Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2022:agmocanu:incuietoare_cu_alarma [2022/05/09 08:30]
mihai.calitescu [Descriere generală]
+++ pm:prj2022:agmocanu:incuietoare_cu_alarma [2022/05/27 19:34] (current)
mihai.calitescu [Bibliografie/Resurse]
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Incuietoare cu alarma ======
 ===== Introducere =====
-<note tip>
 Proiectul implementeaza o incuietoare simpla cu alarma si cateva feature-uri suplimentare.
 Folosind un keypad, un client poate introduce o parola (stocata in ROM, adica flash-uita deja in memoria arduino-ului, care poate fi configurata la achizitia incuietorii). In cazul in care parola introdusa este corecta, vom actiona un servomotor care deblocheaza incuietoarea. In caz contrar un buzzer va incepe sa atentioneze o incercare nereusita si cante un sunet ascutit timp de cateva secunde.
-Pentru a introduce un nivel suplimentar de securitate, vom permite deblocarea alarmei doar daca parola a fost introdusa de o persoana (pentru a combate incercarile de deblocare ale unui robot, sau pur si simplu ca un failsafe suplimentar). Acest lucru il vom face cu un senzor de temperatura. Clientul va trebui sa introduca parola in timp ce se aseza in fata senzorului (montat in alarma); iar senzorul va permite deschiderea doar daca va detecta caldura
-Mi s-a parut interesanta ideea de incuietoare inteligenta si am incercat sa adaug cat mai multe feature-uri pentru a adauga nivele noi de securitate si failsafe-uri.
-Aceasta alarma ar putea fi folosita la o intrare de bloc / intrare intr-un institutie cu usurinta deoarece este foarte usor de produs la un cost redus.
-</note>
 ===== Descriere generală =====
-Pentru a introduce un nivel suplimentar de securitate, vom permite deblocarea alarmei doar daca parola a fost introdusa de o persoana (pentru a combate incercarile de deblocare ale unui robot, sau pur si simplu ca un failsafe suplimentar). Acest lucru il vom face cu un senzor de temperatura. Clientul va trebui sa introduca parola in timp ce se aseza in fata senzorului (montat in alarma); iar senzorul va permite deschiderea doar daca va detecta caldura
+Pentru a introduce un nivel suplimentar de securitate, vom permite deblocarea alarmei doar daca parola a fost introdusa de o persoana (pentru a combate incercarile de deblocare ale unui robot, sau pur si simplu ca un failsafe suplimentar). Acest lucru il vom face cu un senzor de temperatura. Clientul va trebui sa introduca parola in timp ce se aseza in fata senzorului (montat in alarma); iar senzorul va permite deschiderea doar daca va detecta caldura.
-Mi s-a parut interesanta ideea de incuietoare inteligenta si am incercat sa adaug cat mai multe feature-uri pentru a adauga nivele noi de securitate si failsafe-uri.
+Deoarece senzorul de temperatura este inconsistent si nu da rezultate exact de multe ori, am introdus si un feature in care putem da toggle
+la verificarea temperaturii dupa ce introducem parola. Daca apasam tasta 'A' de pe keypad, feature-ul sa va dezactiva daca era activat (sau va fi activat daca era dezactivat inainte).
+Am introdus si 2 mecanisme de timeout in incuietoare:
+  - Din momentul in care introducem prima cifra in alarma avem 16 secunde sa introducem restul, sau alarma va porni si progresul se va reseta
+  - Dupa ce am introdus corect parola avem din nou 16 secunde sa aducem senzorul de temperatura la valoarea setata (20 de grade Celsius) pentru a deschide incuietoarea
+Terminarea timerelor duce la resetarea mecanismului si pornirea alarmei.
 Aceasta alarma ar putea fi folosita la o intrare de bloc / intrare intr-un institutie cu usurinta deoarece este foarte usor de produs la un cost redus.
