【Arduino】ArduinoからのデータをPythonで可視化してみる

2022年11月21日2024年1月1日

どうも、エピックです。

この記事ではArduinoからCdsセルでデータを取得しPythonで可視化する方法について紹介します。

大まかな手順を確認する

今回の次の手順で実施しました。

部品を調達する
組み立てる
Arduinoのコードを書く
Pythonのコードを書く
実行する

順番に説明していきます。

部品を調達する

今回は次の部品を調達しました。

Arduino Uno R3
ブレッドボード
Cdsセル 1個
LED 1個
1kΩ抵抗(茶黒赤金) 1本
330Ω抵抗(橙橙茶金) 1本
ジャンパワイヤ（オス-オス）5本

少し割高ではありますが、こちらのスターターセットで全て揃います。

Arduinoをはじめようキット

created by Rinker

スイッチサイエンス

Amazon

組み立てる

部品を組み立てていきます。

回路はこんな感じにしました。回路図のルールは身についていないので悪しからず。

組み上げた状態はこんな感じ。

Arduinoのコードを書く

Arduino IDE を使ってプログラムしていきます。

まだインストールしていないという方はこちらからソフトウェアダウンロードできます。

Arduino公式

Arduinoに読み込ませるプログラムは次のようにしました。

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // analogRead()では0-1023の値を返す
  int val = analogRead(0);
  int led = val/4;
　
  // LEDの明るさは0-255
  Serial.println(led);
  analogWrite(3,led);

  delay(100);
}

これで Arduino上の A0 ピンから取得したデータを 0.1 秒ごとに PC で受信できるようになります。

右上の虫眼鏡マークを押す事でIDE上でその様子を確認することができます。

Pythonのコードを書く

続いてPython コードを書いていきます。

Arduinoが接続されているシリアルポートを指定します。

ser.port の値は、環境に応じ変更してください。

import serial
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import datetime

ser = serial.Serial()
ser.baudrate = 9600
ser.port = "/dev/cu.usbmodem141301"
ser.open()

timezone = datetime.timezone(datetime.timedelta(hours=9))

# 0で初期化した配列を生成
t = np.zeros(100)
y = np.zeros(100)

plt.ion()
plt.figure()
li, = plt.plot(t, y)
plt.ylim(0, 255)
plt.xlabel("time")
plt.ylabel("brightness")
plt.title("brightness time plot")

time = 0

while True:
    try:
        time += 0.1
        ser.write("*".encode())
        now = datetime.datetime.now(timezone).strftime('%Y%m%d%H%M%S')
        data = ser.readline().strip().rsplit()
        print(now, data)
        t = np.append(t, time)
        t = np.delete(t, 0)
        y = np.append(y, float(data[0]))
        y = np.delete(y, 0)

        li.set_xdata(t)
        li.set_ydata(y)
        plt.xlim(min(t), max(t))
        plt.draw()

        plt.pause(0.015)


# [Control]+[C]で終了
    except KeyboardInterrupt:
        ser.close()
        break

注意点ですが、pipでインストールライブラリは serial ではなく pyserial になります。