水塔水位監測與抽水馬達控制系統

水塔由空到滿再到空的循環流程及馬達運轉情形如下：

題目說明：請依據下列要求，完成一個具備水位狀態顯示與自動抽水模擬系統。

水位訊號偵測與校正：
- 請使用水杯/水箱模擬水塔，並利用導線及 10MΩ 上拉電阻配置基礎水位 (x1)、正常水位 (x2)、滿水位 (x3) 三個感測點。
- 為獲得較大的電壓偵測範圍，請使用 analogRead() 指令取得 x1、x2、x3 的類比電壓數值。先透過串列埠觀察有水與無水時的數值變化，再自行定義判斷 High 與 Low 區間的門檻值。
水位狀態判定：系統需能根據 x1、x2、x3 的感測結果，判斷目前為以下四種狀態之一：
- Empty：水位低於 x1
- Low：水位到達 x1，但未達 x2
- Normal：水位到達 x2，但未達 x3
- Full：水位到達 x3
抽水馬達控制：
- 請利用外部電源、電晶體與繼電器構成驅動電路，並在繼電器輸出端連接一顆 LED 燈，以此來模擬抽水馬達的運轉狀態。
- 用水時（啟動條件）：當水位低於 x1 (Empty狀態) 時，繼電器導通，馬達開始運轉。
- 抽水時（停止條件）：當馬達運轉使水位持續上升，直到水位到達 x3 (Full狀態) 時，繼電器斷開，馬達停止運轉。
- 在 x1 與 x3 之間時，馬達必須保持原有的運作狀態，不可反覆啟閉。
I2C 液晶顯示器 (LCD) 顯示要求：
- 請將目前的系統狀態即時顯示於 I2C LCD 上。
- 第一行顯示水位狀態：依據實際水位顯示 Full、Normal、Low 或 Empty。
- 第二行顯示馬達狀態：
  - 當馬達運轉時（LED燈亮），LCD 需顯示 Motor ON。
  - 當馬達停止時（LED燈滅），LCD 需顯示 Motor OFF。