Relatorio Internet das Coisas - Dispositivos Embarcados e Aplicacoes

Modalidade da Atividade Presencial A Distância Semipresencial 1 APRESENTAÇÃO DO ESTUDO DIRIGIDO A Internet das Coisas em poucas palavras nada mais é que uma extensão da Internet atual que proporciona aos objetos do diaadia quaisquer que sejam mas com capacidade computacional e de comunicação se conectarem à Internet A conexão com a rede mundial de computadores viabilizará primeiro controlar remotamente os objetos e segundo permitir que os próprios objetos sejam acessados como provedores de serviços Estas novas habilidades dos objetos comuns geram um grande número de oportunidades tanto no âmbito acadêmico quanto no industrial Todavia estas possibilidades apresentam riscos e acarretam amplos desafios técnicos e sociais 2 OBJETIVOS DO ESTUDO DIRIGIDO GERAL E ESPECÍFICOS Pesquisar e elaborar um relatório sobre dispositivos embarcados em Internet das Coisas São necessários 3 dispositivos embarcados comerciais com detalhamento dos seus sensores e suas aplicações O relatório deve ter entre 2 a 4 páginas desconsiderando os elementos prétextuais não obrigatórios Objetivos Específicos Pesquisar sistemas embarcados em IoT ie Objetos e Coisas Explicar o funcionamento dos dispositivos explicitando as propriedades de Internet das Coisas Documentar a pesquisa em um relatório com limite entre 2 a 4 páginas Fonte com tamanho 12 e margens ABNT 3 DESCRIÇÃO DA PROPOSTA DO ESTUDO DIRIGIDO 31 CONTEÚDOS A SEREM TRABALHADOS Pesquisa em material de relevância Documentação do conteúdo em relatório Domínio sobre os assuntos pesquisados 32 PRODUTO A SER ENTREGUE PELO ALUNO Um relatório contendo todos os assuntos listados na sessão de objetivo APS 1 Internet das Coisas N01 1 de 2 33 ETAPAS DO ESTUDO DIRIGIDO Etapa única Pesquisa em material de relevância livros artigos manual e datasheet sites oficiais e escrita do relatório no padrão ABNT 34 DURAÇÃO DO ESTUDO DIRIGIDO CONFORME MODALIDADE DA ATIVIDADE Modalidade a distância com duração estabelecida em duas aulas 4 DETALHAMENTO DAS ETAPAS 41 ETAPA 1 411 PROCEDIMENTOS Pesquisar conforme os objetivos Sintetizar as informações em relatório e citar exemplos 412 RECURSOS Computador com acesso à internet 413 PRODUTO DA ETAPA 1 Relatório final 414 PRAZO DE ENTREGA 19 de setembro de 2022 415 FORMA DE ENTREGA Envio do relatório no formato PDF pelo classroom seguindo a nomenclatura SuaMatrículaIoT20222APS1pdf Não pode estar dentro de uma pasta zipada Winrar e similares 416 CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DA ETAPA Entregar até a data estipulada e cumprir todas as exigências deste planejamento 5 DESCRIÇÃO DAS COMPETÊNCIAS A SEREM DESENVOLVIDAS Capacidade de elaborar uma pesquisa sobre diversos temas Elaborar uma síntese sobre os temas Documentar em relatório segundo a formatação da ABNT Organização estrutural de um documento Maceió Al 8 de setembro de 2022 Automação industrial Sistemas embarcados com IOT Alunos Cidade 16 de setembro de 2022 Sumário 1 Objetivos 1 2 Introdução Teórica 2 21 Internet das Coisas Iot 2 22 Sistemas Embarcados 2 3 Desenvolvimento 3 31 Dispositivos embarcados 3 311 Arduíno 3 312 PIC 4 32 Sensores 4 321 Temperatura 4 322 Termostato 5 323 Sensores de distância 5 324 Wifi e bluetooth 5 33 Aplicações 6 331 Vestíveis 6 332 Saúde 7 333 Monitoramento de tráfego 7 4 Bibliografia 8 Lista de Figuras 1 Arduíno 3 2 Sensores de temperatura 5 3 Sensores de distância 5 2 1 Objetivos Pesquisar sobre dispositivos embarcados em Internet das coisas 1 2 Introdução Teórica 21 Internet das Coisas Iot A Internet das Coisas IoT o equivalente em português e espanhol do IdC é um conceito que se refere à conexão digital de objetos do cotidiano à internet ligando objetos sobre pessoas Em outras palavras a internet das Coisas nada mais é do que uma rede de objetos físicos veículos prédios e outros aparelhados com tecnologia embarcada sensores e co nectividade de rede que podem coletar e transmitir dados É uma extensão da internet atual que permite que objetos do cotidiano sejam eles quais forem mas com capacitâncias de computação e comunicação sejam conectados à internet Conectarse à World