PUREYES Tutrial for Raspberrypi SCRATCH3 Python kit v106e1

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ラズベリーパイ GPIO とスクラッチではじめる 
電子工作＆ブロックプログラミング速
習キット 
［学習教材　Ｖ106 ］ 
http://pureyes.webstarterz.com

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はじめに 
● PUREYES（プレイズ）ラズベリーパイ GPIO とスクラッチではじめる電子工作＆ブロックプロ
グラミング速習キットをお買い上げいただき誠にありがとうございます。
 
● ラズベリーパイGPIO（ハード）やスクラッチ（ソフト）の登場で電子工作やプログラミングが気軽に
学べる時代になってきました。 
● 本書は豊富なイラストと平易な文章を使って初心者の方がサクサク学べるようにやさしく仕上げ
ました。また、わからないところはLINEでのサポートも行っていますのでどんどん質問して下さ
い。 
LINEサポート窓口 
≫ https://lin.ee/3qvAwiFGB 
 
1

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　≪電子部品型式≫ 
・LED　OSDR3133A 
・タクトスイッチ＆  
　黄色スイッチカバー  
・人感センサ　HC-SR501  
・カメラ 
　500万画素ラズパイCSI端子用  
・モーター　FA-130RA  
・モータードライバIC　  
　　TA7291P　 
又は　 
TB6612FBG 
・電池　単4型2本 
・電池ボックス単４型2本用  
・ADコンバータ ADS1015  
・光センサ CdS GL5528  
・温度センサ SHT30  
・LCD文字表示器　1602 I2C  
・ピン付き電線 
（オス―メス20本、 
オス―オス10本） 
・抵抗器　各10本 
　100Ω　5.6ｋΩ　10ｋΩ　  
・ブレッドボード　 BB-801  
2

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3 
ラズパイ本体はScratch3を動作させる
ために1GB以上のRAMを搭載した機種
が必要です。
≪推奨機種≫
Raspberry Pi4
Raspberry Pi3 Model B+
Raspberry Pi3 Model B
Raspberry Pi2 Model B

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ラズベリーパイ GPIO とスクラッチではじめる
 
電子工作＆ブロックプログラミング速習キット［学習教材］
 
目次 
Step１　Scratch3 で簡単プログラミング
・Lesson１　LED を点滅させてみよう
・Lesson２　スイッチを使ってみよう
・Lesson３　人感センサを使ってみよう
・Lesson４　監視カメラを作ってみよう
・Lesson５　モーターの正転逆転をやってみよう
 
　 
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ラズベリーパイ GPIO とスクラッチではじめる
 
電子工作＆ブロックプログラミング速習キット［学習教材］
 
目次 
Step２　Python で本格プログラミング
・Lesson6　Step１で作ったプログラムを Python で書いてみよう
・Lesson7　ADコンバータと光センサで光量を測ってみよう
・Lesson８　温度センサで温度を測ってみよう
・Lesson９　LCD 文字表示器に温度を表示してみよう
 
　 
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Step１　Scratch3 で簡単プログラミング 
 
Lesson１　LED を点滅させてみよう 
 
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© Presentation Design
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概要  
LEDを点滅させる実習を通して配線の仕方、抵抗の選び方、
Scratchプログラミングでのデジタル出
力をする方法までを学びましょう。
 
 
　 
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電気回路の電流や電圧を変えたりと地味だけど実は重要な部品です。
 
このレッスンではLEDに流す電流を決めています。電圧を変える方法についてはあとのモー
タ―を制御するレッスンで解説します。
 
【本キットで使用している抵抗】
 
100Ω(茶黒黒黒茶)　5.1KΩ（緑茶黒茶茶）10KΩ（茶黒黒赤茶）
 
部品解説　抵抗器 
　 
9 
【抵抗のカラーコードの読み方】
抵抗にはカラーコードと呼ばれる帯が付いておりこれを読む
ことで抵抗値や抵抗値のばらつき精度や温度特性が分かりま
す。カラーコードは帯が４つ、５つ、６つのものが有り、それぞれ
右図のように読むことができます。

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部品解説　LED（Light Emitting Diode 発光ダイオード） 
　 
10 
 
LEDは足の長さに違いが有り、長い方がアノード、短い方をカソード
と呼びます。 
アノードを + 、カソードを - に繋いで使用しますが電源等に直接接続すると定格電流を超えて最悪
爆発してしまいますのでここは慎重に。。必ず直列に抵抗を入れましょう。
 
 
では抵抗値はどうやって決めるのでしょう？
 
LEDの順方向電圧、定格電流、電源電圧の3つがわかれば下記のように計算できます。
 
LEDの順方向電圧2V、定格電流0.02A、電源電圧3.3Vの場合、（3.3V-2V）÷ 0.02A＝65Ωで65Ω以
上の抵抗をつければOKです。

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部品解説　LED（Light Emitting Diode 発光ダイオード） 
　 
11 
今回は入手性の良い100Ωを選択します。
 
