今までの集大成。
以下の機器を接続します。
・LCDディスプレイ
・温度湿度センサー
・距離センサーでの計測結果
なお、Paspberry Pi Zeroで稼働させていますが、安定しています。
1. 仕様
いろいろな情報を１秒ごとにLCDディスプレイに表示します。
・現在の日時
・温度・湿度
・CPU温度、使用率・メモリの使用量、総量
・センサーからの距離と着席状態
着席状態については、センサーをデスクに座った際に反応する位置に設置し、以下の条件で働いている、いないを判定、表示します。
（デスクに座っているだけで働いているとみなすのが正しいとは思っていませんが、あくまで目安ということで）
・働いている状態
着席している場合（距離センサーが30cm以内のものに反応した）
・働いていない状態
着席していない状態が10分(600秒)以上続いた場合
2. 配線図
今まで接続したものをすべて接続します。
取り回し次第で、配線はきれいになると思います。
3. Pythonプログラミング
少し長めですが、難しいことはあまりしていません。
メインループにて、定期的に関数を呼び出し、取得したものをLCDディスプレイに表示しているだけです。
# -*- coding: utf-8 -*- # 日本語コメントをエラーとしないように、UTF-8で保存 # 使用するライブラリのインポート import time from time import sleep import smbus import datetime import subprocess import re import psutil import RPi.GPIO as GPIO # 定数の定義 # LCDディスプレイのI2Cのアドレス LCD_I2C_ADDR = 0x27 # LCDの１行目のアドレス LCD_LINE_1 = 0x80 # LCDの２行目のアドレス LCD_LINE_2 = 0xC0 # １行あたりの文字数 LCD_WIDTH = 16 # バックライトのON/OFF(ON:0X08, OFF:0X00を指定) LCD_BACKLIGHT = 0X08 LCD_CHR = 1 LCD_CMD = 0 ENABLE = 0b00000100 E_PULSE = 0.0005 E_DELAY = 0.0005 # HC-SR04のGPIOピン番号 PIN_TRIG = 24 PIN_ECHO = 25 # 音速(cm / s) SPEED_OF_SOUND = 33145 def init_lcd(): """ LCDの初期化処理 """ lcd_byte(0x33, LCD_CMD) lcd_byte(0x32, LCD_CMD) lcd_byte(0x06, LCD_CMD) lcd_byte(0x0C, LCD_CMD) lcd_byte(0x28, LCD_CMD) lcd_byte(0x01, LCD_CMD) sleep(E_DELAY) def lcd_byte(bits, mode): """ LCDへの書き込み2 """ bits_high = mode | (bits & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT bits_low = mode | ((bits << 4) & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT bus.write_byte(LCD_I2C_ADDR, bits_high) lcd_toggle_enable(bits_high) bus.write_byte(LCD_I2C_ADDR, bits_low) lcd_toggle_enable(bits_low) def lcd_toggle_enable(bits): """ LCDへの書き込みサブ """ sleep(E_DELAY) bus.write_byte(LCD_I2C_ADDR, (bits | ENABLE)) sleep(E_PULSE) bus.write_byte(LCD_I2C_ADDR, (bits & ~ENABLE)) sleep(E_DELAY) def lcd_string(message: str, dispLine): """ LCDへの文字の表示(半角文字列のみ) """ # 表示対象行の初期化 lcd_byte(dispLine, LCD_CMD) # 文字列を１行あたりの文字数に調整 message = message.ljust(LCD_WIDTH) # 表示処理 for dispIndex in range(LCD_WIDTH): lcd_byte(ord(message[dispIndex]), LCD_CHR) # -*- coding: utf-8 -*- # 日本語コメントをエラーとしないように、UTF-8で保存 # 使用するライブラリのインポート import smbus from time import sleep def tempelature_humidity(): """ 温度と湿度を取得する """ ADR = 0x44 # I2Cの取得 ic2 = smbus.SMBus(1) # 測定頻度の設定 ic2.write_byte_data(ADR, 0x23, 0x34) sleep(0.5) # 測定値の読出し ic2.write_byte_data(ADR, 0xe0, 0x0) sleep(0.5) # 6バイト取得 d = ic2.read_i2c_block_data(ADR, 0x0, 6) # 0~1バイトが温度 # 測定データ(生データ)を取得 t = ((d[0]) << 8) | (d[1]) # 換算する t = -45 + (175 * t / 65535) # 3~4バイトが湿度 # 測定データ(生データ)を取得 h = ((d[3]) << 8) | (d[4]) # 換算する h = 100 * h / 65535 # 結果を返却 return t, h def cpu_temp(): """ CPU温度の取得 """ f = open("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp","r") cpu_temp = 0 for t in f: cpu_temp = t[:2] # 小数点以下2桁まで表示する場合 # cpu_temp = t[:2]+"."