#include <LiquidCrystal_I2C.h>			// Hinzufügen von Bibliothek LiquidCrystal_I2C
#include <Wire.h>						// Hinzufügen von Bibliothek Wire
#include <OneWire.h>					// Hinzufügen von Bibliothek OneWire
#include <DallasTemperature.h>			// Hinzufügen von Bibliothek DallasTemperature

#define ACS724 A1						// definierte ACS724 auf AnalogPort 1
#define buzzer 4						// definiere Buzzer auf digital Pin 13
#define state_red 5					// definiere LED-state_red auf digital Pin 11
#define state_green 6					// definiere LED-state_green auf digital Pin 10
#define state_blue 7					// definiere LED-state_blue auf digital Pin 9
#define IO_red 8						// definiere LED-IO_red auf digital Pin 6
#define IO_green 9						// definiere ILED-IO_green auf digital Pin 5
#define Info 3							// definiere Info-Taster auf digital Pin 4 (extern Pullup!)
#define PWM_FAN 11						// definiere PWN-Pin zur Lüftersteuerung auf digitalen Pin 3
#define DS18B20_WIRE_BUS 12					// definiere Daten-Pin für DS18B20 auf digitalen Pin 2; alternative: const int DS18B20_WIRE_BUS = 2;
#define momentarySwitchPin 2			// definiere I/O-Taster auf digital Pin 8 (extern Pullup!) 	->Doppelbelegung
#define latchingSwitchInputPin 2		// definiere I/O Input auf digital Pin 8						->Doppelbelegung
#define latchingSwitchOutputPin 10		// definiere I/O Ausgangs-Pin zum Relay auf digitalen Pin 7

OneWire DS18B20(DS18B20_WIRE_BUS);		// erstelle OneWire-Gerät "DS18B20" auf "DS18B20_WIRE_BUS" (digitaler PIN 2)
DallasTemperature TempSensor(&DS18B20);	// ertselle "TempSensor" für OneWire-Gerät "DS18B20"
const int lcd_i2c = 0x27; 				// aktuelle I2C-Adresse des LCD in konstanten Integer-Variable
LiquidCrystal_I2C lcd(lcd_i2c, 20, 4); 	// I2C LCD mit 20 Zeichen, 4 Zeilen an der I2C-Adresse aus der Variable "lcd_i2c" (extern Pullup!)
int switchState = HIGH;					// erstele Integer-Variable zum Speichern des Switch-Status
int lastSwitchState = HIGH;				// erstele Integer-Variable zum Speichern des letzen Switch-Status
int latchingSwitchState = LOW;			// erstele Integer-Variable zum Speichern des eingerasteten Switch-Status
int rmpFan = 0; 						// erstele Integer-Variable zum Speichern der Drehzahl des Lüfters in %
int pwmValue = 0;						// erstele Integer-Variable zum Speichern des PWM-Werts für den Lüfter
const int pwmMin = 0;					// erstele konstante Integer-Variable für Minimun des PWM-Werts (0% duty cycle)
const int pwmMax = 255;					// erstele konstante Integer-Variable für Maximum des PWM-Werts (100% duty cycle)
const float tempMin = 40.00;			// erstele konstante Float-Variable (Kommazahl) für Minimum der Temperatur
const float tempMax = 80.00;			// erstele konstante Float-Variable (Kommazahl) für Maximum der Temperatur
const float TempOff = 120.00;			// erstele konstante Float-Variable (Kommazahl) für Abschalten wegen Überhitzung
const float AmpsOff = 4.50;				// erstele konstante Float-Variable (Kommazahl) für Abschalten wegen Überlastung an einen der Ausgänge
float Temp = 0.00;						// erstele Float-Variable (Kommazahl) für Temperaturmessung
const float VbusZeroCurrent = 2.50;		// erstelle konstante Float-Variable (Kommazahl) für Bus-Spannung vom ACS wenn Stromstaerke = 0A (muss ausgemessen werden)
