#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,02);  // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display

//Функция измерения температуры
float TemperatureRead (int Analog)
{
  const float BETA = 3950; // should match the Beta Coefficient of the thermistor
  float result;
  result=1 / (log(1 / (1023. / Analog - 1)) / BETA + 1.0 / 298.15) - 273.15;
  return result;
}

//Температурные параметры регулятора воздуха
bool TemperatureAirRegulatorON=false;
float TemperatureAirUstavka = 20; //Уставка по Температуре воздуха в доме
float TemperatureAirUstavkaMin=20;
float TemperatureAirUstavkaMax=28;
float TemperatureAirHist=0.3; //Гистерезис по Температуре воздуха в доме

// Функция регулятора с гистерезисом
bool TemperatureRegulatorHysteresis (float Parameter, float Ustavka, float Hysteresis)
{
  if (Parameter < Ustavka - Hysteresis)
  {
   return true;
  }
  else if (Parameter > Ustavka + Hysteresis)
  {
    return false;
  }
}

//Температурные параметры регулятора теплоносителя
bool TemperatureHeaterRegulatorON = false;
float TemperatureHeaterHysteresis = 1.0;
float TemperatureHeaterUstavkaMin=20;
float TemperatureHeaterUstavkaMax=45;
//Функция погодного регулирования
float k = 0.5; // Наклон погодозависимой прямой
float kMin = 0.3;
float kMax = 0.6;
float b; // Смещение проходящее через точку 20 20

float TempeartureHeaterUstavka (float Analog1,float kk)
{
  b=20*(1+kk);
  float result1 = (-kk * Analog1 + b)+(TemperatureAirUstavka-TemperatureAirUstavkaMin);
  result1 = constrain(result1,TemperatureHeaterUstavkaMin,TemperatureHeaterUstavkaMax);
  return result1;
}

//ПИДР
#define MY_PERIOD1 5000  // период в мс для расчета ПИД
uint32_t tmr1;         // переменная таймера 1
int out = 0;
int computePID (float input, float setpoint, float kkp, float kki, float kkd, float dt, int minOut, int maxOut) 
{
  float err = setpoint - input;
  static float integral = 0, prevErr = 0;
  integral = constrain(integral + (float)err * dt * kki, minOut, maxOut);
  Serial.println(integral); //DEBUG
  float D = (err - prevErr) / dt;
  Serial.println(D); //DEBUG
  prevErr = err;
  return constrain(err * kkp + integral + D * kkd, minOut, maxOut);
}

//ШИМ реле
#define MY_PERIOD2 1000 // период в мс для генерации ШИМ
uint32_t tmr2;
bool Relay = false;
bool Dir = false;
int activePeriod = 0;

//Параметры меню 
int MenuCounter = 0;
bool MenuUpdate = false;
bool buttonStateDown = LOW;
bool prevbuttonStateDown = LOW;
bool buttonStateEnt = LOW;
bool prevbuttonStateEnt = LOW;
bool buttonStateUp = LOW;
bool prevbuttonStateUp = LOW;
bool ChangeParameter = false;

void setup() 
{
  
  Serial.begin(9600);
  // put your setup code here, to run once:
  lcd.init();                      // initialize the lcd
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Start heat");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("controller v1.0");
  delay(1000);
  lcd.clear();
  pinMode(8, OUTPUT); // Установить пины на выход (ТЭН-1)
  pinMode(9, OUTPUT); // Установить пины на выход (ТЭН-2)
  pinMode(10, OUTPUT); // Установить пины на выход (ТЭН-3)
  pinMode(5, INPUT); // Кнопка вверх
  pinMode(6, INPUT); // Кнопка подтвердить
  pinMode(7, INPUT); // Кнопка вниз
}

void loop() 
{
  // Измерить параметры температур
  
  float TemperatureOutside = TemperatureRead (analogRead(A0)); // Температура наружи
  float TemperatureInside = TemperatureRead (analogRead(A1)); // Температура внутри
  float TemperatureHeater = TemperatureRead (analogRead(A2)); // Температура теплоносителя
  //Режим индикации параметров (меню)
  //lcd.init();
  //lcd.backlight();
  //Считываем состояние кнопок
  buttonStateDown = digitalRead(7);
  buttonStateEnt =  digitalRead(6);
  buttonStateUp = digitalRead(5);

