Dinu Petruț 334CD

Proiectul este o staţie meteo portabilă care:

• măsoară temperatura, presiunea atmosferică şi umiditatea
• procesează valorile pe un Arduino Uno R3
• afișează date pe un ecran LCD şi un LED RGB
• trimite măsurătorile pe interfaţa serială USB
• salvează datele pe un card MicroSD

• Data Acquisition
  • Termometru – măsoară temperatura ambientă
  • Barometru – măsoară presiunea atmosferică
  • Humidity Sensor – măsoară umiditatea relativă
• Processing (Arduino Uno R3)
  • Unitate centrală care citeşte semnalele de la senzori şi rulează logica software
• User Interface
  • LCD Display – afișează valorile măsurate
  • RGB LED – indică starea sistemului (verde = OK, roşu = alertă)
• Storage
  • MicroSD Card – arhivează periodic datele

• Sensor Drivers
  • Biblioteci pentru citirea datelor brute (ADC, I²C)
• Data Processing Algorithm
  • Conversie ADC → unităţi fizice (°C, hPa, %)
  • Verificare praguri şi calcul medii/tendinţe
• Display Driver
  • Actualizează textul şi layout-ul pe LCD
• LED Control
  • Configurează pin-ii PWM pentru LED RGB
  • Setează culoarea după starea valorilor
• SD Logging Module
  • Deschide şi scrie fişiere CSV pe cardul MicroSD
• Serial Communication Module
  • Transmite date în timp real prin USB-Serial

1. Arduino Uno R3
2. GY-BME280-3.3 (senzor temperatură, presiune, umiditate)
   • VCC → 3.3 V
   • GND → GND
   • SDA → A4
   • SCL → A5
3. LCD 16×2 cu interfaţă I²C
   • VCC → 5 V
   • GND → GND
   • SDA → A4
   • SCL → A5
4. Modul microSD-card (SPI + level-shifter) + card microSD 32 GB
   • VCC → 5 V
   • GND → GND
   • CS → D10
   • MOSI → D11
   • MISO → D12
   • SCK → D13
5. Conexiune USB-Serial (UART)
   • TX/RX integrate → Serial Monitor 115200 baud
6. Modul RTC DS3231
   • VCC → 5 V
   • GND → GND
   • SDA → A4
   • SCL → A5
7. Senzor capacitiv TTP223
   • VCC → 5 V
   • GND → GND
   • OUT → D2
8. Led RGB
   • R-pin → Rezistor 220 Ω → D4
   • G-pin → Rezistor 220 Ω → D5
   • B-pin → Rezistor 220 Ω → D6
   • Cathode (–) → GND

Pentru că nu am găsit componentele pe Wokwi, am realizat următoarele modificări hardware:

• Am înlocuit senzorul BME280 (care măsura temperatura, umiditatea și presiunea) cu un senzor DHT22, care măsoară doar temperatura și umiditatea și am folosit un potențiometru pentru a ajusta presiunea.

• În locul senzorului tactil TTP223, am folosit un buton pushdown simplu pentru a simula interacțiunea utilizatorului.

Mediu de dezvoltare: Arduino IDE

Librării folosite:

• Wire.h - comunicare I2C
• SPI.h - comunicare SPI
• SD.h - interfață SD-card
• Adafruit_Sensor.h - framework comun pentru senzori Adafruit
• Adafruit_BME280.h - BME280 (temperatură, umiditate, presiune)
• LiquidCrystal_I2C.h - afișaj LCD I2C 16×2
• RTClib.h - RTC DS3231

Sistemul are 6 moduri între care se poate comuta la apăsarea butonului tactil. Trecerea de la un mod la altul este liniară (0 → 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 0), iar modurile sunt:

• mode_0 (Temperatură): Se măsoară temperatura curentă cu BME280. Pe LCD apare „Temperature” și valoarea actuală în °C. Este transmis și în Serial Monitor.
• mode_1 (Prag): Se citește valoarea pragului de temperatură de la potențiometrul conectat pe A0 (0–50 °C). Pe LCD apare „Threshold” și valoarea. Este transmis și în Serial Monitor.
• mode_2 (Umiditate): Afișează umiditatea relativă (%) de la BME280 pe LCD („Humidity: xx.x %”) și în Serial Monitor.
• mode_3 (Presiune): Afișează presiunea atmosferică (hPa) de la BME280 pe LCD („Pressure: xxxx.x hPa”) și în Serial Monitor.
• mode_4 (Ceas digital): Afișează ora în format HH:MM cu cifre mari pe LCD, folosind caractere speciale (big digits). Ora este preluată de la RTC DS3231.
• mode_5 (Dată și zi): Afișează ziua curentă a săptămânii și data în format „DD/MM/YYYY”. Informația vine de la RTC DS3231 și apare și în Serial Monitor.

În plus, sistemul oferă:

• Alertă temperatură: Dacă temperatura depășește pragul setat:
  • LED-ul de pe pinul 7 (roșu) se aprinde, iar cel verde se stinge
  • Pe LCD apare mesajul:

!!! TEMP ALERT !!! T > prag °C

• Mesajul rămâne afișat 2 secunde, apoi LCD-ul se curăță
• Avertizarea este transmisă și în Serial Monitor

• Logare pe SD (log.csv): Se acumulează un eșantion pe secundă pentru:
  • Temperatura
  • Umiditate
  • Presiune

  La fiecare 10 secunde:
  * Se calculează mediile
  * Se scrie în fișierul `log.csv` sub forma:
    YYYY-MM-DD,HH:MM:SS,tAvg,hAvg,pAvg
  * Dacă fișierul este gol, se adaugă antetul:
    Date,Time,Temp,Hum,Pres
  * Se resetează acumulările și contorul
  * Se afișează mesajul „Saved to SD !” pe LCD timp de 1 secundă

GitHub Repository: https://github.com/petrutdinu/Meteo-station

Stația meteo prezentată reușește să integreze concepte esențiale din domeniul sistemelor embedded și să le transforme într-un instrument practic, ușor de extins și aplicabil în scenarii reale de monitorizare IoT.

• Documentație oficială Arduino: https://www.arduino.cc/
• Arduino IDE: https://www.arduino.cc/en/software
• Bibliotecă Adafruit BME280:
  • https://github.com/adafruit/Adafruit_BME280_Library
• Bibliotecă Adafruit Sensor:
  • https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor
• Bibliotecă LiquidCrystal_I2C:
  • https://github.com/johnrickman/LiquidCrystal_I2C
• Bibliotecă RTClib:
  • https://github.com/adafruit/RTClib
• Bibliotecă SD.h (inclusă în Arduino)
• Exemple din comunitatea Arduino (forumuri, GitHub, etc.)

• Datasheet BME280 (Bosch): https://www.bosch-sensortec.com/products/environmental-sensors/humidity-sensors-bme280/
• Datasheet DS3231 RTC: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS3231.pdf
• Modul SD card reader – specificații generale
• Afișaj LCD 16×2 cu interfață I2C – compatibil PCF8574
• Schemă fire/pinout Arduino UNO/Nano
• Documentație despre potențiometru analogic și legarea pe pin analogic A0
• Buton tactil digital (cap touch sensor TTP223) – documentație tehnică

Export to PDF