センサの値をLCDに表示
電源リーフには、電池電圧をモニタするためのADコンバータを実装。温度、湿度、照度、傾きだけでなく、電池電圧も測定し、LCDに表示させます。
温度（または、湿度）の補正の仕方
Section titled “温度（または、湿度）の補正の仕方”表示させたい温度（または、湿度）と４-Sensorsの温度（または、湿度）に、ずれがあるときは、２点間補正を行います。詳しくは、こちら。
使用するリーフ
Section titled “使用するリーフ”| Type | Name | Q’ty |
|---|---|---|
| AI04 | LCD | 1 |
| AI01 | 4-Sensors | 1 |
| AP01 | AVR MCU | 1 |
| AZ01 | USB | 1 |
| AX03 | Leaf×2 | 1 |
| AV01 | CR2032 | 1 |
| AZ62 | Connector Cover | 2 |
| AZ63 | Nut Plate | 1 |
| CR2032 coin cell battery | 1 | |
| M2*15mm screw | 4 |
リーフの組立
Section titled “リーフの組立”
ソースコード
Section titled “ソースコード”- 書き込みには、4-Sensors、LCD、AVR MCUライブラリ（タイマ割り込み）が必要です。予め、ライブラリをインクルードしておいてください。詳しくは、こちら。
- Arduino IDEで、以下のスケッチをマイコンボードに書き込んでください。
//=====================================================================// Leafony Platform sample sketch// Application : 4-Sensors with LCD// Processor : ATmega328P (3.3V /8MHz)// Arduino IDE : 1.8.13//// Leaf configuration// (1) AI01 4-Sensors// (2) AI04 LCD// (3) AP01 AVR MCU// (4) AZ01 USB//// (c)2021 LEAFONY SYSTEMS Co., Ltd// Released under the MIT license// https://opensource.org/licenses/MIT//// Rev.00 2021/04/01 First release////=====================================================================// use libraries// Adafruit Unified Sensor Driver// https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor// Adafruit Bus IO Library// https://github.com/adafruit/Adafruit_BusIO// Adafruit LIS3DH// https://github.com/adafruit/Adafruit_LIS3DH// SmartEverything ST HTS221 Humidity Sensor// https://github.com/ameltech/sme-hts221-library// ClosedCube Arduino Library for ClosedCube OPT3001// https://github.com/closedcube/ClosedCube_OPT3001_Arduino// ST7032 - Arduino LiquidCrystal compatible library// https://github.com/tomozh/arduino_ST7032//=====================================================================
//---------------------------------------------------------------------// difinition//---------------------------------------------------------------------#include <MsTimer2.h> // Timer#include <Wire.h> // I2C
#include <Adafruit_LIS3DH.h> // 3-axis accelerometer#include <HTS221.h> // humidity and temperature sensor#include <ClosedCube_OPT3001.h> // Ambient Light Sensor#include <ST7032.h> // LCD
//=====================================================================
//===============================================// シリアルモニタへの出力// #define SERIAL_MONITOR = 出力あり// //#define SERIAL_MONITOR = 出力なし（コメントアウトする）//===============================================#define SERIAL_MONITOR
//-----------------------------------------------// IOピン一覧//-----------------------------------------------// D0 0 // PD0 (RXD)// D1 1 // PD1 (TXD)// D2 2 // PD2 (INT0)// D3 3 // PD3 (INT1)// D4 4 // PD4// D5 5 // PD5// D6 6 // PD6// D7 7 // PD7// D8 8 // PB0 (S-UART2_RX)// D9 9 // PB1 (S-UART2_TX)// D10 10 // PB2 (SS)// D11 11 // PB3 (MOSI)// D12 12 // PB4 (MISO)// D13 13 // PB5 (SCK/LED)
// D14 14 // [A0] PC0// D15 15 // [A1] PC1// D16 16 // [A2] PC2// D17 17 // [A3] PC3
//-----------------------------------------------// プログラム内で使用する定数定義//-----------------------------------------------//------------------------------// I2Cアドレス//------------------------------#define LIS2DH_ADDRESS 0x19 // Accelerometer (SD0/SA0 pin = VCC)#define OPT3001_ADDRESS 0x45 // Ambient Light Sensor (ADDR pin = VCC)#define LCD_I2C_EXPANDER_ADDR 0x1A // LCD I2C Expander#define BATT_ADC_ADDR 0x50 // Battery ADC
//-----------------------------------------------// loop interval// MsTimer2のタイマー割り込み発生間隔(ms)//-----------------------------------------------#define LOOP_INTERVAL 125 // 125ms interval
