koji – ページ 5 – 計測・解析ラボ

手作りの大型7セグメントフルカラー表示器を使った置き時計

夜中に目が覚めた時、もう一寝入りするか、そろそろ起きるか、知りたくなりますね。身動きせずにねぼけた目を開けるだけで時刻がわかる大きなデジタル時計が欲しいと思いました。日中は明るくカラフルで楽しい表示でも、暗くなったらまぶしくない明るさで落ち着いた色で表示してくれる時計があったらいいですね。

アナログの掛け時計は秒まで合っていなくとも気になりませんし、数分違っていてもそのまま放置している人が多いと思います。時刻表示がついている家電製品は身の回りにたくさんありますが、多少時刻がずれていても気にならないものです。でも、大きくて目立つデジタル時計の場合は分単位でキビキビ生活している人でなくとも、テレビの時報や朝の時刻表示とずれていると残念な気持ちになるでしょう。

さて、一般的には数字を表示する方法として７セグメントLEDが使われています。大きな７セグメントLEDも販売されていますが単色でしか光らず高価ですので、手作りで大きな7セグメントLEDを作ってみようというのが私の提案です。
普通のRGBフルカラーLED（例えばOSTA5131A-R/PG/B）を制御するには３本のPWM出力が必要です。１桁分に７個のRGBフルカラーLEDを使うと21本のPWM出力ですから電気回路が大変になります。そこでLEDに制御用マイコンが入っているフルカラーシリアルLEDテープを使用します。NeoPixel Digital RGB LED StripとかWS2812B led strip lightとか色々な名前で販売されています。１セグメントに２個*7セグメント＊４桁=56個のLEDを使うと、価格は、例えばスイッチサイエンスで購入したとすると、3000円ぐらいです。AliExpressをうまく使えれば1/5ぐらいの値段で手に入ります。

置き時計のアバウトな仕様
・数字は縦10cmぐらいの大きさ
・時分だけ表示(時刻合わせは秒まで)する
・環境光により夜昼モード切り替えできる
・インターネットや電波(標準電波、GPS)がいらない
・USB給電

ハードウェア
・Arduino (Nano互換機)
(Amazon)HiLetgo Nano V3.0 (380円@170705)
・バッテリーバックアップ付きリアルタイムクロック (DS3231)
(Amazon)HiLetgo DS3231時計モジュール (210円@170705)
・照度センサーと抵抗(22kΩ)
(秋月)照度センサ NJL7502L (100円/2個)
・フルカラーシリアルLEDテープ
・タクトスイッチ２個

配線
Arduino Nano
D2————-Rボタン(他端はGND)
D3————-Lボタン(他端はGND)
D7————-SerialLED信号
5V————-VCC(SerialLED)
GND————-GND(SerialLED)
A0————-NJL7502L(短い足)と抵抗(22kΩ)を通してGND
5V————-NJL7502L(長い足)
A4————-SDA(DS3231モジュール)
A5————-SCL(DS3231モジュール)
5V————-VCC(DS3231モジュール)
GND————-GND(DS3231モジュール)

ソフトウェア
– – – – メイカーフェア東京2017で使用したスケッチ(SimpleClock31)
昼夜モードの判断は照度センサの値を10回測定した平均値で行って、閾値付近でモードの切り替えが頻繁に発生することを防止しています。昼はカラフルなrainbowCycleをベースにしました。rainbowCycleは明度が一定で色相が360度回転する関数でAdafruit_NeoPixelライブラリのサンプルスケッチのstrandtest内で使われています。夜は明度を落としてオレンジ色の光で表示します。

どちらのモードでも時刻の取得、時刻設定ボタンの状態チェック、56個のLEDの点灯設定、点灯、待機(delay)を繰り返します。時刻の取得はRTCライブラリの関数で現在の時刻を調べて、表示している時分と異なる場合は４桁の数値の更新と全てのLEDについて1(ON)か0(OFF)か配列に書き込みます。時刻設定ボタンの状態チェックで、両方のボタンが一定時間押されていれば時刻合わせモードに入ります。

// RTClib::Code by JeeLabs http://news.jeelabs.org/code/

#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define PIN            7
#define NUMPIXELS      56

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
RTC_DS3231 rtc;

//Customize Parameters
float NIGHT=125.0;//Threshold for Night clock
const int Night_R=13,Night_G=8,Night_B=2;//LED color for Night clock

const int ILL_Pin = A0;//Illuminance sensor
int value_ILL[10];//for averaging
int count_ILL=0;
boolean BRIGHT=true;
int digit[4];//HHMM
int ledClock[NUMPIXELS];//Mask array for clock display
int ledMask[NUMPIXELS];//Mask array for Hour digits and Minutes digits
int lastMin, lastHour;//for rewrite display

const int R_Pin = 2;//push switch for addition
const int L_Pin = 3;//push switch for subtruction

void setup () {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(R_Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(L_Pin, INPUT_PULLUP);

  pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.
  rtc.begin();
  for(int i=0;i<10;i++){
    //value_ILL[i]=100;//initial data for illuminance average
    value_ILL[i]=NIGHT+10;//initial data for illuminance average
  }
  Serial.println("SimpleClock31 170626");
}

void loop () {
  float value=Illum();
  //Serial.println(value);//for modification
  BRIGHT=(value > NIGHT);
  
  if(BRIGHT){
    rainbowCycle(10);
  }
  else{
    nightClock();
  }
  
}

// check button state for the time adjusutment during rainbowCycle or nightClock function
void wantAdjust(){
  if(!digitalRead(R_Pin)||!digitalRead(L_Pin)){
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==3) adjustClock();
  }
}

int adjustClock(){
  if(setHour()==0) return;
  if(setMin()==0) return;
  setSec00();
}

void setComplete(){
  //do nothing now
}

int setHour(){
  int adjusting=1;
  dispHour();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==1) addHour(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==2) subHour(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==3) adjusting=2;    
  }
  return adjusting;
}

void addHour(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,1,0,0);
  rtc.adjust(now);
  dispHour();
}

void subHour(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,-1,0,0);
  rtc.adjust(now);
  dispHour();
}

int setMin(){
  int adjusting=1;
  dispMin();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==1) addMin(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==2) subMin(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==3) adjusting=2;
  }
  return adjusting;
}

void addMin(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,1,0);
  rtc.adjust(now);
  dispMin();
}

void subMin(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,-1,0);
  rtc.adjust(now);
  dispMin();
}


int setSec00(){
  int adjusting=1;
  dispSec00();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>60000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE!=0) adjSec00(),adjusting=2;
  }
}

void adjSec00(){
  DateTime now = rtc.now();
  int Sec00=now.second();
  now = now-TimeSpan(0,0,0,Sec00);
  rtc.adjust(now);
}


void dispMin(){
  adjustDisp(0);
}

void dispHour(){
  adjustDisp(1);
}

void dispSec00(){
  adjustDisp(2);
}

int buttonState(){
  boolean BUTTON=true;
  int bState,last_bState;
  int i=0;
  while(BUTTON){
    int rs=0,ls=0;
    if(!digitalRead(R_Pin)) rs=1;
    if(!digitalRead(L_Pin)) ls=2;
    bState=rs+ls;
    if(i==0) last_bState = bState;
    if(bState != last_bState) BUTTON=false, bState=0;
    if(i>5) BUTTON=false;
    i++;
    if (bState==3) delay(100);
    else delay(20);
  }
  return bState;
}

float Illum(){
  count_ILL=(count_ILL +1)%10;
  value_ILL[count_ILL]=analogRead(ILL_Pin);
  //Serial.print(value_ILL[count_ILL]);//for debug
  //Serial.print("--");//for debug
  float sum=0.0;
  for(int i=0;i<10;i++){
    sum=sum+value_ILL[i];
  }
  float average=sum/10.0;
  //Serial.print(average);//for debug
  //Serial.print("--");//for debug
  return average;
}

void checkTime(boolean WIPE){
  DateTime now = rtc.now();
  if((now.minute()!=lastMin)||(now.hour()!=lastHour)){
    if(WIPE) rgbWipe(255, 5);
    clockPixels(now.hour(), now.minute());
    if(WIPE) rgbWipe(255, 15);
  }
  lastMin=now.minute();
  lastHour=now.hour();
}

void clockPixels(int ledHour, int ledMin){
  
  digit[0]=ledMin%10;
  digit[1]=ledMin/10;
  digit[2]=ledHour%10;
  digit[3]=ledHour/10;
  for(int i=0;i<4;i++){
    switch(digit[i]){
      case 0:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;
      break;
      case 1:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=0,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=0,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
      case 2:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=0,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=0,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;
      break;
      case 3:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
      case 4:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=0,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=0,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
      case 5:
      ledClock[0+i*14]=0,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=0,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
      case 6:
      ledClock[0+i*14]=0,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;
      ledClock[1+i*14]=0,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;
      break;
      case 7:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
      case 8:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;
      break;
      case 9:
      ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;
      ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;
      break;
    }
  }
}

void rgbWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  colorWipe(pixels.Color(c, 0, 0), wait); // Red
  colorWipe(pixels.Color(0, c, 0), wait); // Green
  colorWipe(pixels.Color(0, 0, c), wait); // Blue
}

void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  for(uint16_t i=0; i<pixels.numPixels(); i++) {
    pixels.setPixelColor(i, c*ledClock[i]);
    pixels.show();
    delay(wait);
  }
}

// rainbow equally distributed throughout
void rainbowCycle(uint8_t wait) {
  uint16_t i, j;
  for(j=0; j<256; j++) {
    checkTime(true);
    wantAdjust();//adjustTime
    for(i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {
      pixels.setPixelColor(i, (Wheel(((i * 256 / pixels.numPixels()) + j) & 255))*ledClock[i]);
    }
    pixels.show();
    delay(wait);
  }
}

void nightClock(){
  checkTime(false);
  wantAdjust();//adjustTime
  for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(Night_R, Night_G, Night_B)*ledClock[i]);
  }
  pixels.show();
  delay(2000);
}

void adjustDisp(int MH){ //0:--MM,1:HH--,2:HHMM
  //Serial.print("adjustDisp=");//for debug
  //Serial.println(MH);//for debug
  checkTime(false);
  if(MH==0){
    for(int i=0;i<NUMPIXELS/2;i++) ledMask[i]=1;
    for(int i=NUMPIXELS/2;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=0;
  }
  if(MH==1){
    for(int i=0;i<NUMPIXELS/2;i++) ledMask[i]=0;
    for(int i=NUMPIXELS/2;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=1;
  }
  if(MH==2){
    for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=1;
  }
  for(int i=0; i< NUMPIXELS; i++) {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 100, 0)*ledClock[i]*ledMask[i]);
    //Display Color is Green
  }
  pixels.show();
}

// Input a value 0 to 255 to get a color value.
// The colours are a transition r - g - b - back to r.
uint32_t Wheel(byte WheelPos) {
  WheelPos = 255 - WheelPos;
  if(WheelPos < 85) {
    return pixels.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
  }
  if(WheelPos < 170) {
    WheelPos -= 85;
    return pixels.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
  }
  WheelPos -= 170;
  return pixels.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
}

