Progetto per il corso di Microcontrollori: Gestore Ambientale

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELL INSUBRIA Corso di Laurea Magistrale in Informatica Progetto per il corso di Microcontrollori: Gestore Ambientale Studente: Bonizzi Mauro Matr Anno Accademico 2013/2014

2 Indice 1. Introduzione Obiettivo Architettura Sistema Hardware Componenti Analisi dettagliata dei Componenti Arduino uno BreadBoard Lcd ACM1602B Sensore temperatura: LM Sensore Luminosità: Foto resistenza Diodo Led Resistenze Trimmer Schema Elettrico Dimensionamento Architettura Sistema Software Lato Arduino Analisi del Codice Lato Desktop Analisi del Codice Casi di Test Introduzione Funzionamento Sviluppi Futuri Conclusione Gestore Ambientale Pag. 1

3 1. Introduzione La relazione ha riguarda la realizzazione di un gestore per il controllo ambientale. Il progetto ha visto lo sviluppo di un progetto sia dal lato della progettazione hardware sia dal lato della progettazione software. 2. Obiettivo L obiettivo del progetto è stato quello di realizzare un gestore ambientale che permette di rilevare le condizioni dell ambiente, luce e temperatura, e comunicarle all utente attraverso apposite modalità. In particolare l obiettivo è stato quello di creare sia la parte hardware per il rilevamento delle informazioni sia la parte software per la gestione e la comunicazione delle informazioni all utente. 3. Architettura Sistema Hardware Il progetto ha visto la realizzazione di un circuito elettronico atto a rilevare le diverse informazioni, luce e temperatura, e la comunicazione di queste all utente attraverso opportune modalità. 3.1 Componenti I componenti elettronici utilizzati per la realizzazione del progetto sono i seguenti: - Arduino Uno; - Breadboard; - Lcd ACM1602B Series Zettler; - Sensore temperatura: Lm35; - Sensore Luminosità: Foto resistenza 10KΩ; - Diodo Led; - Resistenze: 4 resistenze da 220 KΩ; 1 resistenza da 10 KΩ; - Trimmer da 10 KΩ. 3.2 Analisi dettagliata dei Componenti In questa sezione sono analizzati in modo dettagliato i componenti elettronici, elencati in precedenza, utilizzati per la realizzazione del progetto Arduino uno Arduino è una scheda elettronica di piccole dimensioni costituita da un microcontrollore e una circuiteria di contorno, utile per creare rapidamente prototipi per scopi hobbistici e didattici. Il progetto Arduino garantisce la totalità libertà della distribuzione del software e del hardware. Questo perché tutti i progetti sono open source e quindi visionabili completamente. Gestore Ambientale Pag. 2

4 Fig. 1 Scheda Arduino Uno Di seguito è spiegato in modo dettagliato la scheda Arduino Uno. Fig. 2 Scheda Arduino Uno vista in dettaglio Guardando la Fig.2 e seguendo la numerazione riportata presente su di essa si può comprendere le parti che costituiscono la scheda: 1) Connettore USB che permette la comunicazione seriale con il PC oltre che fornire l alimentazione; 2) Ingresso alimentazione (in mancanza di USB); 3) Microprocessore atto al controllo delle funzioni, estraibile e riprogrammabile; 4) Processore per la comunicazione; 5) Quarzo per generare la frequenza per il clock esterno del micro-controllore. Il quarzo genera dei segnali con una frequenza di 16 Mhz; 6) Pulsante per il reset di Arduino e verifica del suo funzionamento; 7) Led On; 8) Tx/Rx Led. Led utilizzati per comunicare all utente in modo visuale la trasmissione di dati mediante l utilizzo della seriale. Il Tx Led è utilizzato per la comunicazione di dati in uscita dalla seriale e il led Rx per la comunicazione dei dati in ingresso provenienti dalla seriale; 9) Led programmabile e gestibile da parte dell utente. 10) Pin atti a l alimentazione esterna. Arduino fornisce in uscita una tensione da 3.3 Volt e 5 Volt; 11) Analog Inputs; Gestore Ambientale Pag. 3