+t[2:3] f.close() return cpu_temp def cpu_temp_command(): """ CPU温度の取得(コマンドで取得) """ proc = subprocess.run(["vcgencmd", "measure_temp"], stdout = subprocess.PIPE, stderr = subprocess.PIPE) cpu_temp = re.split("[=\']", proc.stdout.decode("utf8"))[1] return float(cpu_temp) def cpu_percent(): """ CPU使用率の取得 """ cpu_percent = psutil.cpu_percent(interval=1) return round(cpu_percent) def memory_info(): """ メモリ情報(使用量[MB]、総量[MB])の取得 """ mem = psutil.virtual_memory() mem_used = round(mem.used / 1024 / 1024) mem_total = round(mem.total / 1024 / 1024) return (mem_used, mem_total) def init_GPIO(): """ GPIOの初期設定 """ GPIO.setwarnings(False) GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(PIN_TRIG, GPIO.OUT) GPIO.setup(PIN_ECHO, GPIO.IN) def calc_distance(): """ センサーからの距離を算出 """ # ２回計測して、小さいほうを返す distance = [0, 0] for count in range(0, 2): # 0.5秒ほど落ち着かせる GPIO.output(PIN_TRIG, GPIO.LOW) sleep(0.5) # 0.00001秒間、超音波を発射 GPIO.output(PIN_TRIG, True) sleep(0.00001) GPIO.output(PIN_TRIG, False) # 超音波が跳ね返ってくるまでの時間を計測 while GPIO.input(PIN_ECHO) == 0: signaloff = time.time() while GPIO.input(PIN_ECHO) == 1: signalon = time.time() time_passed = signalon - signaloff # 距離を計算する(音速 * 超音波を出力、戻ってくるまでの時間 / 2) distance[count] = SPEED_OF_SOUND * time_passed / 2 distance.sort() return distance[0] # I2Cの取得 bus = smbus.SMBus(1) try: # LCD初期化 init_lcd() # GPIOの初期化 init_GPIO() # 無限ループ、各情報を１秒間隔で表示 dispMode = 0 # 最終着席時間(最後にセンサーからの距離が30cm以下だった日時、時間(着席時間)) workLastTime = None while True: if (dispMode == 0): # 「年月日と時分秒」を表示 now = datetime.datetime.now() lcd_string(f'date: {now.strftime("%Y/%m/%d")}' , LCD_LINE_1) lcd_string(f'time: {now.strftime("%H:%M:%S")}', LCD_LINE_2) dispMode = 1 elif (dispMode == 1): # 「温度と湿度」を表示 templature , humidity = tempelature_humidity() lcd_string(f'temp: {str(templature)[:4]}\337C', LCD_LINE_1) lcd_string(f'hum : {str(humidity)[:4]}%', LCD_LINE_2) dispMode = 2 elif (dispMode == 2): # 「CPU温度」「CPU使用率」と「メモリ情報」を表示 mem_info = memory_info() lcd_string(f'cpu : {cpu_temp()}\337C {cpu_percent()}%', LCD_LINE_1) lcd_string(f'mem : {mem_info[0]}/{mem_info[1]}MB', LCD_LINE_2) dispMode = 3 elif (dispMode == 3): # 「センサーからの距離」を取得 distance = f'{calc_distance():.3f}' # 30cm以下の場合、最終着席時間を書き換える if float(distance) <= 30.0: workLastTime = datetime.datetime.now() # 最終着席時間から10分(600秒)未満の場合は、働いているとみなす working = False if workLastTime != None and (datetime.datetime.now() - workLastTime).seconds < 600: working = True # 働いている、いないにより表示を切り替える line2 = '' if working == False: if workLastTime == None: # 働いておらず、最終着席時間が未設定(初期状態) line2 = 'Squeeze !!' else: # 働いておらず、最終着席時間から時間がたっている line2 = f'Squeeze:{workLastTime.strftime("%H:%M:%S")}' else: # 働いている line2 = f'last: {workLastTime.strftime("%H:%M:%S")}' # 表示する lcd_string(f'dist: {distance: >7} cm', LCD_LINE_1) lcd_string(line2, LCD_LINE_2) sleep(1) dispMode = 0 finally: lcd_byte(0x01, LCD_CMD)