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

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

// RTClib::Code by JeeLabs http://news.jeelabs.org/code/

#include <Wire.h>

#include "RTClib.h"

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 7

#define NUMPIXELS 56

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

RTC_DS3231 rtc;

//Customize Parameters

float NIGHT=125.0;//Threshold for Night clock

const int Night_R=13,Night_G=8,Night_B=2;//LED color for Night clock

const int ILL_Pin = A0;//Illuminance sensor

int value_ILL[10];//for averaging

int count_ILL=0;

boolean BRIGHT=true;

int digit[4];//HHMM

int ledClock[NUMPIXELS];//Mask array for clock display

int ledMask[NUMPIXELS];//Mask array for Hour digits and Minutes digits

int lastMin, lastHour;//for rewrite display

const int R_Pin = 2;//push switch for addition

const int L_Pin = 3;//push switch for subtruction

void setup () {

Serial.begin(9600);

pinMode(R_Pin, INPUT_PULLUP);

pinMode(L_Pin, INPUT_PULLUP);

pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.

rtc.begin();

for(int i=0;i<10;i++){

//value_ILL[i]=100;//initial data for illuminance average

value_ILL[i]=NIGHT+10;//initial data for illuminance average

}

Serial.println("SimpleClock31 170626");

}

void loop () {

float value=Illum();

//Serial.println(value);//for modification

BRIGHT=(value > NIGHT);

if(BRIGHT){

rainbowCycle(10);

}

else{

nightClock();

}

// check button state for the time adjusutment during rainbowCycle or nightClock function

void wantAdjust(){

if(!digitalRead(R_Pin)||!digitalRead(L_Pin)){

int STATE=buttonState();

if(STATE==3) adjustClock();

}

int adjustClock(){

if(setHour()==0) return;

if(setMin()==0) return;

setSec00();

}

void setComplete(){

//do nothing now

}

int setHour(){

int adjusting=1;

dispHour();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE==1) addHour(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==2) subHour(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==3) adjusting=2;

}

return adjusting;

}

void addHour(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,1,0,0);

rtc.adjust(now);

dispHour();

}

void subHour(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,-1,0,0);

rtc.adjust(now);

dispHour();

}

int setMin(){

int adjusting=1;

dispMin();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE==1) addMin(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==2) subMin(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==3) adjusting=2;

}

return adjusting;

}

void addMin(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,1,0);

rtc.adjust(now);

dispMin();

}

void subMin(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,-1,0);

rtc.adjust(now);

dispMin();

}

int setSec00(){

int adjusting=1;

dispSec00();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>60000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE!=0) adjSec00(),adjusting=2;

}

void adjSec00(){

DateTime now = rtc.now();

int Sec00=now.second();

now = now-TimeSpan(0,0,0,Sec00);

rtc.adjust(now);

}

void dispMin(){

adjustDisp(0);

}

void dispHour(){

adjustDisp(1);

}

void dispSec00(){

adjustDisp(2);

}

int buttonState(){

boolean BUTTON=true;

int bState,last_bState;

int i=0;

while(BUTTON){

int rs=0,ls=0;

if(!digitalRead(R_Pin)) rs=1;

if(!digitalRead(L_Pin)) ls=2;

bState=rs+ls;

if(i==0) last_bState = bState;

if(bState != last_bState) BUTTON=false, bState=0;

if(i>5) BUTTON=false;

i++;

if (bState==3) delay(100);

else delay(20);

}

return bState;

}

float Illum(){

count_ILL=(count_ILL +1)%10;

value_ILL[count_ILL]=analogRead(ILL_Pin);

//Serial.print(value_ILL[count_ILL]);//for debug

//Serial.print("--");//for debug

float sum=0.0;

for(int i=0;i<10;i++){

sum=sum+value_ILL[i];

}

float average=sum/10.0;

//Serial.print(average);//for debug

//Serial.print("--");//for debug

return average;

}

void checkTime(boolean WIPE){

DateTime now = rtc.now();

if((now.minute()!=lastMin)||(now.hour()!=lastHour)){

if(WIPE) rgbWipe(255, 5);

clockPixels(now.hour(), now.minute());

if(WIPE) rgbWipe(255, 15);

}

lastMin=now.minute();

lastHour=now.hour();

}

void clockPixels(int ledHour, int ledMin){

digit[0]=ledMin%10;

digit[1]=ledMin/10;

digit[2]=ledHour%10;

digit[3]=ledHour/10;

for(int i=0;i<4;i++){

switch(digit[i]){

case 0:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;

break;

case 1:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=0,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=0,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;

break;

case 2:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=0,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=0,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;

break;

case 3:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=0;

break;

case 4:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=0,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=0,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;

break;

case 5:

ledClock[0+i*14]=0,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=0,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=0;

break;

case 6:

ledClock[0+i*14]=0,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;

ledClock[1+i*14]=0,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;

break;

case 7:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=0,ledClock[6+i*14]=0,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=0,ledClock[7+i*14]=0,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;

break;

case 8:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=1,ledClock[12+i*14]=1;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=1,ledClock[13+i*14]=1;

break;

case 9:

ledClock[0+i*14]=1,ledClock[2+i*14]=1,ledClock[4+i*14]=1,ledClock[6+i*14]=1,ledClock[8+i*14]=1,ledClock[10+i*14]=0,ledClock[12+i*14]=0;

ledClock[1+i*14]=1,ledClock[3+i*14]=1,ledClock[5+i*14]=1,ledClock[7+i*14]=1,ledClock[9+i*14]=1,ledClock[11+i*14]=0,ledClock[13+i*14]=0;

break;

}

void rgbWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {

colorWipe(pixels.Color(c, 0, 0), wait); // Red

colorWipe(pixels.Color(0, c, 0), wait); // Green

colorWipe(pixels.Color(0, 0, c), wait); // Blue

}

void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {

for(uint16_t i=0; i<pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, c*ledClock[i]);

pixels.show();

delay(wait);

}

// rainbow equally distributed throughout

void rainbowCycle(uint8_t wait) {

uint16_t i, j;

for(j=0; j<256; j++) {

checkTime(true);

wantAdjust();//adjustTime

for(i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, (Wheel(((i * 256 / pixels.numPixels()) + j) & 255))*ledClock[i]);

}

pixels.show();

delay(wait);

}

void nightClock(){

checkTime(false);

wantAdjust();//adjustTime

for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(Night_R, Night_G, Night_B)*ledClock[i]);

}

pixels.show();

delay(2000);

}

void adjustDisp(int MH){ //0:--MM,1:HH--,2:HHMM

//Serial.print("adjustDisp=");//for debug

//Serial.println(MH);//for debug

checkTime(false);

if(MH==0){

for(int i=0;i<NUMPIXELS/2;i++) ledMask[i]=1;

for(int i=NUMPIXELS/2;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=0;

}

if(MH==1){

for(int i=0;i<NUMPIXELS/2;i++) ledMask[i]=0;

for(int i=NUMPIXELS/2;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=1;

}

if(MH==2){

for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++) ledMask[i]=1;

}

for(int i=0; i< NUMPIXELS; i++) {

pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 100, 0)*ledClock[i]*ledMask[i]);

//Display Color is Green

}

pixels.show();

}

// Input a value 0 to 255 to get a color value.

// The colours are a transition r - g - b - back to r.

uint32_t Wheel(byte WheelPos) {

WheelPos = 255 - WheelPos;

if(WheelPos < 85) {

return pixels.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);

}

if(WheelPos < 170) {

WheelPos -= 85;

return pixels.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);

}

WheelPos -= 170;

return pixels.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);

}

時計合わせがプログラムの半分ぐらいを占めていますのでフローチャートを書いてみました。

(170811)

Makers Faire Tokyo 2017に出展します

8月5日、6日に東京ビックサイトで開催されるMakers Faire Tokyo 2017に出展できることになりました。

私のブースのメインの展示品は「手作りの大型7セグメントフルカラー表示器を使った置き時計」です。

デジタルクロック(RTC:DS3231版)の記事から若干の変更を行いました。１セグメントに１個だったLEDを、1セグメントに２個に増やして視認性を向上しました。LEDの配線が大変な手間でしたので、CNCルーターでプリント基板を作成してハンダ付けを楽にして、信頼性も少しだけ向上したと思います。プログラムも変更が必要でしたので別の記事としてアップしたいと思います。

(2017.06.26)

デジタルクロック(RTC:DS3231版)

リアルタイムクロックDS3231を使用したデジタル壁時計を作成します。

使う主な部品
Arduino Nano互換機、DS3231、シリアルRGB LEDで作成した時計表示板、照度センサー、押しボタンスイッチ２個、22kΩ抵抗１本(照度センサー用)

購入したRTC基板はコイン型リチウムイオン電池(LIR2032)の充電回路が組まれているのですが、購入時に入っているのは充電できないCR2032なので私は充電のパターンをカッターでカットしました。

機能の説明
GPSやNTPサーバーの正確な時計に定期的にアクセスすれば、手動で時刻合わせをする必要がありません。市販の時計のようにボタンで時刻を合わせるのはプログラムを考えるのが大変なので避けてきたのです。以前使ったリアルタイムクロック(RTC)DS1302はひどく精度が悪くて一晩で数分ずれていましたので、RTCは諦めてGPSに頼り切った方が楽だなと考えていました。GPSでも我が家のような木造で窓際ならば問題ありませんが、ビルの中でも使えるかというとさすがに無理な場面も出てくるでしょう。

そんなことを考えながらDS1302よりも高精度と言われているDS3231を試しに購入したところ、カタログ性能は文句のつけようもなく良くて、数日使ってもDS1302とは比べ物にならないほど正確に時を刻んでいます。

しょうがないのでボタン２個で時刻を合わせるプログラムを書くことにしました。ついでに機能も追加して時計としての魅力をUPさせました。部屋の明るさを照度センサーで検知して、暗い時には明かりを抑えたナイトモード、明るい時には華やかなフルカラーモードにしました。表示した数字の色が徐々に変化するようにプログラムしたのですが、AdafruitのシリアルLEDのデモプログラムのRainbowに数字表示のマスクをかけて比較的シンプルに実現させました。アナログの壁時計なら数分ずれていても許せるのですが、デジタルの場合は、朝のテレビ画面の隅で表示している時刻とつい比べてしまうので、秒の表示は無くても同じタイミングで切り替わって欲しいものだと感じます。数字の色の変化はゆっくりなので、時刻表示が切り替わる時にはR→G→Bでフラッシュしてちょっと注意を引くような小細工も入れました。

ボタン２個の同時押しで、時刻合わせモードに入ります。モードが変わったことが直感的に分かるように時刻合わせモードの時は緑です。時→分→秒の順でセットするのですが、ボタンを押さずにいると自動的に時刻合わせモードから抜けます。

時刻合わせモードに入ると”時”だけを緑色で表示します。右ボタンで１アップ、左ボタンで１ダウンします。”時”が合わせ終わったら、ボタン２個の同時押しで、”分”だけを表示します。アップダウンは同様ですが、PCなどの秒まで分かる正確な画面を見て１分先に合わせます。設定したら２個の同時押しで、時分を表示します。PCの秒表示が”00″になる時にどれかボタンを押すとPCの時刻と運動神経レベルで一致させることができます。

