โปรเจค ESP32 จับเวลา ปล่อยตัวการวิ่ง การแข่งขัน ด้วย จอทัชสกรีน 7”

ซอฟต์แวร์ที่ใช้

ใช้ VS Code + PlatformIO กับ ESP32

• VS Code = โปรแกรมเขียนโค้ด
• PlatformIO = ส่วนเสริม (Extension) สำหรับพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์

ต่อจาก VS Code + PlatformIO → ใช้ SquareLine Studio + ATD-S3 Driver + ESP32-S3 (จอ 7 นิ้ว)

บทบาทของแต่ละตัว

• SquareLine Studio 🧩
  = โปรแกรมออกแบบ UI แบบลากวาง (LVGL)
  → ออกแบบปุ่ม, หน้าจอ, ตัวอักษร, Layout ได้ง่าย
  → Export เป็นโค้ด C สำหรับ LVGL

• ATD-S3 Driver Board (ESP32-S3) ⚙️
  = บอร์ดควบคุมจอทัช 7 นิ้ว
  → มี Driver จอ + Touch + LVGL พร้อมใช้
  → เหมาะกับงาน HMI, Control Panel, ระบบแข่งขัน, จับเวลา
• PlatformIO + VS Code 🧠
  = เอาโค้ดจาก SquareLine มารวมเป็นโปรเจคจริง
  → เขียน logic ควบคุมปุ่ม, sensor, relay, timer

Flow การทำงาน

SquareLine Studio (ออกแบบ UI)

        ↓ Export

     LVGL 

        ↓

VS Code + PlatformIO

        ↓

ATD-S3 Driver (ESP32-S3)

        ↓

จอ 7นิ้ว + Touch Screen

โค้ดที่ใช้ main.cpp

#include <Arduino.h>
#include <lvgl.h>
#include <ATD-S3_Driver.h>
#include "gui/ui.h"

#define RELAY_PIN 10

// ===============================
// HC-SR04P CONFIG
// ===============================
#define TRIG_PIN 11
#define ECHO_PIN 12

#define STOP_DISTANCE_MIN 5
#define STOP_DISTANCE_MAX 100

unsigned long lastUltrasonicRead = 0;
float distanceCM = -1;

float readDistanceCM()
{
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 30000);
  if (duration == 0) return -1;

  return duration * 0.034 / 2.0;
}

// ===============================
// TIMER + COUNTDOWN VARIABLES
// ===============================
unsigned long startTime = 0;
unsigned long tick = 0;

int mode = 0;        // 0=idle, 1=countdown, 2=timer
int countDown = 3;

// ===============================
// LVGL BUTTON EVENT
// ===============================
void setupLVGLEvents() {
  lv_obj_add_event_cb(ui_ButStart, [](lv_event_t * e) {

    if (mode == 0) {
      mode = 1;
      countDown = 3;
      tick = millis();
      lv_label_set_text(ui_LabTime, "START");
      Serial.println("Start Countdown");

      // Disable START button
      lv_obj_add_state(ui_ButStart, LV_STATE_DISABLED);
    }

  }, LV_EVENT_CLICKED, NULL);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);

  // HC-SR04P GPIO INIT
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  // Display & Touch
  Display.begin(LCD_SIZE_800x480, 1);
  Touch.begin();
  Display.useLVGL();
  Touch.useLVGL();
  Display.enableAutoSleep(120);

  ui_init();
  setupLVGLEvents();

  lv_label_set_text(ui_LabTime, "Waiting...");
}

void readSenser() {
  static unsigned long timer = 0;
  if ((timer == 0) || (millis() < timer) || (millis() - timer >= 500)) {
    timer = millis();
    lv_label_set_text_fmt(ui_LabLV53, "%.1f", distanceCM);
  }
}

void loop() {

  // ===============================
  // Read Ultrasonic every 200 ms
  // ===============================
  if (millis() - lastUltrasonicRead > 200) {
    lastUltrasonicRead = millis();
    distanceCM = readDistanceCM();
  }