ちなみに100Ωの場合電流は（3.3V-2V）÷ 100Ω=13mAになります。 
抵抗値が大きければ暗くなり小さければ明るくなります。
 
壊れますので定格より小さい抵抗はダメですよ。
 
 
順方向電圧（VF）：LED の両端に加わる電圧 
定格電流（IF）：LED に流す電流
 
電源電圧：RaspberryPiのピンから出力される電圧 3.3V 
 
電子部品の特性はインターネットに多数
 
公開されているデータシートを見るとわ
 
かりますので検索してみてください。

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部品解説　ブレッドボード 
　 
12 
たくさんの穴が各種電子部品の足のピッチに合わせた2.54mm間隔で空いていてここに電子部品を
差し込むことでハンダ付け等無しで電気配線がでる、電子工作の実験に便利なボードです。
 
内部は電気的に下記の様につながっています。外側 2 列は横方向につながっており、主に電源用
として利用します。

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RaspberryPi GPIO 
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RaspberryPi GPIO 
14 
5V（●）3.3Ｖ（●）の端子は電池で例えるとプラス端子です。常時5.5Vまたは3.3Ｖが出力されています。Ground
（●）は電池でいうところのマイナスです。
 
その他の端子●はすべて入出力GPIOとして使用できます。プログラム時に入力に設定すればスイッチのON
かOFFの状態を読んだりできますし、出力にすればLEDを付けたり消したりということができます。
 
≪ここに注意！≫ 
ピンの順番とGPIO番号は異なるので配線の時はこの表と配線のイラストをしっかり見て間違えないようにしま
しょう。 
 
Raspberry Pi 公式ドキュメントより引用
https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/README.md

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接続図 
16 
それでは接続イラストのように配線をしてみましょう。
 
と、、ここで注意です。 
配線をする時は必ずラズパイの電源が切れていることを確認
してください。電源が入ったまま作業すると電子部品や大事な
ラズパイ本体を破壊してしまうことになりかねませんのでここ
は慎重に。 
電線はオスーメスのリボンケーブルを使用します。ちなみにこ
のケーブルは何本も連なっていますが手で簡単に割けますの
で必要な分だけ割いて使ってください。
 
LEDは足が長い方を抵抗
およびGPIO１８側にしま
す。
詳しくはLesson１部品説
明ページへ

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回路 
17 
先ほどの接続図を回路図にするとこういう形になります。回路図なんか見るとエンジニアになった気分
ですね。 
 
回路で実現したいことのみが簡潔に書かれていますので、何か問題が起こったときに回路を調べるの
に役立ちます。　あれっ　と思ったときに見直してみてください。

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プログラミング　Scratch3 
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プログラミング　Scratch3　ソフトを起動する 
19 
デスクトップ右上のラズパイマーク→プログラミング
→Scratch３をクリックします。  
Scratch3 が入っていない場合は LXterminal に下記
を入力して ENTERキーを押していただくと自動的に
インストールされます。  
 
sudo apt get scratch3  
 
LXterminal

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プログラミング　Scratch3公式チュートリアル 
20 
Scratch3のチュートリアルボタンを押すとたくさんの
動画による解説が有りますのでまずはこの演習を何
個かやってScratchに慣れるのをおすすめします。

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プログラミング　Scratch3　文部科学省公式教師用教材 
21 
文部科学省公式scratch３教師用教材
 
教師用として公開されていますが一般向けとしても非常にわかりやすいのでおすすめの動画です。
https://www.youtube.com/watch?v=ZQNDpS2GpvU&list=PLGpGsGZ3lmbDT1aiatXSOfKexgsjfzJ1F&index=3

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プログラミング　Scratch3　画面構成 
22 
カテゴリ
ブロックパレットに
表示させるブロッ
クの種類を選ぶ
スクリプトエリア
ここでプログラムを書きます。
ステージ
プログラムの
実行結果や
カメラで移し
た画像が表
示されます。
ブロックパレット
カテゴリで選んだ
ブロックが表示さ
れるので、ここか
ら選んでスクリプト
エリアにドラッグ＆
ドロップします。

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プログラミング　Scratch3　初期設定　拡張機能の追加 
23 
初期設定としてScratch３の拡張機能の追加を行います。
 
 
①左端のカテゴリバーの一番下の青いアイコンをクリックすると
拡張機能一覧が現れるのでRaspberrypiGPIOとビデオモーショ
ンセンサーを選択してください。 
 
②スクリプトエリアにRaspberrypiGPIOとビデオモーションセン
サーのブロックが現れると追加完成です。
 
 
① ②

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プログラミング　LEDを点滅させるプログラムを作ってみよう 
24 
見よう見まねで上記プログラムを作ってみましょう。
該当するカテゴリを選ぶとそのカテゴリのブロックがずらっと出てくるので該当するブロックをスクリプトエリ
アにドラッグ＆ドロップします。
ブロック中の白いエリアには文字や数字を記入できます。また、ドロップダウンボックスから該当のものを
選びましょう。

