Lampa Interactivă

Lampă interactivă destinată relaxării, care combină controlul tactil, jocuri de lumini RGB și sunete ambientale pentru a crea o atmosferă plăcută. Utilizatorul poate interacționa cu lampa printr-un senzor capacitiv de atingere, selectând între diverse moduri de iluminare și sunet. Informațiile despre modurile active si a volumului sunt afișat printr-un dispaly. Lampa are si moduri care reacționeză la lumina ambientală schimbându-și intensitatea de luminare și aprizându-se atunci când e intuneric în cameră.

Placuta este MEGA 2560, eroare de scriere

• LiquidCrystal_I2C.h

• DFRobotDFPlayerMini.h
• stream.h

• Arduino IDE

• LiquidCrystal_I2C.h : comunicarea cu lcd-ul
• DFRobotDFPlayerMini.h : comunicarea cu dfplayerul
• stream.h : m-am folosit de ea pentru serialul de pe dfplayer, intruca dfplayerului trebuie sa fie un obiect de tip stream ca sa putem utiliza read(), available(), peek()

• Serial 0 manual
  • Initializare serial0

 void manualSerialInit(long baud) {
  // Setare registri pentru UART0 (Serial)
  // calculare viteza de comunicare, F_CPU(viteza procesorului)
  uint16_t ubrr = F_CPU/16/baud-1;
  // impartim valoare pe 2 registri primi 8 biti si restul
  UBRR0H = (unsigned char)(ubrr>>8);
  UBRR0L = (unsigned char)ubrr;
  // Activeaza receptorul (RXEN0) si transmisorul (TXEN0) pentru UART0
  UCSR0B = (1<<RXEN0)|(1<<TXEN0);
  // seteaza marimea datelor transmise la 8 biti 
  UCSR0C = (1<<UCSZ01)|(1<<UCSZ00);
} 

• Scriere date pe UART0

void manualSerialWrite(unsigned char data) {
  // Asteaptam ca buffer-ul UDRE0 de transmisie sa se goleasca
  // verifica daca bitul UDRE0 e activ
  while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0)));
  // Scrie un caracter in registrul de date pentru al transmite
  UDR0 = data;
}

• trimitere caractere

// trimite caracter cu caracter pana ajunge la final
void manualSerialPrint(const char* str) {
  while (*str) {
    manualSerialWrite(*str++);
  }
}
 

• transformarea numerelor in caractere

// transforma numar intreg in caracter ascii si il transmite caracter cu caracter
void manualSerialPrintNumber(int num) {
  if (num == 0) {
    manualSerialWrite('0');
    return;
  }
  
  char buffer[10];
  int i = 0;
  bool negative = false;
  
  if (num < 0) {
    negative = true;
    num = -num;
  }
  ...
}

• Serial 1
  • asemanator ca la serial 0 (UART1), insa la registri se schimba numarul in 1
  • initializare

void manualSerial1Init(long baud) {
  // Setare registri pentru UART1 (Serial1)
  // calculare viteza de comunicare, F_CPU(viteza procesorului)
  uint16_t ubrr = F_CPU/16/baud-1;
  // impartim pe 2 registri valoarea
  UBRR1H = (unsigned char)(ubrr>>8);
  UBRR1L = (unsigned char)ubrr;
  // Activeaza receptorul (RXEN1) si transmisorul (TXEN1) pentru UART0
  UCSR1B = (1<<RXEN1)|(1<<TXEN1);
  // setez marimea datelor la 8 biti
  UCSR1C = (1<<UCSZ11)|(1<<UCSZ10);
}

void manualSerial1Write(unsigned char data){
...
}

• Citire de date pe UART1

unsigned char manualSerial1Read() {
  // Asteapta sa se primeasca date pe uart1 apoi il citeste, RXC1 = activ => date disponibile
  while (!(UCSR1A & (1<<RXC1)));
  return UDR1;
}

• Verificare dacă sunt date primite

bool manualSerial1Available() {
  // Verifica daca exista date primite in buffer-ul UART1
  return (UCSR1A & (1<<RXC1));
}

• clasa pentru serial1 care extinde stream

• setup()

1. Configurare pini: Setează LED-urile ca OUTPUT
2. Întrerupere: attachInterrupt() pentru detectarea atingerii
3. Inițializare comunicații: Serial pentru debug, Serial1 pentru DFPlayer
4. Configurare LCD: Pornește backlight-ul și afișează interfața
5. Configurare DFPlayer: Setează volumul și începe redarea

void setup() {
  // setare pini rgb pentru iesire
  int pins[] = {led1R, led1G, led1B, led2R, led2G, led2B};
  for (int i = 0; i < 6; i++) pinMode(pins[i], OUTPUT);

  // pinul touch(2) ca input
  pinMode(touchPin, INPUT);
  // Seteaza o intrerupere hardware pe pinul conectat la senzorul de atingere (touchPin), 
  // care va executa automat functia schimbareMod() atunci cand semnalul de pe pin trece
  // de la LOW la HIGH (adica o atingere pe senzor).
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(touchPin), schimbareMod, RISING);

