada, e os que realizavam não tinham uma renda muito satisfatória. Logo, os projetos desenvolvidos com este objetivo, necessitavam ter um baixo custo para aquisição e para manutenção.

Quanto ao projeto Cão Guia, em pesquisas, tornou-se conhecido o fato de que a maneira mais eficaz de locomoção de deficientes deste tipo e apesar do presidente Luís Inácio Lula da Silva ter sancionado o decreto lei que regulamenta a utilização do cão guia em 2005, ainda existem pessoas que não se sentem confortáveis em ter o animal próximo dentro de ônibus, hotéis, etc. (IPC,2010) (HOWSTUF, 2010).

1.3 Projetos Antecessores As pesquisas realizadas, conduziram a uma reportagem que informava o

desenvolvimento de uma bengala eletrônica com o mesmo principio de funcionamento (ultrassom) que a proposta no projeto. Este projeto foi apresentado por Alejandro Garcia, professor da UNIVALLE (CONVERGÊNCIA DIGITA, 2003). Ele se referenciava a uma bengala que utilizava a refração das ondas de ultrassom para identificar obstáculos. Porém, seu projeto ficou muito grande. A placa que continha os componentes necessários para a bengala funcionar, eram presos a cintura do deficiente por meio de um cinto. Isto foi feito por que o hardware de seu projeto ficou grande demais para ser acondicionado na própria bengala. A bengala era capaz de detectar obstáculos apenas a frente do deficiente e o custo era elevado. Além disso, a bengala era ligada a placa de controle por um fio. Todos estes fatos não contribuíam para o conforto e para a segurança do deficiente.

No site da Texas, foi localizado um projeto que foi a base para criar o projeto da bengala (TEXAS INSTRUMENTS, 2010). Este projeto apresentava uma trena que utilizava ondas de ultrassom para medir a distância em que os objetos se encontravam em relação a ela. A trena envia um sinal de ultrassom e inicializa uma contagem de

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tempo, quando o sensor identifica o retorno da onda, ela para a contagem e em seu firmware, gravado em um microcontrolador da família MSP, faz o calculo da distância levando em consideração sua calibragem, e enviava o resultado para um display de sete segmentos. O valor em decimal referente a distância é informado. Este projeto foi vital para descobrir como seria feito o hardware de nossa bengala.

1.4 Microcontroladores Um microcontrolador é a integração em um único circuito integrado, composto por

um microprocessador, memórias, dispositivos de interface de entrada e saída, entre outros, utilizados em dispositivos para controlar as funções ou ações do produto. Dentro deste universo existe a família MSP 430 da Texas, um dispositivo com CPU RISC de 16 bits, desenhado para aplicações de baixo custo e consumo. Este dispositivo também apresenta dois temporizadores internos de 16 bits, conversores analógico/digital (A/D) e osciladores internos. Para sua gravação é necessário um gravador serial ou USB (TEXAS INSTRUMENTS, 2010).

Esta família de microcontrolador pode ser programado utilizando a linguagem C, alem disso, a Texas disponibiliza ferramentas especificas pra ela tal como o IAR que é uma plataforma de programação capaz de compilar a linguagem C, é totalmente integrado para depuração, e ainda fornece suporte para códigos complexos e que exigem a utilização de interrupções. A mesma ferramenta, também da suporte a gravação de toda a família MSP. Para se utilizar todos os recursos desta ferramenta, deve-se adquirir uma licença que é distribuída pela IAR system de forma não gratuita. No projeto, foi utilizado uma licença que permitia a geração de até 700 linhas de código sem a necessidade de compra da licença.

1.5 Max Sonar O Max Sonar é um transceptor de ultrassom sintonizado na freqüência de 40 kHz

(EZ1, 2007). Este circuito é alimentado de 2.5 V a 6 V e permite a detecção de obstáculos a uma distância de 0 até 6 m .Este dispositivo gera na saída uma tensão analógica que varia de 1 a 6 V, sendo1 V para 1 m de distância do sensor ao objeto até 6 V para 6 m. Este componente também foi projetado para ter um baixo consumo e como informado em seu datasheet, não ter “zona morta”, ou seja, não ter área de sombra e ter uma alta razão de leitura em relação ao tempo (fato que interfere na sua resposta). A utilização deste circuito dispensa qualquer outro projeto de geração de ultrassom uma vez que ele gera a onda de 40 kHz com uma boa qualidade, com um custo baixo e com baixíssimo consumo.

2. ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO

O projeto da bengala tem como objetivo gerar alertas vibratórios e audíveis quando o deficiente visual encontrar um obstáculo em seu caminho. Esta detecção deverá

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ocorrer para objetos abaixo e acima da linha da cintura, fazendo assim com que o deficiente tenha tempo de desviar do obstáculo antes de colidir com o mesmo.

2.1 Descritivo do Hardware O circuito da bengala é composto por um microcontrolador, dois transceptores de

ultrassom (Max Sonares), dois micromotores elétricos para vibracall de celular (Nokia, n900) e dois buzzers. O microcontrolador utilizado foi o MSP430F1232 da Texas Instruments, sendo responsável pelo processamento do sinal enviado pelo Max Sonar. Também é responsável pelo acionamento dos micromotores que fazem a bengala vibrar. Esta integração do MSP é feita pela medição da tensão na entrada analógica-digital, após a conversão do sinal, vindo do Max Sonar, em um sinal digital, feito no A/D do MSP. De acordo com o valor lido, (caso o valor seja igual ou superior a 2V), o MSP aciona os motores vibratórios e os buzzers levando sua saída P1.0 e P1.2 ou P1.1 e P1.3 para nível lógico alto.

2.2 Características do projeto

As principais características técnicas do dispositivo detector de obstáculos são: Detecção de objetos entre 2 metros a 6 metros do usuário; Baixo consumo: 8 mA; Custo máximo: R$ 180,00; Alimentado com 1 bateria 9V; Autonomia mínima de 4 horas com os motores acionados initerruptamente; Gera ondas ultra-sônicas alternadamente entre o emissor inferior e emissor

superior; Detecção de objetos à frente, acima e abaixo da linha da cintura; Os componentes do circuito são fixados em uma bengala convencional para

apoio à locomoção de deficientes visuais, em caso de problemas, o deficiente não fica desorientado;

Geração de vibração através de micromotores para a identificação de obstáculos; Geração de sinais de áudio para a identificação de obstáculos.

3. DESENVOLVIMENTO Na fase de projeto da bengala, uma das principais preocupações foi com o custo

final do produto. Este fato poderia inviabilizar o projeto uma vez que boa parte destes deficientes não pratica nenhuma atividade profissional ou possui uma baixa remuneração. Esta foi uma das grandes restrições do projeto, pois o próprio Instituto Paranaense de Cegos informou que não tem recursos para desenvolver ou investir em projetos de custos elevados.

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O projeto foi dividido em duas partes, hardware e software. O hardware foi projetado levando em consideração principalmente consumo, custo, tamanho e peso. A bengala não poderia ser muito pesada a ponto de fazer a mão do deficiente fadigar ao segurá-la. O circuito teria que ser o menor possível, pois deveria ser adaptado ao corpo da bengala onde o espaço para alojar todos os componentes é muito limitado. O consumo deveria ser muito baixo, prolongando o seu uso com baterias comuns de pequena capacidade, uma vez que o uso de baterias recarregaveis iria aumentar o peso e o desconforto na sua utilização, apesar do benefício da recarga.

O software foi desenvolvido para ativar os recursos do microcontrolador com base na leitura da diferença de potencial gerada nos transceptores de ultrassom.

Estas duas partes dão origem a uma bengala eletrônica, que gera e emite uma onda de ultrassom que ao ser refletida em algum obstáculo, é detectada. Após o sinal recebido ser processado pelo microcontrolador, caso o obstáculo esteja dentro de uma região próxima do deficiente, oferecendo risco de acidente, o microcontrolador envia comandos de acionamento à sua saída acionando micromotores elétricos, que fazem a bengala vibrar, e os buzzers, informando ao portador de deficiência que existe um obstáculo em seu caminho.

O MSP430 da Texas, é um microcontrolador programável em linguagem C, e que utiliza a metodologia low power. Estas características viabilizaram a sua utilização, pois a linguagem de programação C foi estudada no decorrer do curso.

3.1 Funcionamento do projeto A bengala funciona como um radar. A onda de 40 kHz é gerada pelo circuito do

Max Sonar e transmitida pelo seu emissor de ultrassom. Esta onda é refletida quando se choca com algum obstáculo. Ao detectar a reflexão do sinal enviado, o Max sonar, gera um valor de tensão em sua saída analógica entre 1 V e 6 V proporcional à distância do sensor ao obstáculo. Esta tensão por sua vez é enviada ao A/D do microcontrolador do MSP430. No MSP430 foi implementado no firmware uma estrutura de decisão que caso a tensão ultrapasse o nível de 2 V na entrada do A/D, o microcontrolador envia um nível lógico em sua saída onde está ligado o motor elétrico fazendo a bengala vibrar, conforme pode ser visto pelo fluxograma na figura 3.1.

