2024年6月 – 計測・解析ラボ

ESP32と8x32LEDモジュールでNTP時計を作る（MicroPython）

大型NTP時計の初代がまた不調になったので、あきらめて新しく作ることにしました。

ESP32用のMicroPythonを使ったのが新しい点で、ntpの時刻でrtcをセットするのがとても簡単で感心しました。プログラムが書きやすいので、フォントデータの作り方をシンプルにできました。Apple2のフォントデータを使いました。

# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626
# Thanks to 
# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time
import machine, neopixel
import random
from machine import RTC

ssid = '****************'
passwd = '*****************'
JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32
HEIGHT = 8
LED_COUNT = 256
DAY_START = 7
DAY_END = 20
LED_BLACK = ( 0, 0, 0)
NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)
rtc_flag = True

rtc = RTC()
np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font
# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial
NumFont0 = (
    ( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0
    ( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1
    ( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3
    ( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4
    ( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5
    ( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9
    ( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:



#HSV形式からRGB形式に変換
#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255
#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,
def hsv_to_rgb(h,s,v):
    i = int(h / 60.0)
    mx = v
    mn = v - ((s / 255.0) * v)
    
    if h is None:
        return(0,0,0)
    
    if i == 0:
        (r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)
    elif i == 1:
        (r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)
    elif i == 2:
        (r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)
    elif i == 3:
        (r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)
    elif i == 4:
        (r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)
    elif 5 <= i:
        (r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

    return (int(r1), int(g1), int(b1))


def vibrant_color( hour, minute, column):
    h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4
    h = h % 360
    return hsv_to_rgb(h,255,50)


def read_font(n):
    font_list = []
    for j in range(8):
        sub_list = []
        for i in range(7):
            sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))
        font_list.append(sub_list)
    return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続
    wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
    wifi.active(True)
    if not wifi.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wifi.connect(ssid, passwd)
        while not wifi.isconnected():
            print('.',end='')
            time.sleep_ms(500)
        print()
    return wifi

def set_rtc():
    ntptime.settime()
    ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)
    rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):
    if ( x % 2 == 0):
        pos = x * HEIGHT + y
    else:
        pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)
    return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):
    if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):
        set_rtc()
        flag = True
    if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):
        flag = False
        return flag

def clear_led():
    for i in range( LED_COUNT):
        np[i] = LED_BLACK
    np.write()    






clear_led()
wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()
time_now = rtc.datetime()
rtc_flag = False
while True:
    time_now = rtc.datetime()
    rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )
    hour = time_now[4]
    minute = time_now[5]
    second = time_now[6]
    str_hour = f'{time_now[4]:02}'
    str_min = f'{time_now[5]:02}'
    time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))
    i = 0
    for n in time_list:
        for y in range( 8):
            for x in range( 7):
                column = font_pos[i] + x
                pos = pix_pos( column, y)
                if (read_font(n)[y][6-x] != 0):
                    if (DAY_START <= hour <= DAY_END):
                        if (second < 45):
                            np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)
                        else:
                            np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)
                    else:
                        np[pos] = NIGHT_COLOR
                else:
                    np[pos] = LED_BLACK
        i = i + 1
    np.write()
    time.sleep(0.1)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626

# Thanks to

# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time

import machine, neopixel

import random

from machine import RTC

ssid = '****************'

passwd = '*****************'

JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32

HEIGHT = 8

LED_COUNT = 256

DAY_START = 7

DAY_END = 20

LED_BLACK = ( 0, 0, 0)

NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)

rtc_flag = True

rtc = RTC()

np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font

# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial

NumFont0 = (

( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0

( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1

( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3

( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4

( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5

( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9

( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:

#HSV形式からRGB形式に変換

#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255

#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,

def hsv_to_rgb(h,s,v):

i = int(h / 60.0)

mx = v

mn = v - ((s / 255.0) * v)

if h is None:

return(0,0,0)

if i == 0:

(r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)

elif i == 1:

(r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)

elif i == 2:

(r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)

elif i == 3:

(r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)

elif i == 4:

(r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)

elif 5 <= i:

(r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

return (int(r1), int(g1), int(b1))

def vibrant_color( hour, minute, column):

h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4

h = h % 360

return hsv_to_rgb(h,255,50)

def read_font(n):

font_list = []

for j in range(8):

sub_list = []

for i in range(7):

sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))

font_list.append(sub_list)

return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続

wifi = network.WLAN(network.STA_IF)

wifi.active(True)

if not wifi.isconnected():

print('connecting to network...')

wifi.connect(ssid, passwd)

while not wifi.isconnected():

print('.',end='')

time.sleep_ms(500)

print()

return wifi

def set_rtc():

ntptime.settime()

ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)

rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):

if ( x % 2 == 0):

pos = x * HEIGHT + y

else:

pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)

return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):

if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):

set_rtc()

flag = True

if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):

flag = False

return flag

def clear_led():

for i in range( LED_COUNT):

np[i] = LED_BLACK

np.write()

clear_led()

wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = False

while True:

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )

hour = time_now[4]

minute = time_now[5]

second = time_now[6]

str_hour = f'{time_now[4]:02}'

str_min = f'{time_now[5]:02}'

time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))

i = 0

for n in time_list:

for y in range( 8):

for x in range( 7):

column = font_pos[i] + x

pos = pix_pos( column, y)

if (read_font(n)[y][6-x] != 0):

if (DAY_START <= hour <= DAY_END):

if (second < 45):

np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)

else:

np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)

else:

np[pos] = NIGHT_COLOR

else:

np[pos] = LED_BLACK

i = i + 1

np.write()

time.sleep(0.1)

7時から21時までは明るく表示します。0-45秒は時間ごとに変わるグラデーション表示で、45-0秒はドット毎にランダムな色で表示します。夜中はオレンジ色で暗く表示します。

今回購入したLEDマトリックスは1100円ぐらいでしたが、電源投入直後に全点灯する不具合がありました。しばらく様子見です。

Google Apps Scriptで「検索して地図を表示」してみました

Googleアカウントは多くの人が持っていると思いますが、Googleスプレッドシート（これ以降スプレッドシートと書きます）やGメール、グーグルドライブなどのGoogleアプリをJava Scriptで操作できるGoogle Apps Scriptを使っている人はそれほど多くはないと思います。

最近「Googleスプレッドシートに測定データをアップロード」という記事を書いたついでにGoogle Apps Scriptで面白い使い方ができないか調べていました。Googleといえば「ググる」という言葉が辞書に採用されるほど検索に強い、Googleマップもストリートビューでプライバシー問題を起こしながらも便利に使われています。そこで、この二つを結びつけるアプリをGoogle Apps Scriptを使って作ることにしました。DOKORAという名前にしましたが、適当なキーワードで検索した施設、お店などの緯度・経度、住所と周辺の地図を数種類の拡大率でGoogleスプレッドシートに作成するスクリプトです。

「手がかり」セルの隣に検索キーワードを入力して「どこら？」と書かれたボタンを押します。手がかりが十分であれば緯度・経度、郵便番号と住所が表示され、倍率の異なる4枚のGoogleマップで作られた画像が表示されます。

DOKORAを使ってみる方法を説明します。　”検索して地図表示240610”というスプレッドシートファイルですが、スプレッドシートはオンラインのWebアプリケーションなので、共有してからご自分のGoogleドライブにコピーして使うことになります。

① 　ご自分のGoogleアカウントでGoogleドライブを開きます。

②　以下の共有ファイルへのリンクをクリックして”検索して地図表示240610”を開きます。
共有ファイルへのリンク

③　ファイルメニューから”コピーを作成”を選択すると、Googleドライブに”検索して地図表示240610のコピー”ができます。普通のファイルならダウンロードして開けば良いところですがとても面倒です。