回路図
Eagleを勉強中なのでそのうち練習を兼ねて書こうと思います。
照度センサーの短い足を22kΩの抵抗でGNDに落としています。長い足は5Vです。短い足の電圧をA0ピンで測定します。LEDの信号はD7、スイッチはD２とD３、RTCのSDAがA4でSCLがA5です。

プログラム
RTCのライブラリはRTClibを使いました。半分以上は時刻合わせのために書かれています。rainbowCycle()とnightClock()が通常の時計機能でリストの下の端に書かれています。大部分の時間それらの関数の中で動作しているので、時刻合わせモードに入る関数wantAdjust()はそれらの関数の中に置かれていて、”２個の同時押し”を検知するとadjustClock()に入って時刻合わせが始まります。
表示に関してはint ledClock[28]とint ledMask[28]でLEDのON/OFFを行っているので比較的シンプルにできているのではないかと思います。

// RTClib::Code by JeeLabs http://news.jeelabs.org/code/

#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define PIN            7
#define NUMPIXELS      28
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
RTC_DS3231 rtc;

//Customize Parameters
float NIGHT=50.0;//Threshold for Night clock
const int Night_R=25,Night_G=17,Night_B=4;//LED color for Night clock


const int ILL_Pin = A0;//Illuminance sensor
int value_ILL[10];//for averaging
int count_ILL=0;
boolean BRIGHT=true;
int digit[4];//HHMM
int ledClock[28];//Mask array for clock display
int ledMask[28];//Mask array for Hour digits and Minutes digits
int lastMin, lastHour;//for rewrite display

const int R_Pin = 2;//push switch for addition
const int L_Pin = 3;//push switch for subtruction

void setup () {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(R_Pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(L_Pin, INPUT_PULLUP);

  pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.
  rtc.begin();
  for(int i=0;i<10;i++){
    value_ILL[i]=100;//initial data for illuminance average
  }
}

void loop () {
  float value=Illum();
  //Serial.println(value);for modification
  BRIGHT=(value > NIGHT);
  if(BRIGHT){
    rainbowCycle(20);
  }
  else{
    nightClock();
  }
}

// check button state for the time adjusutment during rainbowCycle or nightClock function
void wantAdjust(){
  if(!digitalRead(R_Pin)||!digitalRead(L_Pin)){
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==3) adjustClock();
  }
}

int adjustClock(){
  if(setHour()==0) return;
  if(setMin()==0) return;
  setSec00();
}

void setComplete(){
  //do nothing now
}

int setHour(){
  int adjusting=1;
  dispHour();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==1) addHour(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==2) subHour(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==3) adjusting=2;    
  }
  return adjusting;
}

void addHour(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,1,0,0);
  rtc.adjust(now);
  dispHour();
}

void subHour(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,-1,0,0);
  rtc.adjust(now);
  dispHour();
}

int setMin(){
  int adjusting=1;
  dispMin();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE==1) addMin(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==2) subMin(),TimeModeIN=millis();
    if(STATE==3) adjusting=2;
  }
  return adjusting;
}

void addMin(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,1,0);
  rtc.adjust(now);
  dispMin();
}

void subMin(){
  DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,-1,0);
  rtc.adjust(now);
  dispMin();
}


int setSec00(){
  int adjusting=1;
  dispSec00();
  unsigned long TimeModeIN=millis();
  while(adjusting==1){
    if((millis()-TimeModeIN)>60000) adjusting=0;
    int STATE=buttonState();
    if(STATE!=0) adjSec00(),adjusting=2;
  }
}

void adjSec00(){
  DateTime now = rtc.now();
  int Sec00=now.second();
  now = now-TimeSpan(0,0,0,Sec00);
  rtc.adjust(now);
}


void dispMin(){
  adjustDisp(0);
}

void dispHour(){
  adjustDisp(1);
}

void dispSec00(){
  adjustDisp(2);
}

int buttonState(){
  boolean BUTTON=true;
  int bState,last_bState;
  int i=0;
  while(BUTTON){
    int rs=0,ls=0;
    if(!digitalRead(R_Pin)) rs=1;
    if(!digitalRead(L_Pin)) ls=2;
    bState=rs+ls;
    if(i==0) last_bState = bState;
    if(bState != last_bState) BUTTON=false, bState=0;
    if(i>5) BUTTON=false;
    i++;
    if (bState==3) delay(100);
    else delay(20);
  }
  return bState;
}

float Illum(){
  count_ILL=(count_ILL +1)%10;
  value_ILL[count_ILL]=analogRead(ILL_Pin);
  //Serial.print(value_ILL[count_ILL]);//for debug
  //Serial.print("--");//for debug
  float sum=0.0;
  for(int i=0;i<10;i++){
    sum=sum+value_ILL[i];
  }
  float average=sum/10.0;
  //Serial.print(average);//for debug
  //Serial.print("--");//for debug
  return average;
}

void checkTime(boolean WIPE){
  DateTime now = rtc.now();
  if((now.minute()!=lastMin)||(now.hour()!=lastHour)){
    if(WIPE) rgbWipe(255, 5);
    clockPixels(now.hour(), now.minute());
    if(WIPE) rgbWipe(255, 15);
  }
  lastMin=now.minute();
  lastHour=now.hour();
}

void clockPixels(int ledHour, int ledMin){
  digit[0]=ledMin%10;
  digit[1]=ledMin/10;
  digit[2]=ledHour%10;
  digit[3]=ledHour/10;
  for(int i=0;i<4;i++){
    switch(digit[i]){
      case 0:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=0;
      break;
      case 1:
      ledClock[0+i*7]=0,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=0;
      break;
      case 2:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=0,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 3:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 4:
      ledClock[0+i*7]=0,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 5:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=0,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 6:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=0,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 7:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=0;
      break;
      case 8:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
      case 9:
      ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;
      break;
    }
  }
}

void rgbWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  colorWipe(pixels.Color(c, 0, 0), wait); // Red
  colorWipe(pixels.Color(0, c, 0), wait); // Green
  colorWipe(pixels.Color(0, 0, c), wait); // Blue
}

void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {
  for(uint16_t i=0; i<pixels.numPixels(); i++) {
    pixels.setPixelColor(i, c*ledClock[i]);
    pixels.show();
    delay(wait);
  }
}

// rainbow equally distributed throughout
void rainbowCycle(uint8_t wait) {
  uint16_t i, j;
  for(j=0; j<256; j++) {
    checkTime(true);
    wantAdjust();//adjustTime
    for(i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {
      pixels.setPixelColor(i, (Wheel(((i * 256 / pixels.numPixels()) + j) & 255))*ledClock[i]);
    }
    pixels.show();
    delay(wait);
  }
}

void nightClock(){
  checkTime(false);
  wantAdjust();//adjustTime
  for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(Night_R, Night_G, Night_B)*ledClock[i]);
  }
  pixels.show();
  delay(2000);
}

void adjustDisp(int MH){ //0:--MM,1:HH--,2:HHMM
  checkTime(false);
  if(MH==0){
    for(int i=0;i<14;i++) ledMask[i]=1;
    for(int i=14;i<28;i++) ledMask[i]=0;
  }
  if(MH==1){
    for(int i=0;i<14;i++) ledMask[i]=0;
    for(int i=14;i<28;i++) ledMask[i]=1;
  }
  if(MH==2){
    for(int i=0;i<28;i++) ledMask[i]=1;
  }
  for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 100, 0)*ledClock[i]*ledMask[i]);
    //Display Color is Green
  }
  pixels.show();
}

// Input a value 0 to 255 to get a color value.
// The colours are a transition r - g - b - back to r.
uint32_t Wheel(byte WheelPos) {
  WheelPos = 255 - WheelPos;
  if(WheelPos < 85) {
    return pixels.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
  }
  if(WheelPos < 170) {
    WheelPos -= 85;
    return pixels.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
  }
  WheelPos -= 170;
  return pixels.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
}

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

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

// RTClib::Code by JeeLabs http://news.jeelabs.org/code/

#include <Wire.h>

#include "RTClib.h"

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 7

#define NUMPIXELS 28

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

RTC_DS3231 rtc;

//Customize Parameters

float NIGHT=50.0;//Threshold for Night clock

const int Night_R=25,Night_G=17,Night_B=4;//LED color for Night clock

const int ILL_Pin = A0;//Illuminance sensor

int value_ILL[10];//for averaging

int count_ILL=0;

boolean BRIGHT=true;

int digit[4];//HHMM

int ledClock[28];//Mask array for clock display

int ledMask[28];//Mask array for Hour digits and Minutes digits

int lastMin, lastHour;//for rewrite display

const int R_Pin = 2;//push switch for addition

const int L_Pin = 3;//push switch for subtruction

void setup () {

Serial.begin(9600);

pinMode(R_Pin, INPUT_PULLUP);

pinMode(L_Pin, INPUT_PULLUP);

pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.

rtc.begin();

for(int i=0;i<10;i++){

value_ILL[i]=100;//initial data for illuminance average

}

void loop () {

float value=Illum();

//Serial.println(value);for modification

BRIGHT=(value > NIGHT);

if(BRIGHT){

rainbowCycle(20);

}

else{

nightClock();

}

// check button state for the time adjusutment during rainbowCycle or nightClock function

void wantAdjust(){

if(!digitalRead(R_Pin)||!digitalRead(L_Pin)){

int STATE=buttonState();

if(STATE==3) adjustClock();

}

int adjustClock(){

if(setHour()==0) return;

if(setMin()==0) return;

setSec00();

}

void setComplete(){

//do nothing now

}

int setHour(){

int adjusting=1;

dispHour();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE==1) addHour(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==2) subHour(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==3) adjusting=2;

}

return adjusting;

}

void addHour(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,1,0,0);

rtc.adjust(now);

dispHour();

}

void subHour(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,-1,0,0);

rtc.adjust(now);

dispHour();

}

int setMin(){

int adjusting=1;

dispMin();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>5000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE==1) addMin(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==2) subMin(),TimeModeIN=millis();

if(STATE==3) adjusting=2;

}

return adjusting;

}

void addMin(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,1,0);

rtc.adjust(now);

dispMin();

}

void subMin(){

DateTime now = rtc.now()+TimeSpan(0,0,-1,0);

rtc.adjust(now);

dispMin();

}

int setSec00(){

int adjusting=1;

dispSec00();

unsigned long TimeModeIN=millis();

while(adjusting==1){

if((millis()-TimeModeIN)>60000) adjusting=0;

int STATE=buttonState();

if(STATE!=0) adjSec00(),adjusting=2;

}

void adjSec00(){

DateTime now = rtc.now();

int Sec00=now.second();

now = now-TimeSpan(0,0,0,Sec00);

rtc.adjust(now);

}

void dispMin(){

adjustDisp(0);

}

void dispHour(){

adjustDisp(1);

}

void dispSec00(){

adjustDisp(2);

}

int buttonState(){

boolean BUTTON=true;

int bState,last_bState;

int i=0;

while(BUTTON){

int rs=0,ls=0;

if(!digitalRead(R_Pin)) rs=1;

if(!digitalRead(L_Pin)) ls=2;

bState=rs+ls;

if(i==0) last_bState = bState;

if(bState != last_bState) BUTTON=false, bState=0;

if(i>5) BUTTON=false;

i++;

if (bState==3) delay(100);

else delay(20);