const float sense = 200;				// erstelle konstante Float-Variable (Kommazahl) für Empfindlichkeit vom ACS724 mV/A (2.5A = 800, 5A = 400, 10A = 200, 20A = 100, ... siehe Datasheet) 

float Amps1 = 4.00;						// erstele Float-Variable (Kommazahl) für Strommessung an Ausgang 1
float Amps2 = 4.00;						// erstele Float-Variable (Kommazahl) für Strommessung an Ausgang 2
float Volt1 = 5.00;						// erstele Float-Variable (Kommazahl) für Spannungsmessung an Ausgang 1
float Volt2 = -5.00;					// erstele Float-Variable (Kommazahl) für Spannungsmessung an Ausgang 2

byte fan[8] = {0b00000, 0b11001, 0b01011, 0b00100, 0b11010, 0b10011, 0b00000, 0b00000};		// erstelle eigenes Symbol für lüfter, 8 bit 
byte temp[8] = {0b10100, 0b00101, 0b10100, 0b00101, 0b10100, 0b01110, 0b01010, 0b01110};	// erstelle eigenes Symbol für Thermometer, 8 bit
byte pm[8] = {0b00000, 0b00100, 0b01110, 0b00100, 0b00000, 0b01110, 0b00000, 0b00000};		// erstelle eigenes Symbol für +/-, 8 bit
byte rl[8] = {0b00001, 0b00001, 0b00001, 0b00001, 0b00001, 0b00001, 0b00001, 0b00001};		// erstelle eigenes Symbol für senkr. Strich rechts, 8 bit
byte ll[8] = {0b10000, 0b10000, 0b10000, 0b10000, 0b10000, 0b10000, 0b10000, 0b10000};		// erstelle eigenes Symbol für senkr. Strich links, 8 bit

void setup(void){
	Serial.begin(9600);								// initialisiere serielle Konsole mit 9600 bauds (bits pro Sek.)
	pinMode(buzzer, OUTPUT);						// setze Pin Buzzer als Ausgang
	pinMode(state_red, OUTPUT);						// setze Pin LED-state_red als Ausgang
	pinMode(state_green, OUTPUT);					// setze Pin LED-state_green als Ausgang
	pinMode(state_blue, OUTPUT);					// setze Pin LED-state_blue als Ausgang
	pinMode(IO_red, OUTPUT);						// setze Pin LED-IO_redIO_red als Ausgang
	pinMode(IO_green, OUTPUT);						// setze Pin LED-IO_green als Ausgang
	pinMode(Info, INPUT);							// setze Pin Taster-Info als Eingang (extern Pullup!)
	pinMode(momentarySwitchPin, INPUT);				// setze Pin Taster-I/O als Eingang (extern Pullup!)
	pinMode(latchingSwitchInputPin, INPUT);			// setze Pin I/O-Input als Eingang
	pinMode(latchingSwitchOutputPin, OUTPUT);		// setze Pin I/O-Ausgang für Relay als Ausgang
	pinMode(PWM_FAN, OUTPUT);						// setze Pin PWM für Lüfter als Ausgang
	TempSensor.begin();								// Starte Temperatur-Sensor DS18B20
	lcd.init();										// initialisiere  lCD-Display
	lcd.backlight();								// schalte Hintergrundbeleuchtung vom LCD an
	lcd.clear();									// leere LCD-Display
	lcd.createChar(0, fan);							// bilde eigenes Symbol für lüfter auf LCD-Display,byte "0"
	lcd.createChar(1, temp);						// bilde eigenes Symbol für Thermometer auf LCD-Display,byte "1"
	lcd.createChar(2, pm);							// bilde eigenes Symbol für +/- auf LCD-Display,byte "2"
	lcd.createChar(3, rl);							// bilde eigenes Symbol für senkr. Strich rechts auf LCD-Display,byte "3"
	lcd.createChar(4, ll);							// bilde eigenes Symbol für senkr. Strich links auf LCD-Display,byte "4"
	start();										// rufe externe Funktion "start" auf
}

void loop(void){
  CurrentACin();
	TempSensor.requestTemperatures();
	Temp = TempSensor.getTempCByIndex(0);
	if (Temp >= tempMin && Temp <= tempMax && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){	// wenn Temperatur zwischen Min und Max und Amps1/2 unter AmpsOff, dann...
