Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:cezar.zlatea:ana_maria.focsa [2026/05/16 22:10]
ana_maria.focsa [Descriere componente]
+++ pm:prj2026:cezar.zlatea:ana_maria.focsa [2026/05/23 02:03] (current)
ana_maria.focsa [Configurarea senzorului de umiditate]
@@ Line 133: / Line 133: @@
 Schema electrică a fost realizată în Fusion 360 Electronics și prezintă conexiunile dintre placa Arduino UNO R3 și toate modulele folosite în proiect.
-{{:pm:prj2026:cezar.zlatea:focsa_izabela_schema_electrica.png?500|Schema electrică}}
+{{:pm:prj2026:cezar.zlatea:focsa_izabela_schema.png?500|Schema electrică}}
 În schema electrică, Arduino UNO R3 este componenta centrală. Senzorul de umiditate este conectat la pinul A0, deoarece acesta transmite un semnal analogic. LCD-ul și modulul RTC DS3231 sunt conectate pe aceeași magistrală I2C, folosind pinii A4 pentru SDA și A5 pentru SCL. Acest lucru este posibil deoarece magistrala I2C permite conectarea mai multor module pe aceleași două linii de comunicație.
@@ Line 209: / Line 209: @@
 Imaginea de mai sus prezintă montajul hardware realizat pe breadboard. Se observă placa Arduino UNO R3, breadboard-ul și conexiunile dintre module.
-{{:pm:prj2026:cezar.zlatea:focsa_izabela_schema_electrica.png|Schema electrică realizată în Fusion 360}}
 Schema electrică atașată prezintă echivalentul logic al montajului fizic. Aceasta include conexiunile către senzor, LCD, RTC, microSD, Bluetooth, LED, buzzer și buton.
@@ Line 228: / Line 226: @@
 ===== Software Design =====
 ==== Mediu de dezvoltare ====
-Firmware-ul proiectului va fi dezvoltat în:
+Firmware-ul proiectului este dezvoltat în:
   * PlatformIO în Visual Studio Code
-Codul va fi scris în C/C++ pentru Arduino.
+Codul este scris în C/C++ pentru Arduino UNO R3.
+Proiectul este organizat pe mai multe fișiere, pentru a separa logica aplicației de partea de configurare hardware și de calculul statisticilor.
+==== Structura proiectului ====
+<code>
+soil_moisture_monitor/
+│
+├── platformio.ini
+│
+├── include/
+│   ├── config.h
+│   ├── hardware.h
+│   └── statistics.h
+│
+├── src/
+│   ├── main.cpp
+│   ├── hardware.cpp
+│   └── statistics.cpp
+│
+├── README.md
+└── ChangeLog.md
+</code>
+==== Fișiere implementate ====
+^ Fișier ^ Rol ^
+| platformio.ini | Conține configurația PlatformIO pentru placa Arduino UNO și librăriile externe folosite. |
+| include/config.h | Conține pinii folosiți, adresa LCD-ului, valorile de calibrare pentru senzor, pragul de umiditate și intervalele de timp pentru măsurare, logare și transmitere Bluetooth. |
+| include/hardware.h | Declară funcțiile folosite pentru interacțiunea cu hardware-ul: LCD, RTC, microSD, Bluetooth, LED, buzzer, buton și senzor. |
+| include/statistics.h | Definește structura de date pentru statistici și funcțiile asociate. |
+| src/main.cpp | Conține logica principală a aplicației și bucla principală de execuție. |
+| src/hardware.cpp | Implementează inițializarea și controlul componentelor hardware. |
+| src/statistics.cpp | Implementează funcțiile pentru calculul statisticilor. |
+| README.md | Conține descrierea proiectului, conexiunile și instrucțiuni de rulare. |
+| ChangeLog.md | Conține istoricul modificărilor proiectului. |
 ==== Librării folosite ====
 ^ Librărie ^ Rol ^
-| Wire.h | Comunicare I2C |
+| Arduino.h | Funcționalități de bază pentru Arduino. |
-| LiquidCrystal_I2C.h | Control LCD 16x2 cu I2C |
+| Wire.h | Comunicare I2C pentru LCD și RTC DS3231. |
-| RTClib.h | Citirea datei și orei de la DS3231 |
+| LiquidCrystal_I2C.h | Controlul display-ului LCD 16x2 cu interfață I2C. |
-| SPI.h | Comunicare SPI pentru modulul microSD |
+| RTClib.h | Citirea datei și orei de la modulul RTC DS3231. |
-| SD.h | Scriere și citire fișiere pe cardul microSD |
+| SPI.h | Comunicare SPI pentru modulul microSD. |
-| SoftwareSerial.h | Comunicare serială cu modulul Bluetooth HC-05 |
+| SD.h | Scrierea datelor pe cardul microSD. |
+| SoftwareSerial.h | Comunicare serială software cu modulul Bluetooth HC-05. |
+==== Configurarea pinilor ====
+Pinii proiectului sunt definiți în fișierul `config.h`.
