สร้างเครื่องวัดระยะทางสุดแม่นยำด้วย Arduino : แก้ปัญหาค่ากระโดดด้วย EMA Filter!

ค่าเฉลี่ยใหม่ = α * ค่าที่วัดได้ปัจจุบัน + (1 - α) * ค่าเฉลี่ยก่อนหน้า

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// กำหนดขา
const int TRIG_PIN = 9;
const int ECHO_PIN = 10;

// กำหนด LCD
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // ที่อยู่ I2C อาจต่างกัน (0x27, 0x3F)

// ตัวแปร
float distance = 0.0f;
float filteredDistance = 0.0f;
const float ALPHA = 0.1f; // Smoothing Factor
unsigned long lastUpdate = 0;
const unsigned long BASE_REFRESH_RATE = 1000;
const unsigned long FAST_REFRESH_RATE = 100;
unsigned long refreshRate = BASE_REFRESH_RATE;

// Gauge Bar
const float MAX_DISTANCE = 200.0f; // ระยะสูงสุดที่แสดง (cm)
const int GAUGE_WIDTH = 15; // จำนวนช่องของ Gauge Bar

// Spinner
int spinnerIndex = 0;
const char spinnerChars[] = {'|', '/', '-', '\\'};

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  showSplashScreen();
}

void loop() {
  distance = measureDistance();

  if (isnan(distance)) { // เช็ค error
    displayError();
    return;
  }

  filteredDistance = (ALPHA * distance) + ((1 - ALPHA) * filteredDistance);

  float diff = abs(distance - filteredDistance);

  if (diff > 50) {
    refreshRate = FAST_REFRESH_RATE;
  } else if (diff > 5) {
    refreshRate = 300;
  } else {
    refreshRate = BASE_REFRESH_RATE;
  }

  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - lastUpdate >= refreshRate) {
    lastUpdate = currentMillis;
    updateDisplay();
  }
}

// --- ฟังก์ชัน ---

float measureDistance() {
  long duration;
  float dist;
  float sum = 0.0f;
  int validSamples = 0;
  const int samples = 5;

  for (int i = 0; i < samples; i++) {
    digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

    duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 25000); // เพิ่ม timeout

    if (duration == 0) { // timeout หรือ error
      continue;
    }

    dist = duration * 0.034f / 2.0f; // คำนวณระยะทาง (cm)

    if (dist >= 2 && dist <= 200) { // กรองค่าที่อยู่นอกช่วง
      sum += dist;
      validSamples++;
    }
    delay(10);
  }

    if(validSamples == 0){
      Serial.println("ERROR: Invalid Samples.");
      return NAN;
    }

  return sum / (float)validSamples;
}


void updateDisplay() {
  lcd.clear();
  displayDistance();
  displayGaugeBar();
  displaySpinner();
   Serial.print("Measured: ");
    Serial.print(distance);
    Serial.print(" Filtered: ");
    Serial.println(filteredDistance);
}

void displayDistance() {
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Dist: ");
  lcd.print(filteredDistance, 1); // ทศนิยม 1 ตำแหน่ง
  lcd.print(" cm");
}

void displayGaugeBar() {
  lcd.setCursor(0, 1);
  float ratio = constrain(filteredDistance / MAX_DISTANCE, 0.0f, 1.0f);
  int filledPixels = (int)(ratio * (GAUGE_WIDTH * 5)); // คูณ 5 เพราะ 1 ตัวอักษร = 5 พิกเซล

  for (int i = 0; i < GAUGE_WIDTH; i++) {
    int cellFill = filledPixels - (i * 5);
    if (cellFill >= 5) {
      lcd.write(5); // เต็มช่อง
    } else if (cellFill > 0) {
      lcd.write((byte)cellFill); // เติมบางส่วน
    } else {
      lcd.write(0); // ช่องว่าง
    }
  }
}

void displaySpinner() {
  lcd.setCursor(GAUGE_WIDTH, 1);
  lcd.print(spinnerChars[spinnerIndex]);
  spinnerIndex = (spinnerIndex + 1) % 4;
}
void displayError(){
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Sensor Error!");
    delay(1000);
}

void showSplashScreen() {
  // สร้าง Custom Characters
  byte progress[5][8] = {
    {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
    {0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10},
    {0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18},
    {0x1C, 0x1C, 0x1C, 0x1C, 0x1C, 0x1C, 0x1C, 0x1C},
    {0x1E, 0x1E, 0x1E, 0x1E, 0x1E, 0x1E, 0x1E, 0x1E}
  };

  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    lcd.createChar(i, progress[i]);
  }
  lcd.createChar(5, (byte)B11111111); // full block character

  // แสดงข้อความเริ่มต้น
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Smart Distance");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Initializing...");
  delay(1500);

  // แสดง Animation
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Smart Distance");
  int barLength = 16;
  int totalSteps = barLength * 5;

  for (int progress = 0; progress <= totalSteps; progress++) {
    lcd.setCursor(0, 1);
    for (int i = 0; i < barLength; i++) {
      if (i < progress / 5) {
        lcd.write(byte(5)); // ช่องเต็ม
      } else if (i == progress / 5) {
        lcd.write(byte(progress % 5)); // ช่องไม่เต็ม
      } else {
        lcd.write(byte(0)); // ช่องว่าง
      }
    }
    delay(30); // ปรับความเร็ว Animation
  }
  delay(500);
  lcd.clear();
}