【Arduino】マイコン制御入門②～アナログ入力と条件分岐～【電子工作】

プログラムでは状況によって処理内容を変えたい場合が度々発生します。

Arduinoではif文を使うと状況によって処理を変えることが出来ます。

今回はif文の使い方について学んでいきましょう。

前回はこちら

: 【Arduino】マイコン制御入門①～Lチカ～【電子工作】
電子工作の入門として最初の題材としてはLEDをチカチカと点滅させるLチカをはじめに取り上げることが一般的です。本ページでもこのLチカを通してArduinoのSetup関数とLoop関数について学んで ...

if文の基本

まずは条件が1つの場合のif文の書き方を説明します。

フローチャートは以下の通りです。

この際の書き方は以下の通りになります。

if(条件){
  条件を満たす場合の処理
}else{
  条件を満たさない場合の処理
}

ifの後の()の中に条件を入れます。

条件は以下のような比較演算子を使って記述します。

演算子	意味	例	意味
A==B	AとBが等しい	if(x==1)	xが1
A!=B	AtoBが異なる	if(x!=1)	xがでない
A>B	AがBより大きい	if(x>10)	xが10より大きい
A<B	AがBより小さい	if(x>10)	xが10より小さい
A>=B	AがB以上	if(y>=10)	xが10以上
A<=B	AがB以下	if(y<=10)	xが10以下

複数の条件を満たす場合のみ実行したいときは&&を使って記述できます。

if(x==1 && y ==1){
  xが1かつ、yが1の時の処理
}else{
  条件を満たさない場合の処理
}

複数の条件のうち、どれか一つを満たす場合に実行したいときは||を使います。

if(x==1 || y ==1){
  xが1か、yが1の時の処理
}else{
  条件を満たさない場合の処理
}

複数の条件を順に処理したいときは以下のように記述します。

if(条件){
  条件を満たす場合の処理
}else if(条件){
  条件を満たす場合の処理
}else{
  上記の条件を満たさない場合の処理
}

あくまで上から順に判断をしてゆき、条件が満たされた場合はほかの処理は実行されない点に注意してください。

アナログ入力

Arduino UNOには、6つのアナログ入力ポート（A0～A5）があり、外部のアナログ電圧をAD変換し、プログラム内に読み込むことができます。

アナログ入力は以下のプログラムで実行できます。

x = analogRead(3);

Arduino UNOは10ビットのAD変換回路が搭載されており、0.0から5.0Vの範囲の入力電圧を0から1023（＝2¹⁰－1）の整数値として取得することができます。

例えば、アナログ3番ポートに5.0Vの電圧を与えている状態で、「x=analogRead(3);」が実行されれば、変数xには1023が格納され、同ポートに0.0Vの電圧が与えられている状態でコードが実行されれば変数xには0が格納されます。

よって、analogReadを使用して取得できる値は次式により計算できます。

（入力電圧÷5.0）× 1023 ＝ 入力電圧 × 204.6　（小数点以下切り捨て）

試しに可変抵抗を使ってアナログ入力の挙動を確認してみます。

回路を以下の図を参考につなぎます。

アナログ0番ポートに印加されている電圧を1秒おきに取得し、シリアル通信を使ってデータ送信するプログラムを次に示します。

#define SENSOR 0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  double vin = 5 * analogRead(SENSOR) / 1023.0;
  Serial.println(vin,2);
  delay(1000);
}

8行目：

double（ダブル）は浮動小数点型の変数型です。扱える範囲は3.4028235×10³⁸から－3.4028235×10³⁸までで4バイトのメモリを消費します。

数値変換のための計算では「小数切捨て」が行われる整数同士の割り算に注意する必要があります。例えば、以下のいずれも適切な変換が行われません。
- double vin = analogRead(SENSOR) / 1023 * 5;
- double vin = 5 * analogRead(SENSOR) / 1023;
- double vin = 5 / 1023 * analogRead(SENSOR);