Baby Monitor

Baby Monitor

Dispozitiv de monitorizare pentru bebelusi:

atentioneaza parintii atunci cand nu sunt in camera si plange bebelusul
functioneaza ca o lampa de veghe pe parcursul noptii
reda o animatie cu scopul de a capta atentia copilului si a-l face sa se opreasca din plans
vine in ajutorul familiilor cu nou nascuti pentru a usura monitorizarea in timpul noptii
dispozitivul este un sprijin pentru parinti, care pot dormi mai linistiti stiind ca vor fi anuntati de acesta in cazul in care copilul se trezeste

Descriere generală

Folosind un senzor de zgomot, dispozitivul sesizeaza plansetele copilului si porneste un avertisment sonor pentru parinti. Totodata, are incorporat un senzor de lumina care aprinde o matrice de leduri la lasarea intunericului. Pe un ecran lcd va rula o animatie ce are ca scop captarea atentiei bebelusului.

Schema bloc :

Hardware Design

Componente :

ecran LCD;
matrice de led-uri;
placuta Arduino ATMega 2500;
modul buzzer activ;
modul cu fotorezistor;
modul senzor de zgomot

Conectarea componentelor :

LCD-ul este conectat la placuta Arduino folosind pinii digitali din partea dreapta
matricea de LED-uri foloseste 4 pini PWM si se alimenteaza la pinul 5V
senzorii utilizeaza pini analogici
buzzerele utilizeaza pini digitali

Schematica electrica:

Realizata folosind Autodesk Fusion

Pentru o intelegere mai buna a modului in care sunt conectate componentele, atasez un close-up al placutei:

Software Design

Rationamentul implementarii:

Mediul de dezvoltare folosit a fost Visual Studio Code, folosind extensia PlatformIO. Impreuna cu etapele implementarii sunt incluse fragmente de cod pentru o intelegere mai usoara a rationamentului.

Am inceput prin a construi animatia redata pe lcd : dupa ce am ales imaginile, le-am convertit in siruri de octeti folosind image2cpp. Acestea sunt stocate si redate din memoria flash a microcontroller-ului, folosind functii specifice bibliotecii TFT_HX8357. Urmatorul fragment de cod este inclus in metoda loop():

if (millis() - lastImageChangeTime >= 4000) { 
    // Schimba imaginea la următoarea în slideshow
    switch (currentImage) {
      case 1:
        tft.drawBitmap(0, 0, image1, IMAGE_WIDTH, IMAGE_HEIGHT, TFT_CYAN);
        currentImage = 2;
        delay(2000);
        tft.fillScreen(TFT_DARKCYAN);
        break;
      case 2:
        tft.drawBitmap(0, 0, image2, IMAGE_WIDTH, IMAGE_HEIGHT, TFT_CYAN);
        currentImage = 1; // Resetăm contorul pentru a începe slideshow-ul de la început
        delay(2000);
        tft.fillScreen(TFT_DARKCYAN);
        break;
    }
    lastImageChangeTime = millis(); // Actualizăm momentul ultimei schimbări de imagine
  }

Mai apoi, am configurat lampa de veghe. Am ales sa fac aceasta caracteristica putin mai interactiva, asa ca, atunci cand fotorezistorul nu mai sesizeaza lumina, pe matricea de LED-uri se reda o animatie cu o inima care bate. Pentru asta folosesc functiile :

displayHeartFrame(const byte* frame) - aprinde doar ledurile care construiesc un frame
animatedHearts() - realizeaza schimbarea de cadre consecutive

// un exemplu de frame
const byte heart3[8] = {
  B00000000,
  B01100110,
  B11111111,
  B11111111,
  B01111110,
  B00111100,
  B00011000,
  B00000000
};
 
void displayHeartFrame(const byte* frame) {
  for (int row = 0; row < 8; row++) {
    lc.setRow(0, row, frame[row]);
  }
}
 
void animateHearts() {
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    displayHeartFrame(heartFrames[i]);
    delay(100); // Ajustăm viteza animației
  }
}

In metoda loop() pornim LED-urile in functie de valorile semnalate de fotorezistor :

// Dacă nivelul de lumină este sub pragul stabilit, activăm matricea de LED-uri
  if (lightLevel < LIGHT_THRESHOLD) {
    animateHearts();
  } else {
    lc.clearDisplay(0); // Stingem toate LED-urile
  }

Ultima si cea mai greu de testat etapa o reprezinta alarma pentru parinti. Cea mai solicitanta parte a fost configurarea buzzer-ului astfel incat sa produca un sunet controlat atunci cand microfonul sesizeaza zgomote ce trec de pragul stabilit. Astfel, in metoda loop() configuram buzzer-ul sa cante o melodie simpla ce formeaza un semnal scurt de avertizare pentru parinti ca bebelusul a inceput sa planga:

// Dacă nivelul de zgomot este peste pragul stabilit, activăm buzzer-ul
  if (soundLevel > NOISE_THRESHOLD) {
    buzzerEndTime = millis() + 1 * 1000; // Activăm buzzer-ul
    // Redăm o melodie simplă
    for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {
      int noteDuration = 1000 / noteDurations[thisNote];
      tone(BUZZER_PIN, melody[thisNote], noteDuration);
      int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
      delay(pauseBetweenNotes);
      noTone(BUZZER_PIN); // Oprește tonul curent
    }
  }

Rezultate Obţinute

Pentru un aspect mai organizat si potrivit pentru copii, am ales sa introduc piesele intr-o cutie. Inainte de a o inchide complet, am fotografiat asezarea componentelor in interior; Atasez si o fotografie cu proiectul atunci cand fotorezistorul nu sesizeaza lumina ambientala si aprinde matricea de LED-uri.

Pentru a surprinde intreaga functionalitate am incarcat un video in care este surprinsa reactia dispozitivului la zgomot si la lumina https://youtu.be/NcxkkqK_NjU

Concluzii

Cred ca am invatat multe pe parcursul realizarii acestui proiect si ca este mai satisfacator sa lucrezi la un cod si sa poti vedea o materializare a functionalitatilor sau disfunctionalitatilor sale.

Download

Aici puteti regasi arhiva ce contine codul pe care l-am creat:

baby_monitor.zip

Bibliografie/Resurse

Pentru realizarea acestui proiect am folosit urmatoarele biblioteci :

In structurarea si implementarea acestuia, am urmarit indicatiile din urmatoarele laboratoare :

Acestea m-au ajutat sa folosesc LCD-ul cu protocolul SPI, sa calibrez senzorii si matricea de LED-uri si sa ma folosesc de buzzer-ul activ.

Github Repository:

https://github.com/catalinabogdan/baby_monitor/tree/main

Export to PDF

Table of Contents