		state_color(1,1,0);																// rufe externe Funktion "state_color" mit Parametern auf, Status LED Gelb
		int pwmValue = map(Temp, tempMin, tempMax, pwmMin, pwmMax);						// berechne pwmValue mit map-Funktion, map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)
		analogWrite(PWM_FAN, pwmValue);													// schreibe pmwValue auf den Lüfter-Pin
		rmpFan = map(pwmValue, pwmMin, pwmMax, 0, 100);									// berechne Lüftergeschwindigkeit in % mit map-Funktion, map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)
	}
	if (Temp <= tempMin && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){						// wenn Temperatur unter Min und Amps1/2 unter AmpsOff, dann...
		state_color(0,1,0);																// rufe externe Funktion "state_color" mit Parametern auf, Status LED Gruen
		int pwmValue = 0;																// setze pwmValue = 0
		analogWrite(PWM_FAN, pwmValue);													// schreibe pmwValue auf den Lüfter-Pin
		rmpFan = 0;																		// setze rmpFan = 0
	}
	if (Temp >= tempMax && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){						// wenn Temperatur über Max und Amps1/2 unter AmpsOff, dann...
		state_color(1,0,0);																// rufe externe Funktion "state_color" mit Parametern auf, Status LED Rot
		int pwmValue = 255;																// setze pwmValue = 255
		analogWrite(PWM_FAN, pwmValue);													// schreibe pmwValue auf den Lüfter-Pin
		rmpFan = 100;																	// setze rmpFan = 100
	}
	if (Temp >= TempOff){overhead();}													// wenn Temperatur über TempOff, dann rufe externe Funktion "overhead" auf
	if (Amps1 >= AmpsOff || Amps2 >= AmpsOff){overcurrent();}							// wenn Amps1/2 über AmpsOff, dann rufe externe Funktion "overcurrent" auf
	switchState = digitalRead(momentarySwitchPin);                						// read the state of the momentary switch
	if (switchState == LOW && latchingSwitchState == HIGH && Temp <= TempOff && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){soundOff(buzzer, 1000, 100, 3);}	// if pushed (LOW) und Temp, Amps1, Amps2 kleine als [....]Off
	if (switchState == LOW && latchingSwitchState == LOW && Temp <= TempOff && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){soundOn(buzzer, 100, 1000, 3);}	// if pushed (LOW) und Temp, Amps1, Amps2 kleine als [....]Off
	if (switchState == HIGH && lastSwitchState == LOW){									// check for a rising edge (transition from LOW to HIGH) on the momentary switch
	latchingSwitchState = !latchingSwitchState;                 						// toggle the state of the latching switch
	digitalWrite(latchingSwitchOutputPin, latchingSwitchState); 						// set states
	lcd.clear();
	}
	lastSwitchState = switchState;														// update the last switch state
	int zustandInfo = digitalRead(Info);												// read state taster
	if (latchingSwitchState == HIGH && zustandInfo == HIGH && Temp <= TempOff && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){run();}							// if not pushed (HIGH) und Temp, Amps1, Amps2 kleine als [....]Off