Wide Web permite o controle remoto de objetos por um lado e o uso dos próprios objetos como provedores de serviços por outro Novas oportunidades para esses objetos usuais abrem inúmeras possibilidades nos campos acadêmico comercial e industrial Incorpora dispositivos eletrônicos e eletromecânicos para automatização industrial No entanto tais possibilidades são repletas de riscos e representam grandes desafios técnicos e sociais 22 Sistemas Embarcados Um sistema embarcado ou sistema embarcado é um sistema baseado em micropro cessador no qual um computador é completamente encapsulado ou exclusivamente para o dispositivo ou sistema que ele controla Ao contrário de computadores gerais como com putadores pessoais um sistema integrado executa tarefas predeterminadas geralmente com requisitos específicos Porque o sistema é projetado para resolver problemas espe cíficos com assistência de engenharia O projeto pode portanto aumentar a eficiência reduzindo seu tamanho recursos de computação e custo do produto Em geral tais sistemas não podem alterar sua funcionalidade durante o uso Ocor rência queira alterar a finalidade é necessário reprogramar todo o sistema 2 3 Desenvolvimento 31 Dispositivos embarcados 311 Arduíno A sua placa consiste num microcontrolador Atmel AVR de 8 bits com componen tes complementares para facilitar a programação e incorporação noutros circuitos Um importante aspecto é a maneira padrão como os conectores são expostos permitindo o CPU ser interligado a outros módulos expansivos conhecidos como shields Os Arduinos originais utilizam a série de chips megaAVR especialmente os ATmega8 ATmega168 ATmega328 e a ATmega1280 porém muitos outros processadores foram utilizados por clones deles Figura 1 Arduíno A principal finalidade do Arduino num sistema é facilitar a prototipagem implemen tação ou emulação do controle de sistemas interativos a nível doméstico comercial ou móvel da mesma forma que o CLP controla sistemas de funcionamento industriais Com ele é possível enviar ou receber informações de basicamente qualquer sistema eletrônico como identificar a aproximação de uma pessoa e variar a intensidade da luz do ambiente 3 conforme a sua chegada Ou abrir as janelas de um escritório de acordo com a intensidade da luz do sol e temperatura ambiente 312 PIC Os PICs são populares tanto industrialmente como para hobbystas graças ao seu baixo custo ampla disponibilidade grande base de usuários extensa coleção de notas de aplicação disponibilidade de ferramentas de desenvolvimento de baixo custo ou grátis e capacidade de programação serial e reprogramação com memória flash Como qualquer arquitetura os processadores PIC apenas aceitam linguagem de má quina assembly No entanto a programação pode ser feita em linguagens de alto nível utilizandose compiladores Existem várias alternativas pagas de compiladores Em geral é possivel utilizálos de modo gratuito com algumas restrições Para as famílias PIC16 e PIC18 existe uma alternativa opensource o SDCC que pode ser configurado para operar com o MPLAB Existem ainda diversas IDEs disponíveis para a programação entre elas a mais uti lizada é o MPLAB disponibilizado de modo gratuito pela própria Microchip Há atual mente uma versão beta de IDE baseada no Netbeans sendo desenvolvida pela Microchip MPLABX Esta IDE já vem com suporte para qualquer Windows Mac e Linux 32 Sensores 321 Temperatura Um sensor de temperatura como você provavelmente pode adivinhar detecta altera ções na temperatura ambiente Eles são essenciais em qualquer dispositivo que dependa dessas informações como um sistema de jardinagem automatizado que abre ou fecha uma janela em uma estufa dependendo da temperatura interna Você encontrará frequente mente sensores de temperatura e umidade agrupados na mesma placa 4 Figura 2 Sensores de temperatura 322 Termostato Entre os tipos mais comuns de sensor de temperatura está o termostato A maioria dos termostatos contém duas tiras metálicas colocadas uma em cima da outra Um muda de forma em resposta a mudanças de temperatura fazendo com que ambos dobrem e toquem um contato próximo Os termostatos são baratos de produzir mas não são tão precisos