5 12) Tx e Rx pins usati per la comunicazione; 13) Digital Inputs/Outputs. Il simbolo "~" posto prima del numero indica un uscita PWM ovvero è possibile usare tale uscita per andare a rilevare dei fronti di salita e discesa dei segnali elettrici. Ogni uscita digitale può avere delle funzioni speciali oltre che quelle d input e output; 14) Ground and ARED pins; 15) ICSP for Atmega328; 16) ICSP for USB Interface BreadBoard La Breadboard, chiamata anche basetta sperimentale, è uno strumento utilizzato per creare prototipi di circuiti elettrici. La Breadboard permette la realizzazione di circuiti temporanei e i componenti elettronici utilizzati su di essa risultano essere completamente riutilizzabili. La Breadboard ha molti utilizzi, partendo dal test di circuiti semplici fino ad arrivare al test di circuiti complicati come microcontrollori e centraline per l automatizzazione. Il vantaggio di tale strumento è la semplicità e il basso costo di realizzazione dei circuiti elettrici. Di seguito è riportata un immagine esaustiva della Breadboard Lcd ACM1602B Fig. 3 Esempio di BreadBoard Per il progetto si è utilizzato il display LCD con sigla ACM1602B della Zettler. Lo schermo ha dimensioni 16 x 2. Con tale schermo è possibile rappresentare fino a 16 caratteri contemporaneamente per ogni riga e lo schermo è dotato di 2 righe. Quindi in totale è possibile utilizzare 32 caratteri. Di seguito è riportata l immagine esaustiva del display. Gestore Ambientale Pag. 4

6 Fig. 4 Lcd ACM1602B LCD ACM1602B prevede la comunicazione con due modalità : 4 e 8 bit. Si è scelto di utilizzare la comunicazione a 4bit perché questa modalità permette il risparmio di porte digitali della scheda Arduino UNO, 4 porte al posto di 8 porte, ed il numero di caratteri disponibili è più che sufficiente. Attraverso il Datasheet è stato possibile determinare la piedinatura del pannello LCD. Fig. 5 Piedinatura del Lcd ACM1602B Dallo studio della piedinatura ottenuta attraverso il datasheet è stato possibile determinare le funzioni dei vari piedini. Si noti che per utilizzare il componente in modalità scrittura è richiesto di porre il piedino numero 5 a massa. Nel progetto non è stata utilizzata la retroilluminazione per il motivo che la corrente fornita da Arduino non è sufficiente per l alimentazione della retroilluminazione. Per poterla utilizzare la retroilluminazione è necessaria un alimentazione esterna Sensore temperatura: LM35 LM35 è un sensore analogico che fornisce una misura in tensione della temperatura dell ambiente che lo circonda. Il sensore si presenta come nella seguente figura: Gestore Ambientale Pag. 5

7 Fig. 6 Sensore temperatura LM35 LM35 è costituito da tre pin: 1- Alimentazione tra i 4.4V-30V; 2- Output analogico, restituisce un valore in tensione in base alla temperatura rilevata; 3- GND o Ground. Output analogico restituisce una tensione che varia in base alla temperatura. La tensione aumenta di 10mV per ogni C (10mV/ C). LM35 ha una precisione dell ordine di C. Il range di temperatura del sensore è compreso tra 0 C-100 C Sensore Luminosità: Foto resistenza La foto resistenza è un componente elettronico la cui resistenza è inversamente proporzionale alla quantità di luce che lo colpisce e quindi la corrente che attraversa tale componente è proporzionale all intensità della luce che investe la componente. In una situazione di oscurità la componente fornisce la massima resistenza possibile che dipende dal valore nominale che esse riporta mentre in una situazione di luminosità elevata la componente fornisce una resistenza quasi nulla. Fig. 7 foto resistenza La foto resistenza, dato il suo comportamento, è possibile utilizzarla come sensore di luminosità Diodo Led Dispositivi opto-elettrico che sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre una sorgente luminosa. I Led sono componenti elettronici in grado di emettere luce quando attraversamento da una corrente elettrica. Gestore Ambientale Pag. 6

