โปรเจคนี้ต่อยอดมาจาก Stage 1 GTT Thermometer ที่เคยทำกันไป คราวนี้เราจัดหนักเพิ่มปุ่มอีก 4 ปุ่ม และเพิ่ม Label แบบไดนามิกอีก 2 ตัว เพื่อสร้าง HMI แบบอินเตอร์แอคทีฟสำหรับตั้งค่าขีดจำกัดอุณหภูมิสูงและต่ำ ตัว Arduino จะคอยอ่านค่าอุณหภูมิและอัพเดทกราฟแท่งกับข้อความบนหน้าจอ GTT อยู่ตลอด ถ้าอุณหภูมิมันเกินขีดจำกัดที่ตั้งไว้ ไม่ว่าจะสูงหรือต่ำ ตัว GTT ก็จะสั่งให้เสียงปีโซ่ (Piezo Buzzer) และมอเตอร์ฟีดแบ็คทำงานทันทีเพื่อเตือนผู้ใช้ งานนี้ห้ามช็อตนะตัวนี้!

มุมมองของโปรเจค

Matrix Orbital GTT TFT Thermometer Stage 2 นี้คือการลงลึกไปอีกขั้นในโลกของจอแสดงผลระดับโปรและการออกแบบ UI ที่แรงๆ ด้วยการโฟกัสที่แกนหลักสองอย่างคือ จอ Matrix Orbital GTT และเซ็นเซอร์ DS18S20 น้องจะได้เรียนรู้วิธีการสื่อสารและสร้างเทอร์โมมิเตอร์ที่หน้าตาดีงามด้วยลอจิกซอฟต์แวร์เฉพาะทางและการตั้งค่าฮาร์ดแวร์ที่มั่นคง งานนี้จัดไปวัยรุ่น!

ลงรายละเอียดเทคนิค: กราฟิกและข้อมูลบน GTT

โปรเจคนี้จะเผยให้เห็นเลเยอร์ต่างๆ ที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังการแสดงผลอุณหภูมิที่ดูง่ายๆ:

• เลเยอร์อินเตอร์เฟซ: Matrix Orbital GTT ทำหน้าที่เป็นดวงตาความละเอียดสูงของโปรเจคเรา ให้หน้าจอ TFT สีสันสดใส พร้อมโปรเซสเซอร์ในตัวสำหรับเรนเดอร์กราฟิก
• เลเยอร์เซ็นเซอร์: เซ็นเซอร์ DS18S20 ส่งข้อมูลอุณหภูมิให้ Arduino ผ่านอินเตอร์เฟซดิจิตอลแบบ Single-Wire
• เลเยอร์การสื่อสาร: ข้อมูลถูกส่งจาก Arduino ไปยังจอ GTT โดยใช้ โปรโตคอล I2C
• เลเยอร์ลอจิก UI: โค้ด Arduino ใช้กลยุทธ์ "sequential reporting" คือจะขอและอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ทุกๆ 800 มิลลิวินาที แล้วอัพเดทกราฟแท่งและช่องข้อความบน GTT ตามนั้น

ฮาร์ดแวร์ที่ต้องใช้

• จอแสดงผล GTT Series Intelligent TFT
• Arduino Uno
• เบรดบอร์ด
• สายจัมเปอร์ผู้-ผู้ (Male-to-male Jumper cables)
• ตัวต้านทาน 4.7k Ohm (Resistor)
• เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ DS18S20
• สายเบรดบอร์ด 4 พิน
• สาย USB to Mini-USB
• อะแดปเตอร์ไฟ (ใช้ก็ได้ ไม่ใช้ก็ได้)

ซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้

• โปรแกรม GTT GUI Designer
• Arduino IDE

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบ User Interface

เราได้ปรับปรุงโปรเจค GTT Designer จากครั้งที่แล้วสำหรับเดโม่นี้ โดยเพิ่ม Label 2 ตัวเพื่อแสดงขีดจำกัดอุณหภูมิสูงและต่ำ และเพิ่มปุ่มควบคุมอีก 4 ปุ่ม เพื่อให้ผู้ใช้สามารถตั้งค่าขีดจำกัดได้ด้วยตัวเอง เราเปลี่ยนข้อความบนปุ่มเป็น '+' หรือ '-' เพื่อบอกหน้าที่ให้ชัดเจน

ส่วนกราฟแท่ง, สวิตช์อินดิเคเตอร์, และ Label แสดงอุณหภูมิปัจจุบันที่ทำไว้ใน Stage ก่อนหน้าก็ยังอยู่ครบ

เมื่อออกแบบเสร็จแล้ว ก็สามารถ Deploy โปรเจคไปยังจอ GTT ได้เลย น้องจะต้องเชื่อมต่อ PC เข้ากับพอร์ต Mass Storage ของ GTT แล้วกดปุ่ม "Deploy" ใน GTT Designer ไฟล์ที่จำเป็นทั้งหมดจะถูกสร้างและส่งตรงไปยังจอทันที สู้งานนะน้อง!

