Arduinoで赤外線リモコンを使って無線制御！ビジュアルプログラミングLESSON21

Arduino UNO R3 透明アクリルエンクロージャーケース薄型コンパクト

ポチップ

5PCSブレッドボードセット、3PCS 830ポイント2PCS 400ポイント SunFounder はんだレスブレッドボード含む Arduino Proto Shield に最適

ポチップ

パソコン

プログラムを作成するために必要です。

プログラム制御の演算はArduino側で行うため、パソコンのSPECは一般的なモデルで十分対応可能です。

パソコンのOSはWindows、Macどちらでも対応可能です。

Arduino本体【キット】

基本的なエディション｢Arduino Uno｣の互換機である、ELEGOO社のUNO R3を使用しています。

Arduino本体裏面のショート対策に、別売りのクリアケースの購入をおすすめしています。

各ソケットの役割など、Arduino本体の機能について以下の記事にて詳しく説明しています。

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Arduinoの始め方、IDEのダウンロードとインストール方法【初心者向け】

USBケーブル【キット】

パソコンとArduinoを接続してプログラムデータのやり取りをするために必要です。

ブレッドボード【キット】

たくさんの穴が開いていて、部品の端子を穴に差し込むだけで電気的に接続が可能な板です。

説明図は30列のショート版ですが、スーパースターターキットに含まれる63列タイプでも機能は同じです。

ブレッドボードだけの購入も可能です。

SUNFOUNDER

KKHMF 2個 IIC/I2C/TWI シリアルインタフェースボードモジュール1602 2004 LCDディスプレイArduino に対応「国内配送」

ポチップ

赤外線受信機【キット】

赤外線リモコンの赤外線信号を受信するための機器です。

リモコン【キット】

赤外線リモコンです。

赤外線レシーバーとセットで使います。

LCD1602モジュール【キット】

液晶ディスプレイ「LCD(Liquid Crystal Display)」モジュールになります。

数字や文字などを表示させることが可能です。

I2Cモジュール

I2Cシリアルインタフェースボードモジュール — I2Cシリアルインターフェースボード

I2Cを使ってLCDを制御するために必要なモジュールです。

電源線2本と通信線2本の合計4本の配線だけで、LCDを制御することが可能になります。

KKHMF

ELEGOO Arduino用UNO R3スターターキットレベルアップチュートリアル付 mega2560 r3 nanoと互換 [並行輸入品]

ポチップ

せでぃあ

I2Cモジュールはキットに含まれないため、別途購入が必要です。

ジャンパー線(オスーメス)【キット】

オス－メスジャンパー線を7本使用します。

I2Cシリアルインターフェースボード及び赤外線受信機とArduino本体を接続させるために使用します。

ジャンパー線(オスーオス)【キット】

ジャンパー線を2本使用します。

Arduino本体とブレッドボードの接続や、ブレッドボードの共通電源ライン(GNDまたは５V)からブレッドボード内の配線系統穴に差し込んで接続するのに使います。

Arduino UNO R3 透明アクリルエンクロージャーケース薄型コンパクト

ポチップ

ポチップ

スターターキットに含まれる機器に関しては、以下の記事にて詳しく紹介しています。

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【初心者におすすめ】Arduino ELEGOOスーパースターターキットを紹介

赤外線リモコンからの受信データ表示回路の配線方法

ここからは、各機器間の配線方法について解説します。

赤外線リモコンからの受信データを表示させる動作回路の配線が完了した状態 — 配線完了時の状態写真

赤外線リモコンからの受信データ表示回路の配線説明図 — 配線説明図(fritzingを用いて作成)