8 Fig. 8 Diodo Led I Led sono dotati di due terminali, anodo e catodo (positivo e negativo) e per questo tali componenti sono dotati di una polarità che deve essere rispettata per il corretto funzionamento. Il Led crea una differenza di potenziale e questa dipende dal tipo di Led utilizzato (in particolare varia in base alle sostanze utilizzare. Per semplicità varia in base al colore del Led). Fig. 9 Rappresentazione grafica di un led Nel caso in cui si fornisca un alimentazione inversa a quella corretta, il diodo Led questo si comporta come un normale Diodo, ovvero la corrente non transita attraverso il componente. Sul mercato esistono diodi Led a normale luminescenza e diodi Led ad alta luminescenza Resistenze La resistenza elettrica è un componente atto a porre una resistenza al passaggio di corrente che lo attraversa. In particolare la resistenza è una grandezza scalare che misura la tendenza di un corpo a opporsi al passaggio di una corrente elettrica, quando è sottoposto a una tensione elettrica. Quest opposizione dipende dal materiale con cui è realizzato e dalle sue dimensioni. Tale componente è soggetta alla legge di Ohm che è la seguente: La legge di Ohm descrive il comportamento del resistore lineare. Nella seguente figura si può notare la resistenza e il suo simbolo. Gestore Ambientale Pag. 7

9 Fig. 10 Resistenza elettrica e simbolo La resistenza assume diversi valori. E possibile riconoscere il valore della resistenza in base codice colore riportato sopra di essa Trimmer Il trimmer è un componente elettronico che ha la caratteristica di variare la propria resistenza o capacità. La resistenza o la capacità varia attraverso l intervento esterno, ad esempio mediante un apposita vite presente sulla componente. Nella seguente figura è rappresentato il Trimmer. Fig. 11 Trimmer La variazione di resistenza o di capacità varia tra un valore nullo e il massimo valore nominale che è riportato sul componente. Gestore Ambientale Pag. 8

10 3.2 Schema Elettrico Nella seguente figura è riportato lo schema elettrico. 3.3 Dimensionamento Fig. 12 Schema Elettrico Nel circuito sopra riportato sono presenti alcune componenti elettroniche che sono state soggette ad un dimensionamento. In particolare nel progetto si è dovuto dimensionare in modo corretto le resistenze. Analizziamo in maggior dettaglio le scelte effettuate. Il Trimmer da 10KΩ è stato scelto mediante l analisi del datasheet del LCD. Il trimmer ha la funzione di regolare il contrasto dello schermo. La resistenza posta in serie alla foto resistenza R6 è stata scelta dello stesso valore di essa e questo permette la creazione di un partitore di tensione. La tensione varierà in base alla luminosità dell ambiente e quindi in base alla tensione rilevata. Un altro motivo dell utilizzo della resistenza in serie è quello di prevenire un cortocircuito. Nella situazione di buio si avrà la massima resistenza e questo porterà la tensione letta da Arduino di 2.5V, questa siccome è utilizzato il partitore di tensione. In particolare, si ottiene tale situazione nel caso in cui la foto resistenza sia in una situazione di resistenza massima che si può ottenere in presenza di un ambiente buio. Le resistenze scelte per i Led hanno tenuto conto dei seguenti fattori: - Caduta di tensione dei Led: Nella seguente tabella è riportata la caduta di tensione in base alla tipologia del Led. Gestore Ambientale Pag. 9

