Raspberry Pi 気象情報をキャラクタLCDに表示 & CSVファイルへの書き出し

Raspberry Pi の、リビジョン一覧。

リビジョン番号は「3」と表示される。
I2Cのチャンネル番号（I2Cバス番号）は「i2c_channel = 1」とする。

「8 Advanced Options」を選択する。

「A6 I2C」を選択する。

「Yes」を選択する。

「OK」を選択する。

起動時にカーネルモジュールを自動的に読み込むために、以下のように /etc/modules に i2c-dev を追加する。

デフォルトで I2C のカーネルモジュールがブラックリストに入っていているため、以下のようにコメントアウトしてこれを外す。

「options i2c_bcm2708 baudrate=50000」を追記する。

実行結果。

①．HIH-6130 デジタル湿度センサ。slave addresses (0x27) 。

②．MPL115A2 気圧センサモジュール。slave addresses (0x60) 。

MPL115A2の利用に当たっては、急激な電圧変化に対応するために、2番端子（CAP）に「1μF」 の積層セラミックコンデンサーを接続し、コンデンサーへの充電や放電で電圧を滑らかにする。

③．照度測定用 CdSセル(光センサー)：GL5528　1MΩ。
・明るい状態（10Lux）10～20KΩ。
・暗い状態 500KΩ。

CdSセルの抵抗値変化による電圧を取得して、デジタルに変換。

④．ADS1015: 12 ビット、3.3kSPS、4 チャネル・デルタ・シグマ ADC。
CdSセル(光センサー)のアナログ情報を入力して、デジタル情報に変換するために購入。
ADS1015は、12 ビット（4096）のデータに変換するので約4000段階の値が取得できる。

slave addresses（ADDRピンの接続先でアドレスが選択できる）。

I2C接続キャラLCDモジュール 16×2行 白色バックライト付。

さらに、バックライトの点灯操作を行える様に、ACM1602NIの6番端子を「GPIO 4（端子番号：7番）」に接続し、電圧が不安定にならない様に「1kΩ」の抵抗でプルダウンする。

表示結果。

　I2C（Inter-Integrated Circuit）とは
　フィリップス社（現NXP社）が提唱する通信インターフェースで， クロックに同期させてデータの通信を行う同期式シリアル通信のひとつです。

　I2Cでは，クロック（SCL），データ入出力（SDA）の2本の信号線を用いて通信します。

I2Cは、各種デバイスを制御するマスター（Raspberry Pi）と、マスターからの命令によって制御されるスレーブ（I2Cデバイス）に分かれる。スレーブは、数珠つなぎに何台も接続可能。

Raspberry PiのGPIO端子と使用したピン。

気象情報取得回路図。

配線図。

I2C接続されているデバイスのアドレス。
（液晶キャラクタデバイスのACM1602NIを外して確認。）

#! /usr/bin/env /usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import datetime
import time
from Adafruit_ADS1x15 import ADS1x15 # ADS1015関連の関数等の読み込み
import smbus # I2C 通信には smbus ライブラリを使う
import mpl1152a2 # 圧力取得関数のインポート
from acm1602 import acm1602 # acm1602関連の関数等の読み込み

# アナログ変換セットアップ
ADS1015 = 0x00 # ADS1015を指定する値を定義
gain = 4096 # 3.3Vを4096に分割
sps = 250 # サンプリング数の設定
adc = ADS1x15( ic=ADS1015 ) # ADS1015から値を取得

# LCDセットアップ
# LCDの初期設定
lcd = acm1602( 1, 0x50, 4 ) # チャンネル番号、スレーブアドレス、GPIO番号
lcd.move_home() # カーソル位置を左上に移動
lcd.set_cursol( 0 ) # カーソルを非表示にする
lcd.set_blink( 0 ) # カーソルの点滅を止める

# ループ
SLEEPTIME = 300 # 60秒 x 5分
while True: # 条件式「True」は永続的に繰り返しを続ける

	# 日時取得
	d1 = datetime.datetime.today()
	d2 = datetime.datetime.strftime(d1,"%Y-%m-%d/%H:%M:%S")

	# 照度取得
	# チャンネル、ゲイン、サンプリング数を指定してアナログ入力の値を取得し
	# 1000で割っておおよその電圧に変換
	volts = adc.readADCSingleEnded( 0, gain, sps ) / 1000