}

return bState;

}

float Illum(){

count_ILL=(count_ILL +1)%10;

value_ILL[count_ILL]=analogRead(ILL_Pin);

//Serial.print(value_ILL[count_ILL]);//for debug

//Serial.print("--");//for debug

float sum=0.0;

for(int i=0;i<10;i++){

sum=sum+value_ILL[i];

}

float average=sum/10.0;

//Serial.print(average);//for debug

//Serial.print("--");//for debug

return average;

}

void checkTime(boolean WIPE){

DateTime now = rtc.now();

if((now.minute()!=lastMin)||(now.hour()!=lastHour)){

if(WIPE) rgbWipe(255, 5);

clockPixels(now.hour(), now.minute());

if(WIPE) rgbWipe(255, 15);

}

lastMin=now.minute();

lastHour=now.hour();

}

void clockPixels(int ledHour, int ledMin){

digit[0]=ledMin%10;

digit[1]=ledMin/10;

digit[2]=ledHour%10;

digit[3]=ledHour/10;

for(int i=0;i<4;i++){

switch(digit[i]){

case 0:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=0;

break;

case 1:

ledClock[0+i*7]=0,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=0;

break;

case 2:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=0,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 3:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 4:

ledClock[0+i*7]=0,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 5:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=0,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 6:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=0,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 7:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=0,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=0,ledClock[6+i*7]=0;

break;

case 8:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=1,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;

break;

case 9:

ledClock[0+i*7]=1,ledClock[1+i*7]=1,ledClock[2+i*7]=1,ledClock[3+i*7]=1,ledClock[4+i*7]=0,ledClock[5+i*7]=1,ledClock[6+i*7]=1;

break;

}

void rgbWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {

colorWipe(pixels.Color(c, 0, 0), wait); // Red

colorWipe(pixels.Color(0, c, 0), wait); // Green

colorWipe(pixels.Color(0, 0, c), wait); // Blue

}

void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait) {

for(uint16_t i=0; i<pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, c*ledClock[i]);

pixels.show();

delay(wait);

}

// rainbow equally distributed throughout

void rainbowCycle(uint8_t wait) {

uint16_t i, j;

for(j=0; j<256; j++) {

checkTime(true);

wantAdjust();//adjustTime

for(i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, (Wheel(((i * 256 / pixels.numPixels()) + j) & 255))*ledClock[i]);

}

pixels.show();

delay(wait);

}

void nightClock(){

checkTime(false);

wantAdjust();//adjustTime

for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(Night_R, Night_G, Night_B)*ledClock[i]);

}

pixels.show();

delay(2000);

}

void adjustDisp(int MH){ //0:--MM,1:HH--,2:HHMM

checkTime(false);

if(MH==0){

for(int i=0;i<14;i++) ledMask[i]=1;

for(int i=14;i<28;i++) ledMask[i]=0;

}

if(MH==1){

for(int i=0;i<14;i++) ledMask[i]=0;

for(int i=14;i<28;i++) ledMask[i]=1;

}

if(MH==2){

for(int i=0;i<28;i++) ledMask[i]=1;

}

for(int i=0; i< pixels.numPixels(); i++) {

pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 100, 0)*ledClock[i]*ledMask[i]);

//Display Color is Green

}

pixels.show();

}

// Input a value 0 to 255 to get a color value.

// The colours are a transition r - g - b - back to r.

uint32_t Wheel(byte WheelPos) {

WheelPos = 255 - WheelPos;

if(WheelPos < 85) {

return pixels.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);

}

if(WheelPos < 170) {

WheelPos -= 85;

return pixels.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);

}

WheelPos -= 170;

return pixels.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);

}

(2017.03.30)

「おしゃべり伝言パック」を組み立てる会(2017年2月18日)

— 難しいことは置いといて、電子工作を始めよう —
電子工作　冬のイベント(２月１８日土曜日)@オガール２階
<<事前申し込みが必要です。>>
オガールのITサポートまで直接申し込みに来ていただくか、下記までメールをお願いします。
info@go-forward-japan.org
会費は1000円の予定です。出来上がった「おしゃべり伝言パック」は持ち帰って活用してください。

ベースはサウンドボトルです。マイクを取り外すのは難しいのでパックを開けて録音します。

サウンドボトルの記事と重複しますが、部品リストを書いておきます。
ISD1820 音声録音再生モジュール
 Arduino Nano互換機
 超音波距離センサー
USBポート付き充電用電池ボックス(100円ショップのCan Do（キャンドゥ）)
USB(Mini-B)ケーブル
ブレッドボード
ワイヤー、ピン、ランチパック
中国直送は春節の影響なのか軒並み在庫なしの表示(170125現在)です。私が注文した分は発送済みなので来週届く予定です、多分。

ランチパックにしたのは中の構造が見えると楽しい気がするからです。加工が楽で値段が安くて言うことなしです。

int Trig = 8;
int Echo = 9;
int Duration;
float Distance;
int Sound = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(Trig,OUTPUT);
  pinMode(Echo,INPUT);
  pinMode(Sound,OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(Trig,LOW);
  delayMicroseconds(1);
  digitalWrite(Trig,HIGH);
  delayMicroseconds(11);
  digitalWrite(Trig,LOW);
  Duration = pulseIn(Echo,HIGH);
  if (Duration>0) {
    Distance = Duration/2;
    Distance = Distance*340*100/1000000; // ultrasonic speed is 340m/s = 34000cm/s = 0.034cm/us 
    if(Distance < 100){
      digitalWrite(Sound,HIGH);
      delay(50);
      digitalWrite(Sound,LOW);
    }
    Serial.print(Duration);
    Serial.print(" us ");
    Serial.print(Distance);

    Serial.println(" cm");
  }
  delay(500);
}

int Trig = 8;

int Echo = 9;

int Duration;

float Distance;

int Sound = 10;

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(Trig,OUTPUT);

pinMode(Echo,INPUT);

pinMode(Sound,OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(Trig,LOW);

delayMicroseconds(1);

digitalWrite(Trig,HIGH);

delayMicroseconds(11);

digitalWrite(Trig,LOW);

Duration = pulseIn(Echo,HIGH);

if (Duration>0) {

Distance = Duration/2;

Distance = Distance*340*100/1000000; // ultrasonic speed is 340m/s = 34000cm/s = 0.034cm/us

if(Distance < 100){

digitalWrite(Sound,HIGH);

delay(50);

digitalWrite(Sound,LOW);

}

Serial.print(Duration);

Serial.print(" us ");

Serial.print(Distance);

Serial.println(" cm");

}

delay(500);

}

組み立て終わって一通り楽しんだら、レーザーカッターでケースを自作する楽しみも残してあります。ケースはスピーカーボックスを兼ねますから私はバスレフ型を考えたいなと思っています。

Digital Wall Clock (1st trial)

寝室用に明るさを抑えた壁掛けデジタル時計を作りました。

ESP8266(ESPr Developer)でRTCから時刻を読んで、７セグメント表示器風にフルカラーLEDを28個配置して時刻を表示します。せっかくのフルカラーLEDなのでランダムに表示の色を変更します。１日１回NTPサーバーにアクセスして時刻を校正します。照度センサーで室内の明るさをモニターして暗くなったらLEDも暗くします。

ESP8266は時分の表示が終わると、電力削減のため50秒間Deepsleepします。NTPサーバーにアクセスする直前はWiFi ONで起動し、それ以外はWiFi OFFで起動します。

LEDの信号線は15ピン、照度センサーは20kΩと10kΩで分圧してTOUTピン、RTC(DS1302)は3ワイヤーという通信なので CLKを12ピン、DATを13ピン、RSTを14ピンに接続しました。Deepsleep後の起動用に16ピンをRESETに接続します。

筐体は5mm厚のMDFをレーザーカッターで切り抜きます。セグメントの中央にLEDを配置して表面に経木（紙のように薄い板）を貼りました。セグメント内での光の均一性にもう一工夫必要です。

//Deepsleep後の起動時は先頭から実行
//

#include <NTPClient.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
const char *ssid     = "your SSID";
const char *password = "your password";
WiFiUDP ntpUDP;
NTPClient timeClient(ntpUDP, "ntp.nict.jp", 32400, 86400000);
String NTPstring; //18:02:24

#include <DS1302.h>
DS1302 rtc(14, 13, 12);
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN            15
#define NUMPIXELS      28

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

String StringHHMM, pStringHHMM="", StringDisp;

String WiFiHHMM="1800";//NTPにアクセスする1分前はWiFi_ONで起動する
String NTPHHMM="1801";//NTPにアクセスする時刻

boolean Awaked=HIGH;
int r,g,b;

void setup() {
  delay(100);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Wakeup&Setup");
  rtc.halt(false);
  rtc.writeProtect(false);
  pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.
}

void loop() {
  int lum=analogRead(A0);
  StringHHMM=rtc.getTimeStr(FORMAT_SHORT);
  StringHHMM.remove(2,1);
  Serial.println(StringHHMM);
  Serial.println(lum);
  if(StringHHMM!=pStringHHMM){
    Serial.println("WriteLED");
    if(lum<275){
      r=5, g=10, b=10; //Night mode
      //r=1, g=2, b=2; //Night mode
    }
    else{
      r=random(190,255), g=random(190,255), b=random(190,255); //Demo mode
    }
    for(int i=0;i<4;i++){
      StringDisp=StringHHMM.substring(i,i+1);
      Seven_seg(3-i,StringDisp.toInt());
    }
    pixels.show();
    Awaked=LOW;
    
    if(StringHHMM==NTPHHMM){
      Serial.println("NTP");
      ntpAdjust();
      //Awaked=HIGH;
    }
  }
  else if(Awaked==LOW){
    Serial.println("Deepsleep");
    Awaked=HIGH;
    if(StringHHMM!=WiFiHHMM){
      ESP.deepSleep(50 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DISABLED);
    }
    else{
      ESP.deepSleep(50 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DEFAULT);
    }
    //deepsleepモード移行までのダミー命令
    delay(1000);
  }
  Serial.println("idle");
  pStringHHMM=StringHHMM;
  delay(950);
}

  



void Seven_seg(int d,int i){
  boolean led[7];
  switch(i){
    case 0:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=LOW;
    break;
    case 1:
    led[0]=LOW,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=LOW;
    break;
    case 2:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=LOW,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=LOW,led[6]=HIGH;
    break;
    case 3:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=HIGH;
    break;
    case 4:
    led[0]=LOW,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;
    break;
    case 5:
    led[0]=HIGH,led[1]=LOW,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;
    break;
    case 6:
    led[0]=HIGH,led[1]=LOW,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;
    break;
    case 7:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=LOW;
    break;
    case 8:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;
    break;
    case 9:
    led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;
    break;
  }
  
  for(int j=0;j<7;j++){
    if(led[j]){
      pixels.setPixelColor(j+7*d, pixels.Color(r,g,b));
    }
    else{
      pixels.setPixelColor(j+7*d, pixels.Color(0,0,0));
    }
  }
  
