SISTEMA SEM-FIO PARA MONITORAMENTO DE … · FICHA CATALOGRÁFICA Lima, Daniel Marino Pereira Lima...

DANIEL MARINO PEREIRA LIMA

SISTEMA SEM-FIO PARA MONITORAMENTO DE FREQUÊNCIA CARDÍACA EM

ACADEMIAS

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia Elétrica, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná, do título de Engenheiro Eletricista. Orientador: Profa. Dra. Giselle Lopes Ferrari Coordenador: Prof. Dr. Ewaldo Mehl

CURITIBA

2010

FICHA CATALOGRÁFICA

Lima, Daniel Marino Pereira Lima Sistema Sem-Fio Para Monitoramento de Freqüência Cardíaca em Academias – Curitiba, 2010. Nº de páginas Área de concentração: Eletrônica. Orientador: Profa. Dra. Giselle Lopes Ferrari. Projeto de Graduação – Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Curso de Engenharia Elétrica. 1. Transmissão Sem-Fio; 2. Monitoramento Cardíaco;

Aos meus pais, Lúcio e Vânia, a eles todos os créditos...

Dedico

AGRADECIMENTOS

Primeiramente gostaria de agradecer aos meus pais que possibilitaram

minha caminhada até esta importante etapa da minha vida que é a graduação.

Sempre me apoiando e me incentivando.

Aos meus amigos Leandro Badaz e Leandro Schmitz, que contribuíram com

conhecimento na área de hardware, apoio e amizade.

À professora Giselle Ferrari pela paciência na orientação e incentivo que

tornaram possível a conclusão deste projeto.

"As realizações dos homens tornam-se mais notáveis quando se levam em conta as limitações sob as quais trabalham."

Thornton Wilder (1897-1975).

SUMÁRIO

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ...................................................................................... VII

RESUMO................................................................................................................... IX

ABSTRACT ................................................................................................................ X

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 12

2 METODOLOGIA ................................................................................................. 17

2.1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 17

2.2 PÚBLICO ALVO ............................................................................................... 18

2.3 DIFERENCIAL DO PROJETO ......................................................................... 18

2.4 RECURSOS NECESSÁRIOS .......................................................................... 18

2.5 RESULTADOS ................................................................................................. 19

2.6 CRONOGRAMA ............................................................................................... 20

3 ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO....................................................................... 22

3.1 COMPONENTES UTILIZADOS ....................................................................... 22

3.1.1 TRANSCEPTOR TRW-24G .......................................................................... 22

3.1.2 PIC 18F458. .................................................................................................. 24

3.2 ESPECIFICAÇÃO DE HARDWARE................................................................. 27

3.2.1 Módulo PC. .................................................................................................... 28

3.2.2 Módulo Portátil: ............................................................................................. 29

3.2.3 Módulo LCD. ................................................................................................. 30

3.3 ESPECIFICAÇÃO DO SOFTWARE. ................................................................ 31

3.3.1 Firmware do Módulo Portátil. ......................................................................... 32

3.3.2 Firmware do Módulo PC. ............................................................................... 34

3.3.3 Firmware do módulo LCD. ............................................................................. 35

3.3.4 Software ........................................................................................................ 36

3.3.4.1 Módulo de Controle do Usuário. ................................................................. 36

3.3.4.2 Módulo de Monitoramento Real-time. ........................................................ 41

3.3.4.3 Módulo de Acesso à Base de Dados. ........................................................ 44

3.3.4.4 Módulo de Controle da Serial. .................................................................... 47

3.4 VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA ........................................................... 49

4 VALIDAÇÃO E TESTES ..................................................................................... 51

4.1 PRIMEIRO TESTE ........................................................................................... 51

4.2 SEGUNDO TESTE ........................................................................................... 52

4.3 TERCEIRO TESTE .......................................................................................... 53

4.4 QUARTO TESTE ............................................................................................. 53

4.5 QUINTO TESTE ............................................................................................... 54

4.6 SEXTO TESTE ................................................................................................. 55

4.7 SÉTIMO TESTE ............................................................................................... 55

4.8 TESTE FUNCIONAL ........................................................................................ 56

5 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 59

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 61

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 - VISÃO GERAL DO PROJETO. ........................................................ 15

FIGURA 2 - TRANSCEIVER TRW-2.4G .............................................................. 22

FIGURA 3 - TÉCNICA TRW-2.4G – DIAGRAMA DE PINOS .............................. 23

FIGURA 4 - MODULAÇÃO GFSK ....................................................................... 24

FIGURA 5 - DIAGRAMA DE PINOS DO PIC18F458 ........................................... 25

TABELA 1 - TABELA DE CARACTERISTICAS DO PIC18F458 ......................... 25

FIGURA 6 - DIAGRAMA DE BLOCOS DO PIC18F458 ....................................... 27

FIGURA 7 - ESQUEMÁTICO MÓDULO PC ......................................................... 28

FIGURA 8 - ESQUEMÁTICO MÓDULO PORTÁTIL ............................................ 29

FIGURA 9 - ESQUEMÁTICO MÓDULO LCD ...................................................... 30

TABELA 2 - FRAME ............................................................................................. 31

TABELA 3 - PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO COM A PLACA DE BATIMENTOS CARDÍACOS .............................................................................. 33

FIGURA 10 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO PORTÁTIL. .......... 34

FIGURA 11 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO PC. ....................... 35

FIGURA 12 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO LCD. ..................... 36

FIGURA 13 - CONTROLE DE USUÁRIO............................................................... 37

FIGURA 14 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: INCLUIR USUÁRIO 37

FIGURA 15 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: ALTERAR USUÁRIO 38

FIGURA 16 - PESQUISA DE USUÁRIO. ............................................................... 38

FIGURA 17 - SELEÇÃO DE USUÁRIO ................................................................. 39

FIGURA 18 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: PESQUISAR USUÁRIO. 40

FIGURA 19 - CONFIRMAÇÃO DE REMOÇÃO DE USUÁRIO. ............................. 41

FIGURA 20 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: REMOVER USUÁRIO. 41

FIGURA 21 - MONITORAMENTO REAL-TIME. .................................................... 42

FIGURA 22 - STAR MONITORAMENTO. .............................................................. 43

FIGURA 23 - DIAGRAMA DE SEQUÊNCIA DO TIMER. ....................................... 43

FIGURA 24 - DIAGRAMA DE SEQUÊNCIA DO COMANDO STOP. .................... 44

FIGURA 25 - ACESSO À BASE DE DADOS. ........................................................ 45

FIGURA 26 - BUSCA NA BASE DE DADOS. ....................................................... 46

FIGURA 27 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO DE ACESSO À BASE DE DADOS. .............................................................................................. 46

FIGURA 28 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DA THREAD MODO EXECUTANDO. .................................................................................................. 47

FIGURA 29 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DA THREAD NO MODO EXECUTANDO_COMANDO. ............................................................................. 48

FIGURA 30 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO PARA REQUISIÇÃO DOS DADOS. .............................................................................. 49

TABELA 4 - COMPARATIVO ENTRE OS TESTES DE DISTÂNCIA ENTRE OS MÓDULOS. ......................................................................................................... 56

RESUMO

O objetivo deste trabalho de conclusão de curso é desenvolver um sistema

de monitoramento da atividade cardíaca de pessoas na prática de exercícios físicos

em academias.