@@ Line 37: / Line 33: @@
     * Senzor umiditate si temperatura
 </note>
-{{:pm:prj2022:agmocanu:schema_electrica.png?700|}}
+Schema electrica:
+{{:pm:prj2022:agmocanu:mcalitescu_electric_scheme_project.png?link&800|}}
 ===== Software Design =====
-<note tip>
+Am folosit Arduino IDE (TODO Link) pentru a scrie programul. Bibliotecile folosite sunt:
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
+  * Keypad library [[https://github.com/Chris--A/Keypad|]]
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
+  * Lcd with I2C [[https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/liquidcrystal-i2c/|]]
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
+  * Servo [[https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/servo/|]]
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
+  * DHT11 Temperature library [[https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/dht-sensor-library/|]]
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
+Programul foloseste 4 obiecte principale initializate global:
+  * Ecranul LCD care comunica cu placuta prin I2C
+  * Servo-ul care foloseste timer 1 pentru a comunica cu arduino
+  * Senzorul de temperatura DHT11 care comunica cu arduino prin timer 0
+  * Keypad-ul initializat cu pinii de pe arduino si caracterele desenate fizic pe butoane
+<note>
+Buzzer-ul este controlat printr-o functie "ring_buzzer" care va face buzzerul sa sune timp de o perioada scurta si va afisa un mesaj pe lcd. (nu avem nevoie de obiect special pentru el, il controlam doar prin pin)
 </note>
+Printre celelalte variable globale ale systemului, avem si parola pe care o introduce user-ul si parola corecta cu care este ea verificata. Practic parola de referinta pe care utilizatorul tebuie sa o introduca sa afla in ROM-ul sistemului. (read-only din punctul de vedere al utilizatorului)
+__Functii implementare:__
+  * **init_lcd()**
+Initializeaza ecranul cu informatiile pe care ar trebui sa le vada user-ul la inceput, adica un prompt pentru a-i spune sa introduca parola
+  * **setup()**
+Functia principala de arduino va initializa componentele sistemului: lcd-ul, buzzer-ul (il va opri deoarece el default face zgomot), servo-ul (si va pozitiona bratul la 0 grade), senzorul de temperatura DHT11, timerul 2 folosit pentru feature-uri de timeout (descrise mai jos). Am folosit timer 2 pentru timeout deoarece celelalte 2 timere erau folosite de bibliotecile servo-ului si a DHT-ului. Am ales sa folosesc un prescaler de 1024 si intreruperea //TIMER2_COMPA_vect//
+  * **reset_lock()**
+Reseteaza progresul facut de user in introducerea parolei. Avem cateva variabile in care se tine minte starea parolei introduse de user, iar apeland aceasta functie vom reseta acest progres.
+  * **ISR(TIMER2_COMPA_vect)**
+Intreruperea setata pe timer2, tot ce face ea este sa decrementeze un contor. Vom folosi aceasta intrerupere pentru a seta niste timeout-uri pentru anumite operatii. Spre exemplu daca dorim ca o anumita funcite/actiune din aplicatie sa aiba un anumit timeout (si nu vrem sa facem busy waiting) vom seta variabila //counter// la o valoare specifica timpului pe care vrem sa il dam ca timeout si vom verifica in fiecare iteratie din loop daca valoarea variabilei a ajuns sub 0 (timpul a expirat). Cand se intampla asta vom declansa un alt eveniment si vom trata situatia de timeout. De asemenea avem un mecanism si pentru cazul in care operatia s-a incheiat inainte ca timerul sa ajunga la 0. In acest caz nu vom mai verifica valoarea variabilei si vom continua flow-ul obisnuit al programului.
+  * **is_digit(char c)**
+O functie triviala care verifica pe baza tabelului ASCII daca caracterul primit este o cifra sau nu.
+  * **print_password_progress()**
+Functia se uita la progresul parolei introduse de user si afiseaza in functie de cate cifre mai are de introdus informatii pe ecran. Daca user-ul mai are de introdus cifre vom afisa ce a introdus pana in momentul respectiv si un prompt pentru a introduce in continuare.
+Cand am introdus toate cele 4 cifre ale parolei vom afisa parola finala introdusa si vom continua cu validarea acesteia.
+  * **check_passwd()**
+Functia va verifica daca parola introdusa de user este aceasi cu cea memorata in ROM (ca variabila globala in cod).
+  * **ring_buzzer(char message[])**
+Functia va tine buzzerul pornit timp de cateva secunde si va afisa mesajul primit ca parametru pe ecran.
+  * **open_door()**
+Servo-ul se va deschide gradual (de la 0 grade la 130 de grade) pentru a permite cutiei sa se deschida in totalitate.
+  * **close_door()**
+Vom inchide servo-ul gradual (de la 130 la 0 grade). Se apeleaza dupa open_door() si permite cutiei sa se inchida pana la capat.
+  * **toggle_door()**
+Functia va deschide usa, va astepta cu ea ridicata un timp (2 secunde setat de mine), iar apoi o va inchide.
+  * **reset_lcd()**
+Vom sterge orice avem pe ecran in momentul de fata si vom afisa prompt-ul de introducere a parolei.