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プログラミング　LEDを点滅させるプログラムの解説 
25 
旗が押されたときに以下が動き出します。
これに囲まれた部分を上から下へ指定回数繰り返します。
ラズパイGPIOの出力制御です。
GPIO18番ピンをhigh（3.3V）にします
GPIO18番ピンをlow（0V）にします
ステージの猫が　LEDひかった　と0.2秒言います
0.2秒待ちます
ステージの猫が　LEDひかった　と0.2秒言います
0.2秒待ちます
10回終わったらステージの猫が　おわり　と言います
スクラッチ公式　ブロック解説ページ
https://ja.scratch-wiki.info/wiki/ブロック_(3.0)

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プログラミング　LED点灯 
26 
猫ちゃんが　LEDひかった！　　LEDきえた！　を10回繰り返して　おわり　と言っ
てくれましたか？
また猫ちゃんの言葉通り LEDが光ったり消えたりしたでしょうか？
もしうまくいかなかったらもう一度配線やプログラムを見直して何が違うか考えて
みましょう。
うまくいかなかった時の方が解決したときに深い理解が得られることが多いです
よ。がんばってください！
LEDは足が長い方を抵抗
およびGPIO１８側にしま
す。
詳しくはLesson１部品説
明ページへ

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Lesson2　スイッチを使ってみよう 
 
 
27

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概要  
Lesson１ではLEDを点滅させる演習でGPIOの出力について学びました。
今回はこれにスイッチを追加して入力について学びましょう。
 
　 
28

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タクトスイッチは真ん中のボタンを押すと左右の端子が
 
導通します。 
右側上下どうしと左側上下どうしは常に繋がっています。
 
 
部品解説　スイッチ 
　 
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接続図 
30 
今回はLesson１の回路にスイッチを追加します。

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回路図 
31 
回路図だとこんな感じです

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プログラミング　スイッチを使ってみよう 
32 
GPIO15ピンを※プルアップ付きのインプット端子に設定します。
前回は10回の繰り返しにしましたが今回はずっとをつかってみましょう
もし　でなければ　という制御ブロックを使います。
high（3.3V）ならスイッチオフと言って LEDを消します。
high（3.3V）でなければスイッチオンと言って LEDを付けます。
※プルアップ付きのインプットの場合スイッチを押さない
時3.3V、押すと0Vになります。
常時はプルアップされている 3.3Vで、スイッチを押すと
GND（マイナス）と繋がるので 0Vになります。

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Lesson3　人感センサを使ってみよう 
33

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概要  
このレッスンでは人感センサを入力デバイスに使います。
よく人がいるときだけ自動で点灯する電灯とかに使われていますね。
 
　 
34

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人体検知センサーは人体から出ている熱（赤外線）を検知して、人がいる、いない　を判断するセンサーで
す。 
人がいないとOUTからhighの電圧を出します。
 
 
部品解説　人感センサＨＣ-ＳＲ501 
　 
35 
検知時間調整
3秒（右いっぱい）
～
5分（左いっぱい）
検知距離調整
3ｍ（右いっぱい）
～
5ｍ（左いっぱい）
VCC
5V
OUT
HIGH(3V）
/LOW（0V）
GND

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接続図 
36 
今回はLesson2の回路に人感センサを追加します。
 
スイッチは今回使わないので外してもOKです。
 
 
.

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回路図 
37

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プログラミング　人感センサ 
38 
人感センサの出力端子と接続した GPIO4ピンを※プルダウン付き
のインプット端子に設定します。
もし　でなければ　という制御ブロックを使います。
人感センサの出力が high（3.3V）なら　だれかいる　と言って LEDを点けま
す。
人感センサの出力が high（3.3V）でなければ　だれもいない　と言って LED
を消します。
※プルダウン付きのインプットの場合外部から電圧をかけない時は 0V、外部か
ら電圧をかけると外部から与えた電圧になります。
今回は人感センサの出力信号なので人が来ると high（3.3V)、常時は0Vです。

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プログラミング　人感センサ 
39 
プログラムを実行してみましょう。
センサに近づくとLEDが光り、離れて待つと消灯します。
※延長時間が長すぎたり検知距離が遠すぎたりすると
待ったり離れたりするのが辛いのでセンサについている
2つのボリュームは共に右いっぱい（半時計周りいっぱ
い）の状態から実験をはじめるといいでしょう。このボ
リューム設定時は３ｍ以上離れて約３秒待つと消灯しま
す。
今回はLEDを光らせましたが人が来たらモーターを回し
てゲートを動かして自動ドアのようなものを作るのも面白
いですね。ただしラズベリーパイの出力端子は数十ミリ
アンペア程度した流せないのでモーター等大きな電流を
流す場合はリレーと呼ばれる電気的なスイッチを使う必
要が有ります。

