製品レビュー｜電子機器１：温度センサー（ADT7410）

[Terminal]
pip install smbus

[IN]
# 指定ビット(Default:8bit)の固定幅で2進数をフォーマットする関数
def format_binary(num, bits=8):
    return f'{num:0{bits}b}'

def calc_ADC_code_Positive(temp:int):
    return 16 * temp
def calc_ADC_code_Negative(temp:int):
    return 16 * temp + 8192

tempertures = [-55, -50, -25, -0.0625, 0, 0.0625, 25, 50, 125, 150, 255, 255.9375, 256]
ADC_code_dec = [calc_ADC_code_Negative(temp) if temp < 0 else calc_ADC_code_Positive(temp) for temp in tempertures]
datas_binary = [format_binary(int(temp), bits=12) for temp in ADC_code_dec]
datas_hex = [f'{int(temp):04X}' for temp in ADC_code_dec]

df = pd.DataFrame({'温度(℃)':tempertures, 
                   'ADCコード(10進数)':ADC_code_dec, 
                   'ADCコード(2進数)':datas_binary, 
                   'ADCコード(16進数)':datas_hex})

df

[OUT]

[Terminal]
sudo i2cdetect -y 1

[ADT7410.py]
import smbus
import time
import argparse

#可視化用にargparseを設定
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('--verbose', '-v', action='store_true') #引数があるときはTrue, ないときはFalse
args = parser.parse_args()

#バイナリの動きを可視化
def format_binary(num, bits=8):
    return f'{num:0{bits}b}'

#センサー情報取得用のコード
bus = smbus.SMBus(1) #Raspberry PiのI2Cバスの指定

def adt7410(address, register, num_bytes, verbose=False, verbose2=False):
    block = bus.read_i2c_block_data(address, register, num_bytes) #I2Cデータの読み込み
    data = (block[0] <<8 | block[1]) >>3 #データの結合とシフト
    if (data >= 4096): 
        data -= 8192
    temp = data * 0.0625
    if verbose:
        print(f'block: {block}, data: {data}, temp: {temp}')
        print(f'block0: {format_binary(block[0])} , block1: {format_binary(block[1])}')
        print(f'block0 <<8: {format_binary(block[0] <<8)}')
        print(f'block0 <<8 | block1: {format_binary(block[0] <<8 | block[1])}')
        print(f'(block[0] <<8 | block[1]) >>3: {format_binary((block[0] <<8 | block[1]) >>3)}', end='\n\n')
    return temp

#条件設定
address = 0x48 #ADT7410のI2Cアドレス
register = 0x00 #温度データのレジスタ
num_bytes = 2 #読み込むバイト数: 2バイト

try:
    while True:
        value = adt7410(address, register, num_bytes, args.verbose) #温度データの取得
        print(f'Temp.= {value}°C')
        time.sleep(1.0)
except KeyboardInterrupt:
    pass

[IN]
def format_binary(num, bits=8):
    return f'{num:0{bits}b}'

def visualize_LogicOpe(byte_1st:int, byte_2nd:int):
    byte_1st_bits, byte_2nd_bits = format_binary(byte_1st, bits=16), format_binary(byte_2nd, bits=16)
    byte_1st_8shifted = byte_1st << 8
    byte_1st_8shifted_bits = format_binary(byte_1st_8shifted, bits=16)
    num_joined = byte_1st_8shifted | byte_2nd
    num_joined_bits = format_binary(num_joined, bits=16)
    num_joined_3shifted = num_joined >> 3
    num_joined_3shifted_bits = format_binary(num_joined_3shifted, bits=16)

    #ビット演算の可視化
    df = pd.DataFrame(index=['Ｘ', 'Y', 'X(8bit左シフト)', 'XとYの結合(16bit化)', '3bit右シフト(13bit化)'],
                    columns=['10進数']+[f'bit{i+1}' for i in range(16)])
    #10進数をDataFrameのセルに値を代入
    df.iloc[0, 0] = byte_1st
    df.iloc[1, 0] = byte_2nd
    df.iloc[2, 0] = byte_1st_8shifted
    df.iloc[3, 0] = num_joined
    df.iloc[4, 0] = num_joined_3shifted
    #2進数の各bitをDataFrameのセルに値を代入
    for i in range(16):
        df.iloc[0, i+1] = byte_1st_bits[i]
        df.iloc[1, i+1] = byte_2nd_bits[i]
        df.iloc[2, i+1] = byte_1st_8shifted_bits[i]
        df.iloc[3, i+1] = num_joined_bits[i]
        df.iloc[4, i+1] = num_joined_3shifted_bits[i]
    return df 

num1, num2 = 10, 168
df = visualize_LogicOpe(num1, num2)
df

[OUT]

[IN]
python3 ADT7410.py

[OUT]
emp.= 21.5625°C
Temp.= 21.375°C
Temp.= 21.25°C
Temp.= 21.6875°C
Temp.= 21.6875°C
Temp.= 21.5°C