11 Fig. 13 Tabella relativa alla caduta di tensione dei diodi Led - Tensione di alimentazione fornita da Arduino in uscita dalle porte digitali preposte all alimentazione dei Led. Arduino fornisce in uscita delle porte digitali una tensione di 5Volt; - Corrente erogabile da Arduino mediante le porte digitali. Tale corrente è dell ordine di 0.02mA. Prese in considerazione queste informazioni e applicando la legge di Ohm è possibile calcolare la resistenza da utilizzare. La formula utilizzata è la seguente: Utilizzando la formula sopra esposta si calcola i valori per le resistenze dei diversi Led impiegati nel progetto. Gestore Ambientale Pag. 10

12 Si noti che sono stati calcolati diversi valori di resistenza. Molti di questi valori risultano essere valori non commerciali. Per questo motivo si è scelto di utilizzare resistenze da 220 Ω. La scelta ha comportato una riduzione di luminosità non percepibile dall occhio umano. 4. Architettura Sistema Software Il progetto ha visto la realizzazione di due parti software distinte. Il primo ha riguardato la realizzazione del software per Arduino mentre il secondo ha riguardato la realizzazione di un applicazione desktop. Di seguito sono analizzati i due software realizzati per il progetto. 4.1 Lato Arduino Il software per il lato Arduino ha come obiettivo: - Lettura della misura proveniente dal sensore di temperatura; - Lettura della misura proveniente dal sensore di luminosità; - Gestione degli stati dei Led; - Gestione dei messaggi visualizzati sullo schermo LCD; - Gestione della comunicazione seriale con il computer. Di seguito è riportata l analisi del codice Analisi del Codice Il codice è costituito da due parti fondamentali e ben distinte: - setup: Sezione dove sono presenti le impostazioni per l inizializzazione di Arduino; - loop: Sezione dove sono presenti le diverse funzioni. Tale parte presenta un comportamento ciclico. Per comportamento ciclico s intende che si ha una ripetizione infinita delle diverse istruzioni presenti in tale sezione. Il programma inizia con la definizione di librerie e variabili. Di seguito è riportato il codice: Gestore Ambientale Pag. 11

13 Per il progetto si è utilizzata la libreria LiquidCrystal.h per la gestione dei messaggi da visualizzare sullo schermo. In questa prima parte si sono definite le seguenti cose: - Pin del pannello LCD; - Pin Led; - Pin Sensori; - Costanti riguardanti il valore di temperatura massima e minima; - Valore di default concernente l unità di misura della temperatura; - Intervalli di tempo relativi alla lettura dei sensori. Nella sezione setup si sono definite tutte le parti soggette all inizializzazione. Di seguito è riportato il codice. Gestore Ambientale Pag. 12

14 Nella sezione di setup si è definito la tipologia di schermo (16 colonne e 2 righe) e il comportamento dei vari PIN. In questa sezione si è deciso di visualizzare mediante lo schermo LCD il messaggio Caricamento per un fattore di ritardo. In particolare questa scelta può essere utile nella comunicazione seriale con il PC. Nella sezione loop si è definito il comportamento ciclico del microcontrollore Arduino. In particolare l utilizzo delle diverse funzioni. In particolare si è definito l intervallo di tempo per la lettura dei sensori e la gestione della seriale. Per gestire questi intervalli si è deciso di utilizzare la funzione millis. La funzione millis restituisce il tempo trascorso dall avvio di Arduino. Il valore di tempo restituito è in millisecondi. Il valore restituito è un long unsigned e questo comporta che il valore è molto grande anche se limitato. Ma al fine del progetto è un valore di dimensioni accettabili, questo perché il valore del contatore del tempo, prima di ritornare a valore zero ci impiega circa 50 giorni. Tale informazione è stata presa dal manuale ufficiale di Arduino Uno. Per questo motivo è stato possibile usare tale funzione per gestire gli intervalli di tempo delle diverse funzioni. Il codice sotto riportato riguarda la gestione della lettura della temperatura da parte di Arduino. Gestore Ambientale Pag. 13