Google Apps Scriptで作成されたプログラム（Script）はファイルの参照、編集、作成、削除ができるため、Googleアカウントを持っている人の許可を確認してから実行されます。何気なく許可がされないように若干くどくて分かりにくい確認手順になっています。一度確認すればその後は確認を求められなくなります。面倒ですが、自分でGoogle Apps Scriptを作成したときにも同様の確認が行われますので直に慣れると思います。

最初のウィンドウですが、自分のアカウントを選択します。

以下のウィンドウが分かりにくいのですが、左下の”詳細”をクリックします。秘密の通路のようなものです。

左下の”DokaraScript（安全ではないページ）に移動”をクリックします。//Scriptの名前をDokoraScriptにするつもりでしたが、間違えてDokaraScriptになってしまいました。

許可をクリックします。

使えるようになるまでの道のりが長い。

DokaraScriptでは次のような処理を行なっています。
①　前回の検索結果をクリア・削除します。
②　スプレッドシートから”施設名”を読み取り、緯度・経度を求めて、スプレッドシートに記入する。[ジオコーディング]
③　スプレッドシートから緯度・経度を読み取り、郵便番号と住所を求めて、スプレッドシートに記入する。[逆ジオコーディング]
④　緯度・経度を中心にした４種類の地図を作成して、スプレッドシートに貼り付ける。[roadmap ：道路地図ビュー、satellite ：Google Earth の衛星画像、hybrid ：通常ビューと衛星画像ビューの複合ビュー、terrain ：地形情報に基づいた物理地図]

function dokora() {

 const FACILITY_ROW = 2;
 const FACILITY_COL = 6;
 const DATA_ROW = 11
 const LAT_COL = 2;
 const LNG_COL = 3;
 const PCODE_COL = 5;
 const ADDR_COL = 6;
 
 //GeoCodeという名前のシートを操作します
 var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

 //console.log(facility)
 let images = spreadsheet.getImages();
 var imageCount = images.length;
 for(var i=0; i < imageCount; i++ ){
  images[i].remove();
 }
 spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();


 var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();
 var geocoder = Maps.newGeocoder();
 geocoder.setLanguage('ja');
 var response = geocoder.geocode(facility);

 console.log(response['results'][0])

 if(response['results'][0] != null){
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);
 } else {
  //console.log('見つけられなかった');
  Browser.msgBox('見つけられませんでした');
  return;
 }

 var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue();  //B列の緯度を取得
 var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得
 if(latitude!='' && longitude!=''){
 var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得
  if(response['results'][0] != null){
    var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];
    var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');
    var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);
    var address = myAddress.substring(posPostCode +10);
    var posGabage = address.indexOf(' ');
    if(posGabage>0){
      address = address.substring(0,posGabage);
    }
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);
  }
 }


 var map1 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(10)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

 var map2 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(14)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(16)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

 var map4 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(18)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

100

function dokora() {

const FACILITY_ROW = 2;

const FACILITY_COL = 6;

const DATA_ROW = 11

const LAT_COL = 2;

const LNG_COL = 3;

const PCODE_COL = 5;

const ADDR_COL = 6;

//GeoCodeという名前のシートを操作します

var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

//console.log(facility)

let images = spreadsheet.getImages();

var imageCount = images.length;

for(var i=0; i < imageCount; i++ ){

images[i].remove();

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();

var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();

var geocoder = Maps.newGeocoder();

geocoder.setLanguage('ja');

var response = geocoder.geocode(facility);

console.log(response['results'][0])

if(response['results'][0] != null){

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);

} else {

//console.log('見つけられなかった');

Browser.msgBox('見つけられませんでした');

return;

}

var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue(); //B列の緯度を取得

var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得

if(latitude!='' && longitude!=''){

var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得

if(response['results'][0] != null){

var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];

var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');

var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);

var address = myAddress.substring(posPostCode +10);

var posGabage = address.indexOf(' ');

if(posGabage>0){

address = address.substring(0,posGabage);

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);

}

var map1 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(10)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

var map2 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(14)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(16)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

var map4 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(18)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

参考にさせていただいたサイトは多々ありますが、記録に残さなかったので誠に申し訳ない。