}


void ntpAdjust(){
  WiFi.begin(ssid, password);
  int tries=100;
  while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED && tries>0) {
    delay ( 500 );
    Serial.print ( "." );
    tries=tries-1;
  }
  if(tries>0){
    timeClient.begin();
    timeClient.update();
    NTPstring=timeClient.getFormattedTime();

    String Now = NTPstring;
    String sH=Now.substring(0,2);
    String sM=Now.substring(3,5);
    String sS=Now.substring(7,9);
    int hnow=sH.toInt();
    int mnow=sM.toInt();
    int snow=sS.toInt();
    Serial.print(hnow),Serial.print(":");
    Serial.print(mnow),Serial.print(":");
    Serial.println(snow);
    rtc.setTime(hnow, mnow, snow);
  }
}

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

//Deepsleep後の起動時は先頭から実行

#include <NTPClient.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <WiFiUdp.h>

const char *ssid = "your SSID";

const char *password = "your password";

WiFiUDP ntpUDP;

NTPClient timeClient(ntpUDP, "ntp.nict.jp", 32400, 86400000);

String NTPstring; //18:02:24

#include <DS1302.h>

DS1302 rtc(14, 13, 12);

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 15

#define NUMPIXELS 28

Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

String StringHHMM, pStringHHMM="", StringDisp;

String WiFiHHMM="1800";//NTPにアクセスする1分前はWiFi_ONで起動する

String NTPHHMM="1801";//NTPにアクセスする時刻

boolean Awaked=HIGH;

int r,g,b;

void setup() {

delay(100);

Serial.begin(9600);

Serial.println("Wakeup&Setup");

rtc.halt(false);

rtc.writeProtect(false);

pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.

}

void loop() {

int lum=analogRead(A0);

StringHHMM=rtc.getTimeStr(FORMAT_SHORT);

StringHHMM.remove(2,1);

Serial.println(StringHHMM);

Serial.println(lum);

if(StringHHMM!=pStringHHMM){

Serial.println("WriteLED");

if(lum<275){

r=5, g=10, b=10; //Night mode

//r=1, g=2, b=2; //Night mode

}

else{

r=random(190,255), g=random(190,255), b=random(190,255); //Demo mode

}

for(int i=0;i<4;i++){

StringDisp=StringHHMM.substring(i,i+1);

Seven_seg(3-i,StringDisp.toInt());

}

pixels.show();

Awaked=LOW;

if(StringHHMM==NTPHHMM){

Serial.println("NTP");

ntpAdjust();

//Awaked=HIGH;

}

else if(Awaked==LOW){

Serial.println("Deepsleep");

Awaked=HIGH;

if(StringHHMM!=WiFiHHMM){

ESP.deepSleep(50 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DISABLED);

}

else{

ESP.deepSleep(50 * 1000 * 1000 , WAKE_RF_DEFAULT);

}

//deepsleepモード移行までのダミー命令

delay(1000);

}

Serial.println("idle");

pStringHHMM=StringHHMM;

delay(950);

}

void Seven_seg(int d,int i){

boolean led[7];

switch(i){

case 0:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=LOW;

break;

case 1:

led[0]=LOW,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=LOW;

break;

case 2:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=LOW,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=LOW,led[6]=HIGH;

break;

case 3:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=HIGH;

break;

case 4:

led[0]=LOW,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;

break;

case 5:

led[0]=HIGH,led[1]=LOW,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;

break;

case 6:

led[0]=HIGH,led[1]=LOW,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;

break;

case 7:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=LOW,led[6]=LOW;

break;

case 8:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=HIGH,led[4]=HIGH,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;

break;

case 9:

led[0]=HIGH,led[1]=HIGH,led[2]=HIGH,led[3]=LOW,led[4]=LOW,led[5]=HIGH,led[6]=HIGH;

break;

}

for(int j=0;j<7;j++){

if(led[j]){

pixels.setPixelColor(j+7*d, pixels.Color(r,g,b));

}

else{

pixels.setPixelColor(j+7*d, pixels.Color(0,0,0));

}

void ntpAdjust(){

WiFi.begin(ssid, password);

int tries=100;

while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED && tries>0) {

delay ( 500 );

Serial.print ( "." );

tries=tries-1;

}

if(tries>0){

timeClient.begin();

timeClient.update();

NTPstring=timeClient.getFormattedTime();

String Now = NTPstring;

String sH=Now.substring(0,2);

String sM=Now.substring(3,5);

String sS=Now.substring(7,9);

int hnow=sH.toInt();

int mnow=sM.toInt();

int snow=sS.toInt();

Serial.print(hnow),Serial.print(":");

Serial.print(mnow),Serial.print(":");

Serial.println(snow);

rtc.setTime(hnow, mnow, snow);

}

2017.1.21

5V駆動のステッピングモーターを試す

28BYJ48 DC 5V 4-フェーズ5線式ステッピングモータとULN2003ドライバボード
これも去年の春に購入したまま眠っていたパーツです。中国直送で200円前後で購入できます。

便利なライブラリを見つけて動かしてみたという段階です。通常のstepperライブラリではなく、AccelStepperというライブラリを使うことでハーフステップで滑らかに駆動することができます。28BYJ-48モーターでの使い方は42Botsの記事に従いました。

回転数は1000pps(およそ15rpm)が上限で、それ以上はトルクが小さくなり指でシャフトをつまむと止まってしまいます。

//http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduino-uno/

//Yes. It also helps that I've done the experiment with a fragment of mirror on the motor shaft,
// a laser pointer, and a bit of tape on the wall, confirming the 4096 and refuting the 4048.
#include <AccelStepper.h>
#define HALFSTEP 8

// Motor pin definitions
#define motorPin1  8     // IN1 on the ULN2003 driver 1
#define motorPin2  9     // IN2 on the ULN2003 driver 1
#define motorPin3  10     // IN3 on the ULN2003 driver 1
#define motorPin4  11     // IN4 on the ULN2003 driver 1

// Initialize with pin sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for using the AccelStepper with 28BYJ-48
AccelStepper stepper1(HALFSTEP, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

void setup() {
  stepper1.setMaxSpeed(1000.0);
  stepper1.setAcceleration(500.0);
  stepper1.setSpeed(2000);
  stepper1.moveTo(40760);

}//--(end setup )---

void loop() {

  //Change direction when the stepper reaches the target position
  if (stepper1.distanceToGo() == 0) {
    stepper1.moveTo(-stepper1.currentPosition());
  }
  stepper1.run();
}

//http://42bots.com/tutorials/28byj-48-stepper-motor-with-uln2003-driver-and-arduino-uno/

//Yes. It also helps that I've done the experiment with a fragment of mirror on the motor shaft,

// a laser pointer, and a bit of tape on the wall, confirming the 4096 and refuting the 4048.

#include <AccelStepper.h>

#define HALFSTEP 8

// Motor pin definitions

#define motorPin1 8 // IN1 on the ULN2003 driver 1

#define motorPin2 9 // IN2 on the ULN2003 driver 1

#define motorPin3 10 // IN3 on the ULN2003 driver 1

#define motorPin4 11 // IN4 on the ULN2003 driver 1

// Initialize with pin sequence IN1-IN3-IN2-IN4 for using the AccelStepper with 28BYJ-48

AccelStepper stepper1(HALFSTEP, motorPin1, motorPin3, motorPin2, motorPin4);

void setup() {

stepper1.setMaxSpeed(1000.0);

stepper1.setAcceleration(500.0);

stepper1.setSpeed(2000);

stepper1.moveTo(40760);

}//--(end setup )---

void loop() {

//Change direction when the stepper reaches the target position

if (stepper1.distanceToGo() == 0) {

stepper1.moveTo(-stepper1.currentPosition());

}

stepper1.run();

}

サウンドボトル

去年購入して手をつけていなかった音声録音モジュールを使ってみたら意外に機能がしっかりしているので「お客さんが近づくと声をかける」サウンドボトルを作ってみました。ヨーグルトの空きボトルでスピーカーボックスを作ったのでしっかりした音量で再生します。音質は誰が録音したのかわかる程度に良い音です。

モジュールにはマイクがハンダ付けされていたので取り外してボトルに取り付けました。マイクを外した時に基板のパターンも剥がれて、それを修復するのに苦労しましたのであまりお勧めしません。

主な部品
ISD1820 音声録音再生モジュール　169円
Arduino Nano互換機　330円
超音波距離センサー　164円
USBポート付き充電用電池ボックス(100円ショップのCan Do（キャンドゥ）)
タクトスイッチ、ブレッドボードなど

動作
タクトスイッチを押しながらマイクに向かって最長10秒録音する。物体が75cmよりも近づくと録音してある音声を再生する。

スケッチ

int Trig = 5;
int Echo = 6;
int Duration;
float Distance;
int Sound = 4;
int DistNear = 75;
boolean SenseNear=LOW;
int farCount=3;
int ResetNear=3;
int RecSW = 2;
int Rec = 3;

void setup() {
  //Serial.begin(9600);
  pinMode(Trig,OUTPUT);
  pinMode(Echo,INPUT);
  pinMode(Sound,OUTPUT);
  pinMode(RecSW,INPUT_PULLUP);
  pinMode(Rec,OUTPUT);
}

void loop() {
  while(digitalRead(RecSW)==LOW){
    digitalWrite(Rec,HIGH);
    delay(10);
  }
  digitalWrite(Rec,LOW);
  
  digitalWrite(Trig,LOW);
  delayMicroseconds(1);
  digitalWrite(Trig,HIGH);
  delayMicroseconds(11);
  digitalWrite(Trig,LOW);
  Duration = pulseIn(Echo,HIGH);
  
  if (Duration>0) {
    Distance = Duration/2;
    Distance = Distance*340*100/1000000; // ultrasonic speed is 340m/s = 34000cm/s = 0.034cm/us 
    if(Distance < DistNear && SenseNear== LOW){
      digitalWrite(Sound,HIGH);
      delay(50);
      digitalWrite(Sound,LOW);
      SenseNear = HIGH;
      farCount=ResetNear;
    }
    else if (Distance >= DistNear && SenseNear== HIGH){
      farCount--;
      if(farCount<=0){
        SenseNear = LOW;
      }
    }
    /*
    Serial.print(Duration);
    Serial.print(" us ");
    Serial.print(Distance);
    Serial.println(" cm");
    */
  }
  delay(500);
}

int Trig = 5;

int Echo = 6;

int Duration;

float Distance;

int Sound = 4;

int DistNear = 75;

boolean SenseNear=LOW;

int farCount=3;

int ResetNear=3;

int RecSW = 2;

int Rec = 3;

void setup() {

//Serial.begin(9600);

pinMode(Trig,OUTPUT);

pinMode(Echo,INPUT);

pinMode(Sound,OUTPUT);

pinMode(RecSW,INPUT_PULLUP);

pinMode(Rec,OUTPUT);

}

void loop() {

while(digitalRead(RecSW)==LOW){

digitalWrite(Rec,HIGH);

delay(10);

}

digitalWrite(Rec,LOW);

digitalWrite(Trig,LOW);

delayMicroseconds(1);

digitalWrite(Trig,HIGH);

delayMicroseconds(11);

digitalWrite(Trig,LOW);