A idéia é proporcionar ao treinador um sistema que possibilite o

monitoramento das pessoas à distância e possibilite a gravação do desempenho dos

seus alunos em um computador.

O projeto visa contruir módulos que enviem via comunicação sem-fio os

batimentos cardíacos capturados de uma pessoa para uma base instalada em um

computador, utilizando para isso módulos de transmissão sem-fio que são

controlados por PIC da família 18f.

Para a o desenvolvimento do software que gerencia os dados foi utilizada a

linguagem de programação C++. O software possibilitará a vizualização do

batimento cardíaco em tempo real e o armazenamento dos treino num banco de

dados para futuras avaliações de desempenho.

Buscando desenvolver um equipamento com o objetivo de monitorar

pessoas, este projeto atingiu o objetivo esperado. Apresentando resultos confiáveis

quanto à transmissão de dados via RF.

Palavras-chave: 1. Transmissão Sem-Fio; 2. Monitoramento Cardíaco;

ABSTRACT

The objective of this graduation project is to develop a system which

monitoring heart activity of people in exercises at gyms.

The idea is to offer the coach a system which enables the monitoring of

people at distance and allows the recording the performance of his students in a

computer.

The project aims to build modules that send via wireless communications

captured the heartbeat of a person for an installed base in a computer, using this

module wireless transmission that is controlled by PIC 18f family.

For the development of software that manages the data was used the

programming language C++. The software is enable to visualization of the heatbeat

in real time and storage of a training in database for future performance evaluations.

Seeking to develop equipment with the objective of monitoring people, this

project achieved the expected goal. Presenting reliable results concerning the

transmission of data by RF.

Key-words: 1. Wireless Communication; 2. Heartbeat Monitoring;

1 INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO

12

1 INTRODUÇÃO

Há nas sociedades contemporâneas uma intensificação do culto ao corpo,

onde os indivíduos experimentam uma crescente preocupação com a imagem e a

estética. Na busca por melhores resultados e desempenho físico, muitas pessoas se

submetem a treinar além do limite de seu corpo, passando a exibir sinais do “super-

treinamento”, tendo por conseqüência desta prática, o aparecimento de doenças

ocasionadas pela atividade em excesso, a fadiga crônica, bem como, o

aparecimento de lesões oriundas do exagero ao qual as pessoas se sujeitam. Para

ter uma prática de atividade física saudável, uma forma muito eficaz de controlá-la é

através do monitoramento da freqüência cardíaca, tanto para evitar danos ao corpo

quanto proporcionar uma melhor perca de gordura.

Todo mundo que pratica exercícios físicos, de caminhada à corrida e outras

atividades aeróbicas é imprescindível conhecer e controlar seu batimento cardíaco

para sua atividade física. Para que o organismo consiga mobilizar gorduras e utilizá-

las como fonte de energia no exercício é necessário que o seu metabolismo esteja

"equilibrado", - freqüência cardíaca (FC) constante. A cada variação brusca de FC o

organismo é obrigado a adaptar o consumo de energia deixando a utilização de

gorduras "de lado" até que o organismo volte ao equilíbrio metabólico.

Para um controle mais preciso, é necessário que se realize uma avaliação e

orientação física, determinando assim a Zona Alvo de Treinamento, ou seja, uma

faixa de batimentos cardíacos que deve-se manter durante o exercício, para

trabalhar de maneira segura e atingir os objetivos.

A intensidade de treinamento entre 60% a 75% da FC máxima permite um

equilíbrio metabólico mais rápido e, por isso, é a mais indicada para queima de

gorduras. Se a pessoa estiver bem condicionada, poderá estabilizar sua FC em

intensidades mais altas e ainda assim estará usando o metabolismo de gorduras. O

importante é que o metabolismo esteja estabilizado e para ter certeza disto, preste

atenção à respiração: se depois de 5 a 10 minutos de atividade a respiração estiver

ofegante ou difícil, isso significa que o metabolismo não está estabilizado e o corpo

não está queimando gorduras de forma eficaz.

INTRODUÇÃO

13

Exercícios realizados com FC acima de 85% da máxima, possuem

intensidade que dificilmente permitem ao organismo criar um equilíbrio metabólico,

constatado através da respiração ofegante.

Atividades com mudanças bruscas de intensidade podem e devem ser

realizadas contando que o objetivo do praticante seja a melhora do condicionamento

anaeróbico e potência muscular. A energia gasta nestas atividades não é

proveniente do metabolismo das gorduras.

Frequências cardíacas muito altas (acima de 85% da sua máxima) podem

dificultar a nutrição do músculo cardíaco: o coração se nutre e é oxigenado nos

intervalos entre um batimento e outro. FC muito elevadas diminuem o tempo de cada

intervalo dificultando a nutrição e a oxigenação do coração. Por isso, FC acima de

200 batimentos para adultos podem até causar isquemia cardíaca (má nutrição do

coração) e conseqüentemente até um infarto.

Busca-se neste trabalho o desenvolvimento de um sistema, sendo este

compreendido por software e hardware, que visa realizar o monitoramento da

freqüência cardíaca de pessoas durante atividades físicas, focando principalmente

em academias onde o equipamento poderá ser fixado em esteiras, bicicletas e

elípticos, aparelhos em que a pessoa execute exercícios aeróbicos e fica próxima ao

equipamento.

Deste modo, busca-se a inclusão de parâmetros e instrumentos capazes de

monitorar pessoas, a fim de evitar o super-treinamento e auxiliá-los na busca do

rendimento físico com qualidade. O diferencial deste trabalho é que propõem-se criar

um equipamento que comunique-se com um computador no qual o

treinador/professor da academia vai poder monitorar à distância a atividade dos seus

alunos em tempo real e guardar o histórico do desempenho em uma base de dados

para acompanhar a sua evolução.

O presente trabalho visa detalhar o desenvolvimento de um conjunto de

equipamentos que trabalhando integrados monitoram à distância a atividade física

de uma pessoa através do acompanhamento da atividade cardíaca, mais

precisamente monitora a freqüência cardíaca.

O equipamento desenvolvido visa trabalhar com as já conhecidas “cintas”

que transmitem à pequena distância a freqüência cardíaca. Sendo esta apresentada

por outro dispositivo, normalmente um relógio, preso junto ao pulso da pessoa.

INTRODUÇÃO

14

Neste projeto o monitoramento será realizado a distância junto a um

computador, para isso serão utilizados uma placa para captação do sinal da “cinta”,

e desenvolvidos módulos para transmissão a média distância, captação do sinal e

um software para acompanhamento e armazenamento das informações.

A idéia do projeto é baseada na possibilidade de usar uma placa de captura

de batimentos cardíacos, a qual desenvolvida pelo engenheiro Leandro Badaz, ela

foi desenvoldida para enviar via serial um frame de dados onde é passado os

valores do batimento cardíaco instantâneo, ela utiliza seu protocolo de comunicação

para enviar os batimentos para outros dispositivos.

