初版

Leafonyを用いた小型マルチ測定器

セットアップや使用方法

Leafonyとは ==== Leafonyは、超小型、低消費電力、簡単に出来るオープンイノベーション・プラットフォームです。（公式サイトからのコピペ）要は超小型のArduino互換機でリーフと呼ばれるシールド的なもので機能を拡大する仕組みです。 今回はこのLeafonyを用いて気温、湿度、照度、傾き、電池のバッテリ残量をLCDに表示させる測定器を作ります。 プログラム ==== Leafony公式サイトのサンプルアプリ応用例を参考にします。 ```arduino:マルチ測定器 //===================================================================== // 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)2020 Trillion-Node Study Group // Released under the MIT license // https://opensource.org/licenses/MIT // // Rev.00 2019/08/20 First release // Rev.01 2020/07/29 不要部分削除等体裁修正 //===================================================================== // 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0 float 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1 float 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0 float 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1 float 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; } ``` 結果 ==== 起動させた様子の写真がこちらです。  いい感じですね。自分は最近家庭菜園を始めたので、そこでの環境調整に使おうかなと思っています。また、これからもLeafonyの小ささを生かした電子工作をしたいです。