  // ===============================
  // COUNTDOWN 3..2..1
  // ===============================
  static bool beepOn = false;
  static unsigned long beepTick = 0;
  static unsigned long beepDuration = 0;

  if (mode == 1) {

    if (millis() - tick >= 1000) {
      tick = millis();

      if (countDown > 0) {
        lv_label_set_text_fmt(ui_LabTime, "%d", countDown);

        digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
        beepOn = true;
        beepTick = millis();
        beepDuration = 150;

        countDown--;
      } else {
        lv_label_set_text(ui_LabTime, "GO!");

        digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
        beepOn = true;
        beepTick = millis();
        beepDuration = 800;

        mode = 2;
        startTime = millis();
        Serial.println("GO! Timer Started");
      }
    }
  }

  // ปิดรีเลย์ตามเวลาที่กำหนด
  if (beepOn && millis() - beepTick >= beepDuration) {
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
    beepOn = false;
  }

  // ===============================
  // TIMER HH:MM:SS
  // ===============================
  if (mode == 2) {
    unsigned long t = (millis() - startTime) / 1000;
    uint8_t s = t % 60;
    uint8_t m = (t / 60) % 60;
    uint16_t h = t / 3600;

    lv_label_set_text_fmt(ui_LabTime, "%02d:%02d:%02d", h, m, s);

    // ===============================
    // STOP WHEN 5 < distance < 30 cm
    // ===============================
    if (distanceCM > STOP_DISTANCE_MIN &&
        distanceCM < STOP_DISTANCE_MAX) {

      mode = 0;
      Serial.println("Finish! Timer Stopped");

      // Enable START button again
      lv_obj_clear_state(ui_ButStart, LV_STATE_DISABLED);
    }
  }

  readSenser();
  lv_timer_handler();
  Display.loop();
  delay(5);
}

🔧 หลักการทำงานของระบบ

ระบบจับเวลาอัตโนมัติด้วย ESP32-S3 + จอทัชสกรีน + Ultrasonic + รีเลย์ + ไซเรน

ระบบนี้เป็นระบบ Start–Timer–Stop อัตโนมัติ สำหรับงานแข่งขัน เช่น

• ปล่อยตัววิ่ง
• แข่งจักรยาน
• แข่งรถบังคับ
• จับเวลาเข้าเส้นชัย
• ระบบทดสอบความเร็ว / การเคลื่อนที่

โดยควบคุมผ่าน หน้าจอทัชสกรีน 7 นิ้ว และตรวจจับการเข้าเส้นชัยด้วย Ultrasonic Sensor

🧠 โครงสร้างระบบ (System Architecture)

[ Touch Screen 7″ ]

        │

        │ (LVGL GUI)

        ▼

[ ESP32-S3 ATD-S3 Driver ]

   │        │        │

   │        │        │

Relay     Ultrasonic  Display

(ไซเรน)   (HC-SR04P)  (LVGL UI)

🧩 อธิบายอุปกรณ์แต่ละตัว

1️⃣ ATD-S3 Driver ESP32-S3 + จอ 7 นิ้ว

หน้าที่:

• เป็น สมองหลักของระบบ
• ประมวลผลโค้ดทั้งหมด
• แสดงผล UI ด้วย LVGL
• รับคำสั่งจากจอทัช
• ควบคุมรีเลย์
• อ่านค่าจาก Ultrasonic Sensor

📌 ใช้ไลบรารี:

#include <lvgl.h>

#include <ATD-S3_Driver.h>

#include “gui/ui.h”

2️⃣ HC-SR04P Ultrasonic Sensor

หน้าที่:

• วัดระยะทางวัตถุด้านหน้า
• ใช้เป็น เส้นชัย (Finish Line Detection)

#define TRIG_PIN 11

#define ECHO_PIN 12

หลักการ:

• TRIG ส่งคลื่นเสียง
• ECHO รับคลื่นสะท้อน
• คำนวณระยะเป็น cm

return duration * 0.034 / 2.0;

3️⃣ Relay 5V 1 Channel

หน้าที่:

• ควบคุมไฟ 12V ให้ไซเรน
• แยกวงจรแรงดันต่ำ (ESP32) ออกจากแรงดันสูง (12V)

#define RELAY_PIN 10

4️⃣ ไซเรน 12V (ฮอร์น 4 เสียง)

หน้าที่:

• ให้สัญญาณเสียง:
  • ตอนนับถอยหลัง 3..2..1
  • ตอน GO!
  • ใช้เป็นสัญญาณปล่อยตัว

