ErgoDesk Assistant este un dispozitiv ergonomic de birou conceput pentru a monitoriza in timp real doi indicatori asociati unei pozitii necorespunzatoare in timpul lucrului la birou: distanta prea mica fata de monitor si inclinarea unui suport de referinta. Sistemul ofera feedback local printr-un afisaj LCD, un LED RGB si un buzzer, astfel incat utilizatorul sa poata corecta rapid pozitia detectata ca problematica.

Ideea proiectului a pornit de la o problema reala intalnita frecvent atat de studenti, cat si de persoanele care lucreaza mult timp la calculator: apropierea excesiva de monitor si mentinerea unei pozitii incomode pentru perioade lungi. Proiectul isi propune sa ofere un mecanism simplu de avertizare si constientizare a acestor obiceiuri.

Dispozitivul poate fi util atat pentru utilizatorul final, cat si pentru mine, deoarece combina senzori, procesare locala si feedback vizual si sonor intr-un produs embedded cu aplicabilitate practica.

Sistemul are la baza o placa compatibila Arduino Uno, care colecteaza datele de la senzori si genereaza feedback local in functie de starea detectata.

Componentele principale conectate la microcontroler sunt:

• HC-SR04 – masoara distanta fata de utilizator. Daca utilizatorul ramane prea aproape de ecran pentru mai mult de cateva secunde, sistemul trece in stare de avertizare.
• MPU6050 – masoara inclinarea si unghiul unui suport de referinta. O inclinare care depaseste pragul ales este interpretata ca indiciu al unei pozitii necorespunzatoare.
• Fotorezistor – masoara lumina ambientala si permite adaptarea comportamentului sistemului in functie de conditiile de iluminare, de exemplu reducerea intensitatii feedback-ului seara.
• LCD 1602 cu interfata I2C – afiseaza valorile citite de la senzori, starea curenta a sistemului si mesajele de avertizare.
• LED RGB – ofera feedback vizual rapid:
  • verde = pozitie normala
  • galben = apropiere de limita
  • rosu = avertizare
• Buzzer pasiv – ofera feedback sonor atunci cand starea problematica persista.
• Buton – utilizat pentru calibrare, reset sau schimbare mod.

Functionarea sistemului este bazata pe citirea periodica a senzorilor si pe compararea valorilor obtinute cu praguri predefinite sau calibrate de utilizator.

Pret kit baza: 74.99 RON

Pret componente achizitionate separat: 45.71 RON

Pret total hardware utilizat in proiect: 120.70 RON

• LCD 1602 I2C
  • VCC → 5V
  • GND → GND
  • SDA → A4
  • SCL → A5

• MPU6050
  • VCC → 5V
  • GND → GND
  • SDA → A4
  • SCL → A5

• HC-SR04
  • TRIG → D7
  • ECHO → D8
  • VCC → 5V
  • GND → GND

• Buzzer pasiv
  • + → D9
  • - → GND

• LED RGB
  • conectat la pinii D3, D5 si D6 prin rezistente de 220 ohm
  • pinul comun va fi conectat in functie de tipul LED-ului

• Fotorezistor
  • conectat intr-un divizor de tensiune
  • valoarea este citita pe pinul A0

• Buton
  • conectat la D2 si GND
  • citit folosind INPUT_PULLUP

Demonstrație video a funcționării hardware-ului:

- Repository GitHub: https://github.com/ionutmantu8/ErgoDeskAssistant

- Mediu de dezvoltare: Arduino IDE, folosit pentru scrierea, compilarea si incarcarea firmware-ului pe placa Arduino Uno.

- Tehnologii si surse folosite:

1. C/C++
2. `Arduino.h`
3. `avr/io.h`
4. `avr/interrupt.h`
5. `util/twi.h`
6. `math.h`
7. `string.h`
8. Nu au fost folosite biblioteci externe dedicate pentru LCD I2C sau MPU6050; accesul la aceste componente a fost implementat manual, la nivel de registre.

