Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:alexandru.predescu:philip.agapie [2026/05/09 17:56]
alexandru.predescu created
+++ pm:prj2026:alexandru.predescu:philip.agapie [2026/05/23 23:24] (current)
andrei.cotiga [Descriere generală]
@@ Line 1: / Line 1: @@
-TODO
+===== SmartMug Monitor ======
+===== Introducere =====
+Ce face: Proiectul este un suport inteligent care masoara temperatura lichidului in timp real. Afiseaza datele pe LCD si
+ma avertizeaza prin LED si buzzer cand bautura este prea fierbinte sau tocmai buna de consum. Un senzor LDR pune
+sistemul in repaus automat cand ridic cana.
+Scopul: Vreau sa evit arsurile si situatiile in care uit bautura pe birou pana se raceste complet.
+Ideea de pornire: In timpul orelor lungi de invatat imi pierdeam concentrarea si ajungeam sa beau cafeaua prea fierbinte
+sau complet rece.
+Utilitate: SmartMug Monitor monitorizeaza constant starea bauturii. Astfel raman concentrat pe invatat si primesc alerte
+clare doar cand actiunea mea este necesara.
+===== Descriere generală =====
+{{:pm:prj2026:alexandru.predescu:blocagapi2.jpeg?600|}}
+Sistemul primeste curent printr un cablu micro USB direct din laptop. Creierul intregului montaj este placa de
+dezvoltare ATmega328P Xplained Mini care controleaza toate modulele pe care le am adaugat pe breadboard.
+Pe partea de intrare folosesc un senzor analogic LM35 prins de exteriorul canii ca sa citesc temperatura si un senzor de
+lumina LDR pus sub cana. LDR ul detecteaza lumina din camera cand ridic cana de pe suport, iar microcontrolerul stie
+astfel sa opreasca alertele. Mai am si un buton push ca sa pornesc manual sistemul din starea de asteptare.
+Pe partea de iesire am un ecran LCD 1602 cu modul I2C care imi afiseaza temperatura exacta si mesajele de stare. Mai
+folosesc un LED RGB care isi schimba culoarea in functie de cat de fierbinte e bautura si un buzzer pasiv care ma anunta
+cand pot sa beau in siguranta. Microcontrolerul ia datele de la senzori si decide in timp real ce sa scrie pe ecran si
+cum sa controleze lumina si sunetul.
+===== Hardware Design =====
+^ # ^ Componenta ^ Cantitate ^ Rol ^
+| 1 | Placuta de dezvoltare ATmega328P Xplained Mini | 1 | Controlul sistemului si procesarea datelor |
+| 2 | Modul senzor de temperatura LM35 | 1 | Citirea valorilor termice de pe exteriorul canii |
+| 3 | Modul senzor de lumina LDR | 1 | Detectarea ridicarii canii pentru oprirea alertelor |
+| 4 | Modul buton switch | 1 | Activarea manuala a sistemului |
+| 5 | Modul buzzer pasiv | 1 | Generarea avertizarilor sonore de tip PWM |
+| 6 | Modul LED RGB | 1 | Semnalizarea vizuala a starilor de temperatura |
+| 7 | Display LCD 1602 cu interfata I2C | 1 | Afisarea temperaturii si a mesajelor de stare |
+| 8 | Set rezistente (utilizare 220 ohmi) | 1 | Protectia componentelor si limitarea curentului |
+| 9 | Breadboard 400 puncte si fire jumper | 1 | Realizarea conexiunilor fizice intre module |
+| 10 | Cablu date micro USB | 1 | Alimentarea si programarea microcontrolerului |
+Am finalizat montarea și cablarea tuturor componentelor pe breadboard și le-am conectat cu succes la placa ATmega328P
+Xplained Mini. Din punct de vedere fizic, prototipul este complet asamblat, iar toate legăturile electrice sunt sigure.
+Codul rulează stabil pe microcontroler, realizând achiziția automată de date de la senzori și gestionarea alertelor.
+Sistemul reacționează instantaneu la modificările din mediu: ecranul LCD își actualizează valorile în timp real, LED-ul
+RGB își schimbă culorile în funcție de temperatură, buzzerul emite semnalele sonore setate, iar butonul push și senzorul
+LDR controlează corect stările de funcționare și repaus.
+Componentele folosite și rolul lor în proiect:
+*Plăcuța ATmega328P Xplained Mini*: Reprezintă creierul întregului montaj. Colectează datele trimise de senzori, rulează
+algoritmul de control în timp real și comandă ecranul, buzzerul și culorile luminoase.
+*Senzor de temperatură LM35* (Conectat la pinul PC0): Se fixează pe exteriorul cănii pentru a citi temperatura
+lichidului în mod constant și pentru a trimite alerte dacă băutura este prea fierbinte sau dacă s-a răcit.
+*Modul senzor de lumină LDR* (Conectat la pinul PC1): Se poziționează direct sub cană. Detectează lumina din cameră în
+momentul ridicării cănii de pe suport și transmite microcontrolerului comanda de oprire imediată a alertelor sonore.
