Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:atoader:anicolaescu2602 [2026/05/12 19:41]
anicolaescu2602 [Software Design]
+++ pm:prj2026:atoader:anicolaescu2602 [2026/05/12 20:22] (current)
anicolaescu2602 [Resurse Hardware (Datasheets)]
@@ Line 76: / Line 76: @@
 ===== Software Design =====
-## 1. Mediu de dezvoltare
+**1. Mediu de dezvoltare**
 Proiectul a fost dezvoltat utilizând **PlatformIO** (în cadrul VS Code) și framework-ul **Arduino**, dar cu o abordare orientată către programarea la nivel de regiștri specifică **AVR-GCC**. Această combinație a permis utilizarea unor funcții utilitare de sistem (precum `millis()`), păstrând în același timp controlul total asupra perifericelor microcontrolerului ATmega328P.
-## 2. Librării și surse 3rd-party
+** 2. Librării și surse 3rd-party**
 Pentru a maximiza eficiența și a reduce amprenta de memorie, codul **nu utilizează biblioteci comerciale grele** (precum cele de la Adafruit sau SparkFun). În schimb, s-au folosit:
-* **avr/interrupt.h**: Pentru gestionarea vectorilor de întrerupere (butoane).
+ **avr/interrupt.h**: Pentru gestionarea vectorilor de întrerupere (butoane).
-* **avr/eeprom.h**: Pentru stocarea permanentă a pragurilor de alertă.
+ **avr/eeprom.h**: Pentru stocarea permanentă a pragurilor de alertă.
-* **math.h**: Pentru implementarea formulelor logaritmice (punct de rouă) și a puterilor (altitudine).
+ **math.h**: Pentru implementarea formulelor logaritmice (punct de rouă) și a puterilor (altitudine).
-* **Drivre I2C Custom**: Implementare proprie pentru protocolul Two-Wire Interface (TWI) pentru comunicarea cu senzorii și LCD-ul, bazată pe manipularea directă a regiștrilor `TWDR`, `TWCR`, `TWSR`.
+ **Drivre I2C Custom**: Implementare proprie pentru protocolul Two-Wire Interface (TWI) pentru comunicarea cu senzorii și LCD-ul, bazată pe manipularea directă a regiștrilor `TWDR`, `TWCR`, `TWSR`.
-## 3. Algoritmi și structuri de date
+** 3. Algoritmi și structuri de date**
-* **Filtru de Medie Mobilă (Moving Average):** Implementat în funcția `smooth_pressure` folosind un buffer circular de 10 eșantioane pentru a stabiliza citirile barometrice și a evita fluctuațiile cauzate de zgomot.
+ **Filtru de Medie Mobilă (Moving Average):** Implementat în funcția `smooth_pressure` folosind un buffer circular de 10 eșantioane pentru a stabiliza citirile barometrice și a evita fluctuațiile cauzate de zgomot.
-* **Algoritmul Magnus-Tetens:** Utilizat pentru calcularea punctului de rouă pe baza temperaturii și umidității.
-* **Formula Barometrică:** Calculul altitudinii relative folosind raportul dintre presiunea curentă și o presiune de referință ($P_0$).
-* **Structura `DeviceSettings`:** O structură de date care grupează toate pragurile de mediu și un "Magic Number" (0x44) pentru validarea integrității datelor citite din EEPROM la startup.
-* **Mapare PWM Proporțională:** Un algoritm care calculează severitatea abaterii termice și ajustează factorul de umplere (Duty Cycle) pentru buzzer și culorile LED-ului RGB.
-## 4. Surse și funcții implementate (Etapa 3)
+ **Algoritmul Magnus-Tetens:** Utilizat pentru calcularea punctului de rouă pe baza temperaturii și umidității.
+ **Formula Barometrică:** Calculul altitudinii relative folosind raportul dintre presiunea curentă și o presiune de referință ($P_0$).
+ **Structura `DeviceSettings`:** O structură de date care grupează toate pragurile de mediu și un "Magic Number" (0x44) pentru validarea integrității datelor citite din EEPROM la startup.
+ **Mapare PWM Proporțională:** Un algoritm care calculează severitatea abaterii termice și ajustează factorul de umplere (Duty Cycle) pentru buzzer și culorile LED-ului RGB.