+<code c>
+const uint8_t PIN_SOIL_SENSOR = A0;
+const uint8_t PIN_BUTTON = 2;
+const uint8_t PIN_BT_RX = 5;
+const uint8_t PIN_BT_TX = 6;
+const uint8_t PIN_LED = 7;
+const uint8_t PIN_BUZZER = 8;
+const uint8_t PIN_SD_CS = 10;
+</code>
+Pinii A4 și A5 sunt folosiți automat pentru comunicația I2C:
+<code>
+A4 -> SDA
+A5 -> SCL
+</code>
+Pentru modulul microSD sunt folosiți pinii SPI ai plăcii Arduino UNO:
+<code>
+D10 -> CS
+D11 -> MOSI
+D12 -> MISO
+D13 -> SCK
+</code>
+==== Configurarea senzorului de umiditate ====
+Valorile de calibrare ale senzorului sunt definite în `config.h`:
+<code c>
+const int SENSOR_DRY_ADC = 750;
+const int SENSOR_WET_ADC = 350;
+const int HUMIDITY_THRESHOLD_PERCENT = 35;
+</code>
+Conversia valorii ADC în procent se face în funcția `convertAdcToHumidityPercent()`:
+<code c>
+int convertAdcToHumidityPercent(int adcValue) {
+  long humidity = map(adcValue, SENSOR_DRY_ADC, SENSOR_WET_ADC, 0, 100);
+  humidity = constrain(humidity, 0, 100);
+  return (int)humidity;
+}
+</code>
-==== Algoritmul ====
+==== Algoritmul aplicației ====
 La pornirea sistemului:
-  - se inițializează LCD-ul;
+  - se inițializează statisticile;
-  - se configurează pinii pentru senzor, LED, buzzer și buton;
+  - se configurează pinii pentru LED, buzzer și buton;
+  - se pornește comunicația serială și comunicația Bluetooth;
+  - se inițializează magistrala I2C;
+  - se pornește LCD-ul;
   - se inițializează modulul RTC DS3231;
   - se inițializează cardul microSD;
-  - se inițializează comunicația Bluetooth;
+  - se afișează mesajul de pornire pe LCD.
-  - se afișează un mesaj de pornire pe LCD.
 În bucla principală:
-  - se verifică starea butonului Start/Stop;
+  - se verifică dacă butonul Start/Stop a fost apăsat;
   - dacă sistemul este oprit logic:
     * LED-ul este stins;
@@ Line 265: / Line 356: @@
     * LCD-ul afișează mesajul „Sistem oprit”;
   - dacă sistemul este pornit:
-    * se citește valoarea analogică a senzorului;
+    * se citește valoarea analogică de la senzor;
     * valoarea ADC este convertită în procent de umiditate;
-    * se citește data și ora de la RTC;
+    * se stabilește dacă planta este în status „OK” sau „USCAT”;
-    * se stabilește statusul plantei: „OK” sau „UDAȚI PLANTA”;
-    * se actualizează LCD-ul;
-    * se controlează LED-ul și buzzerul;
-    * se salvează datele pe cardul microSD;
     * se actualizează statisticile;
-    * se transmit datele prin Bluetooth.