Para fins de desenvolvimento, testes e validação dos dados enviados via RF

foi desenvolvido outro módulo, o qual é nomeado de módulo LCD. Este por sua vez

tem a função de simular a placa de captura de batimentos cardíacos, enviando

dados conhecidos para serem verificados no computador. Com este módulo

podemos ter certeza de que a transmissão via RF é confiável.

Este projeto visa construir a parte de envio, validação e armazenamento das

informações coletadas pela placa de captura de batimentos cardíacos. O hardware

principal está dividido em dois módulos. O primeiro é o módulo portátil, o qual é um

hardware de pequeno porte e encontra-se fixo no local de treino da pessoa, ele

recebe os dados do batimento cardíaco e envia via comunicação sem-fio para o

segundo módulo. O segundo módulo é o módulo PC, o qual recebe os dados, trata e

os envia para o computador.

Operacionalmente, o módulo PC lê os dados provenientes dos dispositivos

portátil utilizando o módulo RF de entrada e, após validar os dados, repassa ao

software o qual se encontra em um computador. Desta forma, o treinador possui

informações dos batimentos cardíacos. Estes dados são exibidos, ao treinador, tanto

na forma numérica quanto na forma gráfica. Com isto, além do treinador poder

acompanhar o seu rendimento e desempenho imediato, ele pode comparar o seu

desempenho atual com os desempenhos anteriores.

A Figura 1 exibe uma visão geral do projeto demostrando seus módulos.

INTRODUÇÃO

15

FIGURA 1 - VISÃO GERAL DO PROJETO.

FONTE: O Autor

Com o objetivo de descrever o presente projeto, o trabalho encontra-se

estruturado da seguinte forma: no capítulo 2 a metodologia do projeto no capítulo 3 a

descrição do projeto, quanto à especificação de hardware do projeto e a

especificação de software do projeto. No que tange aos testes e validação, os

mesmos estão dispostos no capítulo 4. No capítulo 5 encontra-se a conclusão deste

projeto. Por último, encontram-se as referências utilizadas no decorrer deste

trabalho, assim como as bibliografias usadas para o desenvolvimento deste.

2 ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO

METODOLOGIA

17

2 METODOLOGIA

2.1 OBJETIVOS

Na busca por melhores resultados e desempenho físico, muitas pessoas se

submetem a treinar além do limite de seu corpo, passando a exibir sinais do super-

treinamento, tendo por conseqüência desta prática, o aparecimento de doenças

ocasionadas pela atividade em excesso, a fadiga crônica, bem como, o

aparecimento de lesões oriundas do exagero. Busca-se neste trabalho o

desenvolvimento de um sistema que visa realizar o monitoramento dos batimentos

cardíacos para através de um software monitorar, armazenar e controlar o

desempenho da atividade física.

Deste modo, busca-se a inclusão de parâmetros e instrumentos capazes de

monitorar pessoas, a fim de evitar o super-treinamento e auxiliá-los na busca do

rendimento físico com qualidade. Assim sendo, escolheu-se tratar o batimento

cardíaco para monitorar a pessoa, tem-se a necessidade de desenvolver três etapas

distintas, o envio e aquisição dos dados, validação e tratamento da informação e,

por fim, o armazenamento destas informações.

Diante disso, este projeto divide-se nos seguintes módulos: Módulo de

Captura dos Batimentos Cardíacos, Módulo Portátil, Módulo CPU.

O Módulo de Captura de batimentos visa capturar os batimentos cardíacos e

informar ao Módulo Portátil, através de uma interrupção, o momento de envio dos

dados para o Módulo CPU.

O Módulo Portátil é o módulo responsável por captar a freqüência cardíaca

do atleta. Estas informações serão enviadas ao Módulo CPU via rádio freqüência

(RF) toda vez que o Módulo Sensorial gerar uma interrupção, conforme já descrito.

O Módulo CPU irá captar os dados enviados, via RF, tratá-los e armazená-los em

uma base de dados. Desta forma, a pessoa poderá ver seu desempenho atual e

compará-lo a desempenhos anteriores.

Para implementação do sistema, pretende-se a utilização dos seguintes

componentes: PIC, Transceptor TRW-24G.

METODOLOGIA

18

2.2 PÚBLICO ALVO

O público alvo é a área desportiva principalmente academias. O

equipamento seria utilizado para monitorar o batimento cardíaco de pessoas durante

sua atividade física e armazenar o histórico numa base de dados facilitando o

acompanhamento do desempenho da pessoa.

2.3 DIFERENCIAL DO PROJETO

Pensando em desenvolver um projeto com baixo custo e que pudesse

registrar as informações, surgiu a idéia de elaborar um projeto que culminasse na

construção de um equipamento que armazenando os resultados em um banco de

dados. Ao invés de se utilizar o registro em pequenas memórias, do próprio

equipamento, como ocorre na maioria dos que existe no mercado.

2.4 RECURSOS NECESSÁRIOS

A construção do equipamento envolverá uma parte de software e outra de

hardware.

Hardware:

O dispositivo por mim proposto irá se comunicar via serial com o módulo de

captura de batimentos cardíacos da pessoa e quando solicitado pelo módulo

computacional, irá enviar estas informações via RF. Nessa etapa do projeto foi onde

encontrou-se a necessidade de definição dos componentes do projeto, foram

escolhidos os componentes levando-se em consideração o custo e a facilidade de

uso dos componente. Para o envio dos dados via RF foi escolhido o Transceptor

TRW-24G, o qual é um transceiver de baixo custo e alto desempenho. Conta com

características como baixo consumo e teste de CRC, evitando o recebimento de

falsos pacotes. E para o controle do equipamento foi escolhido o microcontrolador

PIC 18f458 o qual apresenta uma boa memória interna a qual pode ser usada para a

METODOLOGIA

19

gravação dos batimentos e possui também muitas interrupções externas facilitando a

implementação de funcionalidades que pudessem surgir.

Software:

O software desenvolvido tem compatibilidade com o sistema operacional

Windows.

A linguagem de programação utilizada será a linguagem C++, utilizando-se

um software como ambiente de programação e criação da interface gráfica para

entrada e saída de informações.

É utilizado o banco de dados para suportar com eficiência o volume de

dados a serem armazenados.

Para realizar o recebimento dos dados provindos da serial, utiliza-se uma

classe de comunicação serial.

O software foi dividido em funcionalidades:

a) Recebimento dos dados.

b) Interface de comunicação com o usuário.

c) Armazenamento e consulta de dados.

d) Transformação de dados e geração de gráficos.

2.5 RESULTADOS

O objetivo deste projeto será o desenvolvimento de um Sistema de

Monitoramento de pessoas com a melhor qualidade possível, com um custo

reduzido. A priori serão utilizados componentes de fácil acesso e com custos

reduzidos. Embora este projeto vise à economia em seu desenvolvimento, isto não

significa que o dispositivo será de baixa qualidade.

O principal objetivo do projeto captar os batimentos cardíacos que enviados,

via RF, são armazenados via software em uma base de dados no computador.