	if (latchingSwitchState == LOW && zustandInfo == HIGH && Temp <= TempOff && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff){off();}							// if not pushed (HIGH) und Temp, Amps1, Amps2 kleine als [....]Off
	if (zustandInfo == LOW && Temp <= TempOff && Amps1 <= AmpsOff && Amps2 <= AmpsOff) {infos(Temp, rmpFan);}											// if pushed (LOW) und Temp, Amps1, Amps2 kleine als [....]Off
	
	Serial.println(TempSensor.getTempCByIndex(0));
	Serial.println((String)"Temperature: "+Temp+" °C, Fan Speed: "+rmpFan+" %");      	//Ausgabe Temperatur und Fanspeed in Serieller Konsole
}
void CurrentACin(){
	for (int counterAVR = 0; counterAVR < 50; counterAVR++){							// 50 mal ausführen für für Erstellung eines Durchschnittswertes
		float RawDataACS = analogRead(ACS724);											// ADC-Wert aus ACS724 auslesen für die Berechnung
		float RawACinAmps = (((((RawDataACS/1023)*5)-VbusZeroCurrent)*1000)/sense)*1000;// "(RawDataACS/1023)*5 = X" -> Umrechnung Rohdaten in Volt; "(X-VbusZeroCurrent)*1000 = Y"ür 0A und Umrechnung in mV; "(Y/sense)*1000" -> konvertiere in mA
		float SummeACinAmps = SummeACinAmps + RawACinAmps;								// summiere die 50 errechneten Stromstaerken -> Subtraktion ausgemessen Busspannung f
		if (counterAVR == 49){															// wenn for-Schleifen 50 mal durchlaufen ist (0 bis 49), dann ...
			float ACinAmps = ((SummeACinAmps / 50) / 1000)+ 0.0005;						// "(SummeACinAmps / 50) = X" -> berechne Durchschnitswert in mA, "(X/1000)+0.0005" -> Umrechnung in A und auf 3 Nachkomastellen runden
			Serial.print("Stromstärke:   ");											// Ausgabe in serieller Konsole
			Serial.print(ACinAmps,3);													// Ausgabe Stromstaerke mit 3 Nachkomastellen
			Serial.println(" in A");													// Ausgabe in serieller Konsole
			SummeACinAmps = 0;															// zurücksetzen der Berechnung für nächsten Durchlauf
		}
	}
}
void start(){
	soundStart(buzzer, 100, 1000, 1);
	IO_color(1,1);
	state_color(0,0,1);
	lcd.setCursor(0,0);								// tell the LCD1 to write on the top row
	lcd.print("STARTING PLEASE WAIT");
	lcd.setCursor(0,1);
	lcd.print("--------------------");
	lcd.setCursor(1,2);
	lcd.print("THIS WILL BE TAKES");
	lcd.setCursor(3,3);
	lcd.print("A SHORT MOMENT");
	delay(2500);									// display the above for 0,5 second
	lcd.clear();									// clear display lcd
	lcd.noBacklight();
	delay(500);
	lcd.backlight();
	delay(500);
	lcd.noBacklight();
	delay(500);
	lcd.backlight();
	tone(buzzer, 1000, 500);
}
void off(){
	IO_color(1,0);
	Serial.println("PSU is switched OFF !!!");
	lcd.setCursor(0,0); 
	lcd.print ("--------------------");
	lcd.setCursor(0,1); 
	lcd.print ("PSU  IS SWITCHED OFF");
	lcd.setCursor(0,2);
	lcd.print (" TURN ON TO USE !!! ");
	lcd.setCursor(0,3); 
	lcd.print ("--------------------");
}
void run(){
	IO_color(0,1);
	Serial.println("PSU ist switched ON !!!");
	lcd.setCursor(0,0);								// tell the lcd to write on the top row
	lcd.print("OUTPUT 1 ");
	lcd.setCursor(9,0); 
	lcd.write(byte(3));
	lcd.setCursor(10,0); 
	lcd.write(byte(4));
	lcd.setCursor(11,0); 
