# UCPS Projekt – Gruppe C

Dynamische, kontextsensitive Steuerung des Lernklimas im Vorlesungsraum: Sensordaten (Arduino) werden mit Live-Präferenzen von Dozierenden und Studierenden aggregiert und in einem Webinterface samt 3D-Digitalem-Zwilling dargestellt.

Das vollständige Konzept steht in [docs/aggregationskonzept.md](docs/aggregationskonzept.md).

## Datenfluss
Sensoren (Arduino UNO) ➔ WiFi/Bluetooth ➔ Backend (Aggregation & Regeln) ➔ Frontend (Webinterface + 3D-Zwilling)

Aktuell umgesetzt:
```
DHT11 + CCS811 ─▶ Arduino Uno ─Serial (Pin 0/1)─▶ ESP-01 ─WLAN (Handy-Hotspot)─▶ Laptop: backend/server.py :3000 ◀── Browser
```

## Repo-Struktur
| Ordner | Inhalt |
|---|---|
| `docs/` | Konzept, Architektur- und Entscheidungsdokumente |
| `firmware/` | Arduino-Sketches für Sensorik und Übertragung |
| `backend/` | Aggregationslogik (Durchschnitt, CO2-Hard-Constraint, Kontext-Sperren), API, Wetterdaten |
| `frontend/` | Responsive Webinterface (Live-Werte, Präferenz-Slider) und 3D-Raum |

## Status
Live-Messwerte laufen Ende-zu-Ende: Der Arduino misst Temperatur, Luftfeuchte, eCO₂ und TVOC, zeigt sie auf dem LCD und sendet sie per ESP-01 an `backend/server.py`; die Website (`frontend/`) zeigt sie live mit Verlauf und CO₂-Alarm. Aggregation/Präferenzen und 3D-Zwilling fehlen noch (siehe [docs/offene-punkte.md](docs/offene-punkte.md)).

## Hardware
| Bauteil | Anschluss am Uno |
|---|---|
| DHT11 | Daten → Pin 2 |
| LCD 16×2 | RS 7, E 8, D4–D7 → 9–12, RW → GND, V0 → Poti |
| CCS811 (CJMCU-811) | VCC → 3,3 V, GND, SDA → A4, SCL → A5, WAK → GND, ADD → GND (Adresse 0x5A) |
| ESP-01 | **TX → Pin 0, RX → Pin 1 (gekreuzt!)**, VCC + EN → 3,3 V, GND; RST, GPIO0, GPIO2 frei |

Der 3,3-V-Pin des Uno liefert nur ca. 150 mA, der ESP-01 braucht beim Start kurz bis zu 300 mA. Wir versorgen den ESP deshalb aus einer eigenen 3,3-V-Quelle (zweiter Uno); deren **GND muss mit dem GND des Haupt-Uno verbunden** sein.

## Starten
1. `firmware/dht11_lcd/wifi_config.example.h` als `wifi_config.h` kopieren und Hotspot-Name, Passwort und Laptop-IP eintragen (die Datei ist in `.gitignore`).
2. iPhone-Hotspot mit **„Maximale Kompatibilität“** einschalten (ESP-01 kann nur 2,4 GHz), Laptop verbinden.
3. Einmalig `backend/firewall_freigeben.bat` als Administrator ausführen.
4. `backend/start.bat` starten – muss „OK: SERVER_IP … passt“ melden, sonst die angezeigte IP in `wifi_config.h` eintragen.
5. ESP-Datenkabel von Pin 0/1 abziehen, `firmware/dht11_lcd` hochladen, Kabel wieder anstecken, Reset.
6. LCD zeigt „WLAN OK“, Website: http://localhost:3000

## Fehlerbehebung: „WLAN Fehler E1“ (ESP antwortet nicht)

**Symptom:** Das LCD zeigte nach dem Start immer „WLAN Fehler E1“, egal wie TX/RX gesteckt waren; `esp_test` zeigte bei jeder Baudrate „keine Antwort“. Zeitweise meldete außerdem der CCS811 „CCS811 Fehler!“.

**Ursachen (es waren mehrere gleichzeitig):**
1. **TX/RX nach Instructables-Anleitung verkabelt.** Die Anleitung „Add WiFi to Arduino UNO“ benutzt den Uno nur als USB-Adapter (leerer Sketch, der Laptop spricht mit dem ESP). Dafür wird *gerade* verbunden (ESP TX → Pin 1, ESP RX → Pin 0), weil der USB-Chip des Uno intern schon kreuzt. In unserem Projekt spricht aber der **Uno selbst** mit dem ESP – dann muss **gekreuzt** werden: **ESP TX → Pin 0 (RX), ESP RX → Pin 1 (TX)**.
2. **Keine gemeinsame Masse.** Der ESP hing an der 3,3 V eines zweiten Uno, dessen GND nicht mit dem Haupt-Uno verbunden war. Ohne gemeinsame Masse kommen auf TX/RX keine sauberen Signale an (der ESP läuft trotzdem, die blaue LED blinkt beim Start).
3. **Zu schwache 3,3-V-Versorgung.** Hingen ESP und CCS811 gemeinsam am 3,3-V-Pin des Uno, brach die Spannung beim Start des ESP ein: Der ESP startete unzuverlässig, und der CCS811 antwortete beim Initialisieren nicht („CCS811 Fehler!“). Der Sketch startet den CCS811 deshalb jetzt erst nach dem WLAN und versucht es bei Fehlern erneut.

**So haben wir es eingegrenzt (Durchreiche-Test, ohne eigenen Sketch):**
1. Leeren Sketch (Datei → Beispiele → 01.Basics → BareMinimum) auf den Uno laden.
2. ESP **gerade** anschließen: TX → Pin 1, RX → Pin 0, gemeinsame Masse.
3. Serial Monitor auf **74880 Baud**, ESP neu einstecken → lesbare Bootmeldung (`SDK ver: …`) heißt: ESP lebt, TX-Leitung ok.
4. Serial Monitor auf **115200 Baud** und „Sowohl NL als auch CR“, `AT` senden → `OK` heißt: ESP voll funktionsfähig.
5. `AT+CWMODE=1` und `AT+CWJAP="<SSID>","<Passwort>"` → `WIFI CONNECTED`, `WIFI GOT IP`, `OK` heißt: Hotspot ok.
6. Optional `AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0`: ESP dauerhaft auf 9600 Baud (vom Uno zuverlässiger empfangen, der Sketch erkennt 9600 automatisch).
7. Danach für `dht11_lcd` wieder **gekreuzt** anschließen.

| LCD | Bedeutung |
|---|---|
| WLAN Fehler E1 | ESP antwortet nicht: TX/RX nicht gekreuzt, GND fehlt, Strom zu schwach |
| WLAN Fehler E2 | ESP antwortet, Station-Modus nicht setzbar |
| WLAN Fehler E3 | Hotspot nicht erreichbar: SSID/Passwort, „Maximale Kompatibilität“ aus, Hotspot aus |
| CCS811 Fehler! | Sensor antwortet nicht am I2C: Verkabelung prüfen, `firmware/ccs811_diagnose` zeigt den genauen Schritt |