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Figura 3.1: Fluxograma da lógica de funcionamento da bengala.

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3.2 Programação

A programação do microcontrolador do projeto, é feita em linguagem C utilizando como compilador o IAR, mantido pela IAR Systems (IAR, 2010).. Este compilador além de fornecer todas as ferramentas para se trabalhar com toda a família de microcontroladores da Texas, também tem as ferramentas para gravação e debbug do projeto utilizando portas seriais e portas USB. Sua licença é distribuída pela IAR Systems e deve ser adquirida para sua utilização, porem existe uma versão para estudantes que tem uma limitação de linhas de código mas dá acesso a todos os recursos da feramenta. Para realizar a gravação do C.I., é necessário um gravador com conector JTAG como mostrado no circuito da figura 3.2.

Figura 3.2: Circuito do gravador genérico para microcontroladores da família MSP da TEXAS

3.3 Projeto O diagrama elétrico do circuito foi feito no programa para teste e simulação de

circuitos eletrônicos em computadores – Proteus (MANUAL PROTEUS, 2007). O projeto não pôde ser simulado, pois o Proteus não tinha em sua biblioteca o MSP430F1232 utilizado no projeto. Para a documentação foi necessário substituí-lo por outro C.I. que tivesse a mesma quantidade de pinos, e mesmo tamanho. O projeto foi alimentado utilizando 9V fornecido uma bateria comum. Para não haver problemas com o MSP e com o Max Sonar, utilizamos o C.I. LM7805 que é responsável em etenuar a tensão de 9 para 5V, e esta tensão foi utilizada para alimentar o Max Sonar. Já para alimentar o MSP, foi utilizado a saída do C.I. MCP1802 responsável por atenuar a

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tensão de 5 para 3V. O conector JTAG na placa serve para se conectar o gravador para que seja feita a gravação do código fonte (o firmware, item 6). Durante a gravação deve-se remover a bateria, pois o próprio gravador alimenta o MSP430 para realizar tal procedimento. Esta característica permite o debbug do código fonte enquanto o microcontrolador é gravado.

3.4 Esquemático de ligação do MSP O diagrama elétrico da figura 3.3. mostra as ligações do MSP430 com os

micromotores vibratórios, os buzzers e os sonares. A fonte de 9V foi ligado ao C.I. LM7805, ao se fazer isso, atenua-se a tensão para 5V. Estes 5V foi ligado aos pinos de alimentação dos Max Sonares, dos buzzers e do C.I. MCP1802. Na saída deste ultimo C.I. tem-se os 3V necessários para alimentar o MSP430, logo sua saída foi ligado ao pino 2 (VCC) do MSP430. Como terra, foi utilizado o pino 4 (VSS) do C.I. Os pinos 5 (Xout) e 6 (Xin) foram utilizados para ligar um cristal de 8Mhz para ser utilizado como clock externo pelo microcontrolador. Este clock servirá no projeto para se ter o controle de tempo e acionar o contador que nos segundos pares aciona o ultrassom superior e no impar aciona o ultrassom inferior. Aos pinos 8 (P2.0) e 9 (P2.1) foram ligados os dois Max Sonares. Estes pinos são as entradas analógicas do MSP. Nos pinos 22 (P1.0) e 21 (P1.1) foram ligados os buzzers para serem acionados com nível lógico alto, e nos pinos 23 (P1.2) e 24 (P1.3) foram ligados os micromotores que fazem a bengala vibrar.

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Figura 3.3: Esquema eletrônico de ligação do MSP 430

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3.5 Bengala escolhida

A bengala utilizada no projeto é uma bengala normal de liga de alumínio de 1,5m,

rígida. Esta bengala foi escolhida por ser leve e não ter o problema de dobrar os cabos que fazem a ligação dos recursos eletrônicos. Sua empunhadura é de plástico comum. Esta bengala foi doada pela UTFPR (Universidade Tecnológica Federal do Paraná).

