Дипломный проект «Умное устройство на ESP32/Arduino: система событийного мониторинга»

• Рекомендации по работе над дипломом
• Описание
• Архитектура устройства
• Многопоточность и синхронизация
• Сбор и индексация событий
• Поиск по журналу
• Конфигурация
• Что является итогом работы
• Этапы реализации проекта
• Техническое задание
• Критерии оценки
• Полезные материалы
• Как задавать вопросы руководителю по дипломной работе

---

Рекомендации по работе над дипломом

1. Начните работу заранее, чтобы осталось время на обратную связь и доработки.
2. Делите проект на части и сдавайте их последовательно.
3. Присылайте на проверку логически завершённые блоки и фиксируйте прогресс в git.

---

Описание

Создайте симуляцию умного устройства на ESP32 или Arduino Uno в среде Wokwi.
Устройство выполняет:

• сбор данных с датчиков (движение, температура/влажность, освещённость);
• анализ и формирование журнала событий;
• индексацию ключевых событий;
• поиск по журналу через Serial Monitor (по ключевым словам и уровням важности).

Пример сценария: при превышении температуры выше 30°C или фиксации движения устройство генерирует запись, сохраняет её в журнал и позволяет пользователю запросить события по типу или уровню важности.

---

Архитектура устройства

• Аппаратная модель:

  • ESP32 или Arduino Uno
  • Датчики: PIR (движение), DHT (температура/влажность), LDR (освещённость)

• Программная модель:

  • два потока (std::thread)
  • общий контейнер std::vector<Event>
  • синхронизация через std::mutex

• Взаимодействие с пользователем:

  • ввод запросов через Serial Monitor
  • вывод до 10 последних найденных событий

---

Многопоточность и синхронизация

1. В setup() создаются два потока:

   • sensorThread — циклически опрашивает датчики каждые 2 секунды, анализирует данные и формирует события;
   • commandThread — обрабатывает команды пользователя, ищет события в журнале и выводит результаты.

2. Для защиты общего ресурса (журнала) используется std::mutex и std::lock_guard.

---

Сбор и индексация событий

1. Журнал событий хранится в std::vector (или кольцевом буфере) на 100 записей.

   • При переполнении удаляются самые старые записи (FIFO).

2. Каждое событие описывается структурой:

   struct Event {
       std::string time;
       std::string type;     // TEMPERATURE, MOTION, LIGHT
       std::string level;    // LOW, MEDIUM, HIGH
   };

Пример записи

[12:30:05] Тип: TEMPERATURE, Уровень: HIGH

---

Классификация событий

• Температура > 30°C → HIGH
• Движение → MEDIUM или HIGH
• Освещённость < порога → LOW

---

Поиск по журналу

Пример запроса пользователя (Serial Monitor):

search TEMPERATURE HIGH

Действия потока команд:

1. Захватывает мьютекс.
2. Ищет совпадения в журнале.
3. Сортирует результаты по важности (HIGH → MEDIUM → LOW).
4. Выводит до 10 последних событий.

Пример результата:

[12:30:05] Тип: TEMPERATURE, Уровень: HIGH

[12:28:01] Тип: TEMPERATURE, Уровень: HIGH

---

Конфигурация

Пороговые значения температуры, освещённости и интервал опроса задаются в коде.
Рекомендуется вынести их в отдельный файл config.h:

const int TEMP_THRESHOLD = 30;
const int LIGHT_THRESHOLD = 200;
const int POLL_INTERVAL = 2000; // мс

Что является итогом работы

1. Рабочая симуляция в Wokwi (ESP32/Arduino + датчики).

2. Исходный код на C++ с комментариями.

3. Публичный репозиторий GitHub с:

   • исходниками,
   • ссылкой на проект Wokwi,
   • инструкцией по запуску.

Этапы реализации проекта

1. Создание проекта в Wokwi и подключение датчиков.
2. Настройка pthread в wokwi.toml.
3. Реализация структуры Event и журнала событий.
4. Написание потоков sensorThread и commandThread.
5. Добавление синхронизации (std::mutex).
6. Реализация поиска и сортировки.
7. Тестирование и финальная отладка.

Техническое задание

1. Создать проект ESP32 с датчиками PIR, DHT, LDR в Wokwi.
2. Добавить в wokwi.toml: libraries = ["pthread"]
3. Реализовать два потока:
   • void sensorThreadFunc() — опрос датчиков каждые 2 секунды;
   • void commandThreadFunc() — обработка команд вида search <тип> <уровень>.
4. Использовать std::vector для хранения событий.
5. Защитить доступ к журналу через std::mutex.
6. Добавить сортировку результатов поиска по уровню важности.
7. Код должен быть читаемым и содержать комментарии.

Критерии оценки

1. Два потока (sensor + command) работают параллельно.
2. Журнал хранит до 100 событий (FIFO).
3. Поиск выполняется и сортирует по важности.
4. События классифицируются по типам и уровням.
5. Реализована синхронизация через std::mutex.
6. Код читаемый, содержит комментарии.
7. В репозитории есть README и ссылка на проект Wokwi.

Полезные материалы

Wokwi Documentation

Arduino Reference

ESP32 Arduino Core

C++ Threads

STL Algorithms

Используйте Яндекс Браузер, чтобы переводить англоязычную документацию.

Как задавать вопросы руководителю по дипломной работе

1. Сформулируйте вопрос чётко и по пунктам.
2. Сперва попробуйте найти ответ самостоятельно.
3. Прикладывайте скриншоты и указывайте проблемное место.
4. По возможности оставляйте вопросы в комментариях к коду.

Будьте терпеливы: руководитель может отвечать не сразу.