5️⃣ ระบบไฟ

• Adapter 12V 2A → ไซเรน
• Step-down 12V → 5V → ESP32 / Relay / Sensor
• สวิตซ์ ON/OFF → เปิด-ปิดระบบทั้งชุด

⚙️ หลักการทำงานของโค้ด (Logic Flow)

🔹 โหมดการทำงาน (mode)

int mode = 0; // 0=idle, 1=countdown, 2=timer

▶️ ลำดับการทำงานของระบบ

1️⃣ Idle Mode (โหมดรอ)

• หน้าจอแสดง “Waiting…”
• ปุ่ม START ใช้งานได้
• ระบบรอคำสั่งจากผู้ใช้

2️⃣ กดปุ่ม START บนจอ

lv_obj_add_event_cb(ui_ButStart, …

สิ่งที่เกิดขึ้น:

• mode = 1
• เริ่ม Countdown
• ปิดปุ่ม START (กันกดซ้ำ)
• แสดง “START”

3️⃣ Countdown 3..2..1

ทุก 1 วินาที:

3 → 2 → 1

การทำงานร่วมกับอุปกรณ์:

• รีเลย์เปิด → ไซเรนดังสั้นๆ
• แสดงเลขบนจอ
• เสียงเตือนเป็นสัญญาณเตรียมตัว

digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);  // เปิดไซเรน

beepDuration = 150;             // เสียงสั้น

4️⃣ GO! (ปล่อยตัว)

เมื่อ Countdown = 0:

• แสดง “GO!”
• รีเลย์เปิด → ไซเรนดังยาว
• เริ่มจับเวลา

mode = 2;

startTime = millis();

5️⃣ Timer Mode (จับเวลา)

ระบบเริ่มนับเวลาแบบ:

HH:MM:SS

แสดงบนจอ:

lv_label_set_text_fmt(ui_LabTime, “%02d:%02d:%02d”, h, m, s);

6️⃣ Ultrasonic ตรวจจับเส้นชัย

อ่านค่าระยะทุก 200 ms:

distanceCM = readDistanceCM();

เงื่อนไขหยุดเวลา:

if (distanceCM > 5 && distanceCM < 100)

หมายความว่า:

เมื่อมีวัตถุเข้าใกล้เซนเซอร์ในระยะ 5–100 cm
→ ถือว่า “เข้าเส้นชัย”

7️⃣ Stop Timer (หยุดจับเวลา)

เมื่อเข้าเงื่อนไข:

• mode = 0
• หยุดเวลา
• แสดงเวลาสุดท้าย
• เปิดปุ่ม START ใหม่

lv_obj_clear_state(ui_ButStart, LV_STATE_DISABLED);

🔄 Flow Diagram

[Waiting]

   │

   │ กด START

   ▼

[Countdown 3..2..1]

   │

   │ GO!

   ▼

[Timer Running]

   │

   │ Ultrasonic ตรวจจับวัตถุ

   ▼

[Stop Timer]

   │

   └── กลับไป Waiting

🎯 ภาพรวมการทำงาน

🏁 สรุปแนวคิดระบบ (Concept)

เป็นระบบ Smart Race Timer

• ปล่อยตัวอัตโนมัติ
• จับเวลาอัตโนมัติ
• หยุดเวลาอัตโนมัติ
• ควบคุมด้วยจอทัช
• ไม่ต้องใช้กรรมการกดจับเวลา
• ลด Human Error
• ใช้เซนเซอร์แทนคน

อุปกรณ์ที่ใช้

1-บอร์ด ESP32-S3 + จอทัชสกรีน 7 นิ้ว
2- HC-SR04P Ultrasonic Ranging Sensor 3-5.5V
3-Jumper (F2F) cable 20cm Female to Female
4-ฮอร์นไซเรน ลำโพง 4เสียง มอเตอร์ไซค์ และรถยนต์ 12V
5-Relay 1 Channel DC 5V High Level Trigger
6-Adapter DC 12V 2A Power Supply
7-สายไฟแดงดำ ขนาด 22AWG
8-เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด (ON / OFF Rocker Switch)
9-กล่องกันน้ำพลาสติก Leetech
10- DC 5V Step-down Power Supply Module