Proiectul constă în realizarea unui Etilotest Inteligent capabil să măsoare nivelul de vapori de alcool din aerul expirat și să ofere utilizatorului feedback imediat, atât vizual cât și sonor.

• Ce face: Sistemul citește datele analogice de la un senzor de gaze/alcool, le procesează și afișează concentrația în timp real pe un ecran LCD. În funcție de valoarea citită, un buzzer pasiv emite semnale sonore de avertizare (un sunet de intensitate redusă pentru starea de pregătire/standby și o alarmă puternică, cu frecvență ridicată, în cazul depășirii pragului de siguranță).
• Scopul lui: Scopul principal este implementarea practică a interfețelor de bază ale unui microcontroler (ADC, I2C, Timere/PWM) într-un sistem util, de tip embedded, care interacționează direct cu mediul înconjurător.
• Ideea de pornire: Ideea a pornit de la necesitatea de a construi un proiect “echilibrat”, care să îmbine perfect achiziția de date analogice din lumea reală cu generarea de feedback digital (text și sunet controlat).
• Utilitate: Proiectul este util atât din punct de vedere educațional (pentru aprofundarea noțiunilor de PM), cât și practic, ilustrând modul de funcționare a unui dispozitiv de siguranță rutieră și personală.

Arhitectura proiectului este structurată în jurul microcontrolerului ATmega328P, care acționează ca unitate centrală de procesare. Sistemul este împărțit în trei module principale care interacționează constant:

1. Modulul de Achiziție (Intrare): Reprezentat de senzorul MQ-3. Acesta funcționează ca un divizor de tensiune variabil. Pe măsură ce concentrația de alcool din aer crește, rezistența senzorului scade, trimițând o tensiune variabilă către microcontroler. ATmega328P preia acest semnal folosind convertorul analog-digital (ADC).
2. Modulul de Procesare (Unitatea Centrală): Microcontrolerul preia valoarea numerică obținută de la ADC și o compară cu un prag de siguranță predefinit în cod (firmware). În funcție de rezultatul comparației, dictează comportamentul modulelor de ieșire.
3. Modulele de Ieșire (Feedback):
   • Feedback Vizual: Microcontrolerul împachetează datele și le trimite prin magistrala I2C către modulul adaptor de pe spatele ecranului LCD 1602, afișând starea sistemului (ex: “Pregatire…”, “Testare…”, “Alarma!”).
   • Feedback Sonor: Folosind Timerele și modul PWM, microcontrolerul generează un semnal oscilant către buzzer-ul pasiv. Modificând factorul de umplere (duty cycle) și frecvența, sistemul alternează între un sunet discret de notificare și o sirenă de alarmă stridentă.

Schemă bloc:

În această etapă, lista de componente hardware necesare pentru realizarea proiectului este următoarea:

În stadiul curent, arhitectura hardware a proiectului este complet finalizată și asamblată pe breadboard. Toate modulele periferice (senzorul de gaz, ecranul LCD și buzzer-ul) au fost interfațate fizic cu microcontrolerul ATmega328P și sunt alimentate corespunzător. Conexiunile au fost realizate și testate individual pentru a asigura integritatea și stabilitatea semnalelor electrice.

• Placă de dezvoltare cu ATmega328P: Reprezintă unitatea centrală de procesare (creierul proiectului). Rolul ei este să citească tensiunea analogică de la senzor, să o convertească digital, să o compare cu un prag prestabilit și să comande perifericele de output (display-ul și buzzer-ul).
• Modul Senzor de gaz MQ-3: Este componenta de input primar. Rolul său este să detecteze vaporii de alcool din aer (respirație) și să ofere o tensiune proporțională cu concentrația acestora.
• Display LCD 1602 (cu modul I2C): Este interfața vizuală (Human-Machine Interface). Afișează stadiul curent al dispozitivului (“Încălzire”, “Sobru”, “Alcool!”) și valoarea numerică brută citită de pe senzor.
• Modul Buzzer Pasiv (KY-006): Oferă feedback acustic. Va genera tonuri de avertizare și alarme complexe prin intermediul semnalelor pulsatorii atunci când este detectată o concentrație de alcool peste limita admisă.

Alegerea pinilor nu a fost aleatoare, ci s-a bazat strict pe arhitectura internă a microcontrolerului ATmega328P, folosind perifericele hardware dedicate pentru a eficientiza codul:

• Pinul PC0 (conectat la ieșirea Analog A0 a senzorului MQ-3): Corespunde canalului ADC0 (Analog-to-Digital Converter). Deoarece senzorul oferă o tensiune continuă variabilă (între 0V și 5V) în funcție de nivelul de alcool, era necesar un pin capabil să convertească această tensiune într-o valoare digitală pe 10 biți (0-1023), citind regiștrii interne (ADMUX și ADCSRA).
• Pinul PB1 (conectat la pinul de Semnal al Buzzer-ului pasiv): Corespunde fizic ieșirii OC1A (Timer/Counter1 Output Compare Match A). Acest pin este utilizat pentru a genera frecvențe audio exacte folosind Timer-ul 1 hardware în modul CTC (Clear Timer on Compare Match). Astfel, generarea sunetului se face pur la nivel hardware, fără a bloca procesorul.
• Pinii PC4 și PC5 (conectați la SDA, respectiv SCL de pe modulul I2C al LCD-ului): În arhitectura ATmega328P, PC4 și PC5 sunt pinii hardware dedicați pentru perifericul TWI (Two-Wire Interface / I2C). PC4 acționează ca linia de date (SDA - Serial Data), iar PC5 ca linia de ceas (SCL - Serial Clock), permițând comunicarea rapidă cu ecranul.

Alimentarea întregului circuit se realizează prin intermediul portului USB al plăcii de dezvoltare (5V). Bara de plus (roșie) și minus (albastră) de pe breadboard distribuie curentul (VCC la 5V și GND la masă) către toate perifericele.

• Conexiuni Senzor MQ-3: VCC la bara de 5V | GND la bara de masă | A0 conectat la pinul PC0
• Conexiuni LCD I2C: VCC la bara de 5V | GND la bara de masă | SDA conectat la pinul PC4 | SCL conectat la pinul PC5
• Conexiuni Buzzer KY-006: - (Masă) conectat la bara de masă | S (Semnal) conectat la pinul PB1

Export to PDF