	lcd.print(" OUTPUT 2");	
	lcd.setCursor(0,1);
	lcd.print("---------");
	lcd.setCursor(9,1); 
	lcd.write(byte(3));
	lcd.setCursor(10,1); 
	lcd.write(byte(4));
	lcd.setCursor(11,1);
	lcd.print("---------");	
	lcd.setCursor(0,2);
	lcd.print(" +");
	lcd.setCursor(2,2);
	lcd.print(Volt1);
	lcd.setCursor(6,2);
	lcd.print(" V ");
	lcd.setCursor(9,2);
	lcd.write(byte(3));
	lcd.setCursor(10,2);
	lcd.write(byte(4));
	lcd.setCursor(11,2);
	lcd.print(" ");
	lcd.setCursor(12,2);
	lcd.print(Volt2);
	lcd.setCursor(17,2);
	lcd.print(" V");	
	lcd.setCursor(0,3);
	lcd.print("  ");
	lcd.setCursor(2,3);
	lcd.print(Amps1);
	lcd.setCursor(6,3);
	lcd.print(" A ");
	lcd.setCursor(9,3);
	lcd.write(byte(3));
	lcd.setCursor(10,3);
	lcd.write(byte(4));
	lcd.setCursor(11,3);
	lcd.print("  ");
	lcd.setCursor(13,3);
	lcd.print(Amps2);
	lcd.setCursor(17,3);
	lcd.print(" A");
}
void overhead(){
	state_color_alert();															// Status LED Rot blinkend
	soundAllert(buzzer, 0.01, 100, 500, 1000);
	int pwmValue = 255;																// set pwmValue = 255
	rmpFan = 100;																	// set rmpFan = 100
	analogWrite(PWM_FAN, pwmValue); 
	latchingSwitchState = LOW;														// toggle the state of the latching switch
	digitalWrite(latchingSwitchOutputPin, latchingSwitchState);						// set states
	Serial.println("OVERHEAT PROTECTION !!!");
	Serial.println("Temperatur above 120 °C; Power supply was switched off !!!");
	Serial.println("Don't press the main switch while the fan is running !!!");
	Serial.println("");
	lcd.clear();																	// clear display lcd
	lcd.setCursor(0,0);																// tell the LCD1 to write on the top row
	lcd.print("OVERHEAT  PROTECTION");
	lcd.setCursor(0,1);
	lcd.print("--------------------");
	lcd.setCursor(1,2);
	lcd.print("TEMP. ABOVE 120 ""\xDF""C");
	lcd.setCursor(0,3);
	lcd.print("PSU SWITCHED OFF !!!");
	delay(2000);
	lcd.clear();
	lcd.setCursor(0,0);																// tell the LCD1 to write on the top row
	lcd.print("OVERHEAT  PROTECTION");
	lcd.setCursor(0,1);
	lcd.print("--------------------");
	lcd.setCursor(0,2);
	lcd.print("ONLY SWITCH OFF WHEN");
	lcd.setCursor(1,3);
	lcd.print("THE FAN IS OFF !!!");
	delay(2000);																	// wait for 2 seconds
	lcd.clear();
}
void overcurrent(){
	state_color_alert();															// Status LED Rot blinkend
	soundAllert(buzzer, 0.01, 100, 500, 2000);
	int pwmValue = 255;																// set pwmValue = 255
	rmpFan = 100;																	// set rmpFan = 100
	analogWrite(PWM_FAN, pwmValue); 
	latchingSwitchState = LOW;														// toggle the state of the latching switch
	digitalWrite(latchingSwitchOutputPin, latchingSwitchState);						// set states
	Serial.println("OVERLOAD PROTECTION !!!");
	Serial.println("Current-Output above 4.50 A; Power supply was switched off !!!");
	Serial.println("Please reduce the load on the outputs !!!");
	Serial.println("");
	lcd.clear();																	// clear display lcd
}
void infos(float Temp, int rmpFan){
	float Temp_float = Temp;								// z.B. 123,54 = 123,54
