Arduinoを使って時間データをSDカードに記録する方法

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この記事で学習できること

ArduinoボードにRTC(実時間)モジュールとSDモジュールを接続し、時間データをSDカードに保存する方法を学習します。

(参考) 関連する記事

必要な部品は?

1)	RTC(実時間)モジュール(DS1307)	1個
2)	SDモジュール (microSDカードスロット)	1個
3)	Arduino UNO R3	1個

1).2).3)ともにスターターキットに含まれています。

(広告) Arduino スターターキット

購入先	製品	備考
Amazon	Arduino用のUNO R3 最終版スタータキット	Arduino UNO R3を含み、ブレッドボード、IC、センサなどが含まれています

回路図(配線図)は?

Fritzingで描いた回路図(配線図)と実際の配線です。

SDカードにRTC(モジュール)が発生する時間を書き込みます

RTC(実時間)モジュール(DS1307)に設定した時間を、1秒間隔でSDカードに記録します。

スケッチの動作中はArduino IDEのシリアルモニタ画面に日時・時刻が表示されます。

SDカードには[DATA_LOG.CSV]が作られています

スケッチに使用するライブラリの入手先

スケッチで使用する、RTC(実時間)モジュール用ライブラリ(DS3231.h、DS3231.cpp)は[GitHub – jarzebski/Arduino-DS3231: DS3231 Real-Time-Clock]から取得しインストールしてください。
Arduno用のDS3231用のライブラリは何種類かが公開されていますが、この記事で使用しているライブラリは上記のライブラりであり、異なるライブラリを使用するとコンパイル時にエラーが発生します。

Arduino IDEにGitHubから取得したライブラリをインストールする方法

GitHubでライブラリをダウンロードする
- 対象ライブラリのGitHubページを開く
- 緑色の Code ボタンをクリック (リストの右上にある[<>Code▼]のボタンです。)
- Download ZIP を選択
- ZIPファイルがPCに保存される
- ※「Source code (zip)」でもOKですが、基本は上の手順で問題ありません。
Arduino IDEにZIPライブラリをインストールする (Arduino IDE 1.x / 2.x 共通)
- Arduino IDE を起動
- メニューから
- 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
先ほどダウンロードした ZIP ファイルを選択
- IDE が自動的に展開してインストール完了
インストール確認
- メニューのスケッチ → ライブラリをインクルード
- 一覧の「インストール済み」セクションにライブラリ名が表示されていれば成功
注意点（特にGitHub系でよくある）
- ZIPの中にさらにフォルダ階層があるとIDEが認識しないことがある
  → libraryname/libraryname/*.h のように二重構造になっていないか確認
- src フォルダがあるタイプはそのままでOK
- リリースページに「Arduino用に整えたZIP」がある場合はそちらを使うと確実

RTC(実時間)モジュールに時刻を書き込みます

データロガーシールドのRTC(実時間)モジュールの時間はバッテリーを入れるだけでは不定の時間になっています。スケッチをコンパイルした時刻をRTC(実時間)モジュールに書き込みます。

RTC(実時間)モジュールに時刻を書き込むスケッチ

////////////////////////////////////////////////////////
// RTC(実時間)モジュールの時間設定を行い、時間を画面へ表示する
////////////////////////////////////////////////////////

//ライブラリインクルード
#include <Wire.h>
#include <DS3231.h>

//実時間モジュール設定
DS3231 clock;
RTCDateTime dt;

//一般変数
int i;

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

  //実時間モジュールの初期化
  Serial.println("Initialize RTC module");
  // Initialize DS3231
  clock.begin();

  // スケッチのコンパイル時の時刻をRTCモジュールに書き込む
  clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__);  

  dt = clock.getDateTime();

  //一般変数の初期化
  i=0;
  
  delay(1000);  
  
  //シリアルログの最初の行に表示項目を表示する
  Serial.print("Count,");    
  Serial.print("Year,");
  Serial.print("Month,");
  Serial.print("Day,");
  Serial.print("Hour,");
  Serial.print("Minuts,");
  Serial.println("Second,");
   
