Seção: Tutoriais Infraestrutura

Nessa parte, serão descritos os detalhes técnicos utilizados no desenvolvimento desse projeto. Como base inicial de acesso foi utilizado um aparelho celular simples, podendo ser um aparelho usado, com a função de autoatendimento. A partir desse ponto foi considerado o acesso ao circuito através da interface Headset (headphone combinado com um microfone) do aparelho. O circuito foi desenhado para reconhecer tons DTMF [3] (Dual-Tone Multi-Frequency) no sinal de áudio transmitido através da chamada atendida automaticamente pelo aparelho celular. Assim, de qualquer ligação feita para o celular acoplado ao circuito, foi possível transmitir comandos para o circuito.

Sistema DTMF

Segundo a Wikipédia 2013, a sinalização DTMF foi desenvolvida nos laboratórios Bell (Bell Labs) visando permitir a discagem DDD, que usa enlaces sem fio como os de micro-ondas e por satélite.

DTMF é a sigla em inglês de "Dual-Tone Multi-Frequency", os tons de duas frequências utilizados na discagem dos telefones mais modernos (Wikipédia, 2013).

A combinação das frequências que formam os tons DTMF, mostradas no quadro 1, onde o cruzamento de uma frequência alta, descrita na primeira linha e uma frequência baixa descrita na primeira coluna da esquerda. O cruzamento da linha com a coluna, ou seja o cruzamento das duas frequências, formam o respectivo tom DTMF.

Quadro 1: Tabela DTMF

Fonte: Wikipédia,2013

Para a detecção do tom DTMF, foi utilizado o CI (Circuito Integrado) MT8870DE [4] mostrado na figura 2. Esse CI tem a característica de detectar e decodificar todos os 16 pares dos tons DTMF e colocar em seus terminais de saída (Q4, Q3, Q2, Q1), um código de 4 bits (mostrado no quadro 2),

Segundo seu datasheet:

The MT8870D/MT8870D-1 monolithic DTMF receiver offers small size, low power consumption and high performance. Its architecture consists of a bandsplit filter section, which separates the high and low group tones, followed by a digital counting section which verifies the frequency and duration of the received tones before passing the corresponding code to the output bus. (p.4).

Figura 2: Pinagem MT8870DE

Fonte: Datasheet MT8870DE

Quadro 2: Tabela da saída binária dos terminais

Fonte: datasheet MT8870DE

Microcontrolador

O microcontrolador utilizado foi o ATmega168 [5] (figura 3 e figura 4) fabricado pela Atmel Corporation. Apesar de ser um microcontrolador menos presente no mercado do que controladores baseados no PIC, o ATmega168 apresenta uma vantagem de ser o mesmo utilizado pelo projeto Arduino [6], uma ferramenta de programação, compilação e gravação de fácil utilização e vasta documentação e exemplos. Assim, foi possível a utilização de todas as ferramentas de desenvolvimento presente no Arduino, na fase inicial do desenvolvimento do software embarcado do projeto. As principais características do microcontrolador ATmega168 são:

• 16k de memória flash;
• 512 Bytes de EEPROM;
• 1k Byte de RAM;
• Dois contadores de 8bit e um 16bit;
• 6 canais PWM (pulse-width modulation);
• 8 canais 10-bit ADC em TQFP e MLF
• 6 canais 10-bit ADC em PDIP;
• 23 portas de entrada e saída programáveis;
• Tensão de operação 2.7 a 5.5V;
• Processador: 0 – 12 MHz @ 2.7 – 5.5V, 0 – 24 MHz @ 4.5 – 5.5V;
• Baixo consumo: 1 MHz, 1.8V: 240μA, 32 kHz, 1.8V: 15μA.

Figura 3: ATmega168

Fonte: HWTech, 2008

Figura 4: Pinagem do ATmega168

Fonte: Datasheet ATmega168

Figura 5: Definição de pinagem segundo o arduino

Fonte: http://arduino.cc

Software de Controle

Como dito antes, foi utilizado o Arduino no desenvolvimento do software devido a facilidade da interface de programação (Figura 6). Por sua vez, foi necessário gravar o bootloader do Arduino no microcontrolador. A linguagem utilizada no desenvolvimento do software embarcado foi a linguagem C, no qual encontra-se na integra no APÊNDICE A, que posteriormente foi compilado, pela IDE do Arduino, em instruções assembly em seguida gravada diretamente no microcontrolador.

Basicamente, o software funciona em um loop infinito, ou seja, ao final da instrução ele retorna ao começo consultando as entradas de informações, quando encontra uma entrada esperada, a instrução é direcionada para o devido tratamento em outras funções. O software verifica dois tipos de entradas, uma é a entrada no pino 25 que no código é definido pelo nome "A2” (ver figura 4), esta entrada está ligada em um botão do tipo push-button que ao ser pressionado, coloca um sinal alto (5 volts).

Neste momento, no software, a intrusão ao reconhecer este sinal, aguarda 10 segundos e checa novamente, caso ainda assim o sinal continue alto, ou seja, o botão ainda está pressionado, inicia-se o processo de reset para a senha padrão, que neste caso foi definida como sendo a senha "1234”, diretamente na memória EEPROM em seguida retorna um sinal de áudio que será explicado a seguir.

A outra checagem é a entrada no pino 15, que no código é chamado de porta "9”, está entrada está ligada ao CI MT8870DE e recebe um sinal alto quando um código de 4 bits está disponível para leitura. Neste momento o software faz a leitura dos 4 bits nas portas Q1, Q2, Q3 e Q4 em seguida converte os bits em decimal utilizando a formula do quadro 2.3 e chama a função "criar_frase()” passando como parâmetro o número obtido que se refere ao dígito DTMF. Esta função primeiro retorna um sinal em formato de áudio com um tom breve indicando assim que o dígito foi recebido.

Com isso, podemos saber se o dígito foi reconhecido ou até mesmo se foi recebido duplicado, muito comum em casos de eco na telefonia. Depois, a função verifica qual dígito foi teclado a adiciona em uma variável externa para ser formado o comando. O dígito 12, que é a tecla "#”, indica que é o final daquele comando, chamando assim a função "dispara_comando()”. Esta função tem por finalidade analisar o conteúdo da variável externa, que chamamos de "frase”, onde foi salva uma certa quantidade de dígitos e executa processos diferentes para cada condição desta frase, como descrito no quadro 4.

Quadro 3: Conversão binário para decimal

Figura 6: Tela do Software de desenvolvimento Arduino

Quadro 4: lista de comandos

Os comandos de trocar senha, desligar tomada, ligar tomada e reinicializar, após serem executados retornam, em forma de áudio, um tom longo e agudo para informar o sucesso do comando. O comando que verifica o estado atual da tomada retorna um tom longo e agudo para informar que a tomada está no estado atual ligada ou um tom longo e grave para informar que a tomada está no estado atual desligada. Após a execução de cada comando, o conteúdo da frase é excluído, para guardar a próxima entrada.