上図が配線説明図となりますので、これと同じ配線をすれば完成します。

機器が故障するおそれがあるので、接続するプラスマイナス極性には十分注意して配線してください。

赤外線受信機のつなぎ先

G：GNDに接続
R：5Vに接続
Y：2番ピンに接続

機器故障させないためにも、USBケーブルを抜いた｢通電OFF｣状態にて配線を行ってください

プログラミングのやり方

本記事では、以下に示す｢Arduino IDEプログラミング｣と｢mBlockプログラミング｣の２通りのプログラミング方法について解説しています。

いずれか１つのプログラミング方法を用いることで、本LESSONの動作を行うことが可能です。

ArduinoIDE：文字列による命令語形式
mBlock：スクラッチベースのビジュアル形式

文字列を使わないmBlockの方が、直感的で分かりやすく小学生におすすめのプログラミング方法になります。

mBlockを使ってプログラミングをする方は、mBlockの説明まで読み飛ばしてください。

せでぃあ

プログラミング初心者の方は、ビジュアルプログラミングがおすすめです！

LiquidCrystal_I2Cライブラリのインストール

ArduinoIDEを使用した文字列プログラミングを行うためには、LiquidCrystal_I2Cライブラリのダウンロードとインストール作業が必要となります。

LiquidCrystal_I2Cライブラリのダウンロードとインストール方法を解説します。

mBlockでプログラミングをする場合は、本ライブラリインストール作業は不要です。

STEP

GitHubのサイトを開く

LiquidCrystal_I2Cライブラリのダウンロードサイトを開きます。

STEP

codeをクリックする

STEP

ZIPファイルをダウンロードする

｢Download ZIP｣をクリックして、ZIPファイルをダウンロードします。

STEP

ArduinoIDEを開き、ライブラリをインストールする

ArduinoIDEを開き、｢スケッチ｣⇒｢ライブラリをインクルード｣⇒｢.ZIP形式のライブラリをインストール…｣の順に選択して、STEP3でダウンロードしたZIPファイルを選択。

インストールが行われ、ライブラリインストール作業が完了となります。

リモコンボタン0～9の受信データ

リモコンボタンに対する受信データは、受信させたデータをモニタリングしなければ分かりません。

今回使用するリモコンの0～9ボタンに対する、受信データの割り当ては以下の通りです。

リモコンボタンに対する受信データの割り当て

0ボタン：16738455
1ボタン：16724175
2ボタン：16718055
3ボタン：16743045
4ボタン：16716015
5ボタン：16726215
6ボタン：16734885
7ボタン：16728765
8ボタン：16730805
9ボタン：16732845

IRremoteライブラリのインストール

赤外線(IR)リモコン受信機を使ってデータを受信するためには、専用のライブラリをインストールする必要があります。

mBlockでプログラミングをする場合は、本ライブラリインストール作業は不要です。

STEP

ArduinoIDEを開いて、ライブラリを管理をクリックする。

Arduino IDEを開き、スケッチ⇒ライブラリをインクルード⇒ライブラリを管理をクリックする。

STEP

IRremoteライブラリを検索する

検索窓に｢IRremote｣と入力して、IRremoteライブラリを検索します。

ライブラリが検索できたら、プルダウンからバージョン｢2.8.0｣を選択します。

ver2.8.1以降を使うと、赤外線リモコンからの受信データがすべて｢0｣と認識されてしまうため、必ず｢2.8.0｣を選択してください。

STEP

IRremoteライブラリをインストールする

インストールボタンをクリックして、IRremoteライブラリをインストールします。

STEP

インストールが完了したことを確認する

ライブラリのインストールが完了した旨の表示がされたら、IRremoteライブラリのインストールは完了です。

Arduino IDEプログラミング

Arduino IDEとは統合開発ソフトウェアで、C言語のような文字列を用いたプログラミング方法です。

プログラミングするにあたり、ある程度の命令語を知っておく必要があります。

Arduino IDEのインストール方法については、以下の記事で詳しく説明しています。

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日本語版のArduino公式リファレンスが記載されているので、関数を調べるときに重宝します！(私も所有しています)

Arduinoをはじめよう第3版 (Make:PROJECTS)

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プログラミング方法

Arduino IDEでの赤外線リモコンからの受信データ表示プログラミング画面 — Arduino IDEでのプログラミング画面

Arduino IDEを使って、文字列プログラミングを行います。

Arduino IDEを使ったプログラミング～動作確認方法については、以下の記事で詳細説明しています。

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ArduinoIDEの使い方、内蔵LED点灯プログラムの作り方【初心者向け】

Arduino IDEプログラム

/* 作品名：LESSON21 */
/* 作成者：せでぃあ　https://cediablog.com */
/* IR(赤外線)リモコン制御 */

// ライブラリのインクルード
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <IRremote.h>

// LiquidCrystal_I2C型変数の宣言
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // 0x27のアドレス,16列2行のLCDを使用

// 変数の宣言
int RECEIVE_SOCKET = 2;  //IR受信信号入力ソケット番号

// IR受信モジュールの初期設定
IRrecv irrecv(RECEIVE_SOCKET);  // 受信オブジェクトの作成
decode_results results;         // 受信データの格納先


void setup() {
  //プログラム起動時1回だけ処理される回路

  //IR受信モジュール
  irrecv.enableIRIn();  //IR受信モジュールを有効化

  //LCDディスプレイ表示
  lcd.init();           // LCDの初期化
  lcd.backlight();      // LCDバックライトの点灯
  lcd.setCursor(0, 0);  //上段1列目にカーソルを移動
  lcd.print("BTN:");    //LCDディスプレイに｢BTN:｣と表示させる
  lcd.setCursor(0, 1);  //下段1列目にカーソルを移動
  lcd.print("DATA:");   //LCDディスプレイに｢DATA:｣と表示させる
}