quanto outros tipos de sensores sensíveis à temperatura como os termistores 323 Sensores de distância Assim como a temperatura existem vários meios eletrônicos para medir a distância Na maioria das vezes eles funcionam de maneira semelhante acionando um impulso e examinando o sinal de retorno para mudanças bem como a eco localização Figura 3 Sensores de distância 324 Wifi e bluetooth Enfim são inumeros sensores para se trabalhar com microcontroladores ca sensor irá analisar alguma variável física e converter isso em sinais digitais que serão analisados pelo 5 microcontrolador Entretanto os principais sensores para aplicarmos Iot são sensores de wifibluetooth Esses sensores possibilitarão os microcontroladores a se conectar a rede mundial de com putadores possibilitando essa aplicação tecnológica Wifi é um tipo de rede sem fio em que se permite por meio de ondas de rádio conectar se a internet e transmitir dados de dispositivo para outro Wifi é a rede sem fio mais utilizada no mundo pois tem uma boa criptografia WPAWPA2 WPAPSKWPA2 PSK e WEP a criptografia mais usada é a WPAWPA2 e WPAPSKWPA2PSK que garantem uma boa segurança para rede O Wifi poder ter um alcance muito grande mas isso vai depender do aparelho transmissor da rede hoje em dia Wifi tem duas frequências muito conhecidas que são a 24 ghz e 51 ghz Bluetooth consiste de uma pequena rede chamada piconet com um nó mestre e até sete nós escravos ativos pode haver até 255 escravos não ativos em uma distancia de 10m podem existir varias piconets em um mesmo ambiente conectadas por um no de ponte formando uma scatternet A comunicação é sempre feita mestreescravo não sendo possível a comunicação entre escravos Opera na faixa de 24 GHz com taxa de dados bruta de 1Mbps 33 Aplicações As aplicações desta tecnologia são múltiplas pois é ajustável a quase qualquer tecno logia capaz de fornecer informações relevantes sobre o seu próprio funcionamento sobre o desempenho de uma atividade e mesmo sobre as condições ambientais que necessitamos monitorizar e controlar remotamente 331 Vestíveis Óculos virtuais pulseiras fitness para monitorar gasto calórico e frequência cardíaca ou cintos de rastreamento GPS são apenas alguns exemplos de dispositivos vestíveis que usamos há algum tempo Empresas como Google Apple Samsung e outras desenvolveram e introduziram a aplicação da Internet das Coisas em nosso dia a dia mais prático São dispositivos pequenos e energeticamente eficientes dotados de sensores com o hardware necessário para realizar medições e leituras e com software para coletar e orga nizar dados e informações dos usuários 6 332 Saúde A utilização de wearables ou sensores ligados aos pacientes permite aos médicos mo nitorizarem as suas condições fora do hospital e em tempo real Ao receber métricas e alertas automáticos sobre seus sinais vitais a Internet das Coisas ajuda a aprimorar o controle da saúde e a prevenção de eventos letais em pacientes de alto risco Outra utilização é a integração da tecnologia IoT aos leitos hospitalares dando lugar a leitos inteligentes equipados com sensores especiais para observação de sinais vitais pressão arterial oxímetro e temperatura corporal entre outros 333 Monitoramento de tráfego A Internet das Coisas pode ser muito útil na gestão do tráfego de veículos em grandes cidades contribuindo para o conceito de cidades inteligentes Quando usamos nossos celulares como sensores que coletam e compartilham dados de nossos veículos por meio de aplicativos como Waze ou Google Maps estamos utilizando a Internet das Coisas para nos informar e ao mesmo tempo contribuir para o monitoramento do trânsito mostrando as condições das diferentes rotas e alimentando e melhorando a informação sobre as diferentes rotas para o mesmo destino distância tempo estimado de chegada Esses são só alguns exemplos de aplicação com internet das coisa existem diversos outros setores que utilizam essa tecnologia 7 4 Bibliografia 1 SALVADOR PINILLOS GIMENEZ 2007 MICROCONTROLADORES 8051 CONCEITOS OPERAÇÃO FLUXOGRAMAS E PROGRAMAÇÃO 2 Microcontroladores PIC Programação em C Fábio Pereira 1997 MIT Press 3 A internet das coisas Eduardo Magrani 2018 8