+** 4. Surse și funcții implementate (Etapa 3) **
 Codul este modularizat pe funcționalități cheie, cele mai importante fiind:
-## Gestionarea Hardware (Low-Level) ##
+** Gestionarea Hardware (Low-Level) **
-* `i2c_init()`, `i2c_start()`, `i2c_write()`, `i2c_read()`: Setul de funcții care gestionează magistrala I2C la frecvența de 100kHz.
+ `i2c_init()`, `i2c_start()`, `i2c_write()`, `i2c_read()`: Setul de funcții care gestionează magistrala I2C la frecvența de 100kHz.
-* `lcd_send()`, `lcd_init()`: Driverul pentru ecranul LCD 1602, care traduce comenzile în nibbles (4 biți) pentru interfața I2C a modulului PCF8574.
+ `lcd_send()`, `lcd_init()`: Driverul pentru ecranul LCD 1602, care traduce comenzile în nibbles (4 biți) pentru interfața I2C a modulului PCF8574.
-* **Timere (PWM):** Configurare manuală a `Timer0` (pentru Buzzer și Blue LED) și `Timer1` (pentru Red și Green LED) în modul Fast PWM.
+ **Timere (PWM):** Configurare manuală a `Timer0` (pentru Buzzer și Blue LED) și `Timer1` (pentru Red și Green LED) în modul Fast PWM.
-## Achiziție și Procesare Date ##
+** Achiziție și Procesare Date **
-* `bmp_read_calibration()`: Funcție critică ce citește coeficienții unici de calibrare din memoria senzorului BMP280.
+ `bmp_read_calibration()`: Funcție critică ce citește coeficienții unici de calibrare din memoria senzorului BMP280.
-* `bmp_compensate_temp()` & `bmp_compensate_pressure()`: Implementarea calculelor matematice pe 32 și 64 de biți conform specificațiilor Bosch pentru obținerea datelor brute.
+ `bmp_compensate_temp()` & `bmp_compensate_pressure()`: Implementarea calculelor matematice pe 32 și 64 de biți conform specificațiilor Bosch pentru obținerea datelor brute.
-* `update_leds(t, h)`: Logica de control a culorilor, care decide tranziția între albastru-verde-roșu în funcție de confortul termic.
+ `update_leds(t, h)`: Logica de control a culorilor, care decide tranziția între albastru-verde-roșu în funcție de confortul termic.
-* `dynamic_buzzer(t, lux)`: Funcția de siguranță care modulează sunetul și verifică starea de "Mute" (manuală sau nocturnă).
+ `dynamic_buzzer(t, lux)`: Funcția de siguranță care modulează sunetul și verifică starea de "Mute" (manuală sau nocturnă).
-## Interfață și Întreruperi ##
+** Interfață și Întreruperi **
-* `ISR(INT1_vect)`: Gestionează butonul de "Plus / Mute".
+`ISR(INT1_vect)`: Gestionează butonul de "Plus / Mute".
-* `ISR(PCINT2_vect)`: Gestionează butonul de "Minus / Schimbare Unități".
+`ISR(PCINT2_vect)`: Gestionează butonul de "Minus / Schimbare Unități".
-* **Logicã Meniu:** Implementată în `loop()`, gestionează starea de "Long Press" (2 secunde) pe pinul D2 pentru a comuta între modul de afișare și cel de editare a pragurilor salvate în EEPROM.
-## Fluxul Principal (`loop`) ##
+**Logicã Meniu:**
+Implementată în `loop()`, gestionează starea de "Long Press" (2 secunde) pe pinul D2 pentru a comuta între modul de afișare și cel de editare a pragurilor salvate în EEPROM.
+** Fluxul Principal (`loop`) **
 Programul urmează o structură de tip mașină de stări:
 . Verifică starea butoanelor (prin întreruperi).
 . Achiziționează date de la AHT20, BMP280 și ADC (LDR).
 . Procesează datele (filtrare, conversii).
 . Actualizează ieșirile PWM (LED-uri, Buzzer).
 . Actualizează afișajul LCD în funcție de pagina selectată sau meniul activ.
