#include "math.h"
#include <TM1637Display.h>
#include <TimeLib.h>
#include <DS1307RTC.h>
#include "Button.h"

//#define OUR_latitude  24.931011110330267 //55.769222   // 55.751244               
//#define OUR_longitude  67.14689472156097 // 12.507237   //37.618423
//#define OUR_timezone    300

//#define OUR_latitude  53.52155 //55.769222   // 55.751244               
//#define OUR_longitude  -113.51785 // 12.507237   //37.618423
//#define OUR_timezone    -420

double OUR_latitude;
double OUR_longitude;
int OUR_timezone;
// lahore, karachi, cop, edm
double latitude_of[4] = {31.5204, 24.931011, 55.769222, 53.52155};
double longitude_of[4] = {74.3587, 67.146894, 12.507237, -113.51785};
int timezone_of[4] = {300, 300, 60, -420};

#define fajr_angle 18
#define isha_angle 18
#define asr_l 2

#define CLK 7
#define DIO 8
#define CLK2 6
#define DIO2 5

#define buzzer A3

Button Set(A2); // Connect your button between pin 2 and GND
Button Incr(A1); // Connect your button between pin 3 and GND
Button Decr(A0); // Connect your button between pin 4 and GND

bool Hour12Format = true;
bool pre_beeped = false;
bool post_beeped = false;
bool colonState = 0;
int DST = 0;
byte city = 1;

TM1637Display display(CLK, DIO);
TM1637Display display2(CLK2, DIO2);

tmElements_t  tm;
time_t current_time;

const uint8_t SEG_DST [] = {
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_G,           // d
  SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,           // S
  SEG_D | SEG_G | SEG_E | SEG_F,                   // t
};

const uint8_t SEG_On [] = {
  SEG_A | SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,   // O
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,           // n
};

const uint8_t SEG_Off [] = {
  SEG_A | SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,   // O
  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G,                   // F
  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G,                    // F
};

const uint8_t SEG_city [] = {
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F,                    // C
  SEG_B | SEG_C,                                    // I
  SEG_D | SEG_G | SEG_E | SEG_F,                    // t
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,             // y
};

const uint8_t SEG_allcities [] = {
  SEG_D | SEG_E | SEG_F,                           // L
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,            // H

  SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,                   // K
  SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // H
  SEG_B | SEG_C,                                    // I
  
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F,                   // C
  SEG_A | SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,   // O
  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G | SEG_B,            // P

  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // E
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_G,           // d
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_G,            // 3

};

const uint8_t SEG_year[] = {
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,           // y
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // E
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_E | SEG_G                                    // r
};

const uint8_t SEG_allmonths [] = {
  SEG_B | SEG_C | SEG_D,                           // J
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,           // n

  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G,                   // F
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // E
  SEG_F | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_G,           // b

  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_G,           // 3
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_E | SEG_G,                                   // r

  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G | SEG_B,           // P
  SEG_E | SEG_G,                                   // r

  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_G,           // 3
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,           // y
  
  SEG_B | SEG_C | SEG_D,                    // J
  SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,    // U
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,    // n

  SEG_B | SEG_C | SEG_D,                    // J
  SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,    // U
  SEG_D | SEG_E | SEG_F,                    // L

  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,           // U
  SEG_D | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_A,           // G

  SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,           // S
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // E
  SEG_A | SEG_E | SEG_F | SEG_G | SEG_B,           // P

  SEG_A | SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,   // O
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F,                   // C
  SEG_D | SEG_G | SEG_E | SEG_F,                   // t

  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,           // n
  SEG_A | SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,   // O
  SEG_D | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F,           // U

  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_G,           // d
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,           // E
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F                    // C
};


const uint8_t SEG_day[3] = {
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_G,           // d
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,   // A
  SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G            // y
};

const uint8_t SEG_hh[] = {
  SEG_C | SEG_E | SEG_F | SEG_G,                   // h
  SEG_C | SEG_E | SEG_D | SEG_G,                   // o
  SEG_C | SEG_E | SEG_D,                           // u
  SEG_E | SEG_G,                                   // r
};

const uint8_t SEG_min[] = {
  SEG_A | SEG_B | SEG_E | SEG_F,                            // m
  SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_F,                            // m
  SEG_C | SEG_B,                                            // i
  SEG_C | SEG_E | SEG_A | SEG_F | SEG_B                          // n
};

const uint8_t SEG_sec[] = {
  SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G,          // S
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G,         // E
  SEG_A | SEG_D | SEG_E | SEG_F                  // C
};

const uint8_t allOFF[] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  
  display.setBrightness(10);
  display2.setBrightness(10);

  pinMode(A0, INPUT_PULLUP);
  pinMode(A1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(A2, INPUT_PULLUP);

