Show page

Differences

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

--- pm:prj2026:cezar.zlatea:ana_maria.focsa [2026/05/16 22:17]
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 226: / 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 263: / 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 290: / 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 333: / 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 442: / 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**.