}

void loop()
{
  //シリアルログの表示
  dt = clock.getDateTime();
  Serial.print(i);   Serial.print(",");  
  Serial.print(dt.year);   Serial.print(",");
  Serial.print(dt.month);  Serial.print(",");
  Serial.print(dt.day);    Serial.print(",");
  Serial.print(dt.hour);   Serial.print(",");
  Serial.print(dt.minute); Serial.print(",");
  Serial.println(dt.second); 

  i+=1; //iに1を加える
  
  delay(1000);   // 1秒の待ち時間
}

SDカードにRTC(モジュール)が発生する時間を書き込むスケッチ

ファイル作成・更新時の時間設定を追加したスケッチ

//www.arduinomakesiteasy.com
//2022.5.3
//
// 1) Elegoo 実時間モジュール DS1307
// 2) 秋田通商 SDモジュール
//

//ライブラリインクルード
#include <Wire.h>
#include <DS3231.h>
#include "SPI.h" 
#include "SD.h"

//SDカード設定
File myFile;                //クラス指定
const int chipSelect = 10;  //チップセレクトピン指定

//実時間モジュール設定
DS3231 clock;
RTCDateTime dt;

//一般変数
int i;

//ファイル作成・更新時のタイムスタンプを記録するスケッチ------------------------------
char timestamp[30];

// call back for file timestamps
void dateTime(uint16_t *date, uint16_t *time) {
 sprintf(timestamp, "%02d:%02d:%02d %2d/%2d/%2d \n",dt.hour,dt.minute,dt.second,dt.month,dt.day,dt.year-2000);
 // return date using FAT_DATE macro to format fields
 *date = FAT_DATE(dt.year,dt.month,dt.day);
 // return time using FAT_TIME macro to format fields
 *time = FAT_TIME(dt.hour,dt.minute,dt.second);
}
//------------------------------------------------------------------------------

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

  //実時間モジュールの初期化
  Serial.println("Initialize RTC module");
  // Initialize DS3231
  clock.begin();

  // スケッチのコンパイル時の時刻をRTCモジュールに書き込む
  //このコードは、1回のみ実行し、2回はコメントアウトして再度コンパイルする
  //clock.setDateTime(__DATE__, __TIME__);    

  //SDカードの初期化
  Serial.println("Initializing SD card...");
  
  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("Initialization failed or does not exist");
    while (1);
  }
  Serial.println("Initialization done.");
  Serial.println();

  dt = clock.getDateTime();

  //ファイル作成・更新時のタイムスタンプを記録するスケッチ------------------------------
  SdFile::dateTimeCallback(dateTime);
  sprintf(timestamp, "%02d:%02d:%02d %2d/%2d/%2d \n",dt.hour,dt.minute,dt.second,dt.month,dt.day,dt.year-2000);
  //------------------------------------------------------------------------------

  //一般変数の初期化
  i=0;
  
  delay(1000);  
  
  //シリアルログの最初の行に表示項目を表示する
  Serial.print("Year,");
  Serial.print("Month,");
  Serial.print("Day,");
  Serial.print("Hour,");
  Serial.print("Minuts,");
  Serial.print("Second,");
  Serial.println("Count)");  

  //ログデータの最初の行に記録項目を記入する
  myFile = SD.open("DATA_LOG.csv", FILE_WRITE); //SDカードをオープンする 
  myFile.print("Year,");
  myFile.print("Month,");
  myFile.print("Day,");
  myFile.print("Hour,");
  myFile.print("Minuts,");
  myFile.print("Second,");
  myFile.println("Count");  
  myFile.close();   //SDカードをクローズする   
}

void loop()
{
  //シリアルログの表示
  dt = clock.getDateTime();
  Serial.print(dt.year);   Serial.print(",");
  Serial.print(dt.month);  Serial.print(",");
  Serial.print(dt.day);    Serial.print(",");
  Serial.print(dt.hour);   Serial.print(",");
  Serial.print(dt.minute); Serial.print(",");
  Serial.print(dt.second); Serial.print(",");
  Serial.println(i);
   
  //SDカードへの書き込み
  myFile = SD.open("DATA_LOG.csv", FILE_WRITE); 

  myFile.print(dt.year);   myFile.print(",");
  myFile.print(dt.month);  myFile.print(",");
  myFile.print(dt.day);    myFile.print(",");
  myFile.print(dt.hour);   myFile.print(",");
  myFile.print(dt.minute); myFile.print(",");
  myFile.print(dt.second); myFile.print(",");
  myFile.println(i);

  myFile.close();

  i+=1; //iに1を加える
  
  delay(1000);   // 1秒の待ち時間
}