//---------------------------------------------------------------------// object//---------------------------------------------------------------------//------------------------------// LCD//------------------------------ ST7032 lcd;
//------------------------------// Sensor//------------------------------Adafruit_LIS3DH accel = Adafruit_LIS3DH();ClosedCube_OPT3001 light;
//---------------------------------------------------------------------// プログラムで使用する変数定義//---------------------------------------------------------------------//---------------------------// LCD//---------------------------int8_t lcdSendCount = 0;
//------------------------------// Loop counter//------------------------------uint8_t iLoop1s = 0;
//------------------------------// Event//------------------------------bool event1s = false;
//------------------------------// interval Timer interrupt//------------------------------volatile bool bInterval = false;
//------------------------------// LIS2DH : Accelerometer//------------------------------float dataX_g, dataY_g, dataZ_g;float dataTilt;
//------------------------------// HTS221 : Humidity and Temperature sensor//------------------------------float dataTemp;float dataHumid;
//--------------------// 2点補正用データ//--------------------// 温度補正用データ0float TL0 = 25.0; // 4-Sensors温度測定値float TM0 = 25.0; // 温度計等測定値// 温度補正用データ1float TL1 = 40.0; // 4-Sensors温度測定値float TM1 = 40.0; // 温度計等測定値
// 湿度補正用データ0float HL0 = 60.0; // 4-Sensors湿度測定値float HM0 = 60.0; // 湿度計等測定値// 湿度補正用データ1float HL1 = 80.0; // 4-Sensors湿度測定値float HM1 = 80.0; // 湿度計等測定値
//------------------------------// OPT3001 : Ambient Light Sensor//------------------------------float dataLight;
//---------------------------// Battery//---------------------------float dataBatt = 0;
//=====================================================================// setup//=====================================================================void setup(){ Wire.begin(); // I2C 100kHz#ifdef SERIAL_MONITOR Serial.begin(115200); // UART 115200bps Serial.println("========================================="); Serial.println("setup start");#endif
i2c_write_byte(LCD_I2C_EXPANDER_ADDR, 0x03, 0xFE); i2c_write_byte(LCD_I2C_EXPANDER_ADDR, 0x01, 0x01); // LCD 電源ON // LCD設定 lcd.begin(8, 2); lcd.setContrast(30); lcd.clear();
lcd.print("NOW"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("BOOTING!");
setupPort(); delay(10);
noInterrupts(); setupTCInt(); interrupts();
setupSensor(); MsTimer2::start(); // Timer inverval start
#ifdef SERIAL_MONITOR Serial.println(""); Serial.println("========================================="); Serial.println("loop start"); Serial.println("");#endif}
//-----------------------------------------------// IOピンの入出力設定// 接続するリーフに合わせて設定する//-----------------------------------------------void setupPort(){}
//---------------------------------------------------------------------// 各デバイスの初期設定//---------------------------------------------------------------------//------------------------------// Sensor//------------------------------void setupSensor(){ //------------------------------------- // LIS2DH (accelerometer) //------------------------------------- accel.begin(LIS2DH_ADDRESS);
accel.setClick(0, 0); // Disable Interrupt accel.setRange(LIS3DH_RANGE_2_G); // Full scale +/- 2G accel.setDataRate(LIS3DH_DATARATE_10_HZ); // Data rate = 10Hz
//------------------------------------- // HTS221 (Humidity and Temperature sensor) //------------------------------------- smeHumidity.begin();
//------------------------------------- // OPT3001 (Ambient Light Sensor) //------------------------------------- OPT3001_Config newConfig; OPT3001_ErrorCode errorConfig;
light.begin(OPT3001_ADDRESS); // I2C address