3.6 Ligação do MAX SONAR Para a ligação dos sonares de ultrassom, foi conectado o pino 6 (VCC) ao pino de

alimentação de 5V e o pino 7 (VSS) ao GND. Para se fazer a comunicação com o MSP, foi ligado o pino 3 (saída analógica do Max Sonar) à entrada analógica do MSP430. O pino 3 do Max Sonar emite uma tensão analógica de 1 a 6V e esta tensão é convertida pelo MSP430 para uma informação digital no A/D do microcontrolador. Quando o obstáculo chega a 4m de distância, esta tensão de saída do sonar atinge 2V fazendo com que acione a interrupção do MSP430 e o mesmo leve sua saída para nível lógico alto acionando os micromotores e os buzzers que fazem a vibração e a emissão dos som da bengala Na figura 3.4 pode ser visto o diagrama eletrônico do Max Sonar que inclusive utiliza um PIC como microcontrolador.

Figura 3.4: Projeto do Max Sonar (EZ1, 2007)

3.7 Ligação dos Motores Vibratórios Os micromotores utilizados na bengala foram tirados do sistema de vibracall de

celular, Quando este motor é acionado, o eixo ao realizar sua rotação faz o peso acoplado girar fazendo a bengala vibrar. Este motor é alimentado com 3V fornecido também pelas baterias usadas como fonte de alimentação. Para evitar que as saídas do MSP fossem danificadas, foi ligado um diodo para que impeça a tensão (se no caso do

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movimento do eixo do motor for realizada com as mãos), gerada pelo movimento do eixo do motor, danifique as saídas do microcontrolador.

3.8 Ligação dos Buzzers

Os Buzzers responsáveis pelo alerta audível, utilizado no projeto, foram ligados ao

circuito da bengala por intermédio de um transistor modelo BC548. Estes transistores recebem diretamente o valor gerado na saída do MSP (pinos P1.1 e P1.0). A tensão recebida pelas portas do MSP satura o transistor que fecha o circuito e aciona o buzzer que é alimentado com 5V originados no C.I. LM7805.

4. ALIMENTAÇÃO Para se alimentar o projeto, houve um problema. Para alimentar o MSP e os Max

Sonares, foi necessário utilizar uma bateria de 9V. Isto era um problema porque o MSP430 suporta em sua alimentação até 3V e para o Max Sonar trabalhar corretamente, era necessário alimentá-lo com 5V. Para resolver este problema, foi utilizado a ligação da bateria no C.I. LM7805 que é responsável em atenuar a tensão de 9V para 5V. Nesta alimentação foi ligada os buzzers e os Max Sonares. Depois da tensão ser atenuada por este C.I. , os 5V são ligados em outro C.I., o MCP1802 que atenua a tensão de 5V para 3V, esta tensão utiliza-se para realizar alimentação necessária para ligar o MSP430 .

5. O EFEITO LOW POWER Quando a bengala fica muito tempo sem ser utilizada, o MSP430 entra em estado de

Low Power. Ele interrompe a contagem do tempo escrita em nosso firmware e desliga todas as saídas e entradas do MSP430 com exceção do pino de reset. Este processo realizado pelo microcontrolador resulta em uma economia grande de energia, fato que caracteriza o MSP como um microcontrolador ideal para realização de projetos de baixo consumo e baixa alimentação. Este estado é interrompido pelo reset que quando acionado, gera uma interrupção no microcontrolador trazendo seu esteado para um estado inicial conhecido.

6. FIRMWARE O firmware foi desenvolvido em linguagem C, e se baseia basicamente em um loop

que conta os segundos pares e impares. No segundo par, ele recebe o conteúdo do endereço de memória correspondente à entrada analógica do Max Sonar que é responsável por detectar obstáculos abaixo da linha da cintura. Após receber o sinal compreendido no intervalo de 0 a 6V, o valor lido, já convertido em digital é comparado com o valor 2 em binário (0010). Caso o sinal seja maior, o firmware acessa o endereço de memória da saída do microcontrolador e aciona o motor e o buzzer correspondente, gravando neste endereço nível lógico alto. Quando a contagem chega ao segundo impar, o processo se repete, porem, levando em consideração o Max Sonar presente na parte inferior da bengala que é responsável por detectar obstáculos acima da linha da cintura do deficiente.

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7. CONCLUSÃO

O objetivo de alertar o deficiente visual da existência do obstáculo foi atingido, porém a bengala ainda pode ser melhorada como: o desenvolvimento de um sensor que a ligue somente quando está na mão do deficiente, diminuindo oainda mais seu consumo, a redução do circuito eletrônico para que o mesmo caiba dentro da parte oca da bengala ou na empunhadeira, realizar uma alteração no firmware que possibilite a interpretação da distancia do objeto, etc.

