This is an old revision of the document!
Reflex Analyzer — Sistem de masurare si analiza a timpului de reactie
Autor: Enciu Cezar-Andrei, grupa 332CA
Asistent: Bianca Popa
Introducere
Descriere generala
Reflex Analyzer este un sistem embedded pentru masurarea precisa a timpului de reactie uman. Placa ATmega324P primeste o comanda de start dintr-o aplicatie desktop, genereaza un interval de asteptare pseudo-aleator intre 1 si 4 secunde, dupa care emite simultan un semnal sonor (buzzer) si unul luminos (LED). La apasarea butonului de catre utilizator, cronometrul hardware se opreste, iar rezultatul — exprimat in milisecunde — este trimis aplicatiei prin USART. Display-ul OLED I2C afiseaza starea sistemului in timp real. Aplicatia centralizeaza rezultatele si prezinta statistici: medie, minim, maxim si un grafic al evolutiei pe sesiune.
Scop
Crearea unui instrument simplu, precis si portabil care sa masoare obiectiv reflexele unui utilizator si sa permita urmarirea progresului in timp, cu o precizie superioara aplicatiilor software pure (care sunt limitate de latenta sistemului de operare).
Ideea de baza
Microcontrollerul ATmega324P cronometreaza timpul de reactie folosind Timer1 pe 16 biti (rezolutie ~4μs), activat in momentul emiterii semnalului si oprit prin intreruperea externa INT0 la apasarea butonului. Rezultatul este trimis prin USART catre o aplicatie desktop Python + PyQt5 care afiseaza statistici si un grafic de evolutie. Un display OLED I2C (SSD1306) ofera feedback local fara a fi nevoie de calculator.
Utilitate practica
- Sportivi care vor sa isi masoare si imbunateasca reflexele in antrenament
- Utilizatori generali curiosi sa isi testeze timpul de reactie cu precizie reala, nu estimata de browser
- Demonstratii educationale — proiectul ilustra concret cum functioneaza timerele hardware, intreruperile si comunicatia seriala
De ce e util
- Precizie hardware reala (~4μs rezolutie) vs. aplicatii web/mobile cu latenta de zeci de ms
- Detectie false start — apasare buton inainte de semnal, tratata si raportata separat
- Delay pseudo-aleator (LFSR) — nu se poate anticipa momentul semnalului
- Display local (OLED I2C) — feedback instant fara a privi spre ecranul PC-ului
- Export CSV din aplicatie pentru analiza ulterioara
Descriere generala
Schema bloc a sistemului:
Fluxul de date pe scurt:
- Aplicatia desktop trimite comanda
S(start) prin portul serial catre ATmega324P. - Microcontrollerul genereaza un delay aleator (1–4s) cu LFSR, dupa care activeaza LED-ul si buzzer-ul simultan.
- Display-ul OLED trece de la „Gata…” la „GO!” la momentul semnalului.
- Utilizatorul apasa butonul — intreruperea externa INT0 opreste Timer1 si calculeaza diferenta de timp.
- Rezultatul in milisecunde este trimis prin USART aplicatiei si afisat pe OLED.
- Daca butonul e apasat inainte de semnal, sistemul semnalizeaza false start si se reseteaza.
Hardware Design
Lista de piese
| Componenta | Cantitate | Rol |
|---|---|---|
| ATmega324P-PU (DIP-40) | 1 | Microcontroller principal |
| USBasp Programmer | 1 | Programare firmware prin ISP |
| Crystal 16MHz | 1 | Sursa de ceas externa |
| Condensator 22pF | 2 | Stabilizare crystal |
| Condensator 100nF | 1 | Decuplare alimentare |
| LED rosu 5mm | 1 | Stimul vizual de start |
| Rezistor 220Ω | 1 | Limitare curent LED |
| Buzzer pasiv 5V | 1 | Stimul sonor de start, controlat prin PWM |
| Buton tactil 6×6mm | 1 | Input reactie utilizator |
| Display OLED I2C 0.96” SSD1306 | 1 | Afisare stare sistem si timp de reactie |
| Convertor USB-UART (CP2102/CH340) | 1 | Comunicare seriala cu PC |
| Breadboard + fire jumper | 1 set | Conectica si prototipare |
| Sursa alimentare 5V (USB) | 1 | Alimentare circuit |
Schema de conexiuni
| Pin ATmega324P | Componenta |
|---|---|
| PB0 | Anod LED rosu (prin 220Ω → GND) |
| PD5 / OC0B | Buzzer pasiv (semnal PWM) |
| PD2 / INT0 | Buton (pull-up intern, cealalta latura GND) |
| PC0 / SCL | SCL display OLED SSD1306 |
| PC1 / SDA | SDA display OLED SSD1306 |
| PD1 / TXD | TX convertor USB-UART |
| PD0 / RXD | RX convertor USB-UART |
| XTAL1 / XTAL2 | Crystal 16MHz (cu 2× 22pF la GND) |
| VCC / AVCC / GND | Alimentare 5V + 100nF decuplare |
Software Design
Mediu de dezvoltare
- avr-gcc + avrdude — compilare si incarcare firmware in limbaj C
- VS Code — editare cod firmware
- Python 3.11 + PyQt5 — aplicatie desktop
- Monitor Serial — debugging USART in timp real
Librarii folosite
Firmware (C / avr-gcc)
| Librarie | Sursa | Rol |
|---|---|---|
avr/io.h | avr-libc (built-in) | Acces la registrele I/O ale ATmega324P |
avr/interrupt.h | avr-libc (built-in) | Gestionarea intreruperilor hardware |
util/delay.h | avr-libc (built-in) | Delay-uri de initializare |
| Driver SSD1306 I2C | open-source adaptat | Initializare display si afisare text |
Aplicatie Desktop (Python)
| Librarie | Rol |
|---|---|
pyserial | Comunicare seriala cu microcontrollerul prin USB-UART |
PyQt5 | Interfata grafica (ferestre, butoane, tabele) |