newConfig.RangeNumber = B1100; // automatic full scale newConfig.ConvertionTime = B1; // convertion time = 800ms newConfig.ModeOfConversionOperation = B11; // continous conversion newConfig.Latch = B0; // hysteresis-style
errorConfig = light.writeConfig(newConfig);
if(errorConfig != NO_ERROR){ errorConfig = light.writeConfig(newConfig); //retry }}
//=====================================================================// 割り込み処理//=====================================================================//-----------------------------------------------// 割り込み処理初期設定// Timer interrupt (interval=125ms, int=overflow)// メインループのタイマー割り込み設定//-----------------------------------------------void setupTCInt(){ MsTimer2::set(LOOP_INTERVAL, intTimer);}
//----------------------------------------------// Timer INT// タイマー割り込み関数//----------------------------------------------void intTimer(){ bInterval = true;}
//====================================================================// loop//====================================================================//---------------------------------------------------------------------// Main loop//---------------------------------------------------------------------void loop(){ //----------------------------------------------------- // Timer interval 125ms で1回ループ //----------------------------------------------------- if (bInterval == true){ bInterval = false; //-------------------------------------------- loopCounter(); // loop counter //-------------------------------------------- // 1sに1回実行する //-------------------------------------------- if (event1s == true){ event1s = false; // initialize parameter loopSensor(); // sensor read dispSencerData(); // LCD } }}
//---------------------------------------------------------------------// Counter// メインループのループ回数をカウントし// 1秒間隔でセンサーデータの取得をONにする//---------------------------------------------------------------------void loopCounter(){ iLoop1s += 1; //-------------------- // 1s period //-------------------- if (iLoop1s >= 8){ // 125ms x 8 = 1s iLoop1s = 0; event1s = true; }}
//---------------------------------------------------------------------// Sensor// センサーデータ取得がONのとき、各センサーからデータを取得// コンソール出力がONのときシリアルに測定値と計算結果を出力する//---------------------------------------------------------------------void loopSensor(){ double temp_mv; //------------------------- // LIS2DH // 3軸センサーのデータ取得 //------------------------- accel.read(); dataX_g = accel.x_g; //X軸 dataY_g = accel.y_g; //Y軸 dataZ_g = accel.z_g; //Z軸
if(dataZ_g >= 1.0){ dataZ_g = 1.00; } else if (dataZ_g <= -1.0){ dataZ_g = -1.00; }
dataTilt = acos(dataZ_g)/PI*180;
//------------------------- // HTS221 // 温湿度センサーデータ取得 //------------------------- dataTemp = (float)smeHumidity.readTemperature(); //温度 dataHumid = (float)smeHumidity.readHumidity(); //湿度
//------------------------- // 温度と湿度の2点補正 //------------------------- dataTemp=TM0+(TM1-TM0)*(dataTemp-TL0)/(TL1-TL0); // 温度補正 dataHumid=HM0+(HM1-HM0)*(dataHumid-HL0)/(HL1-HL0); // 湿度補正
//------------------------- // OPT3001 // 照度センサーデータ取得 //------------------------- OPT3001 result = light.readResult();
if(result.error == NO_ERROR){ dataLight = result.lux; }
//------------------------- // ADC081C027（ADC) // 電池リーフ電池電圧取得 //------------------------- uint8_t adcVal1 = 0; uint8_t adcVal2 = 0;
Wire.beginTransmission(BATT_ADC_ADDR); Wire.write(0x00); Wire.endTransmission(false); Wire.requestFrom(BATT_ADC_ADDR,2); adcVal1 = Wire.read(); adcVal2 = Wire.read();
if (adcVal1 == 0xff && adcVal2 == 0xff) { //測定値がFFならバッテリリーフはつながっていない adcVal1 = adcVal2 = 0; }
//電圧計算 ADC * （(リファレンス電圧(3.3V)/ ADCの分解能(256)) * 分圧比（２倍）） temp_mv = ((double)((adcVal1 << 4) | (adcVal2 >> 4)) * 3300 * 2) / 256; dataBatt = (float)(temp_mv / 1000);