+    * se controlează LED-ul și buzzerul;
+    * se actualizează LCD-ul;
+    * se salvează periodic datele pe cardul microSD;
+    * se transmit periodic datele prin Bluetooth.
+==== Funcții principale implementate ====
+^ Funcție ^ Rol ^
+| initHardware() | Inițializează componentele hardware: pini, LCD, RTC, microSD, Bluetooth și Serial Monitor. |
+| buttonPressedEvent() | Detectează apăsarea butonului Start/Stop folosind debounce. |
+| readSoilAdc() | Citește valoarea analogică de la senzorul de umiditate. |
+| convertAdcToHumidityPercent() | Transformă valoarea ADC într-un procent de umiditate. |
+| setAlerts() | Pornește sau oprește LED-ul și buzzerul în funcție de statusul plantei. |
+| updateLcd() | Actualizează informațiile afișate pe LCD. |
+| getCurrentTime() | Citește data și ora de la modulul RTC DS3231. |
+| logMeasurementToSd() | Salvează măsurătorile și statisticile pe cardul microSD. |
+| sendBluetoothReport() | Trimite prin Bluetooth valorile curente și statisticile. |
+| resetStats() | Resetează valorile statistice. |
+| updateStats() | Actualizează media, minimul, maximul și numărul de măsurători. |
+| getAverageHumidity() | Calculează media umidității. |
+| getTrend() | Determină tendința umidității: creștere, scădere sau stabilă. |
+| getDeltaFromFirst() | Calculează diferența față de prima măsurătoare. |
 ==== Stabilirea statusului plantei ====
+Statusul plantei este stabilit prin compararea umidității curente cu pragul definit în `config.h`.
+<code c>
+currentDry = currentHumidity < HUMIDITY_THRESHOLD_PERCENT;
+currentStatus = currentDry ? "USCAT" : "OK";
+</code>
+Dacă umiditatea este sub prag, LED-ul și buzzerul sunt pornite. Dacă umiditatea este peste prag, acestea sunt oprite.
 <code c>
-if (umiditate < pragUmiditate) {
+void setAlerts(bool systemActive, bool isDry) {
-    status = "USCAT";
+  if (systemActive && isDry) {
-    digitalWrite(ledPin, HIGH);
+    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
-    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
+    digitalWrite(PIN_BUZZER, HIGH);
-} else {
+  } else {
-    status = "OK";
+    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
-    digitalWrite(ledPin, LOW);
+    digitalWrite(PIN_BUZZER, LOW);
-    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
+  }
 }
 </code>
@@ Line 292: / Line 408: @@
 ==== Structuri de date pentru statistici ====
-Pentru calculul statisticilor se pot folosi variabile simple:
+Statisticile sunt păstrate într-o structură numită `MoistureStats`.
 <code c>
-int umiditateCurenta;
+struct MoistureStats {
-int umiditateMinima = 100;
+  bool initialized;
-int umiditateMaxima = 0;
+  unsigned long count;
-long sumaUmiditate = 0;
+  long sum;
-unsigned long numarMasuratori = 0;
+  int minimum;
-int primaMasurare;
+  int maximum;
-int ultimaMasurare;
+  int first;
-int masurareAnterioara;
+  int previous;
-int masuratoriSolUscat = 0;
+  int current;
+  unsigned long dryCount;
+};
 </code>
-Statisticile calculate:
+Această structură permite calcularea următoarelor informații:
-  * umiditatea curentă;
+  * numărul total de măsurători;
+  * suma valorilor măsurate;
   * media umidității;
   * valoarea minimă;
   * valoarea maximă;
-  * diferența față de prima măsurătoare;
+  * prima valoare măsurată;
-  * tendința: creștere, scădere sau stabilă;
+  * valoarea anterioară;
+  * valoarea curentă;
   * numărul de măsurători în care solul a fost uscat.