  // проверяем нажата ли кнопка
  // если нажата, то buttonState будет HIGH:
  if (buttonStateDown == HIGH && prevbuttonStateDown == LOW)
  {   
    if (ChangeParameter == false)
    {
      MenuCounter = MenuCounter - 1;
    }
    else if (ChangeParameter == true)
    {
      switch (MenuCounter)
      {
      case 4:
      TemperatureAirUstavka = TemperatureAirUstavka - 0.5;
      TemperatureAirUstavka = constrain(TemperatureAirUstavka, TemperatureAirUstavkaMin,TemperatureAirUstavkaMax);
      break;
      case 5:
      k = k - 0.01;
      k = constrain(k, kMin, kMax);
      break;
      }
    }
    prevbuttonStateDown = buttonStateDown;
    lcd.clear();
  }
  else if (buttonStateDown == LOW)
  {
    prevbuttonStateDown = LOW;
  }

  if (buttonStateUp == HIGH && prevbuttonStateUp == LOW)
  {   
    if (ChangeParameter == false)
    {
      MenuCounter = MenuCounter + 1;
    }
    else if (ChangeParameter == true)
    {
      switch (MenuCounter)
      {
      case 4:
      TemperatureAirUstavka = TemperatureAirUstavka + 0.5;
      TemperatureAirUstavka = constrain(TemperatureAirUstavka, TemperatureAirUstavkaMin,TemperatureAirUstavkaMax);
      break;
      case 5:
      k = k  + 0.01;
      k = constrain(k, kMin, kMax);
      break;
      }
    }
    prevbuttonStateUp = buttonStateUp;
    lcd.clear();
  }
  else if (buttonStateUp == LOW)
  {
    prevbuttonStateUp = LOW;
  }

  if (buttonStateEnt == HIGH && prevbuttonStateEnt == LOW)
  {   
    ChangeParameter = !ChangeParameter;
    prevbuttonStateEnt = buttonStateEnt;
    lcd.clear();
  }
  else if (buttonStateEnt == LOW)
  {
    prevbuttonStateEnt = LOW;
  }

  // Края счетчика
  if (MenuCounter < 0)
  {
    MenuCounter = 7;
  }
  else if (MenuCounter > 7)
  {
    MenuCounter = 0;
  }
  // Разделы меню
  switch (MenuCounter) 
  {
    case 0:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("T outside");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (TemperatureOutside,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print ("C");
    break;
    case 1:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("T inside=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (TemperatureInside,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print ("C");
    break;
    case 2:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("T heater=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (TemperatureHeater,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print ("C");
    break;
    case 3:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("T heater ust=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (TempeartureHeaterUstavka (TemperatureOutside,k) ,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print ("C");
    break;
    case 4:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("T air ust=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (TemperatureAirUstavka,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print ("C");
    break;
    case 5:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("k=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (k,2);
      lcd.setCursor(5,1);
    break;
    case 6:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("b=");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (b,1);
      lcd.setCursor(5,1);
    break;
    case 7:
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("out");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print (out,1);
      lcd.setCursor(5,1);
      lcd.print("%");
    break;
  }

  //Работа регулятора
  //TemperatureAirRegulatorON = TemperatureRegulatorHysteresis (TemperatureOutside, TemperatureAirUstavka, TemperatureAirHist);
  //TemperatureHeaterRegulatorON = TemperatureRegulatorHysteresis (TemperatureHeater, TempeartureHeaterUstavka(TemperatureOutside,k), TemperatureHeaterHysteresis);
  //if (TemperatureAirRegulatorON && TemperatureHeaterRegulatorON == true)
  //{
    //digitalWrite(8, HIGH);  // Включить ТЭН 1
    //digitalWrite(9, HIGH);  // Включить ТЭН 2
    //digitalWrite(10, HIGH);  // Включить ТЭН 3
  //}
  //else if (TemperatureAirRegulatorON && TemperatureHeaterRegulatorON == false)
  //{
    //digitalWrite(8, LOW); // Выключить ТЭН 1
    //digitalWrite(9, LOW); // Выключить ТЭН 2
    //digitalWrite(10, LOW); // Выключить ТЭН 3
  //}
  // Пид регулятор
  if (millis() - tmr1 >= MY_PERIOD1)
  {  // ищем разницу
    tmr1 = millis();                   // сброс таймера
    out = computePID (TemperatureHeater, TempeartureHeaterUstavka(TemperatureOutside,k),0.5 , 0.5 , 0.5, (MY_PERIOD1/1000) , 0, 100);
    Serial.println(out); // DEBUG
    activePeriod = (out*MY_PERIOD2)/100;
    Serial.println(activePeriod); // DEBUG
    
    // Очистка мусора и артефактов экрана
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print ("     ");

  }
  ///ШИМ реле
  if (millis() - tmr2 >= (Relay ? activePeriod : (MY_PERIOD2 - activePeriod))) 
  {
    tmr2 = millis();
    if (out == 0)
    {
      Relay = false;
    }
    else if (out == 100)
    {
      Relay = true;
      digitalWrite(8,  Relay);
      digitalWrite(9,  Relay);
      digitalWrite(10, Relay);
    }
    else
    {
      Relay = !Relay;
      digitalWrite(8,  Relay ^ Dir);
      digitalWrite(9,  Relay ^ Dir);
      digitalWrite(10, Relay ^ Dir);
    }
  }
}
//Сохрани меня!