/******************   Arduino SPI with DHT22 and UltraSonic ******************/
/****************** 240x320 2.8" LCD-TFT display with SPI interface  *********/
#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_ILI9341.h"

#define TFT_DC 9
#define TFT_CS 10
Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC);
//Определяет пины TFT_DC и TFT_CS для подключения дисплея и создает объект tft типа Adafruit_ILI9341, который представляет дисплей ILI9341.
// Далее этот объект используется для взаимодействия с дисплеем.
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> //Подключает библиотеки для работы с I2C интерфейсом и ЖК-дисплеем.
// DHT lib
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
// DHT22
#define DHTPIN 2    
#define DHTTYPE DHT22   
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
//Подключает библиотеки для работы с датчиком температуры и влажности DHT и инициализирует датчик DHT22, 
//указывая пины подключения (DHTPIN) и тип датчика (DHTTYPE).
//Variables
float hum;  //Stores humidity value
float temp; //Stores temperature value
float dis;
float converted = 0.00;
// Sonic Sensor
#define ECHO_PIN 4
#define TRIG_PIN 3
//Определяет пины ECHO_PIN и TRIG_PIN для подключения ультразвукового датчика расстояния.

const int led = 8;
const int photoresistorPin = A0; 
int photoresistorValue = 0; 
int smoothedValue = 0;
const float GAMMA = 0.7;
const float RL10 = 50;

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup()
{
  lcd.begin(16, 2);  // Инициализация LCD
  lcd.clear();  // Очистка дисплея
  lcd.setCursor(0, 0);  // Устанавливаем курсор в левый верхний угол
  
  tft.begin();
  // Initialize device.
  dht.begin();
  // Sonic
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  //Rotate the screen to right direction
  tft.setRotation(1);
  //Print the headers
  printHeader();
 pinMode(led, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() 
{ 
  filtration(); //производит фильтрацию данных, полученных от датчиков
  //Read data and store it to variables hum and temp
  hum = dht.readHumidity(); //Значения считанных данных сохраняются в переменных hum и temp.
  temp= dht.readTemperature();
  printSensorData(); //вывод считанных данных на дисплей 
  
}

//Print headers
unsigned long printHeader(void )
{
  tft.fillRect(0,  0, 200, 64, ILI9341_GREEN);
  tft.fillRect(0, 64, 200, 64, ILI9341_RED);
  tft.fillRect(0,128, 200, 64, ILI9341_CYAN);
  tft.fillRect(0,192, 200, 64, ILI9341_ORANGE);
//заполнения четырех прямоугольных областей различными цветами (зеленый, красный, голубой и оранжевый).
  unsigned long start = micros();
  //с помощью метода setCursor() устанавливаются позиции для вывода текста.
  tft.setTextColor(ILI9341_BLACK);   
  tft.setTextSize(3);

  tft.setCursor(50, 0+20);
  tft.print("CELCIUS");

  tft.setCursor(50, 64+20);
  tft.print("KELVIN");

  tft.setCursor(50, 128+20);
  tft.print("HUMIDITY");

  tft.setCursor(50, 192+20);
  tft.print("DISTANCE");
  return micros() - start;
  //Функция возвращает разницу в микросекундах между
  // вызовами функции micros() перед и после выполнения вывода на дисплей.
    
}

unsigned long printSensorData() 
{
  tft.fillRect(201,  0, 240, 64,ILI9341_ORANGE);
  tft.fillRect(201, 64, 240, 64,ILI9341_CYAN);
  tft.fillRect(201,128, 240, 64,ILI9341_RED);
  tft.fillRect(201,192, 240, 64,ILI9341_GREEN);
//заполнения четырех прямоугольных областей различными цветами (зеленый, красный, голубой и оранжевый).
  unsigned long start = micros();
  tft.setTextColor(ILI9341_BLACK);   
  tft.setTextSize(2);
        //с помощью метода setCursor() устанавливаются позиции для вывода текста.
  tft.setCursor(201,0+20);
  tft.print(temp);
  tft.print(" ");
  tft.print((char)247);
  tft.println("C");
//Kelvin
    //T(K) = T(°C) + 273.15          
    converted = temp + 273.15;
  tft.setCursor(201,64+20);
  //с помощью метода setCursor() устанавливаются позиции для вывода текста.
  tft.print(converted);
  tft.print(" ");
  tft.println("K");
 //Humidity
  tft.setCursor(201,128+20);
  tft.print(hum);
  tft.print(" ");
  tft.println("%");
// Distance
  dis = readDistanceCM();
  tft.setCursor(201,192+20);
  tft.print(dis);
  tft.print(" ");
  tft.println("cm");
  
  return micros() - start;
}

float readDistanceCM() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  //устанавливает уровень сигнала на пине TRIG_PIN в LOW на короткий промежуток времени (2 микросекунды).
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  //Затем устанавливает уровень сигнала на пине TRIG_PIN в HIGH на 10 микросекунд, а затем снова в LOW.
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  int duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  return duration * 0.034 / 2;
  //Вычисляет расстояние в сантиметрах
}

void filtration()
{
  digitalWrite(led,HIGH);
  //Устанавливает высокий уровень сигнала на пине led, 
  //что, вероятно, включает светодиодный индикатор.
  int analogValue = analogRead(A0);
  //Считывает аналоговое значение с пина A0 с помощью функции analogRead() 
  //и вычисляет напряжение на основе этого значения.
  float voltage = analogValue / 1024. * 5;
  float resistance = 2000 * voltage / (1 - voltage / 5);
  //Вычисляет сопротивление на основе измеренного напряжения.
  float lux = pow(RL10 * 1e3 * pow(10, GAMMA) / resistance, (1 / GAMMA));
  //Вычисляет освещенность (люксы) на основе вычисленного сопротивления и калиброванных значений.
  delay(500);
  Serial.print("Данные до фильтрации: ");
  Serial.println(lux);
  //Выводит данные до фильтрации на последовательный монитор.
  digitalWrite(led,LOW);
  //Устанавливает низкий уровень сигнала на пине led, выключая светодиодный индикатор.
  delay(1000);

  digitalWrite(led,HIGH);
  smoothedValue = (0.9 * smoothedValue) + (0.1 * lux);
  delay(500);
  digitalWrite(led,LOW);
  //Производит фильтрацию данных, используя простую экспоненциальную сглаживающую фильтрацию.

  Serial.print("Данные после фильтрации: ");
  Serial.println(smoothedValue);
  lcd.setCursor(0, 0);  // Устанавливаем курсор в левый верхний угол
  lcd.print("Befor.: ");  // Выводим текст "Light: "
  lcd.print(lux);  // Выводим значение с фоторезистора
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("After.: ");  // Выводим текст "Light: "
  lcd.print(smoothedValue);
  delay(500);  // Задержка 0.5 секунды между измерениями
}