 ==== Calculul statisticilor ====
+La fiecare măsurătoare, funcția `updateStats()` actualizează valorile statistice.
 <code c>
-sumaUmiditate += umiditateCurenta;
+void updateStats(MoistureStats &stats, int humidityPercent, bool isDry) {
-numarMasuratori++;
+  if (!stats.initialized) {
+    stats.initialized = true;
+    stats.first = humidityPercent;
+    stats.previous = humidityPercent;
+    stats.current = humidityPercent;
+    stats.minimum = humidityPercent;
+    stats.maximum = humidityPercent;
+  } else {
+    stats.previous = stats.current;
+    stats.current = humidityPercent;
-int media = sumaUmiditate / numarMasuratori;
+    if (humidityPercent < stats.minimum) {
+      stats.minimum = humidityPercent;
+    }
-if (umiditateCurenta < umiditateMinima) {
+    if (humidityPercent > stats.maximum) {
-    umiditateMinima = umiditateCurenta;
+      stats.maximum = humidityPercent;
+    }
+  }
+  stats.sum += humidityPercent;
+  stats.count++;
+  if (isDry) {
+    stats.dryCount++;
+  }
 }
+</code>
-if (umiditateCurenta > umiditateMaxima) {
+Media este calculată astfel:
-    umiditateMaxima = umiditateCurenta;
+<code c>
+int getAverageHumidity(const MoistureStats &stats) {
+  if (stats.count == 0) {
+    return 0;
+  }
+  return (int)(stats.sum / (long)stats.count);
 }
 </code>
@@ Line 335: / Line 485: @@
 ==== Calculul tendinței ====
-<code>
+Tendința este calculată prin compararea valorii curente cu valoarea anterioară.
-dacă umiditatea curentă este cu peste 2 puncte mai mare decât valoarea anterioară:
-    tendință = CREȘTERE
-dacă umiditatea curentă este cu peste 2 puncte mai mică decât valoarea anterioară:
+<code c>
-    tendință = SCĂDERE
+const char* getTrend(const MoistureStats &stats) {
+  if (!stats.initialized || stats.count < 2) {
+    return "STABIL";
+  }
-altfel:
+  int diff = stats.current - stats.previous;
-    tendință = STABILĂ
+  if (diff > 2) {
+    return "CRESTERE";
+  }
+  if (diff < -2) {
+    return "SCADERE";
+  }
+  return "STABIL";
+}
 </code>
 ==== Formatul fișierului CSV ====
-Datele salvate pe cardul microSD pot avea următorul format:
+Datele sunt salvate pe cardul microSD în fișierul:
+<code>
+umid.csv
+</code>
+Header-ul fișierului este:
+<code csv>
+date,time,adc,humidity,status,average,min,max,trend,delta_from_first,dry_count,count
+</code>
+Exemplu de linie salvată:
 <code csv>
-data,ora,umiditate,status,media,minim,maxim,tendinta
+-05-08,16:40:00,522,28,USCAT,45,28,72,SCADERE,-14,3,10
--05-08,16:30:00,42,OK,48,35,72,SCADERE
--05-08,16:35:00,39,OK,47,35,72,SCADERE
--05-08,16:40:00,28,USCAT,45,28,72,SCADERE
 </code>
 ==== Mesaj transmis prin Bluetooth ====
-Prin modulul HC-05 se poate transmite un mesaj de forma:
+Prin modulul HC-05 se transmite periodic un raport cu valorile curente și statisticile calculate.