+  * **loop()**
+Functia verifica anumite functionalitati cheie ale incuietorii cum ar fi:
+  - Odata ce introducem prima tasta de la keypad vom incepe timer-ul cu un timout de //16 secunde//
+  - La fiecare cifra introdusa vom schimba prompt-ul pe ecran cu progresul actual al parolei
+  - Daca parola finala este incorecta vom suna buzzerul
+  - Daca parola finala este corecta verificam senzorul de temperatura, daca timp de 16 secunde acesta nu indica peste o anumita temperatura vom intra in procedura de "fail", adica vom suna buzzerul si reseta alarma; insa daca ajunge la temperatura in acest timp vom actiona servomotorul si deschide usa
+  - Putem de asemenea prin apasarea tastei 'A' sa facem toggle la variabila "will_read_temp". Aceasta controleaza mecanismul de bypass al verificarii temperaturii. Daca acest feature este oprit, incuietoarea nu va mai verifica temperatura pentru a o deschide, va fi necesara doar introducerea parolei
 ===== Rezultate Obţinute =====
-<note tip>
+{{:pm:prj2022:agmocanu:mcalitescu_proiect_demo_5.jpeg?nolink&700|}}
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
-</note>
+{{:pm:prj2022:agmocanu:mcalitescu_proiect_demo_1.jpeg?nolink&700|}}
+{{:pm:prj2022:agmocanu:mcalitescu_proiect_demo_3.jpeg?nolink&700|}}
+{{:pm:prj2022:agmocanu:mcalitescu_proiect_demo_2.jpeg?nolink&700|}}
+{{:pm:prj2022:agmocanu:proiect_demo_4.jpeg?nolink&700|}}
+<note>
+  * **[[https://www.youtube.com/watch?v=jRzkSxEq-so|Youtube DEMO]]**
+</note>
 ===== Concluzii =====
+Am vazut cate feature-uri aditionale poate sa aiba o simpla alarma, plecand de la ideea de o alarma simple cu keypad si buzzer am ajuns sa introduc feature-uri precum: senzor de temperatura pentru detectia persoanei care deblocheaza alarma, timout la introducerea parolei, timeout la detectia persoanei, etc.
+Totusi, aceste feature-uri vin cu diferite trade-off uri si requirement-uri, spre exemplu:
+  * incercand sa introduc feature-ul de timeout, folosind un timer de pe arduino (unul din cele 3 puse la dispozitie) am ales prima data timer-ul 1, insa ceva nu functiona, astfel am vazut ca biblioteca de servo foloseste acest timer pentru anumite functionalitati. Incercand apoi timer0 am vazut ca senzorul de temperatura DHT11 nu merge, afland dupa debug ca biblioteca de DHT foloseste timer 0. Am ajuns astfel sa folosesc timer2 pentru functia de timeout si am luat valorile de prescaling din datasheet-ul **ATmega328P**
+  * am facut eforturi la nivelul hardware pentru a lega bratul servomotorului de mai mult betisoare de cafea de la 5 To Go-ul din fata facultatii astfel incat sa se deschida capacul unei cutii.
+  * senzorul DHT11 este destul de inconsistent, se incalzeste greu la temperatura dorita si are pinii foarte subitiri si fragili. Pentru ca incuietoarea sa fie reliable ar fi necesar un senzor mai performant, mai precis, mai sensibil la temperatura.
+Proiectul a fost interesant de realizat si a fost un challenge atat la nivel software si la nivel hardware, am invatat skill-uri noi precum lipire pinilor: am lipit singur (si cu ajutorul laborantului) un driver I2C de un LCD
 ===== Download =====
-<note warning>
+<note>
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
+O arhiva cu codul proiectului poate fi descarcata la acest link {{:pm:prj2022:agmocanu:calitescu_mihai-gabriel_331cb_proiect.zip|}}
-Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea **Add Images or other files**. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul **:pm:prj20??:c?** sau **:pm:prj20??:c?:nume_student** (dacă este cazul). **Exemplu:** Dumitru Alin, 331CC -> **:pm:prj2009:cc:dumitru_alin**.
+De asemenea codul proiectului poate fi vazut si pe [[https://github.com/mihaigabriel18/PM-Labs/tree/master/Proiect/project|github]]
 </note>
 ===== Jurnal =====
-<note tip>
+  * 2 - 6 Mai
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
-</note>
+Alegerea tema proiect si dat comanda de piese, asigurat ca piesele primite functioneaza
+  * 9 - 13 Mai
+Conturarea proiectului, a workflow-ului alarmei si a requirement-urilor software pentru fiecare componenta in parte
+  * 16 - 20 Mai
+Lipire piese, asamblare hardware, punerea proiectului in cutie si fixarea lui
+  * 23-27
+Implementarea alarmei in software si terminarea proiectului
 ===== Bibliografie/Resurse =====
-<note>
+  * [[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf|Datasheet]]
-Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab2-2022|Lab 2 - Timere]]
-</note>
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab3-2022|Lab 3 - Servo]]
+  * [[https://create.arduino.cc/projecthub/pibots555/how-to-connect-dht11-sensor-with-arduino-uno-f4d239|Folosire senzor DHT11]]
+  * [[https://create.arduino.cc/projecthub/Arnov_Sharma_makes/lcd-i2c-tutorial-664e5a|Conectare LCD I2C]]
+  * [[https://www.instructables.com/ACTIVE-BUZZER-WITH-ARDUINO-UNO-R3/#:~:text=As%20a%20type%20of%20electronic,electronic%20products%20for%20voice%20devices.|Folosire buzzer activ]]
+  * [[https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-timer-tutorial#:~:text=A%20timer%20uses%20counter%20which,for%20every%2062%20nano%20second.| Timer in Arduino]]
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>