Desta forma, a pessoa poderá ver seu desempenho atual e compará-lo a

desempenhos anteriores.

METODOLOGIA

20

2.6 CRONOGRAMA

1. Julho: Elaboração da proposta do projeto final

2. Julho: Estudo dos componentes utilizados e realização do pedido

3. Agosto: Especificação de hardware e software

4. Agosto: Montagem do hardware

5. Setembro: Implementação do hardware e software

6. Setembro: Implementação do banco de dados

7. Outubro: Simulações e testes para calibragem do projeto

8. Novembro: Termino da documentação e projeto

9. Novembro: Primeira avaliação

10. Dezembro: Entrega do projeto e apresentação à banca avaliadora.

ESPECIFICAÇÃO DO PROJETO

22


Este capítulo tem por objetivo descrever tanto o hardware como o software

do projeto. Assim, o capítulo estará subdividido em 3 partes: Componentes

Utilizados, Especificação do Hardware e Especificação do Software.

Nos Componentes Utilizados, apresentam-se algumas das tecnologias

utilizadas no projeto. Na Especificação do Hardware, demonstra-se a estrutura do

projeto, a qual se subdivide em blocos. Já na Especificação do Software, cita-se

tanto o Firmware como o Software.

3.1 COMPONENTES UTILIZADOS

Dentre os componentes utilizados no projeto, destacam-se os seguintes:

- Transceptor TRW-24G;

- PIC 18F458.

3.1.1 TRANSCEPTOR TRW-24G

O TRW-2.4G é um transceiver de baixo valor pecuniário e alto desempenho.

Têm como características o baixo consumo, em torno de 90mW no máximo

desempenho, e teste de CRC próprio do rádio evitando o recebimento de falsos

pacotes (Data Sheet TRW-2.4G, 2005). A Figura 2 apresenta o módulo do TRW-

2.4G.

FIGURA 2 - TRANSCEIVER TRW-2.4G

FONTE: Data Sheet TRW-2.4G


23

Este rádio permite diferentes configurações: para transmissão direta (sem

testes de CRC), SockBurst (alta velocidade com teste de CRC) e full-duplex. Em alta

velocidade o módulo de transmissão encaminha dados a 1Mbps e em baixa

velocidade a 250Kbps.

A comunicação entre o microcontrolador e o módulo de transmissão é pelo

padrão I2C.

A Figura 3 apresenta a descrição dos pinos disponíveis no transceiver.

Destes, no projeto, foi utilizado somente o canal 1, que correspondem aos pinos

VCC, GND, CE, CS, CLK1, DR1 e DATE.

FIGURA 3 - TÉCNICA TRW-2.4G – DIAGRAMA DE PINOS

FONTE: Data Sheet TRW-2.4G

Este módulo funciona utilizando a modulação GFSK (Chave por alteração de

freqüência gaussiana) e uma freqüência de 2,4GHz. Neste modelo de modulação os

dados são codificados na forma de variações de freqüência em uma onda portadora,

de maneira similar à modulação FSK (Chave por alteração de freqüência) (EE

TIMES, 2002).

Antes da onda retangular que contém as informações passar pelo

modulador, ela passa por um filtro gaussiano, conforme a Figura 3, para reduzir a

largura espectral dos mesmos. O filtro gaussiano é atua como formatador de pulso

que tem a função de suavizar a transição entre os valores dos pulsos. A Figura 4

ilustra a transformação dos pulsos após passarem pelo filtro gaussiano.


24

FIGURA 4 - MODULAÇÃO GFSK

FONTE: (MODULAÇÃO, 2004)

A modulação GFSK é empregada nos sistemas Bluetooth, uma vez que

provê uma melhor qualidade espectral em relação à modulação FSK.

(MODULAÇÃO, 2004)

3.1.2 PIC 18F458.

O microcontrolador utilizado para o desenvolvimento deste projeto, tanto

para o módulo portátil quanto para o módulo PC, foi o PIC18F458 do fabricante

Microchip.

A Figura 5 ilustra o diagrama de pinos do PIC18F458, destacando-se o

número de portas disponíveis no componente e pinos de interrupção.


25

FIGURA 5 - DIAGRAMA DE PINOS DO PIC18F458

FONTE: PIC18FXX8 Data Sheet (Microchip)

Algumas características extras do PIC são mostradas na Tabela 1. Estas

características mostram o poder de processamento do PIC18F458.

TABELA 1 - TABELA DE CARACTERISTICAS DO PIC18F458

Recursos PIC18F458

Frequência de Operação DC – 40MHz

Memória Interna Programável 32K(Bytes)

Memória de Dados (Bytes) 1536

Memória EEPROM (Bytes) 256

Fontes de Interrupções 21

Portas I/O Portas A, B, C, D, E

Timers 4

Capture/Compare/Módulos PWM 1

Enhanced Capture/Compare/PWM

Modules

1

Comunicação Serial MSSP,CAN,Addressable USART

Comunicação Paralela (PSP) Sim


26

Conversor Analógico-Digital 10-bit 8 canais de entrada

Comparadores Analógicos 2

Comparadores Analogicos Saida Vref Sim

Reset (e Atrasos) POR, BOR, instrução RESET, Pilha

cheia, Pilha vazia (PERT, OST)

Detecção de Programação em Baixa

Voltagem

Sim

Reset em caso de Brown-out na

Programação

Sim

Módulo CAN Sim

ICSP Programável por Circuito Serial Sim

Encapsulamento 40-pin PDIP

44-pin PLCC

44-pin TQFP

FONTE: PIC18FXX8 Data Sheet (Microchip).

Na Figura 6, é mostrado o diagrama em blocos do PIC18F458.


27

FIGURA 6 - DIAGRAMA DE BLOCOS DO PIC18F458

FONTE: PIC18FXX8 Data Sheet (Microchip).

3.2 ESPECIFICAÇÃO DE HARDWARE

Nesta seção, descreve-se o hardware do projeto. A seção encontra-se

subdividida em outras 3 seções, que são: Módulo PC, Módulo Portátil e Módulo LCD.


28

3.2.1 Módulo PC.

O módulo PC é o responsável por enviar e receber os dados provenientes

do rádio para o computador. É ele que vai ligar o computador ao módulo portátil. A

Figura 7 exibe o esquemático desse módulo.

FIGURA 7 - ESQUEMÁTICO MÓDULO PC

FONTE: O Autor

O módulo funciona da seguinte maneira: O computador envia um comando,

pela serial até o módulo PC, o PIC valida e repassa ao rádio (Transceiver) o frame a

ser enviado via RF ao módulo portátil, este frame é pedido para receber os dados

com o batimento cardíaco que estão armazenados no módulo portátil, este envia os

dados com a informação, também via RF ao módulo PC que valida o frame recebido

do portátil e repassa ao computador pela serial (utilizando o componente MAX232).