Duration = pulseIn(Echo,HIGH);

if (Duration>0) {

Distance = Duration/2;

Distance = Distance*340*100/1000000; // ultrasonic speed is 340m/s = 34000cm/s = 0.034cm/us

if(Distance < DistNear && SenseNear== LOW){

digitalWrite(Sound,HIGH);

delay(50);

digitalWrite(Sound,LOW);

SenseNear = HIGH;

farCount=ResetNear;

}

else if (Distance >= DistNear && SenseNear== HIGH){

farCount--;

if(farCount<=0){

SenseNear = LOW;

}

Serial.print(Duration);

Serial.print(" us ");

Serial.print(Distance);

Serial.println(" cm");

}

delay(500);

}

美しいミニマリズムの8pinoで光る置き物を作る

最近のArduino IDEではボード追加で8pino(Trinket 8MHz)をプログラミングできるようになりました。価格は888円なので中国直送互換機には及びませんが、ボードの小ささでは群を抜いています。

I2Cの加速度センサーで姿勢を検知して傾けるとフルカラーLEDの色や光の強さが変わるようにプログラミングしてみました。

用意した機材
8pino
GY521(加速度・ジャイロセンサー)
マイコン内臓フルカラーLED

機能
加速度センサーで置き物の前後左右方向の傾きに応じて目に配置された２個のLEDの色と明るさが変化します。不感帯を設けて垂直に静止している時には光らないようにしています。

// for 8pino 2017.01.05 Koji Ohashi

#include<Wire.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define PIN 3
//2pixels, pin, RGB bitstream + 800 KHz bitstream
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(2, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800);
const int MPU_addr=0x68;  // I2C address of the MPU-6050
int AcX,AcY;
byte Hue;
int Value;
byte R,G,B;

void setup(){
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(MPU_addr);
  Wire.write(0x6B);  // PWR_MGMT_1 register
  Wire.write(0);     // set to zero (wakes up the MPU-6050)
  Wire.endTransmission(true);
  pinMode(4, OUTPUT);
  strip.begin();
}
void loop(){
  Wire.beginTransmission(MPU_addr);
  Wire.write(0x3B);  // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)
  Wire.endTransmission(false);
  Wire.requestFrom(MPU_addr,4);  // request a total of 14 registers
  AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)    
  AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)
  Hue=byte((atan2(AcX,AcY)/3.14*180+180)/360*255);
  
  Value=max(abs(AcX),abs(AcY));
  Value=max(Value-3276,0);
  Value=int(Value/13108.0*255);
  
  for(int i=0;i<2;i++){
    strip.setPixelColor(i, HV2RGB(Hue,Value));}
  strip.show();
  delay(100);
}

uint32_t HV2RGB(byte H, byte V) {
  H = 255 - H;
  float C= V/255.0;
  if(H < 85) {
    return strip.Color((255-H*3)*C, 0, H*3*C);}
  if(H < 170) {
    H = H - 85;
    return strip.Color(0, H*3*C, (255-H*3)*C);}
  H = H - 170;
  return strip.Color(H*3*C, (255-H*3)*C, 0);
}

// for 8pino 2017.01.05 Koji Ohashi

#include<Wire.h>

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 3

//2pixels, pin, RGB bitstream + 800 KHz bitstream

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(2, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800);

const int MPU_addr=0x68; // I2C address of the MPU-6050

int AcX,AcY;

byte Hue;

int Value;

byte R,G,B;

void setup(){

Wire.begin();

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x6B); // PWR_MGMT_1 register

Wire.write(0); // set to zero (wakes up the MPU-6050)

Wire.endTransmission(true);

pinMode(4, OUTPUT);

strip.begin();

}

void loop(){

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x3B); // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)

Wire.endTransmission(false);

Wire.requestFrom(MPU_addr,4); // request a total of 14 registers

AcX=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)

AcY=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)

Hue=byte((atan2(AcX,AcY)/3.14*180+180)/360*255);

Value=max(abs(AcX),abs(AcY));

Value=max(Value-3276,0);

Value=int(Value/13108.0*255);

for(int i=0;i<2;i++){

strip.setPixelColor(i, HV2RGB(Hue,Value));}

strip.show();

delay(100);

}

uint32_t HV2RGB(byte H, byte V) {

H = 255 - H;

float C= V/255.0;

if(H < 85) {

return strip.Color((255-H*3)*C, 0, H*3*C);}

if(H < 170) {

H = H - 85;

return strip.Color(0, H*3*C, (255-H*3)*C);}

H = H - 170;

return strip.Color(H*3*C, (255-H*3)*C, 0);

}

メモリーが小さいのでプログラムもミニマル目指して推敲を重ねました。「最大5,310バイトのフラッシュメモリのうち、スケッチが5,176バイト（97%）を使っています。グローバル変数は69バイトのRAMを使用しています。」

Arduino GPSロガー (Pro Mini 3.3V版)

道路施設の維持管理のために適切な予防保全が必要と言われていますが、人口が減少がしていく中で山間の生活道路の質を維持するために、コストをかけずに客観的な情報を蓄積していけるシステムが望まれているのではないでしょうか？

Arduino GPSロガーは路面のデコボコの振動を加速度センサーにより定量化しGPSによる位置情報とともにSDカードに記録して路面診断用のデータを蓄積するツールです。

使用するパーツ
Arduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz(スイッチサイエンス 1,243 円)
あるいは互換機　EasyWordMall Pro Mini モジュール Atmega328 3.3V 8M Arduino用 (EasyWordMall　375円)

GPS受信機キット (秋月電子通商 2200円 )1PPS出力付き

 マイクロSDカードスロットDIP化キット(秋月電子通商 300円)

MPU-6050 使用３軸ジャイロスコープ・３軸加速度センサーモジュール(GY-521)(Umemoto LLC 198円)

動作の概要
電源はIoT機器用モバイルバッテリー cheero Canvas 3200mAhがお勧めです。一般的なモバイルバッテリーでは消費電力が小さすぎて自動的に給電が停止してしまいます。USBケーブルの電源線から5VをPro MiniとGPSモジュールに給電し、Pro Miniから供給される3.3VでSDとGY-521に給電します。
GPSから日付、時刻、緯度、経度、捕捉衛星数を読み取ります。加速度・ジャイロセンサーから約50msec毎に200回データを読み取り、進行方向の加速度の平均値と標準偏差、上下方向の加速度の平均値と標準偏差、左右方向の回転角速度の平均値と最大値と最小値を求めます。
測定の周期はおよそ14秒でしたが、日付から自動生成されるファイル名のファイルmm_dd.txtにカンマ区切りで追記されます。

16.12.31追記
GPSでの時刻はUTC(世界協定時)で出力されるので日本では9時間加算する必要があります。日付の繰り上がりなどを考えると面倒なのでUTCで我慢していましたが、落ち着いて考えると日本時間の9時にファイルの日付が変わるのでそれはそれで面倒です。時差を反映させるTimeというライブラリを見つけましたので、実装しました。

データ表示
オープンソースソフトウェアのQGISを使用して表示します。国土地理院のタイル地図に測定点を表示します。例として振動が大きかったポイントは赤い大きな星印、振動が少なかった地点は小さな丸印で表示しています。
結線
(Arduino Pro Mini 3.3V)
[GPS–Pro Mini]
5V–5V
GND–GND
RXD–NC
TXD–D2

[SD–Pro Mini]
DAT2–NC
DAT3–D10
CMD–D11
VDD–3.3V
CLK–D13
VSS–GND
DAT0–D12
DAT1–NC
SWB–NC
SWA–NC

[GY-521–Pro Mini]
VCC–3.3V
GND–GND
SCL–A5(SCL)
SDA–A4(SDA)
XDA–NC
XCL–NC
ADD–NC
INT–NC

[LED–Pro Mini]
RED LED–D9
GREEN LED–D8

時差対応版

#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include<Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <TimeLib.h>
#include <TinyGPS.h>
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
TinyGPS gps;

const int sdsc = 10;
File myFile;
String fileName;

void measure();
const int MPU_addr=0x68;  // I2C address of the MPU-6050
int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;
float dAcX,dAcY,dAcZ,dTmp,dGyZ;
float avedAcX,sigmadAcX,avedAcZ,sigmadAcZ,adGyZ,tdGyZ,bdGyZ;
char saveX[8],ssigX[8];
char saveZ[8],ssigZ[8];

// Offset hours from gps time (UTC)
const int offset = 9;   // Japan Time
//const int offset = 1;   // Central European Time
//const int offset = -5;  // Eastern Standard Time (USA)
//const int offset = -4;  // Eastern Daylight Time (USA)
//const int offset = -8;  // Pacific Standard Time (USA)
//const int offset = -7;  // Pacific Daylight Time (USA)
int Year;
//int year;
byte Month, Day, Hour, Minute, Second, hundredths;
//byte month, day, hour, minute, second, hundredths;
unsigned long age;
float flat, flon, falt;
int isat;
char slat[12],slon[12],salt[12];

int redLED=9;
int greenLED=8;

void setup(){
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(MPU_addr);
  Wire.write(0x6B);  // PWR_MGMT_1 register
  Wire.write(0);     // set to zero (wakes up the MPU-6050)
  Wire.endTransmission(true);
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(9600);
  if (!SD.begin(sdsc)) {
    Serial.println("SD failed");
  }
  pinMode(redLED, OUTPUT);
  pinMode(greenLED, OUTPUT);
}


void loop(){
  bool newData = false;
  unsigned long chars;
  unsigned short sentences, failed;

  // For one second we parse GPS data and report some key values
  for (unsigned long start = millis(); millis() - start < 1000;)
  {
    while (mySerial.available())
    {
      char c = mySerial.read();
      if (gps.encode(c))
        newData = true;
    }
  }

  if (newData)
  {
    gps.crack_datetime(&Year, &Month, &Day, &Hour, &Minute, &Second, &hundredths, &age);
    //gps.crack_datetime(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second, &hundredths, &age);
    setTime(Hour, Minute, Second, Day, Month, Year);
    adjustTime(offset * SECS_PER_HOUR);
    gps.f_get_position(&flat, &flon, &age);
    falt=gps.f_altitude();
    isat=gps.satellites();
    Serial.print(year()); Serial.print("/");
    Serial.print(month()); Serial.print("/");
    Serial.print(day()); Serial.print(",");
    Serial.print(hour()); Serial.print(":");
    Serial.print(minute()); Serial.print(":");
    Serial.print(second()); Serial.print(",");

    dtostrf(flat,9, 6, slat);
    dtostrf(flon,9, 6, slon);
    dtostrf(falt,5, 1, salt);
    Serial.print(slat); Serial.print(",");
    Serial.print(slon); Serial.print(",");
    Serial.print(salt); Serial.print(",");
    Serial.print(isat); Serial.print(",");
  }

  measure();
  
  dtostrf(avedAcX,6, 4, saveX);
  dtostrf(sigmadAcX,6, 4, ssigX);
  dtostrf(avedAcZ,6, 4, saveZ);
  dtostrf(sigmadAcZ,6, 4, ssigZ);
  Serial.print(dTmp); Serial.print(",");
  Serial.print(saveX); Serial.print(",");
  Serial.print(ssigX); Serial.print(",");
  