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Lesson4　監視カメラを作ってみよう 
40

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概要  
Lesson３では人感センサを使って人がいる、いないを検出しました。
こんどはラズベリーパイ専用カメラを使って画像で人を検出しましょう。
　 
41

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ラズパイ２、３、４のカメラ専用端子につなぐことができる500万画素のカメラモジュールです。
 
、 
 
部品解説　カメラモジュール 
　 
42 
コネクタの頭の部分を少し引くと隙間ができるのでそこ
にカメラから出ている白いフラットケーブルを差し込ん
で先ほどのコネクタの頭部分をもとに戻します。  
 
注意！ 
カメラ接続時は電源を抜いてから行って下さい。　  
また、カメラが動作しない場合は以下を  
ご確認お願いします。  
①フラットケーブルの差し込み方向が逆になっていな
いか？ 
②カメラのレンズ部上に有る横長四角で茶色のコネク
タが外れていないか？

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接続図 
43 
Lesson１と同じです。 
カメラも接続します。 
 
.

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回路図 
44

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ラズパイのカメラを有効にする 
45 
RaspberryPiの設定画面を開きカメラと I2Cを有効にしておきま
す。
I2Cはあとのレッスンで使用しますのでついでです。

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プログラミング　ビデオモーションを使ってみよう 
46 
ビデオモーションのブロックです。
今　３０　の数字が入っているところはカメラ感度の設定です。
０から１００の数字を入れられて、 0数字が小さいと感度が良くなり数字
が大きいと感度が悪くなります。
カメラ画像に何かが動いたら猫ちゃんに　だれかいる　と言ってもらっ
て同時にLEDを光らせます。
5秒たったら猫ちゃんの言葉と LEDを消します

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プログラミング　ビデオモーションを使ってみよう 
47 
スクラッチ３の拡張機能ビジョンモーションセンサを使ってみました。この写真のようにカメラに手などの動くものをかざすと
ちゃんと猫ちゃんやLEDが反応してくれます。
一般的なＣ言語等のプログラムでこれを実現しようと思うとかなり難しい内容になりますが、この拡張機能を使うとこんなに
簡単に実現出来てしまいます。 Scratch３って素晴らしいですね。

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Lesson5　モーターの正転逆転をやってみよう 
 
48

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© PUREYES 
概要  
Step１　Scratch３編の最後のレッスンです。
このレッスンではモーターとモータードライバ
ICを使ってラズパイGPIOでは扱えない大きな電流が
流れる回路の作成方法とそれをどうプログラムしていくのかを見ていきます。
※2020年9月出荷分以降のキットから随時モータードライバ
ICがTA7291P→TB6612FBGに変更
しております。（TA7291Pのメーカー製造中止の為）
本レッスンではそれぞれについて解説しておりますのでお手元のキットに入っているモータードライ
バのページをご参照くださいませ。
49 
　　　　　　　　　　　　　　　モータ ―ドライバIC　　　　　
　　　　　TA7291P　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 TB6612FBG
2020/9/10　Ｖ106　TB6612FBG追記

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直流電圧1.5V～3V　電流0.2A　で動くモーターです。
 
 
 
部品解説　モーター　＆　モータードライバIC 
　 
50

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モーターの正回転、逆回転、ストップ、
 
速度制御をするためのICです。 
ピンがたくさん有って難しそうですが　
 
”習うよりなれよ”　でまずは接続して動作を
 
確認していきましょう。 
動きを見てからこの表を眺めると理解が速い
 
と思います。 
電圧25V 電流1Aまで使えます。
 
 
部品解説　モータードライバIC TA7291P 
　 
51 
PIN 記号説明
① GND GND
② OUT1 モーターと接続
③ 未使用 -
④ Vref PWM出力と接続
（Vsより小さい電圧
が必要）
⑤ IN1 GPIOの出力と接続
⑥ IN2 GPIOの出力と接続
⑦ Vcc ICの電源（5V）
⑧ Vs モーター駆動用電
源
⑨ 未使用 -
⑩ OUT2 モーターと接続

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こちらはモータードライバICの真理値表です。
 
モードの列にモーターの状態（ストップ、正転、逆転、ブレーキ）が書かれていますのでやりたいモードの左側
を見ると入力ピン(IN1,IN2）の状態と出力ピン（OUT1,OUT2）の状態が分かります。
 
入力ピンをGPIOでやりたいモードの状態にすると出力に書かれている状態になってモード通りの動作になり
ます。 
部品解説　モータードライバIC TA7291P 
　 
52 
入力出力モード
IN1 IN2 OUT1 OUT2
Low（0V) Low（0V）回路と分離回路と分離ストップ
high（3.3V） Low（0V) 3V GND モーター正転
Low（0V) high（3.3V） GND 3V モーター逆転
high（3.3V） high（3.3V） GND GND ブレーキ

© PUREYES 
© PUREYES 
接続図　モータードライバ TA7291P 使用時 
53 
今回はモータードライバICの使い方がちょっと複雑なので集中
してこのICの使い方を学んでいただくためにシンプルにモー
タードライバICとモーターに関係する回路だけにしました。
 
.