  Set.begin();
  Set.set_repeat(500, -1);

  Incr.begin();
  Incr.set_repeat(500, 200);

  Decr.begin();
  Decr.set_repeat(500, 200);

  OUR_latitude = latitude_of[4];
  OUR_longitude = longitude_of[4];
  OUR_timezone = timezone_of[4] + DST;

  RTC.read(tm);
  if (tm.Year < CalendarYrToTm(2023)){
  tm.Year = setYear();
  tm.Month = setMonth();
  tm.Day = setDay();
  tm.Hour = setHour();
  tm.Minute = setMinutes();
  tm.Second = setSeconds();
  OUR_latitude = latitude_of[2];
  OUR_longitude = longitude_of[2];
  OUR_timezone = timezone_of[2] + DST;
  RTC.write(tm);
  }  
}

int prayer_times[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
int rem_t, elapsed_t, minutes_now;
byte today = 0;

void loop() {
  if (RTC.read(tm)){    
    current_time = makeTime(tm);
    show_time_on_7_seg_1(current_time);
    minutes_now = minute(current_time) + hour(current_time)*60 ;
    colonState = second(current_time) % 2 ;
    int day_of_year = calc_day_of_year(current_time);

    if (tm.Day != today){
      calc_prayer_times_for(day_of_year);
      today = tm.Day; 
    }

    byte i = 0;
    while (minutes_now > prayer_times[i]) { i = i + 1; }
    
    rem_t = minutes_now - prayer_times[i];
    elapsed_t = minutes_now - prayer_times[i-1];
      
    if (rem_t > -60 && rem_t < 0) {
      display2.showNumberDecEx(rem_t);

      if (pre_beeped == false) { beep_beep(1); pre_beeped = true;}
      }
    else if (rem_t == 0) {
      show_on_7_seg_2(prayer_times[i]);
      if (post_beeped == false) { beep_beep(2); post_beeped = true;}
    }
    else if (elapsed_t < 30 && elapsed_t > 0) {
      display2.showNumberDecEx(elapsed_t);
      pre_beeped = false;
      post_beeped = false;
    } 
    else {  
      show_on_7_seg_2(prayer_times[i]);
    }

    if (Set.pressed()) {
      bool longPress = Set.repeat_count() > 0;
      if (longPress) {
        tm.Year = setYear();
        tm.Month = setMonth();
        tm.Day = setDay();
        tm.Hour = setHour();
        tm.Minute = setMinutes();
        tm.Second = setSeconds();
        city = setCity();
        DST = setDST();
        OUR_latitude = latitude_of[city];
        OUR_longitude = longitude_of[city];
        OUR_timezone = timezone_of[city] + DST;
        Serial.println(OUR_timezone);
        Serial.println(OUR_latitude);
        Serial.println(OUR_longitude);
        RTC.write(tm);
      }
      else {
        show_date_on_7_seg_1(current_time);
      }
    }
  }
}

int setCity () {
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_city , 4,0);
  int city_no = 120;
  uint8_t SEG_myCity[] = {SEG_allcities[0],SEG_allcities[1],SEG_allcities[2]};
  while (Set.pressed() == false) {
    display.setSegments(SEG_myCity, 3 ,1);
    if (Incr.pressed()) {
      city_no = city_no + 1;
      SEG_myCity[0] = SEG_allcities[(city_no%4)*3];
      SEG_myCity[1] = SEG_allcities[((city_no%4)*3)+1];
      SEG_myCity[2] = SEG_allcities[((city_no%4)*3)+2];
    }
    if (Decr.pressed()) {
      city_no = city_no - 1;
      SEG_myCity[0] = SEG_allcities[(city_no%4)*3];
      SEG_myCity[1] = SEG_allcities[((city_no%4)*3)+1];
      SEG_myCity[2] = SEG_allcities[((city_no%4)*3)+2];
    }  
  }
  //Serial.println(longitude_of[city_no%4]);
  return abs(city_no%4);
  
