【Python/Arduino】気温をパソコンでリアルタイムグラフ表示

Arduinoマイコンで計測した温度をPythonを用いてPCで受け取って表示する方法をソースコード付きで解説します。

気温をリアルタイムグラフ表示

前回までは、Arduinoマイコンと温度センサ(LM35DZ)を用いて気温（温度）を計測し、その結果をシリアル通信でPCに転送して表示させました。

前回までの記事

【Python/Arduino】気温をパソコンでリアルタイム表示

この記事では、Arduinoマイコンで計測した温度をPythonを用いてPCで受け取って表示する方法をソースコード付きで解説します。

【Python/Arduino】気温データをパソコンで表示②

この記事では、Arduinoで測定した温度をパソコンで表示する方法をソースコード付きで解説します。

今回は、PythonとMatplotlibモジュールでリアルタイムグラフにして表示してみました。

回路構成(配線図)

Arduinoと電子部品の構成・配線は下記の通りです。

【電子部品】
・Arduino UNO (1個)
・温度センサ(LM35DZ)
・ジャンプワイヤー(数本)

①Arduinoが接続されているコムポート(ここではCOM5)を指定して開く
②画面サイズを設定する
③Pygameを初期化する
④画面を作成する
⑤タイトルバーの文字列をセットする
⑥表示する文字のtype，サイズを決める
⑦画面のクリア（真っ黒に塗りつぶす）
⑧シリアルポートから温度データを行終端まで読み込む
⑨読み込んだ温度データの行終端コードを削除する
⑩温度データを画面の指定した位置に表示する
⑪画面を更新して、変更を反映する
⑫配列に左詰めで温度データを挿入する
⑬Y軸のデータ(温度)を更新する
⑭シリアルポートから温度データを行終端まで読み込む
⑮リアルタイムグラフを表示する
⑯温度計測の画面にある終了ボタンが押されるまで7～15を繰り返す

Arduino側

float a_in; // アナログ入力値(0〜203) float temp_c = 0; // 摂氏値( ℃ ) void setup(){ Serial.begin(9600); // シリアル通信速度 } void loop(){ // アナログピンから計測値を取得(0〜203) a_in = analogRead(0); // 入力値を摂氏に換算 temp_c = ((5 * a_in) / 1024) * 100; // 改行しながら出力 Serial.println( temp_c ); // 1000ms待機 delay(1000); }

パソコン側（Python)

# -*- coding: utf-8 -*- import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import pygame from pygame.locals import * import serial import sys def main(): ser = serial.Serial("COM7") # COMポート(Arduino接続) temps = [0]*100 # 温度格納 t = np.arange(0,100,1) plt.ion() pygame.init() # Pygameを初期化 screen = pygame.display.set_mode((200, 200)) # 画面作成(100×100) pygame.display.set_caption("傾斜角度") # タイトルバー font = pygame.font.Font(None, 50) # 文字の設定 while True: screen.fill((0,0,0)) # 画面のクリア temp = ser.readline().rstrip() # \nまで読み込む(\nは削除) text = font.render(temp + "[C]", False, (255,255,255)) # 表示する文字の設定 screen.blit(text, (10, 10)) # レンダ，表示位置 pygame.display.flip() # 画面を更新して、変更を反映 # 温度データのリスト更新 temps.pop(99) temps.insert(0,float(temp)) # グラフ表示設定 line, = plt.plot(t, temps, 'r-',label="Temperature[C]") # Y軸更新 line.set_ydata(temps) plt.title("Real-time temperature") plt.xlabel("Time [s]") plt.ylabel("Temperature [Celsius]") plt.legend() plt.grid() plt.xlim([1,100]) plt.ylim([0,40]) plt.draw() plt.clf() for event in pygame.event.get(): # 終了ボタンが押されたら終了処理 if event.type == QUIT: pygame.quit() ser.close() plt.close() sys.exit() if __name__ == '__main__': main()

※上記のプログラムを動作させるのはライブラリ「Matplotlib」「NumPy」「Pygame」が必要です。

実行結果

サンプルプログラムの実行結果は下記の通りです。