 <code>
-[16:40:00]
+----------------
+Timp: 2026-05-08 16:40:00
+ADC: 522
 Umiditate: 28%
-Status: UDATI PLANTA
+Status: USCAT
 Media: 45%
 Minim: 28%
 Maxim: 72%
 Tendinta: SCADERE
-LED: ON
+Diferenta fata de start: -14 pct
-Buzzer: ON
+Masuratori sol uscat: 3
+SD: OK
 </code>
-==== Funcții planificate ====
+==== Funcționarea butonului Start/Stop ====
+Butonul Start/Stop este configurat folosind rezistența internă de pull-up a microcontrollerului.
 <code c>
-void initHardware();
+pinMode(PIN_BUTTON, INPUT_PULLUP);
-int citesteUmiditateADC();
-int convertesteInProcent(int valoareADC);
-void actualizeazaLCD(int umiditate, String status);
-void controleazaAvertizari(int umiditate);
-void actualizeazaStatistici(int umiditate);
-String calculeazaTendinta(int umiditateCurenta, int umiditateAnterioara);
-void salveazaPeSD(DateTime timp, int umiditate, String status);
-void trimiteBluetooth(DateTime timp, int umiditate, String status);
-void verificaButon();
 </code>
-===== Rezultate Obţinute =====
+Astfel:
-În urma realizării proiectului, se urmărește obținerea unui sistem funcțional care:
-  * măsoară umiditatea solului;
-  * afișează umiditatea și statusul plantei pe LCD;
-  * aprinde LED-ul roșu atunci când planta trebuie udată;
-  * pornește buzzerul activ cât timp umiditatea este sub pragul stabilit;
-  * permite pornirea și oprirea monitorizării cu ajutorul unui buton;
-  * citește data și ora de la modulul RTC DS3231;
-  * salvează măsurătorile pe cardul microSD într-un fișier CSV;
-  * calculează statistici simple despre evoluția umidității;
-  * transmite datele și statisticile prin Bluetooth către un dispozitiv extern.
-Exemplu de afișare pe LCD când planta are umiditate suficientă:
 <code>
-Umiditate: 42%
+buton neapăsat -> HIGH
-Status: OK
+buton apăsat   -> LOW
 </code>
-Exemplu de afișare pe LCD când planta trebuie udată:
+Funcția `buttonPressedEvent()` detectează apăsarea butonului și schimbă starea sistemului între pornit și oprit.
-<code>
+<code c>
-Umiditate: 28%
+if (buttonPressedEvent()) {
-Status: UDATI
+  systemActive = !systemActive;
+}
 </code>
-Exemplu de linie salvată pe cardul microSD:
+==== Timpi de execuție ====
-<code csv>
+Intervalele de timp sunt definite în `config.h`.
--05-08,16:40:00,28,USCAT,45,28,72,SCADERE
-</code>
-Exemplu de mesaj transmis prin Bluetooth:
+<code c>
+const unsigned long MEASURE_INTERVAL_MS = 1000;
-<code>
+const unsigned long LCD_INTERVAL_MS = 1000;
-Ora: 16:40:00 | Umiditate: 28% | Status: UDATI PLANTA | Media: 45%
+const unsigned long SD_LOG_INTERVAL_MS = 10000;
+const unsigned long BT_SEND_INTERVAL_MS = 3000;
 </code>
-<note tip>
+Astfel:
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
-</note>
-<note tip>
+  * senzorul este citit la fiecare 1 secundă;
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
+  * LCD-ul este actualizat la fiecare 1 secundă;
-</note>
+  * datele sunt salvate pe microSD la fiecare 10 secunde;
+  * raportul Bluetooth este trimis la fiecare 3 secunde.
 ===== Concluzii =====
@@ Line 444: / Line 592: @@
 <note warning>
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
+Codul sursă al proiectului este disponibil pe GitHub: [[https://github.com/Izabela-Focsa/soil_moisture_monitor.git|soil_moisture_monitor]]
 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**.