© PUREYES 
© PUREYES 
回路図　モータードライバ TA7291P 使用時 
54 
≪抵抗による電圧変更≫
TA7291P_ICのVref端子にはVccより
も低い電圧が必要なので R2とR3の
抵抗で電圧を変えています
今回のように同じ抵抗値のものを直
列に2本使う場合はそれぞれの抵抗
の両端の電圧が半分になります。

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モーターの正回転、逆回転、ストップ、速度制御をするためのICです。
 
TB6621FBGはA、B最大2個のモーターを接続できます。今回はAのみ使用します。
 
電圧13.5V 電流1.2Aまでのモーターで使えます。
 
 
部品解説　モータードライバIC TＢ6621FBG 
　 
55 
PIN 記号説明
① ＶＭモーター用電源接続
（3V）
② Vcc ICの電源（5V）
③ GND GND
④ A1 モーターA接続
⑤ A2 モーターA接続
⑥ B1 モーターB接続
⑦ B2 モーターB接続
⑧ GND GND
PIN 記号説明
⑯ PWM A ラズパイGPIOのPWM接続
モーターA用
⑮ A IN2 ラズパイGPIOのIN2接続
モーターA用
⑭ A IN1 ラズパイGPIOのIN2接続
モーターA用
⑬ STBY 5Vに接続
⑫ B IN1 ラズパイGPIOのIN1接続
モーターB用
⑪ B IN2 ラズパイGPIOのIN2接続
モーターB用
⑩ PWM B ラズパイGPIOのPWM接続
モーターB用
⑨ GND GND
2020/9/10　Ｖ106　TB6612FBG追記

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こちらはモータードライバICの真理値表です。
 
モードの列にモーターの状態（ストップ、正転、逆転、ブレーキ）が書かれていますのでやりたいモードの左側
を見ると入力ピン(AIN1,AIN2）の状態と出力ピン（A1,A2）の状態が分かります。
 
入力ピンをGPIOでやりたいモードの状態にすると出力に書かれている状態になってモード通りの動作になり
ます。 
部品解説　モータードライバIC TB6612FBG 
　 
56 
入力出力モード
AIN1 (BIN1) AIN2 (BIN2) A1 (B1) A2 (B2)
Low（0V) Low（0V）回路と分離回路と分離ストップ
high（3.3V） Low（0V) 3V GND モーター正転
Low（0V) high（3.3V） GND 3V モーター逆転
high（3.3V） high（3.3V） GND GND ブレーキ
2020/9/10　Ｖ106　TB6612FBG追記

© PUREYES 
© PUREYES 
接続図　モータードライバ TB6612FBG 使用時 
57 
今回はモータードライバICの使い方がちょっと複雑なので集中
してこのICの使い方を学んでいただくためにシンプルにモー
タードライバICとモーターに関係する回路だけにしました。
 
. 
2020/9/10　Ｖ106　TB6612FBG追記

© PUREYES 
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回路図　モータードライバ TB6612FBG 使用時 
58 
2020/9/10　Ｖ106　TB6612FBG追記

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プログラミング　変数の作り方 
59 
今回は変数を使用しますので変数の作り方から説明します。
変数はよく何かを入れる箱という説明がされます。変数（箱）にわかり
やすい名前をつけておくことでプログラムが読みやすくなります。
とはいえはじめての場合すぐに理解するのはむずかしいのでまずは
作ってみることをおすすめします。
作り方は簡単です。
左端のカテゴリから変数をクリック
↓
変数を作る　をクリック
↓
後で見てわかりやすい変数名を入力して　 OK　ボタンを押す
↓
変数パレットに今入力した名前の丸い変数が出来ていれば完成で
す。その下のブロック中のドロップダウンボックスにも今作った変数名
が追加されています。

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プログラミング　モーター回転 
60 
変数が出来たらそれを使ってプログラムをつくっていきましょう。
モーター回転、逆転、ストップの３つのプログラムを別々に作ります。
イベントブロックの”上向き矢印”を選ぶことでパソコンのキーボードの上
向き矢印キーを入力デバイスとして使います。
ラズパイGPIOのピン番号の選択とその状態（ highかlowか）を指定しま
す。
これはモータードライバ ICの部品説明のところの真理値表を見ながら
指定しましょう。PWMは常にhighでOKです。
IN1・・・high　IN2・・・low　ですね。
本当はここでモーターの回転数を制御したいのですが Scratch3では現
状できません。
IN1,IN2,PWMは変数ブロックです。前のページを見ながら変数を作っ
てみましょう。
モータードライバICのピン名称＝変数名としたことで何の変数なのかが
すぐにわかるようにしています。 27は下のブロックで使います。 IN1等に
接続したGPIOピンの番号を入れます。
猫ちゃんにモーター回転と言ってもらうようにしておきましょう

