#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_MAX31855.h>
//ピンの設定
#define WaterIn 2
#define SW  3
#define LED 13
#define LED_Green 4
#define LED_Yellow 5
#define LED_Red 6

//カメラの制御で使用するピンの設定
#define CameraShutter 12
#define CameraAF 11

//温度計(熱電対アンプ)の設定
#define DO   10
#define CS   9
#define CLK  8
Adafruit_MAX31855 thermocouple(CLK, CS, DO);

//ロードセル（重量計）の設定
void AE_HX711_Init(void);
void AE_HX711_Reset(void);
long AE_HX711_Read(void);
long AE_HX711_Averaging(long adc, char num);
float AE_HX711_getGram(char num);
#define pin_dout  A3
#define pin_slk   A2
#define OUT_VOL   0.0007f   //定格出力 [V]
#define LOAD      500.0f    //定格容量 [g]
float LCoffset;

//距離計(VL053L0Xの設定
VL53L0X Lidar;

//広域変数の定義
volatile int state = LOW;
int tt = 0, xt = 0;

//初期化（Setup）のプログラム部分
void setup() { 
  Serial.begin(9600);  //PCとの通信設定
  //ピンモードの設定
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(LED_Green, OUTPUT);
  pinMode(LED_Yellow, OUTPUT);
  pinMode(LED_Red, OUTPUT);
  pinMode(SW, INPUT_PULLUP);
  pinMode(WaterIn, INPUT);
  //カメラで使用するピンモードの設定
  pinMode(CameraShutter, OUTPUT);
  pinMode(CameraAF, OUTPUT);
  //ロードセル（重量計）の初期化
  AE_HX711_Init();
  AE_HX711_Reset();
  LCoffset = AE_HX711_getGram(30);  //最初の重量を計測しオフセットに設定
  //距離計（VL053L0X）の初期化
  Wire.begin();
  Lidar.init();
  Lidar.setTimeout(500);
  Lidar.startContinuous();

//水を検知した時の割込みの設定
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(WaterIn), shutter_on, FALLING); 
}

//水を検知した時の動作プログラム部分
void shutter_on() {           
  digitalWrite(LED_Red, HIGH);
  noInterrupts();  //割込みの禁止
  for (int i = 0 ; i < tt - 70; i++)  delayMicroseconds(1000);
  //開始のシャッターを押すまでの待ち時間 (距離から求めた時間-0.07秒に設定)
  shutter();  //開始のシャッターを押す
  for (int i = 0 ; i < 200; i++)  delayMicroseconds(1000);  //撮影時間（0.2秒）
  shutter();  //撮影終了のシャッターを押す
  interrupts();  //割込みの再開
  digitalWrite(LED_Red, LOW);
}

//シャッターの動作  (スローモーション撮影ではAFの操作は不要)
void shutter() {
  digitalWrite(CameraShutter, HIGH);   //シャッターを押すのと同等
  delayMicroseconds(2000);
  digitalWrite(CameraShutter, LOW);   //シャッターを離すのと同等
}

//通常動作(Loop)のプログラム部分
void loop() {
  //温度計測の部分
  double c = thermocouple.readCelsius();  //温度を摂氏で計測
  if (isnan(c)) {
    Serial.print("Temp Error");
  } else {
    Serial.print("C = ");
    Serial.print(c);
  }
  Serial.print(" ; ");
  //ロードセル(重量計)の部分
  float data;
  char S1[20];
  char s[20];
  data = AE_HX711_getGram(1);
  sprintf(S1, "%s [g]", dtostrf((data - LCoffset), 5, 3, s));
  Serial.print(S1);
  Serial.print(" ; ");
  //距離計(VL53l0X)の部分
  xt = Lidar.readRangeContinuousMillimeters();  //距離を計測
  if (Lidar.timeoutOccurred()) {
    Serial.print("Lidar TIMEOUT");
  } else {
    Serial.print(xt);
    tt = sqrt(204.1 * (float)xt); //距離から落ちるまでの時間を計算
    Serial.print(" ; ");
    Serial.print(tt);
    Serial.print("ms ");
  }
  Serial.println();
}
//*****これ以降は、秋月電子のロードセルのサンプルを使用****
void AE_HX711_Init(void)
{
  pinMode(pin_slk, OUTPUT);
  pinMode(pin_dout, INPUT);
}

void AE_HX711_Reset(void)
{
  digitalWrite(pin_slk, 1);
  delayMicroseconds(100);
  digitalWrite(pin_slk, 0);
  delayMicroseconds(100);
}

long AE_HX711_Read(void)
{
  long data = 0;
  while (digitalRead(pin_dout) != 0);
  delayMicroseconds(10);
  for (int i = 0; i < 24; i++)
  {
    digitalWrite(pin_slk, 1);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite(pin_slk, 0);
    delayMicroseconds(1);
    data = (data << 1) | (digitalRead(pin_dout));
  }
  digitalWrite(pin_slk, 1);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(pin_slk, 0);
  delayMicroseconds(2);
  return data ^ 0x800000;
}

long AE_HX711_Averaging(long adc, char num)
{
  long sum = 0;
  for (int i = 0; i < num; i++) sum += AE_HX711_Read();
  return sum / num;
}

float AE_HX711_getGram(char num)
{
#define HX711_R1  20000.0f
#define HX711_R2  8200.0f
#define HX711_VBG 1.25f
#define HX711_AVDD      4.2987f//(HX711_VBG*((HX711_R1+HX711_R2)/HX711_R2))
#define HX711_ADC1bit   HX711_AVDD/16777216 //16777216=(2^24)
#define HX711_PGA 128
#define HX711_SCALE     (OUT_VOL * HX711_AVDD / LOAD *HX711_PGA)
  float data;
  data = AE_HX711_Averaging(AE_HX711_Read(), num) * HX711_ADC1bit;
  data =  data / HX711_SCALE;
  return data;
}