void loop() {
  //プログラム起動後ﾙｰﾌﾟ処理される回路

  if (irrecv.decode(&results)) {  //IR受信モジュールからデータを受信したとき

    //リモコン｢0｣ボタン信号を受信したとき
    if (results.value == 16738455) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("0");            //LCDディスプレイに｢0｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢1｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16724175) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("1");            //LCDディスプレイに｢1｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢2｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16718055) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("2");            //LCDディスプレイに｢2｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢3｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16743045) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("3");            //LCDディスプレイに｢3｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢4｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16716015) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("4");            //LCDディスプレイに｢4｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢5｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16726215) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("5");            //LCDディスプレイに｢5｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢6｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16734885) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("6");            //LCDディスプレイに｢6｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢7｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16728765) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("7");            //LCDディスプレイに｢7｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢8｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16730805) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("8");            //LCDディスプレイに｢8｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    //リモコン｢9｣ボタン信号を受信したとき
    else if (results.value == 16732845) {
      lcd.setCursor(4, 0);       //上段5列目にカーソルを移動
      lcd.print("9");            //LCDディスプレイに｢9｣と表示させる
      lcd.setCursor(5, 1);       //下段6列目にカーソルを移動
      lcd.print(results.value);  //LCDディスプレイに受信値を表示させる
    }

    irrecv.resume();  //IR受信情報をリセット
  }

  delay(100);  //0.1秒ウェイト
}

上記がLCDディスプレイへの赤外線リモコンからの受信データ表示プログラムになります。

Arduino IDEのプログラム画面にコピーアンドペーストすることで、動作確認まで進めることができます。

各プログラム列の右側にプログラム内容をコメント記入してありますので参考にしてください。

せでぃあ

0～9の10通りのボタン信号に対応した条件がプログラムのボリュームを大きくしていますが、コピペを使うとプログラム作成時間が短縮できますよ。

命令語の解説

今回のプログラムで使用した命令文について、解説します。

変数のデータ型指定

変数のデータ型を指定するものです。

今回はピンソケット番号を代入するので整数を扱う｢int型｣を指定します。

スクロールできます

データ型	説明	扱える範囲
int	2バイトの整数を代入可能。	-32768～32767
long	4バイトの整数を代入可能	-2,147,483,648～2,147,483,647
float	4バイトの小数を代入可能。	3.4028235×10³⁸～-3.4028235×10³⁸
char	1バイトの値を代入可能。文字列の代入に利用されます。	-128～127
boolean	0または1のみ代入可能。フラグのON-OFFなどに利用されます。	0,1

データ型の説明

if else文

条件式が成立しているか否かで、どちらの命令文を実行するか振り分けます。

if( 条件 ){
　条件成立時に実行する文　;
} else {
　条件不成立時に実行する文　;
}

delay(時間)

()内で指定した時間(単位はmsec)だけ、プログラム実行を待たせます。

LiquidCrystal_I2Cライブラリの説明

今回はLCD1602の制御をするために、｢LiquidCrystal_I2Cライブラリ｣を使用します。

このライブラリを使うだけで、簡単にLCD表示を制御できます。

LiquidCrystal_I2Cライブラリの読み出し

プログラム冒頭の宣言部にてLiquidCrystalライブラリを読み出します。

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal型変数の指定

プログラム冒頭の宣言部にてLiquidCrystal_I2C型の変数を定義します。

LiquidCrystal_I2C lcd(I2Cアドレス, 桁数, 行数)

変数「lcd」は例であり、任意の変数文字列を指定してください。

init()

LCDの表示内容をクリアし、カーソルを左上に移動させます。

lcd型変数.init

clear()

LCDの表示内容をクリアします。

lcd型変数.clear()

setCursor(桁 , 行)

カーソル位置を指定します。テキスト表示開始位置を指定することができます。

lcd型変数.setCursor(桁、行)

桁は左端が｢0｣、行は上段が｢0＝1行目｣になります。

print(“表示させたい文字列”)

LCDに文字列を表示させます。

lcd型変数.print(“表示させたい文字列”)

backlight()

LCDバックライトを点灯させます。

lcd型変数.backlignt()

IRremoteライブラリの説明

赤外線リモコンからの受信データを受信するために、｢IRremoteライブラリ｣を使用します。

このライブラリを使うことで、赤外線受信機を使って赤外線リモコンからのデータを受信することができます。

ライブラリのバージョンは2.8.0をインストールしてください。

IRremoteライブラリの読み出し

プログラム冒頭の宣言部にてIRremoteライブラリを読み出します。

#include <IRremote.h>

赤外線データ受信オブジェクトの作成

赤外線データを受信するためのオブジェクトを作成します。

赤外線受信機の信号線と接続するArduinoの入力ピン番号を指定します。

IRrecv 受信オブジェクト名(入力ピン番号)