-===== Rezultate Obţinute =====
+Iată secțiunea **Rezultate Obținute** rescrisă în sintaxă **DokuWiki**, eliminând orice referință la fișiere media sau imagini, păstrând doar structura de text, tabele și liste:
-<note tip>
+====== Rezultate Obținute ======
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
-</note>
-===== Concluzii =====
+În urma implementării și testării stației meteo, s-au obținut următoarele rezultate ce confirmă atingerea obiectivelor propuse:
+** 1. Monitorizarea Mediului cu Înaltă Precizie **
+Sistemul a demonstrat o capacitate de achiziție de date stabilă, integrând cu succes senzori cu protocoale diferite (I2C și ADC):
+* **Acuratețe Termică:** Prin senzorul AHT20, sistemul oferă citiri cu o precizie ridicată. Calculul punctului de rouă (Dew Point) este realizat în timp real prin formula Magnus-Tetens, oferind informații despre riscul de condens.
+* **Stabilitate Barometrică:** Implementarea filtrului de medie mobilă (Moving Average) în funcția ''smooth_pressure'' a eliminat fluctuațiile citirilor BMP280, rezultând o afișare stabilă a presiunii.
+* **Senzitivitate Luminoasă:** Fotorezistorul permite maparea nivelului de luxi, facilitând funcția de **Mute Automat** pe timp de noapte pentru a proteja confortul utilizatorului.
+**2. Interfață Utilizator Adaptivă **
+Afișajul LCD 16x2 a fost optimizat pentru a prezenta datele într-o formă structurată pe **trei pagini dinamice**, navigabile prin butoane:
+^ Pagina ^ Parametri Afișați ^ Unități de Măsură ^
+| **0** | Temperatură, Umiditate, Punct Rouă | Celsius, Fahrenheit, Kelvin / % |
+| **1** | Presiune Atmosferică, Prognoză Meteo | mmHg, hPa |
+| **2** | Altitudine Relativă, Luminozitate | metri, picioare (ft) / lux |
+Comutarea unităților de măsură și a paginilor se realizează instantaneu prin utilizarea întreruperilor externe (**INT1** și **PCINT2**).
+** 3. Managementul Setărilor și Persistența Datelor**
+Un rezultat major este implementarea meniului de configurare interactiv:
+* **Editare în timp real:** Utilizatorul poate modifica pragurile de alertă (T min/max, H low/high) direct din interfața hardware.
+* **Stocare Permanentă:** Valorile sunt salvate în **EEPROM**, fiind păstrate chiar și după întreruperea alimentării.
+* **Siguranță:** Validarea datelor prin ''Magic Number'' previne erorile de sistem la prima inițializare a memoriei.
+**4. Feedback Senzorial Inteligent**
+**Feedback Vizual (Sistem LED)**
+S-a implementat o logică de semnalizare optică stratificată:
+* **Indicator Termic (RGB):** Tranziție fluidă de culori (Albastru -> Verde -> Roșu) gestionată prin PWM, oferind o diagnoză vizuală imediată a confortului termic.
+* **Indicator Umiditate (Discrete):** Trei LED-uri dedicate semnalizează starea aerului (Uscat, Optim sau Umed) conform pragurilor setate de utilizator.
+** Feedback Acustic (Buzzer PWM) **
+Modulul audio acționează ca un sistem de alertă inteligent:
+* **Dinamică Sonoră:** Sunetul generat prin ''Timer 0'' își schimbă intensitatea în funcție de severitatea abaterii de temperatură.
+* **Inhibare Automată:** Alerta este dezactivată automat în condiții de întuneric (sub 10 lx) sau manual prin funcția ''Manual Mute'' (stare indicată pe ecran prin simbolul ''[M]'').
+**5. Optimizarea Resurselor (Firmware)**
+Codul sursă a fost scris fără a depinde de biblioteci externe masive, utilizând manipularea directă a regiștrilor pentru protocolul I2C și timerele PWM. Rezultatul este un firmware compact, rapid și eficient, adaptat limitărilor de memorie ale microcontrolerului ATmega328P.
+====== Concluzii ======
+Proiectul stației meteo a reprezentat o oportunitate excelentă de a integra concepte fundamentale de electronică și programare embedded într-un dispozitiv util și compact.
+În urma realizării acestui sistem, pot fi desprinse următoarele idei principale:
+Eficiența Programării Low-Level: Utilizarea regiștrilor și a protocolului I2C implementat manual a demonstrat că se pot obține performanțe ridicate și un consum minim de memorie (Flash/RAM) fără a depinde de biblioteci comerciale complexe.