+**
+Buton push switch** (Conectat la pinul PD2): Funcționează ca un comutator manual de siguranță. Oferă posibilitatea de a
+opri complet monitorizarea sau de a trezi sistemul instantaneu din starea de repaus.
+*Display LCD 1602 cu modul I2C* (Conectat la pinii PC4 / SDA și PC5 / SCL): Afișează temperatura exactă în grade Celsius
+și mesaje clare de stare privind starea băuturii.
+*Modul buzzer pasiv* (Conectat la pinul PB1): Emite sunete scurte sau alarme pe frecvențe diferite pentru a atrage
+atenția în timpul orelor lungi de învățat.
+*LED RGB* (Conectat la pinii PD3, PD5 și PD6): Își schimbă culoarea dinamic pentru a indica starea băuturii dintr-o
+privire, fără a fi necesară citirea ecranului (Roșu pentru fierbinte, Verde pentru gata de băut și Albastru pentru
+rece).
+*Set rezistențe de 220 ohmi*: Sunt montate în serie pe firele LED-ului RGB pentru a limita curentul electric și pentru a
+proteja pinii plăcuței de dezvoltare.
+**
+Breadboard și fire jumper**: Asigură realizarea tuturor legăturilor fizice și distribuirea alimentării de la placă către
+restul modulelor.
+Ce pini folosesc pentru fiecare componentă și de ce:
+*Pinul PC0* (Analog 0) -> Senzorul LM35: Destinat citirii semnalului analogic de tensiune trimis de senzor. Portul C
+este legat direct la convertorul analog-digital (ADC) al plăcuței, fiind singura modalitate de a transforma variația de
+tensiune în grade Celsius.
+*Pinul PC1* (Analog 1) -> Modulul LDR: Ales tot pentru funcția hardware ADC de pe Portul C, necesară pentru a măsura și
+traduce variațiile de lumină sub formă de numere în intervalul 0 - 1023.
+*Pinul PD2* -> Butonul Push: Dispune de o funcție hardware dedicată numită întrerupere externă (INT0). Permite oprirea
+instantanee a restului de cod la apăsarea butonului, fără ca această comandă să fie blocată sau întârziată de pauzele
+(delay) din programul principal.
+*Pinul PB1* -> Buzzerul Pasiv: Reprezintă pinul hardware dedicat OC1A, conectat la timerul intern al plăcii. Permite
+generarea unor frecvențe audio curate prin funcția tone, fără a încărca procesorul cu calcule suplimentare.
+*Pinii PD3, PD5 și PD6* -> LED-ul RGB: Dispun de funcție hardware PWM (Pulse Width Modulation). Permit variația fină a
+tensiunii de ieșire pentru a controla intensitatea fiecărei culori în parte (Roșu, Verde, Albastru) și pentru a obține
+nuanțe curate.
+*Pinii PC4 (SDA) și PC5 (SCL)* -> Display-ul LCD: Reprezintă liniile dedicate pentru protocolul de comunicare serială
+I2C. Permit controlul complet și transmiterea datelor către ecranul LCD folosind doar două fire, economisind restul
+pinilor digitali ai plăcuței.
+{{:pm:prj2026:alexandru.predescu:poza1ag.jpeg?600|}}
+{{:pm:prj2026:alexandru.predescu:poza2ag.jpeg?600|}}
+{{:pm:prj2026:alexandru.predescu:poza3ag.jpeg?600|}}
+===== Software Design =====
+Stadiul implementarii software
+Codul este finalizat si functional pe placa. Programul citeste senzorii continuu, proceseaza datele si actualizeaza LCD
+ul, LED ul si buzzerul in timp real.
+Motivatia bibliotecilor
+Wire.h: Necesara pentru initierea comunicatiei I2C.
+LiquidCrystal I2C.h: Simplifica controlul ecranului prin comenzi directe, eliberand codul de manipularea manuala a
+registrilor.
+Functionalitati din laborator
+ADC: Transforma tensiunea analoaga de la senzorii LM35 si LDR in valori numerice.
+Intreruperi Externe: Butonul foloseste un pin de intrerupere pentru a pune sistemul pe pauza instantaneu, blocand restul
+codului.
+PWM si Timere: Controleaza intensitatea culorilor LED ului RGB si genereaza frecventele audio pentru buzzer.
+I2C: Asigura comunicatia cu ecranul LCD folosind doar doua fire de date SDA si SCL.
+Scheletul proiectului
+Functia setup initializeaza pinii si intreruperea. Functia loop verifica intai starea butonului. Apoi citeste LDR ul
+pentru a detecta cana. Daca sistemul e activ, face 10 citiri succesive pentru temperatura si afiseaza media. Peste 32 de
+grade activeaza alarma si aprinde rosu. Intre 25 si 32 de grade emite un bip si aprinde verde. Sub 25 de grade aprinde
+albastru.
+Calibrarea senzorilor
+LDR: Calibrare empirica prin Serial Monitor. Valorile citite au fost peste 100 in lumina si 20 in intuneric cu cana
+pusa. Pragul din cod a fost setat la 80.