//------------------------- // シリアルモニタ表示 //-------------------------#ifdef SERIAL_MONITOR Serial.println("--- sensor data ---"); Serial.println(" Tmp[degC] = " + String(dataTemp)); Serial.println(" Hum[%] = " + String(dataHumid)); Serial.println(" Lum[lx] = " + String(dataLight)); Serial.println(" Ang[arc deg] = " + String(dataTilt)); Serial.println(" Bat[V] = " + String(dataBatt));#endif}
//---------------------------------------// Disp sensor data// センサーデータを文字列に変換してLCDに表示する//---------------------------------------void dispSencerData(){ float value; char temp[7], humid[7], light[7], tilt[7], battVolt[7]; char sendData[40];
//----------------------------------- //センサーデータを文字列に変換 //dtostrf(変換する数字,変換される文字数,小数点以下の桁数,変換した文字の格納先); //変換される文字数を-にすると変換される文字は左詰め、+なら右詰めとなる //----------------------------------- //------------------------- // Temperature (4Byte) //------------------------- value = dataTemp; if(value >= 100){ value = 99.9; } else if(value <= -10){ value = -9.9; } dtostrf(value,4,1,temp);
//------------------------- // Humidity (4Byte) //------------------------- value = dataHumid; dtostrf(value,4,1,humid);
//------------------------- // Ambient Light (5Byte) //------------------------- value = dataLight; if(value >= 100000){ value = 99999; } dtostrf(value,5,0,light);
//------------------------- // Tilt (4Byte) //------------------------- value = dataTilt; if(value < 3){ value = 0; } dtostrf(value,4,0,tilt);
//------------------------- // Battery Voltage (4Byte) //------------------------- value = dataBatt; if (value >= 10){ value = 9.99; } dtostrf(value, 4, 2, battVolt);
//------------------------- trim(temp); trim(humid); trim(light); trim(tilt); trim(battVolt);
lcd.clear(); switch (lcdSendCount){ case 0: // Tmp XX.X [degC] lcd.print("Temp"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print( String(temp) +" C"); break; case 1: // Hum xx.x [%] lcd.print("Humidity"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print( String(humid) +" %"); break; case 2: // Lum XXXXX [lx] lcd.print("Luminous"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print( String(light) +" lx"); break; case 3: // Ang XXXX [arc deg] lcd.print("Angle"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print( String(tilt) +" deg"); break; case 4: // Bat X.XX [V] lcd.print("Battery"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print( String(battVolt) +" V"); break; default: break; } if (lcdSendCount < 4){ lcdSendCount++; } else{ lcdSendCount = 0; }}
//---------------------------------------// trim// 文字列配列からSPを削除する//---------------------------------------void trim(char * data){ int i = 0, j = 0;
while (*(data + i) != '\0'){ if (*(data + i) != ' '){ *(data + j) = *(data + i); j++; } i++; } *(data + j) = '\0';}
//=====================================================================// I2C 制御関数//=====================================================================//-----------------------------------------------//I2C スレーブデバイスに1バイト書き込む//-----------------------------------------------void i2c_write_byte(int device_address, int reg_address, int write_data){ Wire.beginTransmission(device_address); Wire.write(reg_address); Wire.write(write_data); Wire.endTransmission();}
//-----------------------------------------------//I2C スレーブデバイスから1バイト読み込む//-----------------------------------------------unsigned char i2c_read_byte(int device_address, int reg_address){ int read_data = 0;
Wire.beginTransmission(device_address); Wire.write(reg_address); Wire.endTransmission(false);
Wire.requestFrom(device_address, 1); read_data = Wire.read();
return read_data;}温度 → 湿度 → 照度 → 角度 → バッテリ残量の順に液晶の表示が変わります。