+Interactivitatea și Flexibilitatea: Implementarea meniului în EEPROM a transformat un simplu cititor de senzori într-un dispozitiv adaptiv, capabil să răspundă nevoilor specifice ale utilizatorului prin calibrare și setarea pragurilor de alertă.
+Importanța Prelucrării Datelor: Filtrarea semnalelor (prin media mobilă) și utilizarea formulelor climatologice (Magnus-Tetens) au arătat că precizia unei stații meteo nu depinde doar de senzori, ci și de algoritmii de procesare a datelor brute.
+Feedback-ul Multimodal: Combinarea alertelor vizuale (RGB) cu cele sonore (PWM) și condiționarea acestora de factori externi (Lumină/Lux) oferă o experiență de utilizare sigură și non-intruzivă.
+În concluzie, stația meteo realizată este un sistem robust și versatil, care reușește să centralizeze monitorizarea complexă a mediului ambiant într-o interfață simplă și eficientă, fiind o bază solidă pentru extinderi viitoare (ex: conectivitate IoT sau logarea datelor pe card SD).
 ===== Download =====
@@ Line 144: / Line 209: @@
 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**.
 </note>
+{{:pm:prj2026:atoader:anicolaescu2602_download.zip|}}
 ===== Jurnal =====
+Această secțiune documentează etapele parcurse în dezvoltarea proiectului, evidențiind principalele sarcini și modul în care au fost soluționate problemele tehnice întâmpinate.
-<note tip>
+^ Dată ^ Etapă / Activitate ^ Descriere și Rezultate ^
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
+| 20.04.2026 | Documentare și Setup | Analiza senzorilor AHT20 și BMP280. Stabilirea schemei de pini pe ATmega328P. |
-</note>
+| 25.04.2026 | Drivere I2C Low-Level | Implementarea manuală a protocolului TWI. Testarea comunicației cu LCD-ul (adresa 0x27). |
+| 02.05.2026 | Achiziție Date Senzori | Citirea datelor brute de la AHT20. Implementarea logică pentru controlul LED-ului RGB. |
+| 05.05.2026 | Calibrare și Filtrare | Integrarea BMP280. Implementarea filtrului de medie mobilă pentru presiune (10 eșantioane). |
+| 08.05.2026 | Interfață și Meniu | Implementarea logică pentru pagini multiple pe LCD și meniul de setări praguri. |
+| 10.05.2026 | Gestiune Memorie | Integrarea logică EEPROM pentru salvarea permanentă a pragurilor setate de utilizator. |
+| 11.05.2026 | Alerte și Mod Noapte | Implementarea PWM dinamic pentru Buzzer și a logicii de silențios bazată pe LDR (Lux). |
+| 12.05.2026 | Finalizare și Wiki | Curățarea codului, realizarea Makefile-ului și finalizarea documentației pe Wiki. |
 ===== Bibliografie/Resurse =====
@@ Line 156: / Line 229: @@
 Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
 </note>
+===== Resurse Hardware (Datasheets) =====
+Documentația oficială utilizată pentru înțelegerea hărții regiștrilor și a protocoalelor de comunicare:
+Atmel ATmega328P: [[https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7810-Automotive-Microcontrollers-ATmega328P_Datasheet.pdf|Datasheet complet (Architecture, Registers, Timers)]].
+Bosch BMP280: [[https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bmp280-ds001.pdf|Digital Pressure Sensor Datasheet]] (utilizat pentru formulele de compensare și calibrare).
+Cursurile si laboratoarele din cadrul cursului de Proiectarea cu Microprocesoare
+===== Resurse Software =====
+Uneltele și mediile de programare care au facilitat dezvoltarea proiectului:
+PlatformIO Core: [[https://docs.platformio.org/|Documentație oficială]] pentru managementul proiectului și al build-ului.
+AVR Libc Home Page: [[https://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/index.html|Standard C library for AVR]] (referință pentru <avr/interrupt.h> și <avr/eeprom.h>).
+Formula Magnus-Tetens: [[https://en.wikipedia.org/wiki/Dew_point|Dew Point Calculation Methodology]] (calculul punctului de rouă).
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>