  Serial.print(saveZ); Serial.print(",");
  Serial.print(ssigZ); Serial.print(",");
  Serial.print(adGyZ); Serial.print(",");
  Serial.print(tdGyZ); Serial.print(",");
  Serial.print(bdGyZ); Serial.print(",");
  Serial.println("");
  digitalWrite(greenLED, LOW);
  digitalWrite(redLED, LOW);

  fileName=String("log/") + month() + "_" + day() + String(".txt");
  Serial.println(fileName);

  //myFile = SD.open("log/roadpm.txt", FILE_WRITE);
  myFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);
  digitalWrite(greenLED, LOW);
  digitalWrite(redLED, LOW);
  unsigned long write_size = myFile.size();
  if (myFile) {
    myFile.print(year()); myFile.print("/");
    myFile.print(month()); myFile.print("/");
    myFile.print(day()); myFile.print(",");
    myFile.print(hour()); myFile.print(":");
    myFile.print(minute()); myFile.print(":");
    myFile.print(second()); myFile.print(",");
    myFile.print(slat); myFile.print(",");
    myFile.print(slon); myFile.print(",");
    myFile.print(salt); myFile.print(",");
    myFile.print(isat); myFile.print(",");
    myFile.print(dTmp); myFile.print(",");
    myFile.print(saveX); myFile.print(",");
    myFile.print(ssigX); myFile.print(",");
    myFile.print(saveZ); myFile.print(",");
    myFile.print(ssigZ); myFile.print(",");
    myFile.print(adGyZ); myFile.print(",");
    myFile.print(tdGyZ); myFile.print(",");
    myFile.print(bdGyZ); myFile.print(",");
    myFile.println("");
    write_size = myFile.size() - write_size;
    myFile.close();
  }
  if(write_size>10){
    digitalWrite(greenLED, HIGH);
  }
  else{
    digitalWrite(redLED, HIGH);
    if(write_size==0){
      SD.begin(sdsc);
    }
  }
}


void measure(){
  int Count=200;
  float SsqdAcX=0.0,SdAcX=0.0;
  float sqdAcX,dAcX;
  float SsqdAcZ=0.0,SdAcZ=0.0;
  float sqdAcZ,dAcZ;
  
  adGyZ=0,tdGyZ=-999.0,bdGyZ=999.0;
  for(int i=0;i<Count;i++){
    Wire.beginTransmission(MPU_addr);
    Wire.write(0x3B);  // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)
    Wire.endTransmission(false);
    Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true);  // request a total of 14 registers
    AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)    
    AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)
    AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3F (ACCEL_ZOUT_H) & 0x40 (ACCEL_ZOUT_L)
    Tmp=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x41 (TEMP_OUT_H) & 0x42 (TEMP_OUT_L)
    GyX=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x43 (GYRO_XOUT_H) & 0x44 (GYRO_XOUT_L)
    GyY=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x45 (GYRO_YOUT_H) & 0x46 (GYRO_YOUT_L)
    GyZ=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x47 (GYRO_ZOUT_H) & 0x48 (GYRO_ZOUT_L)
    
    dAcX=AcX/32768.0*2;
    dAcY=AcY/32768.0*2;
    dAcZ=AcZ/32768.0*2;
    
    sqdAcX=dAcX*dAcX;
    SsqdAcX = SsqdAcX + sqdAcX;
    SdAcX = SdAcX + dAcX;
    sqdAcZ=dAcZ*dAcZ;
    SsqdAcZ = SsqdAcZ + sqdAcZ;
    SdAcZ = SdAcZ + dAcZ;

    dTmp=Tmp/340.00+36.53;
    
    dGyZ=GyZ/32768.0*250;
    if(dGyZ>tdGyZ) tdGyZ=dGyZ;
    if(dGyZ<bdGyZ) bdGyZ=dGyZ;
    adGyZ = adGyZ + dGyZ;
    delay(50);
  }
  avedAcX = SdAcX/Count;
  sigmadAcX = sqrt((SsqdAcX-SdAcX*SdAcX/Count)/(Count-1));
  avedAcZ = SdAcZ/Count;
  sigmadAcZ = sqrt((SsqdAcZ-SdAcZ*SdAcZ/Count)/(Count-1));
  adGyZ=adGyZ/Count;
}

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

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

#include <SPI.h>

#include <SD.h>

#include<Wire.h>

#include <SoftwareSerial.h>

#include <TimeLib.h>

#include <TinyGPS.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX

TinyGPS gps;

const int sdsc = 10;

File myFile;

String fileName;

void measure();

const int MPU_addr=0x68; // I2C address of the MPU-6050

int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;

float dAcX,dAcY,dAcZ,dTmp,dGyZ;

float avedAcX,sigmadAcX,avedAcZ,sigmadAcZ,adGyZ,tdGyZ,bdGyZ;

char saveX[8],ssigX[8];

char saveZ[8],ssigZ[8];

// Offset hours from gps time (UTC)

const int offset = 9; // Japan Time

//const int offset = 1; // Central European Time

//const int offset = -5; // Eastern Standard Time (USA)

//const int offset = -4; // Eastern Daylight Time (USA)

//const int offset = -8; // Pacific Standard Time (USA)

//const int offset = -7; // Pacific Daylight Time (USA)

int Year;

//int year;

byte Month, Day, Hour, Minute, Second, hundredths;

//byte month, day, hour, minute, second, hundredths;

unsigned long age;

float flat, flon, falt;

int isat;

char slat[12],slon[12],salt[12];

int redLED=9;

int greenLED=8;

void setup(){

Wire.begin();

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x6B); // PWR_MGMT_1 register

Wire.write(0); // set to zero (wakes up the MPU-6050)

Wire.endTransmission(true);

Serial.begin(9600);

mySerial.begin(9600);

if (!SD.begin(sdsc)) {

Serial.println("SD failed");

}

pinMode(redLED, OUTPUT);

pinMode(greenLED, OUTPUT);

}

void loop(){

bool newData = false;

unsigned long chars;

unsigned short sentences, failed;

// For one second we parse GPS data and report some key values

for (unsigned long start = millis(); millis() - start < 1000;)

{

while (mySerial.available())

{

char c = mySerial.read();

if (gps.encode(c))

newData = true;

}

if (newData)

{

gps.crack_datetime(&Year, &Month, &Day, &Hour, &Minute, &Second, &hundredths, &age);

//gps.crack_datetime(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second, &hundredths, &age);

setTime(Hour, Minute, Second, Day, Month, Year);

adjustTime(offset * SECS_PER_HOUR);

gps.f_get_position(&flat, &flon, &age);

falt=gps.f_altitude();

isat=gps.satellites();

Serial.print(year()); Serial.print("/");

Serial.print(month()); Serial.print("/");

Serial.print(day()); Serial.print(",");

Serial.print(hour()); Serial.print(":");

Serial.print(minute()); Serial.print(":");

Serial.print(second()); Serial.print(",");

dtostrf(flat,9, 6, slat);

dtostrf(flon,9, 6, slon);

dtostrf(falt,5, 1, salt);

Serial.print(slat); Serial.print(",");

Serial.print(slon); Serial.print(",");

Serial.print(salt); Serial.print(",");

Serial.print(isat); Serial.print(",");

}

measure();

dtostrf(avedAcX,6, 4, saveX);

dtostrf(sigmadAcX,6, 4, ssigX);

dtostrf(avedAcZ,6, 4, saveZ);

dtostrf(sigmadAcZ,6, 4, ssigZ);

Serial.print(dTmp); Serial.print(",");

Serial.print(saveX); Serial.print(",");

Serial.print(ssigX); Serial.print(",");

Serial.print(saveZ); Serial.print(",");

Serial.print(ssigZ); Serial.print(",");

Serial.print(adGyZ); Serial.print(",");

Serial.print(tdGyZ); Serial.print(",");

Serial.print(bdGyZ); Serial.print(",");

Serial.println("");

digitalWrite(greenLED, LOW);

digitalWrite(redLED, LOW);

fileName=String("log/") + month() + "_" + day() + String(".txt");

Serial.println(fileName);

//myFile = SD.open("log/roadpm.txt", FILE_WRITE);

myFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);

digitalWrite(greenLED, LOW);

digitalWrite(redLED, LOW);

unsigned long write_size = myFile.size();

if (myFile) {

myFile.print(year()); myFile.print("/");

myFile.print(month()); myFile.print("/");

myFile.print(day()); myFile.print(",");

myFile.print(hour()); myFile.print(":");

myFile.print(minute()); myFile.print(":");

myFile.print(second()); myFile.print(",");

myFile.print(slat); myFile.print(",");

myFile.print(slon); myFile.print(",");

myFile.print(salt); myFile.print(",");

myFile.print(isat); myFile.print(",");

myFile.print(dTmp); myFile.print(",");

myFile.print(saveX); myFile.print(",");

myFile.print(ssigX); myFile.print(",");

myFile.print(saveZ); myFile.print(",");

myFile.print(ssigZ); myFile.print(",");

myFile.print(adGyZ); myFile.print(",");

myFile.print(tdGyZ); myFile.print(",");

myFile.print(bdGyZ); myFile.print(",");

myFile.println("");

write_size = myFile.size() - write_size;

myFile.close();

}

if(write_size>10){

digitalWrite(greenLED, HIGH);

}

else{

digitalWrite(redLED, HIGH);

if(write_size==0){

SD.begin(sdsc);

}

void measure(){

int Count=200;

float SsqdAcX=0.0,SdAcX=0.0;

float sqdAcX,dAcX;

float SsqdAcZ=0.0,SdAcZ=0.0;

float sqdAcZ,dAcZ;

adGyZ=0,tdGyZ=-999.0,bdGyZ=999.0;

for(int i=0;i<Count;i++){

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x3B); // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)

Wire.endTransmission(false);

Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true); // request a total of 14 registers

AcX=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)

AcY=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)

AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x3F (ACCEL_ZOUT_H) & 0x40 (ACCEL_ZOUT_L)

Tmp=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x41 (TEMP_OUT_H) & 0x42 (TEMP_OUT_L)

GyX=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x43 (GYRO_XOUT_H) & 0x44 (GYRO_XOUT_L)

GyY=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x45 (GYRO_YOUT_H) & 0x46 (GYRO_YOUT_L)

GyZ=Wire.read()<<8|Wire.read(); // 0x47 (GYRO_ZOUT_H) & 0x48 (GYRO_ZOUT_L)

dAcX=AcX/32768.0*2;

dAcY=AcY/32768.0*2;

dAcZ=AcZ/32768.0*2;

sqdAcX=dAcX*dAcX;

SsqdAcX = SsqdAcX + sqdAcX;

SdAcX = SdAcX + dAcX;

sqdAcZ=dAcZ*dAcZ;

SsqdAcZ = SsqdAcZ + sqdAcZ;

SdAcZ = SdAcZ + dAcZ;

dTmp=Tmp/340.00+36.53;

dGyZ=GyZ/32768.0*250;

if(dGyZ>tdGyZ) tdGyZ=dGyZ;

if(dGyZ<bdGyZ) bdGyZ=dGyZ;

adGyZ = adGyZ + dGyZ;

delay(50);