[IN]
python3 ADT7410.py -v

[OUT]
block: [10, 168], data: 341, temp: 21.3125
block0: 00001010 , block1: 10101000
block0 <<8: 101000000000
block0 <<8 | block1: 101010101000
(block[0] <<8 | block[1]) >>3: 101010101

Temp.= 21.3125°C
block: [10, 168], data: 341, temp: 21.3125
block0: 00001010 , block1: 10101000
block0 <<8: 101000000000
block0 <<8 | block1: 101010101000
(block[0] <<8 | block[1]) >>3: 101010101

Temp.= 21.3125°C
block: [10, 152], data: 339, temp: 21.1875
block0: 00001010 , block1: 10011000
block0 <<8: 101000000000
block0 <<8 | block1: 101010011000
(block[0] <<8 | block[1]) >>3: 101010011

Temp.= 21.1875°C

[ADT7410_R1.py]
import smbus
import time
import os
import argparse
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from datetime import datetime
import matplotlib.dates as mdates

# 可視化とCSV出力用の設定
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('--plot', '-p', action='store_true', help="Plot temperature data in real-time")
parser.add_argument('--expansion', '-ex', action='store_true', help="Expand the y-axis range")
parser.add_argument('--save', '-s', action='store_true', help="Save temperature data to CSV")
args = parser.parse_args()

# データ保存用のリスト
temp_data = []
timestamps = []

#バイナリの動きを可視化
def format_binary(num, bits=8):
    return f'{num:0{bits}b}'


#センサー情報取得用のコード
bus = smbus.SMBus(1) #Raspberry PiのI2Cバスの指定

def adt7410(address, register, num_bytes, verbose=False, verbose2=False):
    block = bus.read_i2c_block_data(address, register, num_bytes) #I2Cデータの読み込み
    data = (block[0] <<8 | block[1]) >>3 #データの結合とシフト
    if (data >= 4096): 
        data -= 8192
    temp = data * 0.0625
    return temp

#条件設定：固定値
address = 0x48 #ADT7410のI2Cアドレス
register = 0x00 #温度データのレジスタ
num_bytes = 2 #読み込むバイト数: 2バイト

#条件設定：可変値
timeperiod = 1.0  #データ取得間隔 xticks_interval = 2  #グラフのX軸の間隔 [sec]

try:
    plt.ion() # インタラクティブモードを有効化
    fig, ax = plt.subplots()
    timestamp_start = datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S') #CSVファイル保存用：開始時刻
    while True:
        temp = adt7410(address, register, num_bytes) #温度データの取得
        timestamp = datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')  #文字列で現在時刻を取得         print(f'{timestamp} Temp.= {temp}°C')
        
        # データをリストに追加
        temp_data.append(temp)
        timestamps.append(timestamp)
        
        if args.plot:
            # リアルタイムで温度をプロット
            ax.clear()
            df_datetime = pd.to_datetime(timestamps)  #文字列を日時型に変換             ax.plot(df_datetime, temp_data, label='Temp1[℃]')
            # X軸のフォーマットと間隔を設定
            ax.xaxis.set_major_locator(mdates.SecondLocator(interval=xticks_interval))  # 指定秒ごとにX軸のメジャーラベルを表示
            ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%H:%M:%S'))  # 時間:分:秒 の形式で表示
             #グラフの体裁調整             ##y軸の最小値設定用
            if not args.expansion:
                y_max = max(temp_data)
                y_min = min(temp_data)
                if y_min > 0:
                    y_min = 0
                else:
                    y_min = y_min*1.1 #最小値の10%下

                ax.set(xlabel='Time', ylabel='Temperature(℃)', title='Time Series of Temperature',
                    ylim=(y_min, y_max*1.1))  #y軸の最大値設定用             else:
                ax.set(xlabel='Time', ylabel='Temperature(℃)', title='Time Series of Temperature')  #y軸の設定無し             plt.xticks(rotation=90)  #x軸ラベルを90度回転             plt.title('Temperature Data', y=-0.6)
            plt.tight_layout()
            plt.pause(0.1)
        
        time.sleep(timeperiod)  #データ取得間隔 
except KeyboardInterrupt:    
    if args.save:
        # CSVフォルダがなければ作成
        if not os.path.exists('CSV'):
            os.makedirs('CSV') 
        # データフレームを作成してCSVに保存（終了時に一度だけ実行）
        df = pd.DataFrame({'Timestamp': timestamps, 'Temperature': temp_data})
        df.to_csv(f'CSV/{timestamp_start}_temperature_data.csv', index=False)
        print(f'{timestamp_start}_temperature_data.csv has been saved in CSV folder.')
    plt.ioff()
    if args.plot:
        plt.show()

[IN]
python3 ADT7410.py -p

[OUT]

[IN]
python3 ADT7410.py -p -ex

[OUT]

[IN]
python3 ADT7410.py -s

[OUT]