}

int setDST () {
  bool dst = 0;
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_DST , 3,1);
  display.setSegments(SEG_Off , 3,1);
  while (Set.pressed() == false) {
    if (Incr.pressed()) {
      dst = !dst;
      display.setSegments(allOFF);
      display.setSegments(SEG_On , 2,2);
    }
    if (Decr.pressed()) {
      dst = !dst;
      display.setSegments(allOFF);
      display.setSegments(SEG_Off , 3,1);
    }
  }
  return 60*dst;
}

int setYear () {
  int set_year = 2023;
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_year , 4,0);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx(set_year, 0, false);
    if (Incr.pressed()) {
      set_year = set_year + 1;
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_year = set_year - 1;
    }
  }
  return CalendarYrToTm(set_year);
}

int setMonth () {
  int set_month = 120;
  uint8_t SEG_month[] = {SEG_allmonths[0],SEG_allmonths[1],SEG_allmonths[2]};
  display2.setSegments(allOFF);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx((set_month%12)+1, 0, false);
    display2.setSegments(SEG_month, 3, 1);
    if (Incr.pressed()) {
      set_month = set_month + 1;
      SEG_month[0] = SEG_allmonths[(set_month%12)*3];
      SEG_month[1] = SEG_allmonths[((set_month%12)*3)+1];
      SEG_month[2] = SEG_allmonths[((set_month%12)*3)+2];
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_month = set_month - 1;
      SEG_month[0] = SEG_allmonths[(set_month%12)*3];
      SEG_month[1] = SEG_allmonths[((set_month%12)*3)+1];
      SEG_month[2] = SEG_allmonths[((set_month%12)*3)+2];
    }
  }
  set_month = abs(set_month%12) + 1;
  return set_month;
}

int setDay () {
  int set_day = 3100;
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_day, 3, 1);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx(abs(set_day%31) + 1, 0, false);
    if (Incr.pressed()) {
      set_day = set_day + 1;
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_day = set_day - 1;
    }
  }
  set_day = abs(set_day%31) + 1;
  return set_day;
}

int setHour () {
  int set_hour = 12;
  display.showNumberDecEx(set_hour, 0, false);
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_hh, 4, 0);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx(abs(set_hour), 0, false);
    if (Incr.pressed()) {
      set_hour = (set_hour + 1) % 24 ;
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_hour = (set_hour + 23) % 24 ;
    }
  }
  set_hour = abs(set_hour);
  return set_hour;
}

int setMinutes () {
  int set_minutes = 0;
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_min, 4, 0);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx(abs(set_minutes), 0, false);
    if (Incr.pressed()) {
      set_minutes = (set_minutes + 1) % 60;
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_minutes = (59 + set_minutes) % 60;
    }
  }
  set_minutes = abs(set_minutes);
  return set_minutes;
}

int setSeconds () {
  int set_seconds = 0;
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.setSegments(SEG_sec, 3, 1);
  while (Set.pressed() == false) {
    display.showNumberDecEx(abs(set_seconds), 0, false);
    if (Incr.pressed()) {
      set_seconds = (set_seconds + 1) % 60 ;
    }
    if (Decr.pressed()) {
      set_seconds = (59 + set_seconds) % 60 ;
    }
  }
  set_seconds = abs(set_seconds);
  return set_seconds;
}

void calc_prayer_times_for(int DOY){
  float psi, eqtime, decl,psi_tomorrow, eqtime_tomorrow, decl_tomorrow, ha, fajr_tomorrow, snoon_tomorrow,fajr, sunrise, snoon, asr, sunset, isha;
  float sinLD, cosLD ,tanL_D,sincottanL_D;
  int totalDaysThisYear = 365;

  if (isLeapYear(tmYearToCalendar(tm.Year))){
    totalDaysThisYear = 366;
  }
  else{
    totalDaysThisYear = 365;
  }
  
  psi = 2 * (M_PI/totalDaysThisYear) * DOY;
  eqtime = 229.18* (0.000075 + 0.001868 * cos(psi) - 0.032077*sin(psi) - 0.014615*cos(2*psi) - 0.040849*sin(2*psi) );
  decl =  0.006918-0.399912*cos(psi) + 0.070257*sin(psi)-0.006758*cos(2*psi) + 0.000907*sin(2*psi) - 0.002697*cos(3*psi) + 0.00148*sin (3*psi);
  ha = acos((cos(deg2rad(90.833))/(cos(deg2rad(OUR_latitude))*cos(decl)))- (tan(deg2rad(OUR_latitude))*tan(decl)))*180/M_PI;

  sinLD  = sin(deg2rad(OUR_latitude))*sin(decl);
  cosLD  = cos(deg2rad(OUR_latitude))*cos(decl);
  tanL_D = tan(deg2rad(OUR_latitude) - decl);
  sincottanL_D = sin(atan(1/(asr_l + tanL_D)));

