• Acest proiect are ca scop crearea unui sistem de securitate și monitorizare interactiv numit “SMART GUARD”. Sistemul îmbină detecția distanței pentru protejarea unui perimetru cu autentificarea pe bază de frecvență radio (RFID) pentru controlul accesului. Proiectul oferă un mecanism realist de armare, o fereastră de timp pentru dezarmare (pre-alarmă) și avertizări multi-senzoriale (vizuale și sonore), simulând un sistem de securitate comercial.

• Proiectul constă într-un prototip de alarmă hibridă, guvernat de o Mașină de Stări (FSM) non-blocantă. În modul armat, un senzor ultrasonic acționează ca o „barieră virtuală”. Când un obiect încalcă perimetrul (scăzând sub pragul critic de distanță), se declanșează un cronometru de pre-alarmă. Utilizatorul aflat la ușă are la dispoziție 15 secunde pentru a apropia o cartelă RFID autorizată și a opri alerta, altfel sistemul intră în starea de alarmă generală.

• Spre deosebire de o alarmă clasică, SMART GUARD rulează o bază de date dinamică în memorie. Prin intermediul butoanelor de pe interfața hardware principală (modulul LED & Key), administratorul poate adăuga cartele noi sau elimina cartele compromise direct pe loc, modulul afișând UID-urile hexazecimale pe afișajul cu 7 segmente. Interfața locală oferă un feedback multi-senzorial complex: texte de tranzitare (SECURE, dEnIEd, SAFE), progress-bar pe LED-uri pentru timpul rămas, avertizări sonore stratificate și indicatoare luminoase externe de acces (Verde/Roșu).

• Paralel cu interfața fizică de la punctul de acces, sistemul comunică bidirecțional printr-un terminal UART cu o stație de monitorizare (PC). Această interfață este destinată personalului de securitate care urmărește camerele video. Terminalul generează rapoarte la fiecare scanare a unei cartele (inclusiv încercările respinse) și acceptă comenzi scrise. Astfel, un gardian poate arma/dezarma sistemul de la distanță pentru un vizitator fără cartelă, sau poate tasta comanda „PANIC” pentru a declanșa instantaneu alarma dacă observă o activitate suspectă pe monitor, indiferent de starea senzorilor locali.

• Input: Senzor Ultrasonic HC-SR04 (detecție prezență), Modul RFID-RC522 (citire cartelă), Butoane modul TM1638 (cod de backup, comenzi)
• Procesare: Placă de dezvoltare Arduino Uno (monitorizare senzori, gestionare cronometru, validare UID cartelă, mașină de stări)
• Output: Display 7-segmente TM1638 (afișare mesaje/timer), LED-uri TM1638, LED Roșu & LED Verde extern (indicatori de stare), Buzzer (avertizare sonoră)

Lista de piese (Bill of Materials):

• Placă de dezvoltare Arduino Uno (sau compatibilă): Microcontroller-ul central care gestionează logica sistemului (state machine), procesează semnalele senzorilor și controlează ieșirile.
• Modul Cititor RFID-RC522 + Cartele/Tag-uri: Folosit pentru a citi identificatorul unic (UID) al cartelelor pentru a autoriza accesul. Comunică prin protocolul SPI.
• Senzor Ultrasonic HC-SR04: Acționează ca o „barieră virtuală” în zona de securitate. Măsoară constant distanța, iar scăderea bruscă a distanței citite indică o prezență neautorizată și declanșează pre-alarma.
• Modul LED & Key (bazat pe TM1638): Interfața principală cu utilizatorul. Display-urile cu 7 segmente afișează mesaje (ex: “SAFE”, “ALERT”) și cronometrul invers, LED-urile indică vizual armarea, iar butoanele permit adăugarea/ștergerea cartelelor sau accesarea modului de sistem.
• Buzzer: Componenta care emite avertizările sonore: bip-uri de confirmare la citirea cardurilor, sunet intermitent în pre-alarmă și un sunet continuu când sistemul este breșat.
• LED Roșu (5mm) + Rezistență (ex. 220Ω - 330Ω): Indicator vizual de alertă plasat pe breadboard. Semnalează vizual starea de armare (SECURE) și clipește agresiv în caz de refuz (DENIED) sau alertă.
• LED Verde (5mm) + Rezistență (ex. 220Ω - 330Ω): Indicator vizual de siguranță. Confirmă starea de repaus a sistemului (IDLE/SAFE) și se aprinde scurt pentru a confirma citirea cu succes a unui card autorizat.
• Breadboard: Placa de bază utilizată pentru conectarea tuturor firelor, distribuirea alimentării (GND și 5V/3.3V) de la Arduino și prototiparea circuitului fără lipire.
• Set fire Dupont (Jumper wires): Tip Mamă-Tată și Tată-Tată, utilizate pentru realizarea tuturor conexiunilor electrice și de date.

Conexiunile hardware de până acum sunt următoarele:

• Demo proiect: https://youtu.be/0NK5whnqt9E
• Github: https://github.com/RaresOprea04/SMART-GUARD

Proiectul a fost dezvoltat în mediul Arduino IDE / PlatformIO, folosind framework-ul Arduino pentru microcontroller-ul ATmega328P (placa Arduino Uno). Codul este scris în C++ și este structurat pe o arhitectură robustă de tip Mașină de Stări (Finite State Machine).

Abordarea este predominant non-blocantă, utilizând funcția `millis()` pentru măsurarea timpului (Timer hardware). Această arhitectură permite monitorizarea simultană și în timp real a senzorului ultrasonic, a cititorului RFID, a stării butoanelor de pe modulul TM1638 și a comenzilor primite de la distanță prin consola UART (Serial Monitor), fără ca execuția programului să “înghețe”.

Funcții principale implementate:

Biblioteci folosite:

Dezvoltarea sistemului SMART GUARD a reprezentat o oportunitate excelentă de a aprofunda concepte complexe de hardware și software embedded. Proiectul a evoluat spectaculos de la o simplă alarmă de proximitate la un sistem hibrid de control acces, capabil să gestioneze memorii dinamice și comenzi de la distanță.

Principala provocare a proiectului a fost gestionarea corectă a resurselor limitate ale microcontroller-ului ATmega328P. Implementarea terminalului UART bogat în mesaje de log a dus inițial la depășirea memoriei SRAM (Stack Crash) și la resetarea plăcii în buclă. Problema a fost rezolvată optimizând arhitectura software și folosind macro-ul F() pentru a forța compilatorul să citească string-urile direct din memoria Flash (ajungând la un consum stabil de sub 50% RAM).

Din punct de vedere arhitectural, trecerea la o Mașină de Stări (Finite State Machine) complet non-blocantă, bazată pe Timere hardware (millis()) în detrimentul funcțiilor de tip delay(), a fost un succes. Aceasta i-a permis sistemului să ruleze în paralel: să filtreze zgomotul senzorului ultrasonic, să afișeze fluid interfața pe modulul TM1638, să asculte magistrala SPI pentru carduri RFID și să mențină portul UART deschis pentru consolă.

Rezultatul este un produs robust, interactiv și foarte apropiat de standardele comerciale de securitate.

Arhiva completă a proiectului SMART GUARD, pregătită pentru descărcare. Aceasta conține codul sursă (PlatformIO / Arduino), diagramele hardware, fișierul README cu documentația și istoricul versiunilor (ChangeLog).

Descarcă Arhiva Proiectului - SMART GUARD (v2.0)