R3470

C81uF

R5 470

D3

3V3

C2

100nF

D2LED

U3

Transceiv er

1234567

3VGNDCECLK1CSDataDR1

U5

MAX232

134526

129

1110

138

147

C1+C1-C2+C2-V+V-

R1OUTR2OUT

T1INT2IN

R1INR2IN

T1OUTT2OUT

R1

10K R6 470

C1

100nF

Y1

CRYSTAL13

R8 470

U1-1

PIC18F458

123456789

1011121314151617181920

4039383736353433323130292827262524232221

1234567891011121314151617181920

4039383736353433323130292827262524232221

C71uF

5V

C3

22

R7 470

D4

3V3

D7

3V3

D1LED

R4 470

5V

Serial

Serial

R2470

3V

C4

22

D6

3V3

D5

3V3


29

3.2.2 Módulo Portátil:

O módulo portátil é responsável por obter e gravar os dados referentes aos

batimentos cardíacos da pessoa enviados pela placa de captura dos batimentos

cardíacos (módulo LCD) é responsável pela comunicação com o módulo PC via

rádio (transmissão e recepção) e pela comunicação com as placas de captura dos

batimentos via serial (transmissão e recepção). Quando recebido o pedido pela

interrupção da porta B (rádio), envia pelo rádio o frame contendo os dados

armazenados (batimentos cardíacos) para o módulo PC.

No frame, encontram-se os batimentos cardíacos obtidos pelo PIC, os quais

foram captados e transmitidos, via serial, pela placa de captura dos batimentos

cardíacos.

A Figura 8 exibe o esquemático deste módulo.

FIGURA 8 - ESQUEMÁTICO MÓDULO PORTÁTIL

FONTE: O Autor


30

3.2.3 Módulo LCD.

Para a validação do envio dos dados foi desenvolvido um novo módulo

chamado LCD.

Sua função é simular o módulo de captura dos batimentos cardíacos

enviando os dados (frame com o batimento cardíaco) para o módulo portátil e

mostrando em um Display LCD o valor do batimento que está sendo transmitido para

ser comparado com o valor apresentado no Software.

Ele funciona da mesma maneira que o modulo sensorial, quando ele recebe

pela interrupção serial o pedido de envio do frame com o valor do batimento, ele o

envia via serial ao módulo portátil.

Neste módulo é possível aumentar ou diminuir o valor dos batimentos por

pushbottons instalados nas interrupções externas do PIC.

A Figura 9 exibe o esquemático deste módulo.

FIGURA 9 - ESQUEMÁTICO MÓDULO LCD

FONTE: O Autor


31

3.3 ESPECIFICAÇÃO DO SOFTWARE.

Especificação do software tem, por finalidade, descrever tanto o firmware

quanto o software. Desta forma, a Especificação do software subdivide em outras

duas partes: a primeira descreve o firmware e a segunda, o software.

No que diz respeito ao firmware, para a comunicação entre os módulos foi

desenvolvido um protocolo de comunicação que é utilizado para enviar os dados do

batimento cardíaco do módulo portátil até o módulo PC, ambos devem respeitar o

seguinte protocolo apresentado na Tabela 2:

TABELA 2 - FRAME

Nome do Campo Significado

STX Start Transmission

(Inicio da Transmissao)

GRP Grupo

END Endereço

CMD Comando

TAM Tamanho

FLG Flag

DAD Dados

ETX End Transmission

(Fim da Transmissão)

FONTE: O Autor

Abaixo segue a descrição de cada campo:

STX: byte informando o início do frame (Start Transmission). Este campo deverá

ser obrigatoriamente o valor hexadecimal 0x02;

GRP: byte informando o grupo ao qual o usuário pertence. Este byte será

utilizado, para futuras implementações, para informar a qual grupo a pessoa


32

pertence (nos casos de maratonas mistas, competições de revezamento entre

outras). Atualmente, este campo será, obrigatoriamente, o valor hexadecimal

0xFF.

END: byte informando o endereço/identificação da pessoa. Os módulos portáteis

serão gerados, previamente, com um serial de identificação. Este serial será

enviado neste campo. Para competições com um alto número de pessoas, como

maratonas, os campos GRP e END poderão formar o serial de identificação da

pessoa (sugestão para futuras implementações). Atualmente, este campo devolve

o serial de identificação da pessoa.

CMD: byte informando o comando o qual está sendo enviado.

TAM: byte informando o tamanho total do frame original.

FLG: byte o qual conterá informações do tipo flag. Neste byte, estará sinalizado o

erro (caso tenha ocorrido algum), o número de zeros inseridos pela função de

criptografia.

DAD: bytes contendo os dados a serem enviados para o módulo principal.

ETX: byte informando o final do frame (End Transmission). Este campo deverá

ser obrigatoriamente o valor hexadecimal 0x03.

3.3.1 Firmware do Módulo Portátil.

Primeiramente ocorre a configuração do PIC18F458 bem como do rádio

transceiver.

Ao entrar no loop infinito da função main ele começa a solicitar os

batimentos cardíacos a cada 500ms, utilizando o protocolo de comunicação da placa

de batimentos cardíacos exibido na Tabela 3, o módulo portátil recebe como

resposta, o frame com os dados das batidas cardíacas de acordo com o protocolo da


33

placa de captura através da sua interrupção serial, nela são separados os dados dos

batimentos e gravados em um vetor na memória do PIC.

Estes dados serão enviados ao módulo PC, via RF através do dispositivo

TRW-2.4G que está conectado na interrupção externa da porta b do PIC,será

solicitado pelo módulo PC utilizando o protocolo de comunicação e colocando no

byte de dados do protocolo a última posição gravada no vetor. Quando esgotarem

as posições do vetor ele começa a gravar no início do vetor novamente.

TABELA 3 - PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO COM A PLACA DE BATIMENTOS CARDÍACOS

Dado Transmissor Receptor Descrição

0xAA Controle Remoto Utilizado para sincronizar a transmissão e

recepção de dados antes da transmissão

destes.

„a‟ Controle Remoto Primeiro caracter do protocolo para iniciar a

comunicação.

„b‟ Controle Remoto Segundo caracter do protocolo que indica

que o primeiro dado não é ruído.

Endereço Controle Remoto Endereço do módulo remoto ao qual se

deseja obter a informação.

0xAA Remoto Controle Utilizado para sincronizar a transmissão e

recepção de dados antes da transmissão

destes.

„cd‟ Remoto Controle Início do protocolo de transmissão dos

dados.

Dado Remoto Controle Envio do contador do intervalo de tempo

entre batimentos.

„dc‟ Remoto Controle Caracteres para final da transmissão do

dado que confirma que os valores

transmitidos estão corretos.

FONTE: (BADAZ, LEANDRO 2008).


34

A Figura 10 exibe o fluxograma do firmware do módulo portátil, no bloco de

configuração, ocorre a configuração do PIC18F458 bem como do rádio transceiver.

FIGURA 10 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO PORTÁTIL.

FONTE: O Autor

3.3.2 Firmware do Módulo PC.

O módulo PC é o responsável pela transferência de dados com o

computador e por enviar e receber os dados provenientes do rádio, utilizando o

dispositivo TRW-2.4G e o protocolo de comunicação descrito no início desta seção.

Conforme a Figura 11, ao receber os dados, via RF (utilizando o Transceiver), o

módulo valida o frame e repassa ao PC pela serial (utilizando o componente

MAX232).