- Organizarea codului:

1. `ErgoDeskRegisters.ino` – initializarea aplicatiei si bucla principala
2. `config.h` – constante, praguri, adrese I2C, timpi
3. `app_types.h` – structuri pentru starea aplicatiei, senzori si alerte
4. `gpio.cpp` – configurarea si accesul la pinii digitali
5. `interrupts.cpp` – intreruperea externa pentru buton
6. `pwm.cpp` – configurarea PWM hardware pentru LED-uri
7. `adc_regs.cpp` – citirea LDR-ului prin ADC
8. `twi_regs.cpp` – comunicatia I2C/TWI la nivel de registri
9. `lcd_regs.cpp` – controlul LCD-ului prin backpack I2C
10. `mpu_regs.cpp` – initializarea si citirea MPU6050
11. `logic.cpp` – logica principala a aplicatiei

- Functionalitatea firmware-ului:

1. citeste MPU6050 pentru determinarea inclinarii/posturii
2. citeste HC-SR04 pentru determinarea distantei fata de ecran
3. citeste fotorezistorul pentru estimarea luminii ambientale
4. calculeaza abaterea fata de postura calibrata
5. detecteaza:
   1. alerta de postura
   2. alerta de distanta
   3. nivel critic pentru fiecare
   4. caz combinat cand ambele sunt active
6. ofera feedback prin:
   1. LCD
   2. LED-uri
   3. buzzer

- Algoritmi si mecanisme implementate:

1. calibrarea posturii prin medierea mai multor mostre de la accelerometru
2. debounce software pentru buton
3. detectie short press / long press
4. activarea alertelor doar daca situatia persista un anumit timp
5. stabilizarea severitatii pentru LED-uri, pentru a evita schimbarile bruste
6. reglarea luminozitatii LED-urilor in functie de valoarea citita de la LDR

- Concepte de laborator evidentiate in implementare:

1. GPIO – configurarea butonului si a senzorului ultrasonic
2. Intreruperi – detectarea schimbarii starii butonului
3. PWM / Timere – controlul intensitatii LED-urilor
4. ADC – citirea fotorezistorului
5. I2C / TWI – comunicarea cu LCD-ul si cu MPU6050

- A fost realizata o aplicatie firmware functionala pentru monitorizarea posturii si a distantei fata de ecran. - Sistemul citeste corect datele de la:

1. MPU6050 pentru inclinare
2. HC-SR04 pentru distanta
3. LDR pentru nivelul de lumina ambientala

- A fost implementata calibrarea posturii, astfel incat sistemul sa foloseasca o pozitie de referinta adaptata utilizatorului. - Au fost implementate si testate mecanisme de alertare:

1. vizuala prin LCD si LED-uri
2. sonora prin buzzer

- Intensitatea LED-urilor este adaptata in functie de lumina ambientala citita de la fotorezistor. - Butonul permite:

1. comutarea intre modul de afisare a alertelor si modul de afisare a valorilor
2. recalibrarea posturii prin apasare lunga

- Codul a fost organizat modular, pe fisiere separate, pentru a separa clar logica aplicatiei de accesul la periferice.

Proiectul demonstreaza integrarea mai multor periferice hardware intr-o aplicatie embedded unitara si functionala. - Au fost aplicate practic concepte importante din laborator, precum GPIO, intreruperi, PWM, ADC si I2C/TWI. - Utilizarea accesului la registre pentru perifericele principale a permis o intelegere mai clara a modului in care microcontroller-ul controleaza direct componentele externe. - Implementarea modulara face codul mai usor de urmarit, testat si extins. - Sistemul obtinut poate fi dezvoltat in continuare prin adaugarea unor functionalitati suplimentare, de exemplu jurnalizarea datelor, conectivitate wireless sau statistici privind postura utilizatorului.

• 16.04.2026 - Alegerea temei proiectului si stabilirea directiei generale.
• 30.04.2026 - Achizitionarea componentelor care imi lipsesc.
• 05.05.2026 - Crearea paginii de documentatie pe wiki si completarea documentatiei pentru prima etapa.
• 12.05 - Hardware-ul proiectului a fost terminat
• 19.05 - Software-ul proiectului a fost terminat
• 23.05 - Update-ul final al documentatiei

• Laboratoarele de PM puse la dispoziție în cadrul disciplinei
• ATmega328P Datasheet
• MPU6050 Register Map and Descriptions
• PCF8574 / PCF8574A Datasheet
• HC-SR04 Datasheet

Export to PDF