受信データの格納先を作成する

赤外線受信データの格納先変数を作成します。

decode_results 変数名

赤外線受信モジュールを有効にする

setup関数にて、赤外線受信モジュールを有効化します。

受信オブジェクト名.enableIRIn()

赤外線データを受信したかどうかを確認するフラグ

赤外線データを受信すると｢HIGH｣になるフラグです。

データを受信したときに演算させたいときに、if文の条件として使います。

受信オブジェクト名.decode(&results)

赤外線受信データの参照

赤外線受信機にて受信したデータは、受信データ格納変数.valueを使って参照できます。

受信データ格納変数名.value

赤外線受信情報をリセット

赤外線受信データをリセットし、次の赤外線データを受信できるようにします。

受信オブジェクト名.resume()

プログラミング初心者の方に、おすすめなArduinoの参考書を紹介しています！

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ｍBlockプログラミング

スクラッチベースのビジュアルプログラミングツールmBlockプログラミングの説明 — mBlockを使ったプログラミング画面

ここからは、mBlockを使ったプログラムの作り方を解説します。

mBlockを使ったプログラムの作り方

デバイスにArduino Uno R3を追加する
接続モードを｢アップロードモードON｣にする
mBlockプログラムを作成する
プログラムをArduino本体に転送する

これらの基本操作方法については、こちらの記事を参照してください。

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mBlock5の使い方、Arduinoビジュアルプログラムの作り方

プログラミング、動作確認方法については、本記事の説明動画でも紹介しています

せでぃあ

動画を参考にプログラミングしてみてください。

IRremoteブロックの追加方法

mBlockではArduino用の専用ブロックが標準でいくつか準備されています。

しかしながら、赤外線データを受信するためのブロックは標準では準備されていないため、拡張ブロックを追加する必要があります。

今回は赤外線データ送信ブロック以外の4種類のIRremoteブロックを使います。

STEP

拡張ボタンをクリック

mBlockを開いて、拡張ボタンをクリックします。

STEP

検索窓に｢irremote｣と入力して検索

検索窓に｢irremote｣と入力して、拡張ブロックを検索します。

STEP

プルアップブロックを追加する

INPUT_PULLUPと書かれた拡張ブロックを追加します。

STEP

IRremoteブロックが追加される

IRremoteブロックが追加され、プログラムに使用可能となります。

I2Cを使ったLCD制御ブロックの追加方法

LCDを制御(LCD画面クリア、カーソル位置を指定、LCDへの文字列表示など)するために必要な、専用ブロックを追加する必要があります。

STEP

拡張ボタンをクリック

mBlockを開いて、拡張ボタンをクリックします。

STEP

検索窓に｢i2c｣と入力して検索

検索窓に｢i2c｣と入力します。

STEP

LCDと書かれた拡張ブロックを追加

I2Cを使ったLCD制御用の拡張ブロックを追加します。

STEP

LCDブロックが追加される

I2Cを使ったLCD制御ブロックが追加されます。

mBlockを使ったプログラム内容

今回は｢アップロードモード　オン｣でのプログラム作成例を紹介しています。

プログラム開始条件が｢Arduino Unoが起動したとき｣になっている点に注意してください。

以下のプログラムが動作プログラムになります。

mBlockのArduino専用ブロックについては、こちらの記事にて詳しく説明しています。

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【mBlock】Arduino専用ブロックの使い方　スクラッチベースのプログラミング

動作確認方法

動作確認チェックリスト

ディスプレイ上段に｢BTN：｣、下段に｢DATA：｣が表示されるか？
リモコンボタン｢0～9｣を押すと、ボタン番号とデータが表示されるか？

上記項目について確認していきましょう。

ディスプレイ上段に｢BTN：｣、下段に｢DATA：｣が表示されるか？

プログラムの演算が開始されたら、LCDディスプレイ上段に｢BTN:｣、下段に｢DATA:｣が表示されていることを確認してください。

LCDディスプレイのバックライトが点灯状態であることを併せて確認してください。

リモコンボタン｢0～9｣を押すと、ボタン番号とデータが表示されるか？

赤外線リモコンのLEDを受信機の受光部の方向に向けて、リモコンのボタンを押してください。

0から9までの数字ボタンを押して、LCDディスプレイに表示される内容を確認してください。

せでぃあ

赤外線受信機はリモコンからのデータを受け取ると赤色LEDが点滅します。

赤外線リモコンは赤外線LEDの点滅信号を使っていた(まとめ)

この記事の内容をまとめると

赤外線リモコンは赤外線LEDを高速で点滅させて信号を出している。
赤外線受光機がリモコンからの赤外線信号を受け取ってデータとして認識する。
拡張ブロックを追加することでmBlockでもリモコン制御が可能。

小学生のお子様には断然、ビジュアルプログラミングがおすすめです！

せでぃあ

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