35

Para envio de comando, o computador transmite pela serial o comando, o

PIC valida e repassa ao rádio (Transceiver) o frame a ser enviado via RF.

FIGURA 11 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO PC.

FONTE: O Autor

3.3.3 Firmware do módulo LCD.

Como o módulo LCD foi projetado para substituir o módulo de captura dos

batimentos ele utiliza o mesmo protocolo que este módulo e envia para o módulo

portátil o frame com os dados do batimento cardíaco.

Inicialmente ele executa a configuração do PIC18F458 bem como do rádio

transceiver. Em seguida inicializa o display LCD e configura o frame inicial para um

batimento de 70bpm que é enviado quando o módulo portátil solicitá-lo. Os dados do

batimento podem ser alterados usando os push bottons que estão nas interrupções

externas do PIC. Sendo a int0 para aumentar o batimento e a int1 para diminuir o

batimento.


36

A Figura 12 exibe o fluxo do firmware do módulo LCD, no bloco de

configuração, ocorre a configuração do PIC18F458 bem como do rádio transceiver e

a inicialização do LCD.

FIGURA 12 - FLUXOGRAMA DO FIRMWARE DO MÓDULO LCD.

FONTE: O Autor

3.3.4 Software

O software tem por objetivo exibir as informações, referente ao treinamento,

para o usuário do equipamento. Com isto, o software encontra-se subdividido em

três módulos: módulo de controle de usuário, módulo de monitoramento real-time e

módulo de acesso à base de dados.

3.3.4.1 Módulo de Controle do Usuário.

Ao acessar o módulo de controle de usuário, a pessoa terá acesso aos

comandos referentes a usuário. Estes comandos são: incluir usuário, alterar usuário,

pesquisar usuário e excluir usuário. Segue abaixo, na Figura 13, a tela de controle

de usuário.


37

FIGURA 13 - CONTROLE DE USUÁRIO.

FONTE: O Autor

Para inserir um usuário, a pessoa deve informar os seguintes dados: nome,

idade, peso, sexo e equipamento o qual estará utilizando. Estes dados serão usados

para validar o aparelho que está enviando os dados e os dados do usuário serão

utilizados para calcular a faixa de treinamento do usuário. A faixa de treinamento é

calculada pelas fórmulas a seguir:

Frequência Cardíaca Máxima = FMC = 210 - (0,65 x idade)

Limite Interior de Treinamento = FCM x 0,60

Limite Superior de Treinamento = FCM x 0,70

A Figura 14 exibe o diagrama de seqüência para o comando Incluir Usuário.

FIGURA 14 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: INCLUIR USUÁRIO

FONTE: O Autor


38

Para alterar um usuário, a pessoa deve informar os seguintes dados, já com

as alterações necessárias: nome, idade, peso, sexo e equipamento o qual estará

utilizando. A Figura 15 exibe o diagrama de seqüência para o comando Alterar

Usuário.

FIGURA 15 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: ALTERAR USUÁRIO

FONTE: O Autor

Caso o usuário não possua todos os dados, tanto para alterar um usuário

como para excluir um usuário, ele poderá optar por pesquisar. Ao executar o

comando pesquisar, uma nova tela será exibida, conforme a Figura 16, solicitando o

nome de usuário a ser pesquisado.

FIGURA 16 - PESQUISA DE USUÁRIO.

FONTE: O Autor

Caso a pesquisa encontre somente um usuário, os campos nome, idade,

peso, sexo e equipamento serão automaticamente preenchidos com os dados do


39

usuário encontrado. Caso a busca encontre mais de um usuário, será exibida uma

nova tela, Figura 17, na qual a pessoa irá selecionar o usuário o qual está sendo

procurado, caso o mesmo exista.

FIGURA 17 - SELEÇÃO DE USUÁRIO

FONTE: O Autor

Para exibir todos os usuários cadastrados na base de dados, basta não

informar nenhum nome na busca. Ao fazer isto, o sistema de busca retornará todos

os usuários cadastrados na base de dados. A Figura 18 mostra o diagrama de

seqüência para o comando: Pesquisar Usuário.


40

FIGURA 18 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: PESQUISAR USUÁRIO.

FONTE: O Autor

Por fim, o comando excluir usuário deleta, da base de dados, o usuário

atual. Para remover um usuário, é necessário informar todos os dados do mesmo

(caso não possua estes, é necessário fazer uma pesquisa antes, conforme já


41

documentado). Ao solicitar a remoção do usuário, será exibida uma mensagem de

confirmação de exclusão, conforme a Figura 19.

FIGURA 19 - CONFIRMAÇÃO DE REMOÇÃO DE USUÁRIO.

FONTE: O Autor

A Figura 20 exibe o diagrama de seqüência do comando: Remover usuário.

FIGURA 20 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO: REMOVER USUÁRIO.

FONTE: O Autor

3.3.4.2 Módulo de Monitoramento Real-time.

Ao acessar o módulo de monitoramento real-time será iniciada a gravação

dos dados do treino da pessoa, e o treinador poderá acompanhar o monitoramento

dos batimentos cardíacos em tempo real. Com isso, seu preparador físico, poderá

verificar as condições físicas da pessoa a fim de preparar um treino específico para

o mesmo, a fim de atingir o treino, mais eficaz possível. A Figura 21 exibe a tela de

monitoramento da pessoa. O monitoramento só é possível para a pessoa que esteja

utilizando o equipamento número um. Não é possível monitorar mais de uma pessoa


42

ou uma pessoa que não esteja com o equipamento número um, pois o software e

firmware foram desenvolvidos para interagir somente com um módulo.

FIGURA 21 - MONITORAMENTO REAL-TIME.

FONTE: O Autor

Para iniciar o monitoramento, é necessário seguir os seguintes passos:

1. Ligar o Monitor (botão ON do grupo ON - OFF).

2. Após ligar o monitor, deverá ser dado início ao monitoramento através do

botão Start (do grupo START – STOP), o qual será liberado após ligar o

monitor.

A Figura 22 mostra o diagrama de seqüência do Start monitoramento.


43

FIGURA 22 - STAR MONITORAMENTO.

FONTE: O Autor

Ao clicar no Start, o software irá ativar um timer, o qual envia comandos

solicitando os batimentos cardíacos da pessoa portadora do equipamento um. A

Figura 23 mostra o diagrama de seqüência do Timer.

FIGURA 23 - DIAGRAMA DE SEQUÊNCIA DO TIMER.

FONTE: O Autor

Para finalizar o monitoramento, devem-se seguir os seguintes passos:

1. Deve ser parado o monitoramento, através do botão Stop (do grupo START –

STOP).


44

2. Por fim, deve ser desligado o monitor através do botão OFF (do grupo ON -

OFF).

A Figura 24 exibe o diagrama de seqüência do comando Stop.

FIGURA 24 - DIAGRAMA DE SEQUÊNCIA DO COMANDO STOP.

FONTE: O Autor

Conforme a Figura 24, no final da operação é parado o timer. Desta forma,

encerra-se o envio de comandos para o dispositivo portátil.