}

avedAcX = SdAcX/Count;

sigmadAcX = sqrt((SsqdAcX-SdAcX*SdAcX/Count)/(Count-1));

avedAcZ = SdAcZ/Count;

sigmadAcZ = sqrt((SsqdAcZ-SdAcZ*SdAcZ/Count)/(Count-1));

adGyZ=adGyZ/Count;

}

UTC版

#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include<Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include <TinyGPS.h>
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
TinyGPS gps;

const int sdsc = 10;
File myFile;
String fileName;

void measure();
const int MPU_addr=0x68;  // I2C address of the MPU-6050
int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;
float dAcX,dAcY,dAcZ,dTmp,dGyZ;
float avedAcX,sigmadAcX,avedAcZ,sigmadAcZ,adGyZ,tdGyZ,bdGyZ;
char saveX[8],ssigX[8];
char saveZ[8],ssigZ[8];
int year;
byte month, day, hour, minute, second, hundredths;
unsigned long age;
float flat, flon, falt;
int isat;
char slat[12],slon[12],salt[12];

int redLED=9;
int greenLED=8;

void setup(){
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(MPU_addr);
  Wire.write(0x6B);  // PWR_MGMT_1 register
  Wire.write(0);     // set to zero (wakes up the MPU-6050)
  Wire.endTransmission(true);
  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(9600);
  if (!SD.begin(sdsc)) {
    Serial.println("SD failed");
  }
  pinMode(redLED, OUTPUT);
  pinMode(greenLED, OUTPUT);
}


void loop(){
  bool newData = false;
  unsigned long chars;
  unsigned short sentences, failed;

  // For one second we parse GPS data and report some key values
  for (unsigned long start = millis(); millis() - start < 1000;)
  {
    while (mySerial.available())
    {
      char c = mySerial.read();
      if (gps.encode(c))
        newData = true;
    }
  }

  if (newData)
  {
    gps.crack_datetime(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second, &hundredths, &age);
    gps.f_get_position(&flat, &flon, &age);
    falt=gps.f_altitude();
    isat=gps.satellites();
    Serial.print(year); Serial.print("/");
    Serial.print(month); Serial.print("/");
    Serial.print(day); Serial.print(",");
    Serial.print(hour); Serial.print(":");
    Serial.print(minute); Serial.print(":");
    Serial.print(second); Serial.print(",");

    dtostrf(flat,9, 6, slat);
    dtostrf(flon,9, 6, slon);
    dtostrf(falt,5, 1, salt);
    Serial.print(slat); Serial.print(",");
    Serial.print(slon); Serial.print(",");
    Serial.print(salt); Serial.print(",");
    Serial.print(isat); Serial.print(",");
  }

  measure();
  
  dtostrf(avedAcX,6, 4, saveX);
  dtostrf(sigmadAcX,6, 4, ssigX);
  dtostrf(avedAcZ,6, 4, saveZ);
  dtostrf(sigmadAcZ,6, 4, ssigZ);
  Serial.print(dTmp); Serial.print(",");
  Serial.print(saveX); Serial.print(",");
  Serial.print(ssigX); Serial.print(",");
  
  Serial.print(saveZ); Serial.print(",");
  Serial.print(ssigZ); Serial.print(",");
  Serial.print(adGyZ); Serial.print(",");
  Serial.print(tdGyZ); Serial.print(",");
  Serial.print(bdGyZ); Serial.print(",");
  Serial.println("");
  digitalWrite(greenLED, LOW);
  digitalWrite(redLED, LOW);

  fileName=String("log/") + month + "_" + day + String(".txt");
  Serial.println(fileName);

  //myFile = SD.open("log/roadpm.txt", FILE_WRITE);
  myFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);
  digitalWrite(greenLED, LOW);
  digitalWrite(redLED, LOW);
  unsigned long write_size = myFile.size();
  if (myFile) {
    myFile.print(year); myFile.print("/");
    myFile.print(month); myFile.print("/");
    myFile.print(day); myFile.print(",");
    myFile.print(hour); myFile.print(":");
    myFile.print(minute); myFile.print(":");
    myFile.print(second); myFile.print(",");
    myFile.print(slat); myFile.print(",");
    myFile.print(slon); myFile.print(",");
    myFile.print(salt); myFile.print(",");
    myFile.print(isat); myFile.print(",");
    myFile.print(dTmp); myFile.print(",");
    myFile.print(saveX); myFile.print(",");
    myFile.print(ssigX); myFile.print(",");
    myFile.print(saveZ); myFile.print(",");
    myFile.print(ssigZ); myFile.print(",");
    myFile.print(adGyZ); myFile.print(",");
    myFile.print(tdGyZ); myFile.print(",");
    myFile.print(bdGyZ); myFile.print(",");
    myFile.println("");
    write_size = myFile.size() - write_size;
    myFile.close();
  }
  if(write_size>10){
    digitalWrite(greenLED, HIGH);
  }
  else{
    digitalWrite(redLED, HIGH);
    if(write_size==0){
      SD.begin(sdsc);
    }
  }
}


void measure(){
  int Count=200;
  float SsqdAcX=0.0,SdAcX=0.0;
  float sqdAcX,dAcX;
  float SsqdAcZ=0.0,SdAcZ=0.0;
  float sqdAcZ,dAcZ;
  
  adGyZ=0,tdGyZ=-999.0,bdGyZ=999.0;
  for(int i=0;i<Count;i++){
    Wire.beginTransmission(MPU_addr);
    Wire.write(0x3B);  // starting with register 0x3B (ACCEL_XOUT_H)
    Wire.endTransmission(false);
    Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true);  // request a total of 14 registers
    AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)    
    AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3D (ACCEL_YOUT_H) & 0x3E (ACCEL_YOUT_L)
    AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x3F (ACCEL_ZOUT_H) & 0x40 (ACCEL_ZOUT_L)
    Tmp=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x41 (TEMP_OUT_H) & 0x42 (TEMP_OUT_L)
    GyX=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x43 (GYRO_XOUT_H) & 0x44 (GYRO_XOUT_L)
    GyY=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x45 (GYRO_YOUT_H) & 0x46 (GYRO_YOUT_L)
    GyZ=Wire.read()<<8|Wire.read();  // 0x47 (GYRO_ZOUT_H) & 0x48 (GYRO_ZOUT_L)
    
    dAcX=AcX/32768.0*2;
    dAcY=AcY/32768.0*2;
    dAcZ=AcZ/32768.0*2;
    
    sqdAcX=dAcX*dAcX;
    SsqdAcX = SsqdAcX + sqdAcX;
    SdAcX = SdAcX + dAcX;
    sqdAcZ=dAcZ*dAcZ;
    SsqdAcZ = SsqdAcZ + sqdAcZ;
    SdAcZ = SdAcZ + dAcZ;

    dTmp=Tmp/340.00+36.53;
    
    dGyZ=GyZ/32768.0*250;
    if(dGyZ>tdGyZ) tdGyZ=dGyZ;
    if(dGyZ<bdGyZ) bdGyZ=dGyZ;
    adGyZ = adGyZ + dGyZ;
    delay(50);
  }
  avedAcX = SdAcX/Count;
  sigmadAcX = sqrt((SsqdAcX-SdAcX*SdAcX/Count)/(Count-1));
  avedAcZ = SdAcZ/Count;
  sigmadAcZ = sqrt((SsqdAcZ-SdAcZ*SdAcZ/Count)/(Count-1));
  adGyZ=adGyZ/Count;
}

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

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

#include <SPI.h>

#include <SD.h>

#include<Wire.h>

#include <SoftwareSerial.h>

#include <TinyGPS.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX

TinyGPS gps;

const int sdsc = 10;

File myFile;

String fileName;

void measure();

const int MPU_addr=0x68; // I2C address of the MPU-6050

int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;

float dAcX,dAcY,dAcZ,dTmp,dGyZ;

float avedAcX,sigmadAcX,avedAcZ,sigmadAcZ,adGyZ,tdGyZ,bdGyZ;

char saveX[8],ssigX[8];

char saveZ[8],ssigZ[8];

int year;

byte month, day, hour, minute, second, hundredths;

unsigned long age;

float flat, flon, falt;

int isat;

char slat[12],slon[12],salt[12];

int redLED=9;

int greenLED=8;

void setup(){

Wire.begin();

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x6B); // PWR_MGMT_1 register

Wire.write(0); // set to zero (wakes up the MPU-6050)

Wire.endTransmission(true);

Serial.begin(9600);

mySerial.begin(9600);

if (!SD.begin(sdsc)) {

Serial.println("SD failed");

}

pinMode(redLED, OUTPUT);

pinMode(greenLED, OUTPUT);

}

void loop(){

bool newData = false;

unsigned long chars;

unsigned short sentences, failed;

// For one second we parse GPS data and report some key values

for (unsigned long start = millis(); millis() - start < 1000;)

{

while (mySerial.available())

{

char c = mySerial.read();

if (gps.encode(c))

newData = true;

}

if (newData)

{

gps.crack_datetime(&year, &month, &day, &hour, &minute, &second, &hundredths, &age);

gps.f_get_position(&flat, &flon, &age);

falt=gps.f_altitude();

isat=gps.satellites();

Serial.print(year); Serial.print("/");

Serial.print(month); Serial.print("/");

Serial.print(day); Serial.print(",");

Serial.print(hour); Serial.print(":");

Serial.print(minute); Serial.print(":");

Serial.print(second); Serial.print(",");

dtostrf(flat,9, 6, slat);

dtostrf(flon,9, 6, slon);

dtostrf(falt,5, 1, salt);

Serial.print(slat); Serial.print(",");

Serial.print(slon); Serial.print(",");

Serial.print(salt); Serial.print(",");

Serial.print(isat); Serial.print(",");

}

measure();

dtostrf(avedAcX,6, 4, saveX);

dtostrf(sigmadAcX,6, 4, ssigX);

dtostrf(avedAcZ,6, 4, saveZ);

dtostrf(sigmadAcZ,6, 4, ssigZ);

Serial.print(dTmp); Serial.print(",");

Serial.print(saveX); Serial.print(",");

Serial.print(ssigX); Serial.print(",");

Serial.print(saveZ); Serial.print(",");

Serial.print(ssigZ); Serial.print(",");

Serial.print(adGyZ); Serial.print(",");

Serial.print(tdGyZ); Serial.print(",");

Serial.print(bdGyZ); Serial.print(",");

Serial.println("");

digitalWrite(greenLED, LOW);

digitalWrite(redLED, LOW);

fileName=String("log/") + month + "_" + day + String(".txt");

Serial.println(fileName);

//myFile = SD.open("log/roadpm.txt", FILE_WRITE);

myFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);

digitalWrite(greenLED, LOW);

digitalWrite(redLED, LOW);

unsigned long write_size = myFile.size();

if (myFile) {

myFile.print(year); myFile.print("/");

myFile.print(month); myFile.print("/");

myFile.print(day); myFile.print(",");

myFile.print(hour); myFile.print(":");

myFile.print(minute); myFile.print(":");

myFile.print(second); myFile.print(",");