Autor: Daniel Brinza
Grupa: 334CB
Asistent proiect: Cezar Zlatea

SentinelGuard este un sistem de alarmă inteligent construit în jurul plăcii ATmega328P Xplained Mini. Sistemul monitorizează mai multe tipuri de evenimente relevante pentru securitatea unei camere: mișcare în zona protejată, fum sau gaze inflamabile, zgomote puternice și apropierea unei persoane de panoul alarmei. La detectarea unui eveniment suspect, sistemul reacționează local printr-un buzzer, afișează starea curentă pe un ecran TFT color și transmite mesaje de stare/debug prin UART către calculator.

Scopul proiectului este integrarea mai multor periferice și protocoale de comunicație într-o aplicație embedded practică. Alarma nu este doar o demonstrație simplă cu un senzor, ci un sistem cu mai multe stări de funcționare, interfață grafică, evenimente marcate temporal și mai multe surse de intrare.

Ideea proiectului a pornit de la un scenariu real: protejarea unei camere, a unui birou sau a unei zone restrânse cu un dispozitiv compact care poate detecta rapid mișcare, fum/gaz sau activitate neobișnuită. Din punct de vedere didactic, proiectul este util deoarece folosește GPIO, întreruperi externe, timere/PWM, ADC, UART, SPI și I2C în același firmware.

Sistemul este organizat în jurul microcontrolerului, care citește senzorii, actualizează starea alarmei și controlează interfața cu utilizatorul.

Principalele stări de funcționare sunt:

• DEZARMAT - senzorii pot fi monitorizați, dar sirena nu pornește la evenimente normale.
• ARMAT - alarma urmărește activ mișcarea, fumul/gazul, zgomotele puternice și apropierea de panou.
• PRE_ALARMA - a fost detectat un eveniment suspect, iar sistemul așteaptă confirmarea sau expirarea unui timp scurt.
• ALARMA - buzzerul este activ, ecranul TFT afișează cauza declanșării, iar evenimentul este transmis prin UART.
• MENIU/SETARI - ecran pentru praguri, mod de armare și starea senzorilor.

Ecranul TFT este folosit ca interfață principală de afișare. Acesta afișează starea curentă a alarmei, ora curentă citită de la modulul RTC, ultimele evenimente și valorile senzorilor. Introducerea PIN-ului și navigarea prin meniu se vor face folosind tastatura matricială 4×4 din kit.

Schema bloc evidențiază fluxul principal al sistemului: senzorii trimit evenimente și valori către placa ATmega328P Xplained Mini, iar microcontrolerul actualizează interfața TFT, controlează buzzerul și transmite log-uri prin UART. Ecranul TFT este conectat printr-un convertor de nivel logic, deoarece placa lucrează la logică de 5V, iar ecranul este tratat ca dispozitiv de 3.3V. Fotorezistența apare în schemă ca modul opțional; aceasta poate fi eliminată din versiunea finală dacă proiectul devine prea aglomerat sau dacă nu este necesară pentru demonstrație.

• Utilizatorul poate arma sau dezarma alarma folosind tastatura matricială 4×4.
• Sistemul afișează un dashboard cu ora curentă, starea alarmei și starea senzorilor.
• Când un senzor este declanșat, ecranul evidențiază sursa evenimentului.
• Buzzerul generează modele sonore diferite în funcție de tipul alarmei.
• UART prin USB este folosit pentru log-uri, debug și comenzi în timpul dezvoltării și demonstrației.

Proiectul folosește placa ATmega328P Xplained Mini. Aceasta include debugger/programator integrat mEDBG, alimentare prin USB, Virtual COM Port pentru comunicație serială cu PC-ul și headere compatibile cu stilul Arduino. În configurația implicită, placa este alimentată prin USB, iar microcontrolerul funcționează la 5V și 16 MHz.

Funcționalități ale plăcii folosite în proiect:

• mEDBG pentru programare și debugging fără programator extern;
• Virtual COM Port pentru log-uri și comenzi UART;
• pinii D0/D1 conectați la UART-ul microcontrolerului, păstrați pentru comunicația serială;
• pinii SPI D10-D13 pentru ecranul TFT;
• pinii I2C A4/A5 pentru modulul RTC DS3231;
• pinii analogici A0-A2 pentru senzori analogici, A2 fiind rezervat doar dacă se folosește fotorezistența opțională;
• pinul D13/PB5 este partajat cu LED-ul galben onboard D200 și cu semnalul SPI SCK.