  // initializare comunicatii seriale manual
  manualSerialInit(9600);
  manualSerial1.begin(9600); //dfplayer manual
  
  // pornire lcd
  lcd.begin();
  lcd.backlight();

  if (!player.begin(manualSerial1)) {
    manualSerialPrintln("DFPlayer nu a fost gasit!");
    while (true);
  }

  // setam pe dfplayer volumul si melodia
  player.volume(volum);
  player.play(mode);

  // afisam pe lcd
  lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Mod: ");
  lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Volum: ");
  afiseazaMod();
  afiseazaVolum();
}

loop()

• Detectare atingere multiplă a senzorului touch. Atunci când s-a detectat o atingere se porneste flag-ul care anuntă ca o să se i-a o decizie. Decizia se i-a intr-un interval de 1,5s. Dacă in acest interval de timp s-a facut o singură atingere atunci se schimbă doar modul de luminare, dacă s-au facut 2 atingeri in intervalul acesta de timp atunci se mareste volumul si dacă s-au facut 3 atingeri atunci se scade volumul. In această parte m-am folosit de millis() pentru a calcula timpul, intrucat daca utilizam delay() atingerile nu s-ar fi detectat la timp din cauza lui, trebuia sa astept pana cand trecea perioada de timp.
• Daca s-a detectat functia de schimbare a modului, se redă modul de luminat, melodia specifică modului, afisarea pe lcd a modului si a volumui. Pentru asta utilizez un contor al modurilor. In total sunt 6 moduri de luminat.
• Dacă s-a detectat schimbarea volumului atunci se scade/mareste volumul si se afisează pe lcd.
• După se termină melodia specifica modului se repune din nou (redare continua).

Moduri de luminare

• Mod 1 - staticColors()
  • Funcție: Reacționează la lumina ambientală, in functie de valorile primite de la fotorezistor.
  • Logică: Daca valoarea scade sub 250 (întuneric) → ciclează Roșu/Verde/Albastru
  • Peste 250 (luminos) → LED-urile se sting
• Mod 2 - fadingColors()
  • Efect: Tranziție rainbow smooth, se joaca si cu intensitatea luminii
  • Faze: Roșu→Galben→Verde→Cyan→Albastru→Magenta→Roșu
• Mod 3 - blinkRGB()
  • Efect: Clipire rapidă în alb
  • Frecvență: 200ms ON/OFF
• Mod 4 - fadeWhiteBlue()
  • Efect: Tranziție relaxantă alb↔albastru
  • Utilizare: Mod de relaxare/somn
• Mod 5 - rainbowFade()
  • Efect: Rainbow dinamic cu direcții independente pentru R/G/B
  • Complexitate: Fiecare culoare se mișcă independent
• Mod 6 - pingPong()
  • Efect: Alternare între LED1 și LED2
  • Culoare: Fuchsia (roșu + albastru)

schimbareMod()

• Funcția de întrerupere (ISR)
• Setează doar flag-ul, procesarea se face în loop()

setAll()

• Setează ambele LED-uri la aceeași culoare
• Folosește analogWrite() pentru PWM

Cod github

Proiect IP

Dupa terminarea constructiei hardware si software, am realizat prototipul la lampa(fara exterior prietenos vizual care sa arate ca o lampa). La pornirea ei se va porni automat modul 1 de luminat care este afisat si pe lcd impreuna cu volumul difuzorului. La primul mod nu o sa porneasca luminile automat daca in camera lumina este puternica, daca in camera este intuneric atunci va incepe jocul de lumini, melodia este redata in fundal indiferent de lumina de afara. Celelalte moduri nu depind de lumina ambientala, fiecare mod are o melodie proprie si joc de lumini propriu. Pentru a schimba modul trebuie facut o singura apasare pe senzor, pentru a marii volumul 2 apasari pe senzor, iar pentru a scade volumul 3 apasari.

A fost un proiect interesant de implementat si mi-a facut placere sa lucrez la el. Pe parcursul lui am intampinat si mici probleme cum ar fi lipirea pinilor de la adaptorul I2C la lcd (nu mi-a iesit si am cumparat altul gata lipit ), dar si probleme de afisare a scrisului pe lcd (solutia a fost o alta biblioteca decat cele gasite pe arduino IDE, se află in arhiva cu proiectul), probleme cu citirea dfplayer-ului, dupa ore de stat si de analizat problema, mi-am pus intrebarea daca poate sa fie de la pinul care a venit lipit prost. Asa ca am mai cumparat alt dfplayer si inca un card microsd cu o clasa mai inferioara (de preferat clasele 1-4 si maxim 32gb) si pana la urma a functionat, iar in cod mi-a placut sa ma joc cu modurile de luminat.

Arhiva contine: poze cu schema, biblioteca de la lcd+i2c si codul.

lampa_interactiva_neculau_sanda.zip

Pentru a afla registri pentru scrierea sriala m-am documentat din urmatoarele resurse documentatie placuta artmega 2560, pagina 400(tabel cu registri descrisi)

Pentru a implementa functiile de scriere citire si transmitere pe serial datasheet, paginile 149, 150, 151, 152 Export to PDF