+LM35: Calibrare matematica. Valoarea ADC este convertita in temperatura calculand raportul la referinta de 5000mV a
+placii, senzorul oferind 10mV per grad Celsius.
+Optimizari realizate
+Optimizare ADC contra zgomotului electric: Am implementat o mediere software din 10 citiri consecutive la distanta de 10
+milisecunde pentru a stabiliza temperatura afisata.
+Optimizare buton prin debouncing: Am creat un filtru software folosind functia millis care ignora automat fluctuatiile
+mecanice ale contactelor timp de 250 de milisecunde dupa apasare.
+Justificarea utilizarii functionalitatilor din laborator
+Ca sa fac ideea sa mearga, m am folosit de mai multe concepte invatate practic:
+Convertorul Analog Digital (ADC): Il folosesc constant ca sa citesc voltajul de la senzorul de temperatura LM35 si de la
+cel de lumina LDR, transformand tensiunea in valori numerice pe care sa le pot prelucra matematic.
+Intreruperi Externe: Am legat butonul fix pe un pin de intrerupere hardware. E super util pentru ca, indiferent ce
+instruciuni se executa in acel moment, cand apas butonul procesorul declanseaza intreruperea si imi opreste
+monitorizarea instantaneu.
+Semnale PWM si Timere: Ca sa controlez cat de tare si in ce culoare se aprinde LED ul RGB, am folosit pinii de PWM
+hardware. Modific factorul de umplere din cod si obtin fix nuanta de care am nevoie pentru temperatura curenta. Tot cu
+timerele interne generez si notele audio pentru buzzer.
+Comunicatia I2C: A fost esentiala ca sa leg ecranul la placa folosind doar 2 fire de date (SDA si SCL), economisind o
+groaza de pini pentru restul pieselor.
+Explicarea scheletului proiectului
+Structura codului are cele doua functii clasice, setup() si loop(), plus o functie separata numita schimba_stare()
+pentru intreruperea butonului.
+In setup() fac setarile initiale pentru pini, pornesc ecranul si atasez intreruperea.
+In loop() se intampla toata logica: prima data codul verifica daca am oprit manual sistemul din buton. Daca e pornit,
+verifica senzorul LDR sa vada daca am cana pe suport. Daca este acolo, face o medie din 10 citiri ale temperaturii ca sa
+am o valoare curata, fara zgomot. Valoarea asta ajunge pe ecran, iar printr un set de decizii aprind LED ul si buzzerul:
+peste 60 de grade da alarma si se face rosu, intre 40 si 60 de grade da un bip scurt de confirmare si se face verde, iar
+sub 40 se face albastru.
+===== Rezultate Obţinute =====
+Tot sistemul a fost validat direct pe birou, testandu l cu o cana de apa fierbinte. Elementul de noutate, adica detectia
+contextului prin senzorul LDR, functioneaza perfect: cand am ridicat cana, totul s a stins instantaneu, exact cum mi am
+propus ca sa nu ma deranjeze alertele in timp ce beau.
+Cand am lasat cana pe suport, am vazut cum temperatura crestea pe ecran, LED ul s a facut rosu si a pornit alarma. Cand
+apa a coborat sub 60 de grade, sistemul a comutat instantaneu pe verde cu mesajul "Gata de baut". Toate modulele
+hardware interactioneaza impecabil cu logica scrisa.
+===== Concluzii =====
+Proiectul si a atins scopul initial suta la suta. Am reusit sa construiesc un dispozitiv practic care imi rezolva
+problema cu bautul cafelei reci in timpul invatatului. Dincolo de utilitatea lui pe biroul meu, proiectul m a ajutat sa
+inteleg mult mai clar cum se leaga partea teoretica de programare a registrilor cu piesele fizice pe care pui mana, in
+special lucrul cu intreruperile hardware si traductoarele analogice.
+===== Download =====
+{{:pm:prj2026:alexandru.predescu:smartmug.zip|}}
+===== Jurnal =====
+Saptamana 1: Alegerea ideii de proiect pe baza unei nevoi personale. Comandarea pieselor si documentarea pe datasheet
+uri pentru pinii de la ATmega328P.
+Saptamana 2: Realizarea conexiunilor hardware pe breadboard. Testarea individuala a ecranului I2C si a butonului de
+push.
+Saptamana 3: Scrierea codului principal. Integrarea senzorului de temperatura LM35 si a modulului LDR. Reglarea
+factorului de umplere PWM pentru culorile LED ului RGB.
+Saptamana 4: Testarea finala a sistemului pe birou cu o cana reala. Fixarea debouncing ului la buton, calibrarea
+senzorului LDR la lumina din camera mea si redactarea documentatiei de laborator.
+===== Bibliografie/Resurse =====
+Instrument generare diagrame: Mermaid (pentru diagrama de flux logic a sistemului)
+Proiectare circuit și schemă electrică: tinkercad (pentru vizualizarea conexiunilor hardware)
+Datasheet ATmega328P: Documentația oficială pentru identificarea pinilor ADC, PWM și a întreruperilor hardware