Pinout-ul poate fi ajustat în etapa de integrare, însă următoarea mapare este planul inițial pentru ATmega328P Xplained Mini.

• Placa cu microcontroler funcționează la logică de 5V, iar ecranul TFT va fi tratat ca dispozitiv logic de 3.3V.
• Semnalele SPI și semnalele de control ale ecranului vor trece prin convertorul de nivel logic cu 8 canale.
• Placa ATmega328P Xplained Mini oferă alimentare prin USB și ieșire de 3.3V de la regulatorul onboard; consumul ecranului, mai ales pentru backlight, trebuie verificat înainte de alimentarea directă din pinul de 3.3V.
• Pinii D0/D1 sunt rezervați pentru Virtual COM Port-ul mEDBG și pentru comunicația UART cu PC-ul.
• Pentru ca Virtual COM Port-ul prin mEDBG să funcționeze corect, terminalul serial trebuie să activeze semnalul DTR.
• Pinul D13/PB5 este folosit pentru SPI SCK și este partajat cu LED-ul galben onboard D200, deci LED-ul onboard nu va fi folosit ca indicator independent în timpul comunicației SPI.
• Tastatura 4×4 va fi citită printr-un divizor rezistiv conectat la A3, astfel încât introducerea PIN-ului să nu ocupe 8 pini digitali.
• Modulul DS3231 comunică prin I2C și va fi alimentat conform specificațiilor modulului.
• Senzorul MQ-2 are nevoie de o perioadă de încălzire înainte ca valorile citite să devină stabile.
• Buzzerul este comandat de pe un pin cu PWM. Dacă necesarul de curent este prea mare, va fi adăugat un driver cu tranzistor.
• Toate modulele trebuie să aibă masă comună.

Firmware-ul va fi scris în C/C++ pentru microcontroler AVR. Implementarea va fi împărțită în module mici, astfel încât fiecare bloc hardware să poată fi testat separat înainte de integrarea completă.

• PlatformIO sau Arduino IDE pentru compilarea și încărcarea firmware-ului.
• Framework Arduino/MiniCore sau configurație AVR compatibilă cu ATmega328P Xplained Mini.
• mEDBG onboard pentru programare și debugging prin USB.
• Virtual COM Port mEDBG pentru log-uri și comenzi UART.
• Serial Monitor sau alt program de terminal cu DTR activat.
• Fritzing/KiCad/draw.io pentru schema electrică și diagrame, dacă este nevoie.

initializare periferice
afisare ecran de pornire pe TFT
incarcare praguri implicite

while true:
    citire senzori
    actualizare stare alarma
    actualizare model buzzer
    actualizare ecran TFT cand apar schimbari
    trimitere evenimente importante prin UART
    procesare input utilizator

Proiectul va fi implementat incremental, astfel încât fiecare componentă hardware să fie testată separat înainte de integrarea finală.

Rezultatul final așteptat este un prototip funcțional de alarmă multi-senzor. Dispozitivul trebuie să detecteze evenimente de securitate, să afișeze feedback clar pe ecranul TFT, să genereze alerte sonore și să ofere mesaje de debug/stare prin UART.

La finalul proiectului, prototipul trebuie să demonstreze:

• monitorizare în timp real folosind mai mulți senzori;
• interfață grafică clară pe ecranul TFT;
• evenimente marcate cu ora curentă;
• comportament configurabil pentru armare/dezarmare;
• integrarea mai multor protocoale de comunicație într-un singur sistem embedded.

Acest proiect reprezintă o metodă practică de a combina senzori, protocoale de comunicație și interfață grafică pe un microcontroler cu resurse limitate. Principala provocare este integrarea tuturor modulelor astfel încât firmware-ul să rămână responsiv, iar memoria să fie folosită eficient. Ecranul TFT și numărul mare de senzori cresc dificultatea proiectului, dar fac demonstrația finală mult mai relevantă decât o alarmă bazată pe un singur senzor.

Codul sursă, schemele electrice, pozele și materialele demo vor fi încărcate într-un repository public de GitHub.

Repository GitHub: https://github.com/dqnyb/SentinelGuard

• Pagina proiecte PM 2026
• Template documentație proiect PM
• Tutorial OCW - ATmega328P Xplained Mini
• Datasheet ATmega328P
• ATmega328P Xplained Mini
• Datasheet DS3231
• Datasheet senzor MQ-2
• Starter kit
• Ecran TFT SPI 2.8 inch
• Modul senzor MQ-2 fum/gaz
• Convertor de nivel logic cu 8 canale