	int Temp1 = Temp_float;									// -> Intgeger von 123,54 = 123 ->Temp1 (Vorkomastellen)
	int Temp2 = (Temp_float-Temp1)*100;						// -> (123,54-123)*100 = 54 -> Temp2 (2 Nachkomastellen)
	if (Temp2 <= - 0){Temp2= Temp2*(-1);}					// wenn Nachkommazahl negative, dann umrechnen von Negativewert zu Positivwert
	soundInfo(buzzer, 500, 1000, 5);
	state_color(0,0,1);
	lcd.clear();											// clear display LCD1
	lcd.setCursor(0,0);										// tell the LCD1 what to write on the rows an cells
	lcd.print("INFORMATIONS     1/3");
	lcd.setCursor(0,3);
	lcd.write(byte(0));
	char displayFan[3];										// create Char with 3 signs
	sprintf(displayFan, "%3d", rmpFan);						// placeholder for 3 signs, empty signs filled with space character
	lcd.setCursor(2,3);
	lcd.print(displayFan);
	lcd.setCursor(6,3);
	lcd.print("%");
	lcd.setCursor(9,3);
	lcd.write(byte(1));
	char displayTemp[6];									// create Char with 6 signs
	sprintf (displayTemp, "%3d.%02d", Temp1, Temp2);		//placeholder for 3 signs bevor "." and 2 signs after ".", empty signs filled with space character befor after "." filled with "0"
	lcd.setCursor(11,3);
	lcd.print(displayTemp);
	lcd.setCursor(18,3);
	lcd.print("\xDF""C");
	delay(3000);
}
void IO_color(int red_value, int green_value){
	digitalWrite(IO_red,red_value);
	digitalWrite(IO_green,green_value);
}
void state_color(int red_value, int green_value, int blue_value){
	digitalWrite(state_red,red_value);
	digitalWrite(state_green,green_value);
	digitalWrite(state_blue,blue_value);
}
void state_color_alert(){
	digitalWrite(state_red, HIGH);
	delay(300);  digitalWrite(state_red, LOW);
	delay(300);
	digitalWrite(state_red, HIGH);
	delay(300);
	digitalWrite(state_red, LOW);
	delay(300);
	digitalWrite(state_red, HIGH);
	delay(300);
}
void soundStart(int PinBuzzer, int startFrequenz, int endFrequenz, int geschwindigkeit){
	for (unsigned long freq = startFrequenz; freq <= endFrequenz; freq += geschwindigkeit){
		tone(PinBuzzer, freq);
		delay(1);
	}
	noTone(PinBuzzer);
}
void soundOn(int PinBuzzer, int startFrequenz, int endFrequenz, int geschwindigkeit){
	for (unsigned long freq = startFrequenz; freq <= endFrequenz; freq += geschwindigkeit){
		tone(PinBuzzer, freq);
		delay(1);
	}
	noTone(PinBuzzer);
}
void soundOff(int PinBuzzer, int startFrequenz, int endFrequenz, int geschwindigkeit){
	for (unsigned long freq = startFrequenz; freq > endFrequenz; freq -= geschwindigkeit){
		tone(PinBuzzer, freq);
		delay(1);
	}
	noTone(PinBuzzer);
}
void soundInfo(int PinBuzzer, int startFrequenz, int endFrequenz, int geschwindigkeit){
	for (unsigned long freq = startFrequenz; freq <= endFrequenz; freq += geschwindigkeit){
		tone(PinBuzzer, freq);
		delay(1);
	}
	noTone(PinBuzzer);
}
void soundAllert(int PinBuzzer, float zwitscherFaktor, int amplitude, int basisHoehe, int dauer){
	for (unsigned long i = 0; i <= dauer; i += 1){
		int ix = int( sin(i * zwitscherFaktor) * amplitude ) + basisHoehe * 1.1;
		tone(PinBuzzer, ix);
		delay(1);
	}
	noTone(PinBuzzer);
}