15 La funzione si attiva ogni intervallo di tempo che dipende dai valore attuale del contatore di tempo, dalla somma dei valori dell ultima lettura e dalla costante che definisce l intervallo di tempo tra l entrata in esecuzione della funzione per la gestione della temperatura e la successiva. Una volta entrato nel ciclo si potrà notare che si è impostato la variabile intervaltimetemp. In fase d inizializzazione la variabile assume valore zero. La scelta di questa soluzione è stata fatta per fare in modo che all avvio del microcontrollore esso non aspetti il passaggio di un certo quantitativo di tempo ma effettui subito la lettura della temperatura. Una volta fatto questo il microcontrollore andrà a leggere la temperatura del sensore attraverso la funzione temperature(). La funzione è analizzata in seguito nel documento. Una volta ottenuta la temperatura, il programma si appresterà a eseguire la conversione di temperatura con l unità scelta, la visualizzazione a video e infine la stampa su seriale del valore della temperatura. Si noti che la comunicazione della temperatura sulla seriale è sempre nell unità di misura Celsius. Inoltre attraverso la funzione controlled(float value) si gestirà l accensione dei led collegati ad microcontrollore Arduino. La funzione è analizzata in seguito nel documento. Gestore Ambientale Pag. 14

16 Alla fine della funzione per la gestione della temperatura sarà aggiornato il tempo corrente e il tempo dell ultima lettura della temperatura con il valore di tempo corrente. Di seguito è riportata la funzione temperature() per la gestione della lettura della temperatura dal sensore lm35. La funzione sopra riportata permette la lettura della temperatura proveniente dal sensore. Si noti che la lettura non è singola ma avvengono cinque letture distinte intervallate tra loro da 100 millisecondi. E stato scelto di eseguire cinque letture per avere una misura più stabile della temperatura. Si noti che ogni misura è convertita in un valore di temperatura attraverso la funzione di moltiplicazione con il valore 0, Questa funzione permette di ottenere il valore di temperatura nell unità di misura Celsius. La funzione restituisce il valore medio derivato dalle letture della temperatura eseguite. La funzione per la gestione degli stati dei Led è la seguente: In particolare, attraverso la funzione digitalwrite è possibile variare la tensione ai capi dei Pin interessati. L accensione dei Led avviene attraverso l impostazione del valore di tensione dei pin collegati ai Led. Il valore LOW ha l effetto di spegnere i Led invece il valore HIGH ha l effetto di accendere i Led. Gestore Ambientale Pag. 15

17 Lo stato dei Led seguirà la seguente logica: - Temperatura Letta < Temperatura Min Accensione Led Giallo; - Temperatura Min < Temperatura Letta < Temperatura Max Accensione Led Verde; - Temperatura Letta > Temperatura Max Accensione Led Rosso. La parte di programma sotto riportata riguarda la gestione della lettura del sensore di luminosità. La gestione della lettura del valore di luminosità, come visto in precedenza con la parte riguardante il sensore di temperatura, avviene a intervalli di tempo regolari. Per la lettura del sensore di luminosità si è creata la funzione light() analizzata di seguito nel documento. Tale funzione restituisce due valori, cioè due caratteri che sono: - O Indica la presenza di luce nell ambiente; - o Indica l assenza di luce nell ambiente; Nel primo caso, la presenza di luce nell ambiente si ha la stampa a video la stringa Luce: Giorno, l invio sulla seriale del carattere O e infine l impostazione del valore basso di tensione dell uscita Gestore Ambientale Pag. 16