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プログラミング　モーター逆回転 
61 
次は逆回転のプログラムです。先ほどの回転のプログラムの下に書け
ばOKです。
イベントブロックの”下向き矢印”を選ぶことでパソコンのキーボードの上
向き矢印キーを入力デバイスとして使います。
今度は逆回転なので、 IN1・・・low　IN2・・・high　を指定します。
IN1,IN2,PWMの変数ブロックでのGPIOピンの指定は同じです。
猫ちゃんにモーター逆回転と言ってもらうようにしておきましょう

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プログラミング　モーターストップ 
62 
最後にストップのプログラムです。
イベントブロックのキーが押されたときでスペースを選ぶことでパソ
コンのキーボードのスペースキーを入力デバイスとして使います。
今度はストップなので、 IN1・・・high　IN2・・・high　を指定します。
IN1,IN2,PWMの変数ブロックでのGPIOピンの指定は同じです。
猫ちゃんにモーターストップと言ってもらうようにしておきましょう

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プログラミング　モーター 
63 
接続とプログラムが完成したら実際に動かしてみましょう。電池ボックスには電源スイッチが有るのでこれを ONしてからは
じめましょう。
キーボードの矢印キーやスペースキーを押して意図したとおりモーターは動作しましたでしょうか？
今回はラズパイの出力では直接扱えない大きな電流が流れるモーターを制御する方法を学びました。今回使った専用 IC
でなくてもリレー等でも大電流を ON/OFFすることは可能ですのでインターネットで検索してみてください。

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Step２本格 Python プログラミングに挑戦 
 
Lesson6　Step１で作ったプログラムを Python で書いてみよう 
64

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Ｐｙｔｈｏｎ 
65

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プログラミング　Python公式ページ 
66 
最初にＰｙｔｈｏｎの公式ページを紹介しておきます。
特にチュートリアルにはＰｙｔｈｏｎのプログラムに関することがしっかり書かれていますので辞書代わりにしていただ
くといいですね。
Python公式ページ
https://docs.python.org/ja/3/index.html#

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プログラミング　Thonny Python IDE ソフト立ち上げ  
67 
ラズパイOSに標準で付いている Thonny Python IDE というソフトを立ち上げます。
無い場合はStep1　Scratch３を参照して編最新OSにアップデートして下さい。

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プログラミング　Thonny Python IDE の画面構成  
68 
Thonny Python IDEの公式ページ
 
https://thonny.org/
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プログラムの単純な間違
い等を指摘してくれる強
い味方です。
英語が苦手な方は翻訳
ソフト等で翻訳するとい
いですね。
ここにプログラ
ムを書きます
プログラム実行
ボタンを押す
と、ここに動作
状態やプログラ
ムで指定した文
字が表示され
ます。

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プログラミング　Lesson１LED点滅の Python プログラム  
69 
Lesson１のプログラムをPythonで書くとこうなります。
プログラムはこの教材のダウンロードページでダウンロードできるのでまずは動作させてみたいという方はそれを読み込ん
でもOKです。
import は外部のモジュールを読み込む時に使用します。
RPi.GPIO というモジュールを読み込みそれを GPIOという名前で
使用するという意味です。
2行目はtimeモジュールの中にある sleep関数を読み込んでいま
す。
ラズパイGPIOピンの番号をBCM（GPIO番号）にする。（ピン番号で
はなくGPIO番号）
GPIO18番ピンを出力に設定
10回繰り返す　forは繰り返しの関数
18番ピンをhighにしてLEDひかった！という文字を表示する
0.2秒待つ
18番ピンをlowにしてLEDきえた！という文字を表示する
0.2秒待つ
GPIOの状態を初期化
おわり　という文字を表示する

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プログラミング　Lesson2 スイッチ入力　の Python プログラム  
70 
GPIO15番ピンをプルアップに設定
while　true：　は以下の動作をずっと繰り返す時につかいますす。
tryは例外処理が入りそうな時に使います。
何か例外が起こった時に下に続く finally 以下の処理を行います。
今回の場合GPIOを初期化しています。

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プログラミング　Lesson3　人感センサ入力　の Python プログラム  
71 
Lesson２とinputのGPIO番号以外同じです。