  sunrise = (720 - 4*(OUR_longitude + ha) - eqtime) + OUR_timezone;
  snoon = 720 - 4*OUR_longitude - eqtime + OUR_timezone;
  asr = snoon + 4*rad2deg(acos((sincottanL_D - sinLD)/(cosLD)));
  sunset = (720 - 4*(OUR_longitude - ha) - eqtime) + OUR_timezone;
  fajr = snoon - 4*rad2deg(acos((-sin(deg2rad(fajr_angle))-(sin(deg2rad(OUR_latitude))*sin(decl)))/(cos(deg2rad(OUR_latitude))*cos(decl))));
  isha = snoon  + 4*rad2deg(acos((-sin(deg2rad(isha_angle))-(sin(deg2rad(OUR_latitude))*sin(decl)))/(cos(deg2rad(OUR_latitude))*cos(decl))));

  psi_tomorrow = 2 * (M_PI/totalDaysThisYear) * (DOY + 1);
  eqtime_tomorrow = 229.18* (0.000075 + 0.001868 * cos(psi_tomorrow) - 0.032077*sin(psi_tomorrow) - 0.014615*cos(2*psi_tomorrow) - 0.040849*sin(2*psi_tomorrow) );
  decl_tomorrow =  0.006918-0.399912*cos(psi_tomorrow) + 0.070257*sin(psi_tomorrow)-0.006758*cos(2*psi_tomorrow) + 0.000907*sin(2*psi_tomorrow) - 0.002697*cos(3*psi_tomorrow) + 0.00148*sin (3*psi_tomorrow);
  snoon_tomorrow = 720 - 4*OUR_longitude - eqtime_tomorrow + OUR_timezone;
  fajr_tomorrow = snoon_tomorrow - 4*rad2deg(acos((-sin(deg2rad(fajr_angle))-(sin(deg2rad(OUR_latitude))*sin(decl_tomorrow)))/(cos(deg2rad(OUR_latitude))*cos(decl_tomorrow))));

  prayer_times[0] = isha - 24*60 + 0.5;
  prayer_times[1] = fajr + 0.5;
  prayer_times[2] = sunrise + 0.5;
  prayer_times[3] = snoon + 0.5;                                  
  prayer_times[4] = asr + 0.5;
  prayer_times[5] = sunset + 0.5;
  prayer_times[6] = isha + 0.5;
  prayer_times[7] = fajr_tomorrow + 24*60  + 0.5;

}

int calc_day_of_year(time_t tt){
  
  int days_of_year = 0;
  int daysInMonth[12] = {31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

  for (int j = 0; j < month(tt) -1; j++){
    days_of_year += daysInMonth[j];
  }
  days_of_year += day(tt);
  return days_of_year;
}

void show_time_on_7_seg_1 (time_t tt_t) {
  int d_t;
  d_t = sevenSegFormat(tt_t);
  display.showNumberDecEx(d_t, colonState*64, false);
}

void show_on_7_seg_2 (int minutes) {
  display2.showNumberDecEx(sevenSegFormat(minutes), 64, false);
}

unsigned int sevenSegFormat(time_t tt_t) {
  int d_t;
  if (Hour12Format) {
    d_t = changeTo12hour(hour(tt_t))*100 + minute(tt_t);
  }
  else {
    d_t = hour(tt_t)*100 + minute(tt_t);
  }
  return d_t;
}

unsigned int sevenSegFormat(int minutes) {
  int d_t;
  if (Hour12Format) {
    d_t = changeTo12hour(floor(minutes/60))*100 + minutes%60;
  }
  else {
    d_t = (floor(minutes/60))*100 + minutes%60;
  }
  return d_t;
}

void show_date_on_7_seg_1 (time_t tt_t) {
  int d_t;
  d_t = day(tt_t)*100 + month(tt_t);
  display.setSegments(allOFF);
  display.showNumberDecEx(d_t, 0, false);
  display2.setSegments(allOFF);
  display2.showNumberDecEx(year(tt_t), 0, false);
  delay(2500);
}

int changeTo12hour (int hh) {
  if (hh > 24) {hh = hh - 24;}
  else if (hh > 12) {hh = hh - 12;}
  else if (hh == 0) {hh = 12;}
  else { }
  return hh;
}

float deg2rad (float deg){
  return deg*M_PI/180;
}

float rad2deg (float rad)
{
  return rad*180/M_PI;
}

void beep_beep (byte num) {
  for (int x=0; x<num; x++) {
    tone(buzzer, 2000); delay(100);
    noTone(buzzer); delay(100);
    tone(buzzer, 2000); delay(100);
    noTone(buzzer);
    delay(500);
  }
}

void setColonState () {
  //colonState = colonState ? 0 : 1;
}

bool isLeapYear(int year){
  bool leapYear;
  year%4==0 ? leapYear = true : leapYear = false;
  return leapYear;
}