18 digitale relativa al led bianco ad alta luminosità. Per fare questo si utilizza la funzione ControlLed(char value). Di seguito sarà analizzato il codice di tale funzione. Il codice riguardante la funzione light() è il seguente: La funzione esegue la lettura analogica del valore di tensione presente sul piedino collegato al sensore di luminosità. Una volta letto il valore sarà confrontato con una costante per determinare se è presente la luce o meno. Alla fine sarà restituito il carattere riguardante la presenza o all assenza di luminosità nell ambiente. Per il controllo del led bianco si ha la funzione ControlLed che è composta dal seguente codice: La funziona controlla il carattere passato e da questo determina se accendere o no il led bianco andando ad agire sul pin ai cui capi è collegato il led interessato. Il funzionamento di accensione o spegnimento avviene attraverso la funzione digitalwrite dove permette di specificare il pin interessato e il valore di tensione che deve essere presente ( HIGH o LOW ). Gestore Ambientale Pag. 17

19 Infine si ha la funzione che controlla se sono presenti delle informazioni sulla seriale e nel caso siano presenti delle informazioni, la funzione cercherà di gestirle in modo corretto. Per prima cosa la funzione controlla se è presente delle informazioni sulla seriale. Il controllo avviene a ogni ciclo. Tale scelta è stata fatta siccome la comunicazione di dati sulla seriale non avviene a intervalli regolari. Per il controllo di dati sulla seriale si è utilizzata la funzione Serial.available() che restituisce un numero maggiore di zero se sono presenti delle informazioni. Si noti che la comunicazione nel nostro progetto avviene sulla seriale COM6. Nel caso siano presenti delle informazioni, sono estratte attraverso la funzione Serial.read(). Tale funzione restituisce il valore presente sulla linea seriale codificato in byte. Il valore letto potrà essere confrontato direttamente con i caratteri. Questo è possibile perché la scheda Arduino Uno prevede la conversione automatica del carattere in byte. Per questo motivo è possibile il confronto. I caratteri letti sulla seriale con le relative funzioni sono i seguenti: - C Cambio unità di misura in Celsius; - F Cambio unità di misura in Fahrenheit; - K Cambio unità di misura in Kelvin; - S Richiesta di restituzione dei valori di temperatura minima e temperatura massima impostati su Arduino. Nell ultimo caso è rispedito un secondo carattere S per comunicare all applicazione Desktop che la scheda Arduino sta per procedere all invio di dati relativi alle temperature minima e massima sulla seriale. Gestore Ambientale Pag. 18

20 4.2 Lato Desktop Il software per il lato Desktop ha l obiettivo di realizzare un applicazione desktop, dotata d interfaccia grafica dove l utente può leggere le diverse informazioni e che permetta la comunicazione con il microcontrollore Arduino attraverso la Seriale. In particolare l applicazione realizzata permette di: - Visualizzare l informazione riguardante la temperatura ambientale rilevata; - Visualizzare la presenza o l assenza di luminosità; - Visualizzare le impostazioni riguardanti la soglia di temperatura massima e minima; - Cambiare le impostazioni riguardanti l unità di misura della temperatura; Analisi del Codice In questa sezione è analizzato il codice dell applicazione desktop. L applicazione desktop si basa sul linguaggio Java per la parte di gestione e su Java Swing per la parte grafica. Il programma ha visto l utilizzo di librerie quali: - La gnu.io per la gestione della comunicazione seriale. - La Java e la javax per la gestione del programma e l interfaccia grafica. L interfaccia realizzata si presenta nel seguente modo: Fig. 14 Interfaccia Grafica Per la gestione della comunicazione seriale si è prevista la creazione di un Thread. Tale Thread rimane in attesa della generazione di un evento. L evento è il SerialPortEvent. Per maggiore chiarezza di seguito è riportato il codice relativo al Thread. Si Noti che la Seriale del progetto è la COM6. Gestore Ambientale Pag. 19

21 Il codice del Thread è il seguente: Gestore Ambientale Pag. 20

22 Il codice sopra riportato è quello riguardanti le impostazioni per la comunicazione seriale del Thread. Il codice riguardante la gestione dell evento da parte del Thread è il seguente: Gestore Ambientale Pag. 21