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プログラミング　Lesson4　ビデオモーション　の Python プログラム　ライブラリのインストール  
72 
1～5行目はコメントです。＃を先頭に付けて使用します。
プログラムの動作には影響を及ぼしませんがメモとして
活用できます。
今回はこの１～5行目のコメントに書かれている文字をラ
ズパイのLXTerminalに打ち込んで実行することでビデオ
モーションを実現するための外部ライブラリをインストー
ルします。
ラズパイの左上に並んでいるアイコンの中から黒いアイ
コンがLXTerminalなのでこれをクリックして立ち上げま
す。
Ｐｙｔｈｏｎから1行づつコピーしてLXTerminalに貼り付けて
キーボードのEnterを押します。
すると自動的にインストールが行われます。
※1行目の opencv はPythonのバージョンが3.8＊には
まだ対応していませんので、もしPython3.8＊をお使いの
時はPython3.7＊にダウングレードをお願いします。
終わったらＰｙｔｈｏｎの 2行目～４行目も順に実行しましょ
う。
インストールがうまくいかない時はラズパイがインター
ネットに繋がっているかどうか確認してみてください。

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プログラミング　Lesson4　ビデオモーションの Python プログラム　ライブラリのインストール  
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プログラミング　Lesson4 ビデオモーションの Python プログラム  
74 
ラズパイに接続されているカメラの番号を指定します。
1台しか接続していないときは０番で OKです
写真のサイズを幅WIDTH、高さHEIGHT別に指定します。
avgという変数名を定義している
カメラ画像を読み込む
ラズパイのデスクトップ上にカメラ画像を表示する
1ミリ秒ごとに画像を更新
画像を白黒にする（判定精度を上げる為）

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プログラミング　Lesson4　ビデオモーションの Python プログラム  
75 
過去の画像が無い場合は今の画像をセット
過去の画像（基準画像）と撮影中画像の変化量を計算しま
す。
上記で計算した変化量が閾値（１０００）を超えたら
なんかいたよ！パチリ　という文字を表示して画像の保管（ 38行
目で指定したパスとファイル名）を行います。
1000の部分を変更すると感度が変わります。
スクラッチの時のビデオモーション＞３０のときの箇所と同じ感
じです。

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プログラミング　Lesson5　モーター制御の Python プログラム  
76 
今回は curses というキーボード操作を GPIOの制御に使うので Thonny Python IDE ではプログラム実行の時にエ
ラーが出ます。
いい機会ですのでまずは LXTerminalからPython３を実行する方法を学びましょう
先のレッスンで使った LXTerminalのアイコンをクリック
して立ち上げ
LXTerminal上で下記を入力して Enterキーを押す　
　Python3 5_MORTOR.py
5_MORTOR.py　はこのレッスンのプログラムファイル名
です。
ラズパイの /home/pi フォルダにいれましょう。
このファイル上で右クリック、プロパティ ―で名前のとこ
ろをコピーしてLXTerminalに貼り付けると確実です。

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プログラミング　Lesson5　モーター制御　の Python プログラム  
77 
curses をインポートしてキーボード操作をプログラムで使用
できるようにします

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プログラミング　Lesson5　モーター制御　の Python プログラム  
78 
キーボードのｚを押すとモーターが正転　、x　で逆転　、cで
ストップ　します
何か例外が起こった時は終了処理を行う。
　GPIOの初期化、キーボード入力を表示させる、通常の端
末状態に戻す
LXTerminalでPythonプログラムを止めたいときは Ctrl+Cを
押します。

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プログラミング　Lesson5　モーター制御　の Python プログラム　 PWM制御追加 
79 
せっかくＰｙｔｈｏｎを使うのでさきほどのモーター制御のプログ
ラムにPWMでの回転数変更機能を追加してみましょう。
5_MOTOR_PWM.py　というプログラムを先ほどの
LXterminalから起動してください。
≪≪　PWM（Pulse Width Modulation）って何？？　≫≫  
 
スイッチオン／オフの比率を変化させてモーターの速度や
LED等の光の強さを変化させることができる方法です。  
オン/オフの比率のことをデューティー比といいます。

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キーボードのボタンと動作の対応は下記になっています
A ＝正転＆PWMup
Z ＝正転＆PWMdown
S ＝逆転＆PWMup
X ＝逆転＆PWMdown
C ＝ストップ
キーボードの　a　が押されて　かつ（ and）
dutyが100より小さい場合、
dutyに１０を加えます
IN1,IN2をTA7291Pの真理値表にしたがって
正転に設定しています。（ IN1＝HIGH、
IN2＝LOW）
以下　elif　からはじまる文でその他のキー
（z,s,x,c）も設定しています。
elif は else if の意味で、上の行で使った if文
と違う内容で、さらに if文を作りたい時に使用
します。
key_in.getch()　でキーボードの操作を受け
取ります。

