Python を使用した Arduino プログラミングは、エレクトロニクスやソフトウェア開発に情熱を注ぐ人々に可能性の世界を開きます。これら 2 つのツールを統合すると、マイクロコントローラーとしての Arduino の多用途性と Python のパワーとシンプルさを組み合わせて革新的なプロジェクトを作成できます。この記事では、両方の世界を接続する方法を学び、これらのテクノロジを使用して独自のアプリケーションの開発を開始するための重要な手順を詳しく説明します。
Arduinoの、のプラットフォーム hardware libreは使いやすさと適応性の高さで知られていますが、 Python は高級プログラミング言語であり、そのシンプルさと有効性で際立っています。 Arduino は通常、C++ に基づいた独自の言語でプログラムされますが、次のようなライブラリのおかげで、Python を使用して通信することが可能です。 Pyシリアル、シリアル ポートを介した通信が可能になります。ここでは、基本原理からより高度な実践例まで、この統合を実行する方法を徹底的に検討します。
開始要件
Python で Arduino のプログラミングを開始する前に、必要なツールと構成が揃っていることを確認することが重要です。
- Arduinoボード: のようなモデル Arduino UNO, このタイプのプロジェクトには、Nano または Mega が最適です。
- ケーブルUSB：Arduinoボードをコンピュータに接続するために必要です。
- Pythonがインストールされています: Python の最新バージョンは、公式 Web サイトからダウンロードできます。
- PySerial ライブラリをインストールする: このライブラリは、Arduino と Python 間の通信を確立するために重要です。コマンドを実行するとインストールされます
pip install pyserial.
Arduinoの基本構成
Arduino を Python に接続する最初のステップは、 スケッチ Arduinoから。 Arduino IDE で書かれたこのコードにより、Python が送信したデータをボードが受信して処理できるようになります。たとえば、次のプログラムを使用すると、受信したデータに応じてピン 13 の LED をオンまたはオフにすることができます。
void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(13, 出力); } void ループ() { if (Serial.available() > 0) { char データ = Serial.read(); if (データ == '1') {digitalWrite(13, HIGH); } else if (データ == '0') {digitalWrite(13, LOW); } } }
このコードは、シリアル ポート経由で 9600 ボーで通信を確立し、文字の受信を待ちます。 '1' o '0' 内蔵 LED をオンまたはオフにします。
Pythonとの接続
Arduino を構成したら、ボードへの接続を確立してコマンドを送信する Python プログラムを作成します。以下はライブラリを使用した簡単な例です Pyシリアル:
importserial import time # Arduino シリアルポート設定 =serial.Serial('COM3', 9600) time.sleep(2) # 接続が安定するまで待機 # コマンドを送信 arduino.write(b'1') print("LED on " ) time.sleep(2) arduino.write(b'0') print("LED オフ") arduino.close()
このスクリプトはシリアル ポートを開き、コマンドを送信します。 '1' LED をオンにするには、2 秒待ってから送信します '0' オフにします。オペレーティング システムとボードの接続に従って COM ポートを調整してください。
シリアルポートの識別
Arduino と Python が適切に通信するには、Arduino が接続されているシリアル ポートを識別することが重要です。で Windows, デバイスマネージャーから確認できます。システム内 Linux o macOS、コマンドを使用します ls /dev/ ターミナルで次のようなものを見つけます / dev / ttyUSB0.
高度な例: センサーの読み取り
Arduino と Python 間の通信のもう 1 つの実用的な用途は、Arduino に接続されたセンサーからデータを読み取り、それを Python でリアルタイムに表示することです。たとえば、 温度センサー:
Arduinoコード:
int センサーピン = A0; void setup() { Serial.begin(9600); void loop() { int sensorValue =analogRead(sensorPin); Serial.println(sensorValue);遅延(1000); }
Python コード:
インポートシリアルインポート時間 arduino = Serial.Serial('COM3', 9600) time.sleep(2) while True: sensor_data = arduino.readline().decode('utf-8').strip() print(f"Valueセンサー: {sensor_data}")
この例では、Arduino でセンサー値を受信し、Python コンソールに出力して、データをリアルタイムで監視できるようにします。
人工視覚で広がる可能性
プロジェクトを次のレベルに引き上げたい場合は、開発タスクに Python と Arduino を統合できます。 人工視覚 OpenCVを使用します。たとえば、誰かがマスクを着用しているかどうかを検出し、結果に応じて色付きの LED ライトを点灯するシステムは次のとおりです。
- Un LEDアズール 人がマスクを着用していることを示します。
- Un レッドLED マスクを検出しない場合に点灯します。
Mediapipe と OpenCV を使用すると、顔検出用のモデルをトレーニングし、その結果を Arduino に送信して、それに応じて LED を駆動できます。
Arduino と Python を組み合わせることで、創造的で教育的なプロジェクトに無数の可能性が広がります。 LED の制御などの単純なタスクから、センサーやマシン ビジョンを使用した高度なアプリケーションまで、これらのツールは、エレクトロニクスとプログラミングの学習を最大限に高めるための完璧な組み合わせを提供します。