// Exercício 6
// Rodrigo Francisco Pettinati Mikaro
/* Descrição do funcionamento:
Um reservatório de água cilíndroco mede 100cm de altura por 20cm de raio. 
Um sensor ultrassônico está posicionado a 10cm do topo do cilindro; este
sensor será utilizado para controlar o funcionamento de uma bomba d´água,
utilizada para encher o tanque. Sempre que o volume armazenado chegar a 
15% do máximo, a bomba deve ser acionada, e desligada somente quando o 
volume chegar a 98% do máximo. Os volumes máximo e mínimo, o volume ins-
tantâneo medido e o estado da bomba (ligada ou desligada) são mostrados
no LCD.
*/



/* Nota: 
Devido às limitações do simulador WOKWI, os LEDs vermelho e verde foram 
utilizados para representarem, respectivamente, se a bomba está desligada
ou ligada.

Cálculo do volume suportado pelo reservatório:
  sendo:
  h = height = altura
  r = radius = raio
    Vs = (π · r²) · h        
    Vs = (3,14 · 20²) · 100
    Vs = (3,14 · 400) · 100
    Vs = (1256) · 100
    Vs = 125600cm³

Cálculo do volume mínimo:
    Vmin = Vs · 15%
    Vmin = 125600 · 0,15
    Vmin = 18840cm³

Cálculo do volume máximo:
    Vmáx = Vs · 98%
    Vmáx = 125600 · 0,98
    Vmáx = 123088cm³

*/



/* Atenção!
Para garantir o funcionamento correto do programa, inicie definindo a distância do
sensor ultrassônico em 109cm.
*/



// Definição dos pinos do sensor ultrassônico:
  #define PIN_TRIG 4
  #define PIN_ECHO 5

// Inserção da Biblioteca do LCD e da comunicação I2C:
  #include <LiquidCrystal_I2C.h>
  #include <Wire.h>

// Endereço do LCD I2C:
  LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

// Variáveis utilizadas para calcular o volume instantâneo medido:
  long volume = 0;
  float height = 0;
  float distance = 0;

// Valores máximo e mínimo de volume d´água em cm³ (calculados previamente):
  float minVolume = 18841.00;
  float maxVolume = 123088.00;

// Leds que indicam que a bomba está ligada e desligada, respectivamente:
  #define LEDwaterPumpOn 7
  #define LEDwaterPumpOff 8

// Variável booleana que indica o estado da bomba d´água (ligada ou desligada):
  bool waterPumpOn = false;



void setup() {
  
  // Inicialização do LCD:
    lcd.init(); 

  // Define pinos gatilho (trigger) e eco (echo) como saída e entrada, respectivamente:
    pinMode(PIN_TRIG, OUTPUT);
    pinMode(PIN_ECHO, INPUT);

}



void loop() {

  // Liga o Backlight do display:
    lcd.setBacklight(HIGH); 

  // Inicia uma nova medição:
    digitalWrite(PIN_TRIG, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(PIN_TRIG, LOW);

  // Leitura do resultado da duração e cálculo da distância:
    int duration = pulseIn(PIN_ECHO, HIGH);
    distance = duration / 58;

  // Mapeia a distancia de 10cm a 110cm para uma altura de 100 a 0 cm:
    if (distance >= 10 && distance <= 110) {
      height = map(distance, 10, 110, 100, 0);
    }

  
  // Cálculo do volume do reservatório (fórmula explicada anteriormente):
    volume = height * 3.14 * 20 * 20;

  // Liga a bomba d´água quando o volume mínimo é atingido E a bomba está desligada:
    if (volume <= minVolume && !waterPumpOn) {
      digitalWrite(LEDwaterPumpOn, 1);
      digitalWrite(LEDwaterPumpOff, 0);
      waterPumpOn = true;
    }

  // Desliga a bomba d´água quando volume máximo é atingido e a bomba está ligada:
    else if (volume >= maxVolume && waterPumpOn) {
      digitalWrite(LEDwaterPumpOn, 0);
      digitalWrite(LEDwaterPumpOff, 1);
      waterPumpOn = false;
    }

  // Reset do LCD:
    lcd.clear();

  // 1ª Tela (volumes máximo e mínimo:)
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Vmax: 123088mL");

    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Vmin: 18840mL");

    // Tempo que o display exibe a tela 1:
      delay(2000);

    // Apaga a 1ª Tela:
      lcd.clear();


  // 2ª Tela (exibe volume atual e indica se a bomba está ou não ligada):
    // 1ª Linha (exibe volume atual):
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Vol atual: ");
      lcd.print(volume/1000);
      lcd.print("L");

    // 2ª Linha (exibe estado da bomba):
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Bomba: ");

      // Quando a bomba está ligada:
        if (waterPumpOn == true) {
          lcd.print("ligada"); // exibe "ligada"
        }

      // Quando a bomba está desligada:
        else if (waterPumpOn == false) {
          lcd.print("desligada"); // exibe "desligada"
        }

    // Tempo que o display exibe a tela 2:
      delay(2000);


  // Caso a altura esteja menor que 10cm (distância maior que 110), o reservatório está com defeito:
  // Avisa erro no display:
    if (distance > 110) {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Reservatorio com");
      lcd.setCursor(4,1);
      lcd.print("defeito!");
      waterPumpOn = false;
      digitalWrite(LEDwaterPumpOn, 0);
      digitalWrite(LEDwaterPumpOff, 1);
      delay(5000);
    }

  // Caso a altura esteja maior que 110cm (distância menor que 10), o reservatório está transbordando:
    else if (distance < 10) {
      lcd.clear();
      lcd.setCursor(2,0);
      lcd.print("Reservatorio");
      lcd.setCursor(2,1);
      lcd.print("transbordou!");
      waterPumpOn = false;
      digitalWrite(LEDwaterPumpOn, 0);
      digitalWrite(LEDwaterPumpOff, 1);
      delay(5000);
    }
   
}