ขั้นตอนที่ 2: ต่อ GTT เข้าไป

เหมือนกับใน Stage 1 เดิมเลยน้อง เราจะยังใช้ I2C ในการคุยกันระหว่าง Arduino Uno กับ GTT ต่อไป ใช้สาย Bread Board Cable ต่อเฮดเดอร์ 4 พินเข้ากับพอร์ต I2C ของ GTT จากนั้นต่อสายสีแดง (Red lead) เข้ากับไฟ 5V และสายสีดำ (Black lead) เข้ากับกราวด์ ส่วนสายสีเหลือง (SDA) กับสีเขียว (SCL) ต้องต่อเข้ากับขา SDA (A4) และ SCL (A5) ของ Arduino Uno ตามลำดับ ไม่ต้องใช้ตัวต้านทานดึงขึ้น (pull-up resistors) สำหรับ I2C ตอนคุยกับ GTT นะจ๊ะ ไฟเลี้ยงเพิ่มเติมสามารถจ่ายผ่านเบอร์เรลแจ็คของจอได้

ขั้นตอนที่ 3: ต่อ DS18S20

ห้ามลืมเด็ดขาด! ต้องใส่ตัวต้านทานดึงขึ้น (pull-up resistor) 4.7k โอห์ม แบบขนานระหว่างขาไฟกับขาข้อมูลของ D18S20 ไม่งั้นเซ็นเซอร์จะคุยกับเราไม่รู้เรื่อง ขาข้อมูลต่อเข้ากับขาดิจิตอลไหนของ Arduino ก็ได้ ในตัวอย่างนี้เราเลือกขาที่ 2

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งไลบรารี่

ก่อนจะไปต่อ ดาวน์โหลดและแตกไฟล์ไลบรารี่สำหรับ GTT Client ตามด้านล่างนี้ซะ ไลบรารี่พวกนี้ก็หาได้ในไฟล์เฟิร์มแวร์ล่าสุดของ GTT นั่นแหละ พอดาวน์โหลดมาแล้ว ก็อปปี้เนื้อหาในโฟลเดอร์ GttClient ไปไว้ที่ \\Users\\YourUserName\\Documents\\Arduino\\libraries\\gtt ซะ

ไลบรารี่ OneWire ก็จำเป็นสำหรับเดโม่นี้ด้วย น้องสามารถติดตั้งผ่าน Library Manager ใน Arduino IDE ได้เลย ง่ายๆ