23 Il codice sopra riportato attende la generazione dell evento SerialEvent per entrare in esecuzione. Una volta verificatesi l evento, controlla attraverso la funzione geteventtype se l evento generato è quello relativo alla SerialPortEvent.DATA_AVAILABLE che avvisa che ci sono dei dati presenti sulla seriale. In questo caso mediante opportuni metodi si estrae il dato dalla seriale e si confronta il dato estratto per determinare il tipo di funzione richiesta. Il dato presente sulla seriale può essere dei seguenti formati: - S Valori di temperatura minima e massima restituite da Arduino Uno. Le due temperature sono impostate a livello di codice dal lato Arduino; - Temp: Valore di temperatura proveniente da Arduino. In questa parte di codice si presente la conversione della temperatura, la visualizzazione del valore della temperatura e la visualizzazione del immagine relativa allo stato. Lo stato è rappresentato mediante tre immagini esaustive che rappresentano gli stati ambientali possibili: Low Temperature, Good Temperature, High Temperature; - Luce: Valore di luminosità ambientale restituita da Arduino. Un altro aspetto molto importante dell applicazione è quella riguardante la gestione dell unità di misura della temperatura. Quando, mediante l applicazione desktop si cambia l unità di misura questa non è solo relativa alla visualizzazione testuale della temperatura a livello applicazione ma sarà anche relativa al cambiamento della temperatura visualizzata sul pannello LCD collegato ad Arduino. Il cambiamento dell impostazione avviene solamente con il click del Button nominato Cambia. In questo caso sarà creato un evento che sarà gestito nella seguente modalità: Gestore Ambientale Pag. 22

24 In particolare, sarà inviato sulla seriale un carattere che in accordo con quelli definiti dal lato Arduino. Tale carattere permette il cambio dell unità di misura della temperatura. Inoltre nella stessa sezione sarà cambiata l unita di misura delle impostazioni per la temperatura minima e massima oltre che all unità di misura della temperatura ambientale corrente. Si noti che a livello di codice, la temperatura inviata da parte di Arduino sulla seriale è nell unità di misura Celsius. Una volta arrivata all applicazione, questa provvede alla conversione. Tale scelta è stata fatta per limitare problemi di cambio dell unità di misura. 5. Casi di Test In questa sezione si è analizzato il funzionamento del progetto in tutti i suoi aspetti. 5.1 Introduzione Il Progetto per funzionare in modo corretto deve essere collegato alla porta USB del PC. In particolare si deve controllare che la porta COM6 risulti libera. Una volta collegato Arduino è possibile avviare l applicazione. Nel caso in cui la COM6 fosse occupata da qualche altro applicativo, è consigliato chiudere tale applicativo e avviare l applicazione desktop del progetto. Si noti che Arduino una volta collegato al PC si avvierà ed eseguirà il programma del progetto caricato al suo interno. Gestore Ambientale Pag. 23

25 5.2 Funzionamento All avvio il progetto si presenta con tutti i Led spenti e il pannello LCD visualizzerà la scritta Caricamento. Fig. 15 Progetto appena Avviato Invece l applicazione appena avviata si presenta nel seguente modo: Fig. 16 Applicazione appena avviata L applicazione non riporta nessuna informazione, questo perché non è stata ancora ricevuta nessuna informazione proveniente dal microcontrollore Arduino. Alla fine del caricamento il progetto entrerà in funzione e sullo schermo saranno visualizzate le informazioni riguardanti la temperatura e la luminosità ambientale. Inoltre in base alla situazione ambientale saranno accesi o spenti dei Led. Lo stato dei Led è riportato di seguito al documento. Nella situazione di temperatura ideale, cioè una temperatura che rientra tra i valori di minima e massima temperatura si ha l accensione del Led verde. Qui sotto è riportata un immagine esaustiva del parte hardware del progetto. Gestore Ambientale Pag. 24