3.3.4.3 Módulo de Acesso à Base de Dados.

Ao acessar o módulo de acesso à base de dados, a pessoa poderá rever

todo o histórico de acompanhamento de treinamento utilizando o software. Na tela

de acesso à base de dados, conforme a Figura 25, a pessoa visualiza todos os

batimentos captados pelo sistema assim como as médias do mesmo e o histórico de

treinos anteriores.


45

FIGURA 25 - ACESSO À BASE DE DADOS.

FONTE: O Autor

Ao solicitar a busca das informações, uma nova tela será exibida (Figura 26).

Nesta tela, o usuário deverá informar seu Id para que seja realizada a busca das

informações. Quando o id é solicitado ele também carrega todas as informações de

treinos anteriores e carrega todos os dados gravados no treino atual e calcula a

média de batimento e grava na última posição da tabela. Com estas informações, a

pessoa poderá comparar o seu desempenho atual com anteriores.


46

FIGURA 26 - BUSCA NA BASE DE DADOS.

FONTE: O Autor

A Figura 27 exibe o diagrama de seqüência do comando de acesso à base

de dados.

FIGURA 27 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO DE ACESSO À BASE DE DADOS.

FONTE: O Autor


47

3.3.4.4 Módulo de Controle da Serial.

Por fim, existe um quarto módulo, o qual não foi comentado acima

intencionalmente (devido a ser um módulo invisível ao usuário), o qual é responsável

pelo controle da porta serial. Este módulo, ao iniciar o software, dispara uma thread

de controle da porta serial a qual é responsável por enviar e receber dados pela

porta serial.

Ao iniciar o software, o controle serial coloca a thread no modo executando

(ver diagrama de seqüência, Figura 28). Quando a thread está no modo executando,

ela fica em tempo integral fazendo a leitura da porta serial para verificar se chegou

um frame válido.

FIGURA 28 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DA THREAD MODO EXECUTANDO.

FONTE: O Autor


48

No modo Executando, a thread verifica tanto se chegou algum frame válido

como se existem frames a serem enviados. Ao receber um frame válido ou caso

exista um frame para ser enviado, a thread passa do modo Executando para o modo

Executando_Comando. No modo Executando_Comando, é feita toda a validação do

frame e, caso este seja válido, ele fica carregado em memória. A Figura 29 exibe o

diagrama de seqüência do modo Executando_Comando.

FIGURA 29 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DA THREAD NO MODO EXECUTANDO_COMANDO.

FONTE: O Autor

Ao validar o frame e carregá-lo, a thread passa a executar os comandos. A

Figura 30 exibe o diagrama de seqüência para a execução dos comandos.


49

FIGURA 30 - DIAGRAMA DE SEQÜÊNCIA DO COMANDO PARA REQUISIÇÃO DOS DADOS.

FONTE: O Autor

3.4 VIABILIDADE TÉCNICO-ECONÔMICA

Item Descrição Valor Quantidade Total

1 PIC18F458 R$32,22 3 R$96,66

2 TRW-2.4G R$60,00 2 R$120,00

3 Materiais Diversos R$80,45 1 R$80,45

4 Monitor Cardíaco R$129,00 1 R$129,00

5 Cinta Transmissora R$89,90 1 R$89,90

6 Horas de Trabalho R$23,00 180 R$4140,00

7 Valor Total - - R$4661,01

4 VALIDAÇÃO E TESTES

VALIDAÇÃO E TESTES

51

4 VALIDAÇÃO E TESTES

Foram realizados testes para identificar a confiabilidade e desempenho do

equipamento, os quais estão apresentados a seguir.

` Os primeiros testes realizados foram para validar a transmissão sem-fio do

transceiver. Para isso foi usado o módulo portátil e o módulo PC, configurados da

seguinte maneira:

Para o módulo portátil foi elaborado um firmware que envia via rádio um frame

a cada 1 segundo (respeitando o protocolo de envio utilizado no projeto).

Esse frame começa com o valor referente aos dados como 0x00 e a cada

segundo é incrementado o valor de 0x01 até o valor 0xFF.

Para o módulo PC foi elaborado um firmware que simplesmente recebe esse

frame e envia via serial para o computador.

O frame é mostrado na tela do computador através do software Dockligth para

ler o que chega à serial do computador.

O processo é executado 3 vezes resultando num envio de 765 frames, os

quais são conferidos para um a um para verificar se houve erros durante o

processo.

4.1 PRIMEIRO TESTE

O objetivo do primeiro teste e analisar a comunicação com uma barreira

entre os rádios.

Para o primeiro teste foi utilizado o seguinte cenário:

O módulo PC é colocado no centro de uma sala de 4m de largura por 3m de

comprimento com sua porta fechada.

O módulo portátil é colocado no centro de uma sala ao lado de 4m por 3m

de comprimento com sua porta fechada.

Os módulos estão separados por uma parede de alvenaria de 15cm de

espessura ficando separados por uma distância de 3m e 15cm.


52

O procedimento para testes foi ligar os módulos e depois de 3 ciclos de

frames foram analisados os dados gravados no programa Docklight.

Resultados:

O teste foi realizado duas vezes. Na primeira vez o tempo de execução de

foi 12 minutos e foram perdidos 6 frames, 2 no primeiro ciclo, 3 no segundo e 1 no

terceiro. Na segunda vez o tempo de execução foi o mesmo e foram perdidos 5

frames, 1 no primeiro ciclo, 2 no segundo e 2 no terceiro.

Conclusão:

O hardware apresentou um ótimo desempenho conseguindo o envio correto

de aproximadamente 99,2% dos frames.

4.2 SEGUNDO TESTE

O objetivo do segundo teste e aumentar as barreiras entre os equipamentos

e analisar a comunicação entre os rádios.

Para o segundo teste foi utilizado o seguinte cenário:

O módulo PC é colocado no centro de uma sala de 4m de largura por 3m de

comprimento com sua porta fechada.

O módulo portátil é colocado no centro de uma sala de 4m por 4m de

comprimento com suas paredes paralelas às paredes da primeira e com sua porta

fechada.

Os módulos estão separados por duas paredes de alvenaria cada uma de

15cm de espessura com uma distancia de 4m entre elas, ficando separados por uma

distância de 6m e 80cm.



Resultados:


53

Não houve comunicação entre os módulos. Foram aproximados os dois

rádios das paredes e ainda assim não foi possível estabelecer comunicação entre os

módulos.

Conclusão:

Não é possível a comunicação entre os rádios com duas paredes entre os

módulos.

4.3 TERCEIRO TESTE

O objetivo do terceiro até o sétimo teste é analisar a confiabilidade da

comunicação devido ao aumento da distância entre os módulos.

Para o terceiro teste foi utilizado o seguinte cenário:

O módulo PC foi colocado na mesma sala que o módulo portátil a uma

distância de 5m um do outro.



Resultados:

O teste foi realizado duas vezes. Em ambos os testes o tempo de execução

foi de 12 minutos e foram perdidos 3 frames no primeiro teste, 2 no primeiro ciclo, 1

no segundo e nenhum no terceiro. Na segunda vez foram perdidos 4 frames, 2 no

primeiro ciclo, nenhum no segundo e 2 no terceiro.