ขั้นตอนที่ 5: โค้ด

//GTT Arduino Thermometer Demo Stage 2
//Arduino Uno with Matrix Orbital GTT70A and DS18S20
//Created by Divino, 24/04/2018
//support@matrixorbital.ca
//www.matrixorbital.ca/appnotes
#include <gtt.h>
#include <gtt_device.h>
#include <gtt_enum.h>
#include <gtt_events.h>
#include <gtt_ext_types.h>
#include <gtt_packet_builder.h>
#include <gtt_parser.h>
#include <gtt_protocol.h>
#include <gtt_text.h>
#include <Wire.h>
#include <OneWire.h>
#include "GTT_Arduino_Thermometer_Demo_Stage_2.c"
#include "GTT_Arduino_Thermometer_Demo_Stage_2.h"
#include <stdlib.h>
#define I2C_Address 0x28  //Define default 8bit I2C address of 0x50 >> 1 for 7bit Arduino
OneWire ds18s20(2); //sensor on pin 2
gtt_device gtt; //Declare the GTT device
byte addr[8]; //Buffer to store One wire Address
bool probeConnected; //Bool to determine indicate if the DS18S20 is connected
bool tempSensorReady = 1;
uint8_t maxTemp = 90; //Default Max limit
uint8_t minTemp = 60; //Default Low limit
unsigned long tempTimer;
// Buffer for incoming data
uint8_t rx_buffer[64] = {0};
// Buffer for outgoing data
uint8_t tx_buffer[64] = {0};  
void setup() {
 //Setup I2C bus  
 gtt.Write = i2cWrite; //Set the write function
 gtt.Read = i2cRead; //Set the read function
 gtt.rx_buffer = rx_buffer; //Declare a buffer for input data
 gtt.rx_buffer_size = sizeof(rx_buffer); //Declare the size of the input buffer
 gtt.tx_buffer = tx_buffer; //Declare a buffer for output data
 gtt.tx_buffer_size = sizeof(tx_buffer); //Declare the size of the output buffer
 Wire.begin(); //Begin I2C communication
 Serial.begin(9600);
 delay(100);  
 resetDisplay();
 //Wait for display to reset  
 delay(3000);            
 gtt_set_screen1_image_toggle_2_state(&gtt, 1); //If the Arduino can establish communication with the GTT, toggle the Arduino connection indicator appropriately       
 gtt25_set_button_clickhandler(&gtt, MyButtonClick); //Configure the button click handler
 setCommunicationChannel(2); //set the communication channel to i2c so button clicks can be returned to the Arduino
 tempSensorReady = 1; //Indicate that the DS18S20 is ready for communication
}
void loop() {
 if(tempSensorReady){ //If the DS18S20 is ready to start a conversion
   probeConnected = searchForTempProbe(); //Search for the DS18S20
   startTempConversion(); //Start the temperature sensor reading process
   tempTimer = millis(); //Start conversion timer
   tempSensorReady = 0; //Toggle SensorReady bool
 }
 if((millis()-tempTimer)>=800){ //800+ mS after starting the conversion, read the temp
   if(probeConnected){ //If the probe is connected    
       int16_t temp = readTempProbe(); //Read the temperature            
       char buf[4] = {0};
       sprintf(buf,"%d",temp); //Convert the temperature value to a string
       gtt_set_screen1_dynamic_label_2_text(&gtt, gtt_make_text_ascii(buf)); //Update the GTT label
       gtt_set_screen1_bar_graph_1_value(&gtt, temp); //Update the GTT bar graph              
       //If the temperature exceeds either the high or low limit, activate the buzzer and motor
       if(temp >= maxTemp){ 
         Serial.println("Buzzing High");
         activateBuzzerAndMotor(1000, 500);
       }
       if(temp <= minTemp){        
         Serial.println("Buzzing low");
         activateBuzzerAndMotor(500, 500);
       }        
   }   
   else { //If the probe isn't connected
     gtt_set_screen1_image_toggle_3_state(&gtt, 0); //Set the probe indicator to "Disconnected"  
     gtt_set_screen1_bar_graph_1_value(&gtt, 0); //Set the GTT bar graph to 0     
     gtt_set_screen1_dynamic_label_2_text(&gtt, gtt_make_text_ascii("NA")); //Update the GTT label to "NA"          
   }
   tempSensorReady = 1; //Temperature sensor is ready for another conversion    
 }      
 gtt_parser_process(&gtt); //Parse for touch events
}
void MyButtonClick(gtt_device* gtt, uint16_t ObjectID, uint8_t State)
{    
 Serial.println(State);  
 if (State == 1)
 {    
   char buf[4] = {0};
   if (ObjectID == id_screen1_circle_button_1)
   {      
     if((maxTemp-1)>minTemp){
       maxTemp--;            
       Serial.print("maxTemp = ");  
       Serial.println(maxTemp);      
       sprintf(buf,"%d",maxTemp); //Convert the temperature value to a string
       gtt_set_screen1_dynamic_label_3_text(gtt, gtt_make_text_ascii(buf)); //Update the High limit        
     }            
   }
   if (ObjectID == id_screen1_circle_button_2)
   { 
     if(minTemp >0)
     {     
       minTemp--;              
       Serial.print("minTemp = ");  
       Serial.println(minTemp);  
       sprintf(buf,"%d",minTemp); //Convert the temperature value to a string              
       gtt_set_screen1_dynamic_label_1_text(gtt, gtt_make_text_ascii(buf)); //Update the Low limit
     }
   }
   if (ObjectID == id_screen1_circle_button_3)
   {      
     if(maxTemp <110)
     {
       maxTemp++;                
       Serial.print("maxTemp = ");  
       Serial.println(maxTemp);
       sprintf(buf,"%d",maxTemp); //Convert the temperature value to a string              
       gtt_set_screen1_dynamic_label_3_text(gtt, gtt_make_text_ascii(buf)); //Update the High limit
     }      
   }
   if (ObjectID == id_screen1_circle_button_4)
   {      
     if((minTemp+1)     {
       minTemp++;          
       Serial.print("minTemp = ");  
       Serial.println(minTemp);
       sprintf(buf,"%d",minTemp); //Convert the temperature value to a string   
       gtt_set_screen1_dynamic_label_1_text(gtt, gtt_make_text_ascii(buf)); //Update the Low limit
     }      
  }  
 }    
}
void resetDisplay() {
 Serial.println("resetting display");
 char command[] = { 254, 1 };
 i2cWrite(&gtt, command, sizeof(command));
}
void setCommunicationChannel(byte channel) {
 Serial.println("Setting Communication Channel");
 char command[] = { 254, 5, channel };
 i2cWrite(&gtt, command, sizeof(command));
}
void activateBuzzerAndMotor(short frequency, short duration) {
 Serial.println("Setting Communication Channel");
 char command[] = { 254, 183, (byte)(frequency >>8), (byte)(frequency && 0xFF),