26 Fig. 17 Scheda in situazione di temperatua ideale Nell applicativo desktop sono presenti invece le informazioni riguardanti la temperatura e la luminosità ambientale. Fig. 18 Applicazione in situazione di temperatura ideale Nell immagine sopra riportata si è in una condizione in cui la temperatura che rientra nei parametri di temperatura massima e minima. In questo caso avremo il simbolo del termometro verde come presente in figura. Questo indica che siamo alla presenza di temperatura ambientale ideale. Nel caso di temperatura troppo alta si avrà dal lato hardware l accensione del Led rosso come nella seguente figura. Gestore Ambientale Pag. 25

27 Fig. 19 Scheda in situazione di temperatura elevata Invece l applicazione si presenterà nella seguente situazione. Fig. 20 Applicazione in situazione di temperatura elevata e alta luminosità dell ambiente Si può notare come sia presente un immagine che permette una semplice interpretazione visuale della situazione ambientale di temperatura elevata. Un ulteriore situazione è quella relativa alla bassa temperatura. A livello Hardware si avrà il Led giallo acceso che permette di comprendere la situazione di temperatura bassa. Tale situazione è riportata nella seguente immagine. Gestore Ambientale Pag. 26

28 Fig. 21 Scheda in situazione di temperatura bassa e alta luminosità dell ambiente Ha livello dell applicazione desktop si avrà un immagine esaustiva della situazione ambientale di bassa temperatura. L applicazione si presenterà nella seguente situazione. Fig. 22 Applicazione in situazione di temperatura bassa e bassa luminosità dell ambiente L ultima situazione è nel caso di bassa luminosità ambientale. In questo caso a livello hardware si avrà la scritta Luce: Notte e presenterà il led bianco di alta luminosità in funzione. Si può notare nella seguente immagine lo stato hardware. Gestore Ambientale Pag. 27

29 Fig. 23 Scheda in situazione di bassa luminosità Invece a livello di applicazione si avrà nella voce Stato illuminazione il valore Notte. Si ha la situazione appena descritta nella Fig. 21. Nel caso di luminosità normale si avrà dalla parte hardware il led bianco spento (Fig. 20) invece dalla parte del software, cioè dell applicazione, nella voce Stato illuminazione il valore Giorno (Fig. 19). Un ultima funzione è quella della modifica dell unità di misura. Dal passaggio del cambio dell unità di misura si avranno dei cambiamenti sia a livello hardware sia a livello dell applicativo desktop. In particolare a livello Hardware si visualizzerà la temperatura nell unità scelta. La stessa cosa avviene dal lato dell applicazione Desktop. Di seguito è riportata la figura dell applicazione con impostata l unità di misura della temperatura in Fahrenheit. Fig. 24Applicazione con la temperatura in Fahrenheit Stesso funzionamento si ha nel caso s imposti l unità di misura della temperatura su Kelvin. Gestore Ambientale Pag. 28

30 6. Sviluppi Futuri Il progetto potrà essere sviluppato verso molte altre direzioni. Le direzioni principali possono essere quelle riguardanti all aggiunta di sensori come quello di umidità e di molti altri tipi di sensori che permettano di ottenere maggiori informazioni dall ambiente. Un'altra direzione potrà essere quella riguardante il comandamento di sistemi di climatizzazione ambientale per la gestione della temperatura e degli altri parametri. Questo è possibile farlo mediante l utilizzo di transistor e relè collegati in modo opportuno alla scheda Arduino Uno. Infine l applicazione desktop potrà essere maggiormente sviluppata andando a creare delle modalità per il cambio dei valori di temperatura minima e di temperatura massima oltre che alla gestione in remoto del funzionamento dei sistemi di climatizzazione ambientale. 7. Conclusione Il progetto ha permesso di comprendere quali sono le potenzialità dei microcontrollori in tutti i loro aspetti e ha consentito di apprendere di nozioni di elettronica, di comunicazione seriale e della creazione e gestione di software per i microcontrollori. Inoltre ha permesso di comprendere le problematiche riguardanti lo sviluppo di un sistema basato sui microcontrollori sia dal lato hardware sia da quello del software. Gestore Ambientale Pag. 29