Conclusão:



4.4 QUARTO TESTE

Para o quarto teste foi utilizado o seguinte cenário:


54

O módulo PC foi colocado na mesma sala que o módulo portátil a uma

distância de 10m um do outro.



Resultados:


foi de 12 minutos e foram perdidos 3 frames no primeiro teste, 2 no primeiro ciclo,

nenhum no segundo e 1 no terceiro. Na segunda vez foram perdidos 5 frames, 2 no

primeiro ciclo, 1 no segundo e 2 no terceiro.

Conclusão:



4.5 QUINTO TESTE

Para o quinto teste foi utilizado o seguinte cenário:

Este teste foi realizado ao ar livre, o módulo PC foi colocado a uma distância

de 15 metros do módulo portátil.



Resultados:


foi de 12 minutos e foram perdidos 8 frames no primeiro teste, 4 no primeiro ciclo, 2

no segundo e 2 no terceiro. Na segunda vez foram perdidos 9 frames, 3 no primeiro

ciclo, 2 no segundo e 4 no terceiro.

Conclusão:




55

4.6 SEXTO TESTE

Para o sexto teste foi utilizado o seguinte cenário:





Resultados:


foi de 12 minutos e foram perdidos 111 frames no primeiro teste, 25 no primeiro

ciclo, 47 no segundo e 39 no terceiro. Na segunda vez foram perdidos 92 frames, 22

no primeiro ciclo, 47 no segundo e 23 no terceiro.

Conclusão:

Com a distância do sexto teste o hardware começa a apresentar um

desempenho pior, mas ainda bom conseguindo o envio correto de aproximadamente

86,6% dos frames.

4.7 SÉTIMO TESTE

Para o sétimo teste foi utilizado o seguinte cenário:





Resultados:


56

A quarenta metros de distância os módulos não se comunicaram.

Aproximando os módulos foi possível verificar que a partir de aproximadamente

trinta e cinco metros os módulos conseguem se comunicar, mas perdem

aproximadamente 80% dos frames, por isso não foram realizados testes a 35

metros.

Conclusão:

À distâncias acima de 30 metros a comunicação é muito instável tornando-

se insatisfatória. Na tabela 4 pode ser a diferença de confiabilidade de acordo com o

aumento da distância entre os módulos.

Para efeitos de comparação foi realizado um teste a 20 metros o resultado

foi de 6,9% de frames perdidos.

TABELA 4 - COMPARATIVO ENTRE OS TESTES DE DISTÂNCIA ENTRE OS MÓDULOS

Distância Frames

Enviados

Frames

Perdidos

5 metros 765 0,4%

10 metros 765 0,6%

15 metros 765 1,2%

20 metros 765 6,9%

30 metros 765 13,4%

35 metros 765 80%

40 metros 765 100%

FONTE: O Autor

4.8 TESTE FUNCIONAL

Também foi utilizado como teste a análise do funcionamento do projeto com

o módulo de LCD e o software do projeto.

Foram adotados os seguintes procedimentos:

Os módulos foram posicionados a uma distância de 2 metros.

Liga-se primeiramente o módulo PC, em seguida liga-se o módulo portátil.


57

Executa-se o software do projeto e liga-se o modo real-time.

É alterado o valor do batimento respeitando a seguinte ordem: O batimento

começa em 70, muda-se o batimento até zero e aumenta-se até 150.

Verificando a cada mudança se o batimento exibido no display LCD é o

mesmo que o exibido na tela do computador.

Resultados:

O teste foi realizado duas vezes e em ambas todos os batimentos exibidos

no LCD foram exibidos na tela do computador.

5 CONCLUSÃO

CONCLUSÃO

59

5 CONCLUSÃO

Buscando desenvolver um equipamento com o objetivo de monitorar

pessoas, este projeto atingiu o objetivo esperado.

Para o desenvolvimento do projeto, buscou-se utilizar algumas técnicas com

o intuito de desenvolver um sistema consistente e de fácil utilização. Com o objetivo

de monitorar a pessoa e evitar o super-treinamento, mantendo-se saudável para a

prática esportiva, o sistema buscou monitorar tanto a freqüência cardíaca como

ajudar a pessoa a medir o seu desempenho através do software, o qual armazena

os seus treinos. Com estes dados, espera-se que a pessoa e seu treinador tenham

informações que auxiliem estes na definição dos treinamentos.

Como futuras implementações, o presente projeto encontra-se preparado

para monitorar pessoas do tipo corredores ou ciclistas, como maratonistas e outros

tipos de provas envolvendo um grande número de pessoas, como o PIC usado

apresenta uma memória interna de 32Kbytes, que possibilita armazenar uma

quantidade muito grande de batimentos cardíacos para esses tipos de provas.

Atualmente, o frame de comunicação entre o Módulo PC e o Módulo Portátil

possui dois campos chamados GRP (grupo) e END (endereço), sendo que destes

dois somente o endereço é utilizado. O campo grupo serve para separar pessoas,

por exemplo, no revezamento 4x100 metros ou competições mistas, envolvendo

pessoas de ambos os sexos ou pessoas de diferentes categorias como amadores,

profissionais e veteranos. Além destas possibilidades existe a possibilidades de

juntar o grupo e o endereço como um endereço único, a fim de monitorar

maratonistas. Nesta condição, seria possível 65.535 pessoas em uma maratona.

Para todos estes casos, seria necessário implementar e testar a comunicação entre

os módulos, a fim de verificar a taxa de perda de dados e a capacidade do sistema

de monitorar provas que envolvam uma grande quantidade de pessoas.

6 REFERÊNCIAS

REFERÊNCIAS

BADAZ, L., 2008, Sistema de Monitoramento e Cuidados com a Saúde. Graduação em

Engenharia da Computação.

EE TIMES. EE TIMES: Covering the basics, 2002. Disponível em:

http://www.eet.com/in_focus/communications/OEG20020201S0035.

Acesso em Jun. 2010.

CARISSIMI, A. Camada de Enlace de Dados. Rio Grande: UFRGS, 2007.

Infrared Data Association. Disponível em:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Infrared_Data_Association.


TRF-2.4G Data Sheet, Laipac Technology Inc, 2005. Disponível em:

http://www.laipac.com/pdf/TRF2_4Gdatasheet.pdf.


MODULAÇÃO, Modulação, 2004. Disponível em:

http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/Modulacao/index.html.


PIC18FXX8 Data Sheet, Microchip, 2006. Disponível em:

http://www.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41159e.pdf

Acesso em Jun. 2010

CCS Reference Manual, Microchip, 2010. Disponível em:

http://www.ccsinfo.com/downloads/PCDReferenceManual.pdf

Acesso em Dez. 2010

http://www.eet.com/in_focus/communications/OEG20020201S0035

http://pt.wikipedia.org/wiki/Infrared_Data_Association

http://www.laipac.com/pdf/TRF2_4Gdatasheet.pdf

http://www.gta.ufrj.br/grad/04_2/Modulacao/index.html

http://www.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41159e.pdf

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