O microcontrolador MSP430 foi escolhido para o projeto pois se trata de um microcontrolador de baixo custo e baixíssimo consumo de energia e é programável em linguagem C, que é uma linguagem bastante portável. O uso de linguagem C sobre o Assembly, permite desenvolver programas mais sofisticados em menos tempo e utilizando uma menor quantidade de linhas de código. Também foi possível o uso do software IAR, o compilador fornecido pela IAR Systens e disponível no site da Texas, para realizar a programação do microcontrolador, agilizando todo o desenvolvimento do firmware do microcontrolador.

Como forma de teste, foi colocado como obstáculo uma caixa de papelão a uma distância de 1m, 1,5m, 2m, 3m, 4m . Os resultados obtidos foram que em 1m, os motores não são acionados por causa da estrutura de decisão que foi implementada, esta estrutura define que os motores só são acionados quando na saída analógica do MAX SONAR se le 2V ( distancia de 2 m). Contudo, ao ultrapassar esta medida, a bengala responde normalmente e eficientemente ao ideal proposto.

A autonomia do sistema de alimentação foi medida acionando todos os motores, buzzers e acionando os MAX Sonares, de maneira ineterrupta por 4 horas. Durante este período, a bateria suportou bem apresentando falha somente após as 4 horas. Também neste teste verificou-se que o MSP não sofreu nenhum tipo de dano, porem os buzzers não suportaram. Quanto aos motores, devido a baixa complexidade do circuito que o faz funcionar, também não houve problemas gerados em seu funcionamento, mantido ineterrupto por este período.

Durante o teste de strees, foi mantido um obstáculo a frente dos sensores da bengala a uma distancia fixa, acionando todo o circuito de maneira continua durante estas 4 horas.

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REFERÊNCIAS

PEREIRA, Fábio, 1974; Microcontroladores MSP430: Teoria e Prática, 1. Ed., São Paulo: Érica, 2005.

DATASHEET. MSP430x2xx. Disponível em:

<http://www.ti.com>. Acessado em: janeiro de 2010. LV-MaxSonar-EZ1-datasheet. Disponível em:

< http://www.maxbotix.com/downloads.html> Acessado em março 2010

PROJETO CÃO GUIA, disponível em: < http://pessoas.hsw.uol.com.br/caes-guia1.htm> Acessado em abril 2010

ULTRASOM; Convergencia Digital, disponiel em: < www.convergenciadigital.com.br > Acessado em março 2010 CHIAMOLERA Irineu; IPC – Instituto Paranaense de Cegos, abril2010 TEXAS Intruments disponível em: < http://www.ti.com > Acessado em março de 2010 HOWSTUF; Como tudo Funciona, disponível em: < http://www.hsw.uol.com.br> Acessado em abril de 2010 MASINI; Deficiencia Visual, disponível em: <http://ies.portadoresdedeficiencia.vilabol.uol.com.br/DeficienciaVisual.htm> Acessado em março 2010 IAR; Disponivel em : < http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/iar-kickstart.html > Acessado em março 2010.

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APÊNDICE

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MANUAL DE UTILIZAÇÃO DA BENGALA ELETRONICA

1) Ligando e desligando a bengala Para ligar a bengala existe na extremidade superior do invólucro do circuito da

bengala uma chave que devemos levar para a posição LIGA

2) Troca da bateria

Para trocar a bateria devemos remover a tampa do compartimento do invólucro, trazendo para fora o circuito superior que acomoda os buzzers logo abaixo vamos expor a bateria que também devemos trazer para fora do invólucro. Logo após a exposição da bateria, retira-se os pinos conectores, e os ligamos na nova bateria. Com a nova bateria ligada ao conector, acomodamos ela novamente no interior do invólucro e depois montamos os buzzers sobre a bateria. Logo depois basta fechar o invólucro e ligar a chave.

3) Quando nos deslocarmos

Em movimento, os sensores funcionarão de maneira automática. Basta apenas segurar a bengala com o dedo indicador da mão próximo aos motores vibratório e andar normalmente. Ao detectar algum obstáculo, a bengala vibrará e emitira o aviso sonoro. Caso se pare em frente ao obstáculo, a bengala continuará emitindo seus alertas por 3 segundos quando irá finalmente parar.

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FOTO DA BENGALA

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ANEXOS