	# 湿度・気温・気圧取得
	i2c_channel = 1 # I2Cのチャンネル（バス番号）を指定する
	i2c = smbus.SMBus( i2c_channel ) # コネクションオブジェクトを取得
	
	# スレーブアドレス「0x27」HIH-6130から4バイト分のデータを取得
	dac = i2c.read_i2c_block_data( 0x27, 0, 4 )
	#  1バイト目はdac[0]、2バイト目は dac[1] 、3バイト目はdac[2] 、4バイト目はdac[3]
	
	h = ( ( dac[0] & 0x3f ) << 8 ) | dac[1] # 湿度データのクレンジング
	humi = (float)(h) / 16383 * 100 # 湿度の計算
	t = ( dac[2] << 6 ) | (dac[3] >> 2) # 温度データのクレンジング
	temp = (float)(t) /16383 * 165 - 40 # 温度の計算
	
	# 圧力取得関数 mpl1152a2 を使って気圧を取得
	pres = mpl1152a2.getpressur( i2c_channel )

	d1 = datetime.datetime.today()
	d2 = datetime.datetime.strftime(d1,"%m%d")
	
	print d1
	print("Illuminance : " + str(volts) + " V" )
	print "Temperature : %.2f C" % temp
	print "Humidity    : %.2f %%" % humi
	print "Pressure    : %.2f hPa" % pres
	
	lcd.backlight(1) # LCDのバックライトを点灯する
	
	# LCDの表示位置を指定しデータを書き込む
	
	# 年月日
	lcd.move( 0x00, 0x00 )
	lcd.write( d2 )
	# 時分
	lcd.move( 0x05, 0x00 )
	lcd.write( time.strftime("%H%M") )
	# 温度
	lcd.move( 0x0a, 0x00 )
	lcd.write( "%.2fC" % temp )
	# 湿度
	lcd.move( 0x00, 0x01 )
	lcd.write( "%.2f%%" % humi)
	# 気圧
	lcd.move( 0x07, 0x01 )
	lcd.write("%.2fhP" % pres )

	time.sleep( SLEEPTIME ) # SLEEPTIME の値まで待機する

出力内容（4バイト）の詳細。

①．dac[0] & 0x3f：湿度データの1バイト目の前2ビット（Status分）が不要なので「00111111=3f」でANDして「00」にする。
②． ( dac[0] & 0x3f ) << 8 ：1バイト目を8桁分左にシフトする（動かして空いた桁には「0」が入る）。
③．( ( dac[0] & 0x3f ) << 8 ) | dac[1] ：シフトした1バイト目と２バイト目をORでつなぐ。
→　取り出したデータは前2ビットが「00」なので「14ビットが値」。

④．(dac[3] >> 2：温度データの４バイト目を右に2桁分シフトする（動かして空いた桁には「0」が入る）。
②．dac[2] << 6 ) ：3バイト目を左に6桁分シフトする（動かして空いた桁には「0」が入る）。
③．( dac[2] << 6 ) | (dac[3] >> 2)：変換した3バイト目と4バイト目をORでつなぐ。
→　取り出したデータは8ビットに6ビットが結合されたので「14ビットが値」。

print()関数での表示結果。

import csv

with open('data/weather-data_01.csv', 'w') as f:
    writer = csv.writer(f)
    writer.writerow(['日付','時刻','気温','湿度','気圧'])
    writer.writerow(['2023-02-15','09:07:38',18.54,53.46,1068.60])

#! /usr/bin/env /usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import datetime
import time
import smbus
import mpl1152a2
from acm1602 import acm1602
import csv

# ループ
interval = 1800 # 60秒 x 30分
while True: # 条件式「True」は永続的に繰り返しを続ける

	i2c_channel = 1
	i2c = smbus.SMBus( i2c_channel )
	dac = i2c.read_i2c_block_data( 0x27, 0, 4 )
	h = ( ( dac[0] & 0x3f ) << 8 ) | dac[1]
	humi = (float)(h) / 16383 * 100
	t = ( dac[2] << 6 ) | (dac[3] >> 2)
	temp = (float)(t) /16383 * 165 - 40
	pres = mpl1152a2.getpressur( i2c_channel )
	
	d1 = datetime.datetime.today()
	date = d1.strftime('%Y-%m-%d') #日付の整形 yyyy-mm-dd
	jkok = d1.strftime('%H:%M') #時間の整形 hh:mm

	temp = "{:.2f}" . format(temp) #気温（小数点第2位まで）
	humi = "{:.2f}" . format(humi) #湿度（小数点第2位まで）
	pres = "{:.2f}" . format(pres) #湿度（小数点第2位まで）
	
	print date
	print jkok
	print temp
	print humi
	print pres
	
	# CSV書き出し
	with open('/home/pi/data/weather-data_01.csv','a') as f:
		writer = csv.writer(f)
		writer.writerow([date,jkok,temp,humi,pres])

	time.sleep(interval) # intervalの値まで待機する

カンマ区切りで、データが保存されている。

パソコン側でcsvファイルを開き、エクセルでグラフにする。

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以上。
(2015.01.02)