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概要  
このレッスンでは光センサのアナログ信号を取り込む方法を学習します。
実はラズパイGPIOにはアナログ信号を直接取り込める端子が有りません。
その為アナログ信号をデジタル信号に変換する
ADS1015というICに間に入ってもらいます。
　 
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光の量で抵抗値が変わる素子です。  
これに抵抗と電源をつなげてその分圧される電圧を測定することで光の強弱を知ることができます。  
昔のフィルムカメラで光量の測定によく使われていました。  
部品解説　光センサ（ＣdＳセル　GL5528） 
　 
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部品解説　AD変換IC　ADS1015 
　 
85 
ALERT
閾値を設けて出力を出すことができます。今回は使用しません。
SCL,SDA
I２Cという通信をするための端子です。
Ｖ、G
ICの電源です。2～5Vで動作します。
ADDR　
複数のADS1015を使用するときにI2Cアドレスを切り替える端子です。
≪I2Cアドレス≫　
接続なし：0x48　Vに接続：0X49　SDA接続：0x4A　SCL接続：0x4B
A0~A3　アナログ入力　
4つのアナログ信号を同時に扱えます。今回は A0だけを使用します。
ADコンバータは光センサ等からのアナログ電圧を取り込んでラズパイ等が
扱えるI2C通信用信号に変換する部品です。
アナログは連続的に変化する値のことです。今回はラズパイ GPIOで使い
やすいように０~3.3Vの電圧を扱いますが 2.23456とか中途半端な電圧も
もちろんでてきます。
デジタルは０か１かという 2値だけの値です。通信規格通りに大量の０と１を
並べることでアナログ値をラズパイ等デジタル機器で扱えるデジタル信号
に変換しています。

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プログラミング　ADコンバータと光センサによるアナログ値の読み取り 
88 
前回同様１，２行目の外部ライブラリを LXTerminalでインストールして
おきましょう。
変数GAINとadcを設定
Adafruit_ADS1x15モジュールからＡＤＳ１０１５をインポートします
ADコンバータ（ADS1015）の読み込みチャンネルとゲインを設定。
ADS1015の４つの出力の0チャンネルを使用。電圧値に換算するため
に500で割っています。
1V以上の時に　明るいね～V　1V未満は　暗いね～V　と表示するよ
うにしています。
通信エラーが出る場合はカメラのレッスンで行ったラズパイの I2C通信
機能の設定がONになっているか確認してください。

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I2Cアドレスの確認方法 
89 
I2Cデバイスを使っている時にアドレスがわからなくなった時に調べる方法です。
LXTerminalを起動
↓
sudo i2cdetect -y 1
を入力してキーボードの Enterを押す
↓
接続されているデバイスのところに数字が表示されている
この例では 0x44 が接続されているI2Cデバイスのアドレスです。
ちなみに 0x と書くのはあとに続く数字が hex（16進数）　ですよ、という意味です。

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今度はSHT３０という温湿度センサを使って温度、湿度を測定する方法をまなびましょう。  
このセンサもI2C通信を使って情報を取得しますがライブラリがまだ公開されていません。  
そこでいい機会ですのでI2Cデータを直接扱う方法についてみていきましょう。  
ただ、このあたりはプログラミングの知識とともに電子部品のデータシートを理解する能力が必要ですので、とりあへずこ
のレッスンのプログラムを動作させてみて温度や湿度が取得できる体験をしてみるだけでもいいですね。  
 
 
概要 
　 
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部品解説　温湿度センサ（SHT30） 
I2C通信によってラズパイなどに温度と湿度を送ることができる部品です。  
先ほど行った光素子ではADコンバータが必要でしたが、こちらはADコンバータが部品に内臓されていますの
で使いやすいです。  
 
　 
92 
SCL,SDA
Ｖ、G
ICの電源です。2.2～5.5Vで動作します。
≪測定範囲≫
温度：0~65℃　
湿度：10~90％
≪I2Cアドレス≫
0x44

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プログラミング　温湿度センサSHT３０ 
95 
I2C通信用のライブラリ　 smbus　をimportします
I2CのBUSを１に設定（0か１　初期のラズパイ以外は１で OK）
get_temperature_humidity（）という関数を定義します。
SHT30から受け取った2進数データから温度の部分を抜き取って人間
がわかる ℃ 単位に換算します。０ｂはあとに続く数値が２進数ですよ
という記号です。あとで説明します。
温度　湿度　を表示します
同じく湿度の部分を抜き取って人間がわかる％RH(相対湿度）単位
に換算します。
SHT30のI2Cアドレス0x44に0x23、0x34を送信することで温湿度の連
続取得モードに設定しています
6バイト(8ビットを6個)分の温度湿度データを取得しています。

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2進数、１０進数、16進数について 
96 
パソコンについている電卓をプログラマー電卓にすると簡
単に計算できます。
２進数（bin）
０と１だけで表す数値
プログラムでは 0b から始めることであとに続く数値を 2
進数データであることを示します。コンピュータが扱える
数値です。
例：１１１１
16進数（hex）
0123456789ABCDEFで表す数値
プログラムでは 0x から始めることであとに続く数値を 16
進数データであることを示します。２進数を人間が読み
やすくするために１６進数に変換します。
例：F
10進数（dec）
0123456789で表す数値
私達が普段使っているおなじみの数値ですね。
例：１５

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2進数、１０進数、16進数について 
97 
２進
数
Bin
0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
１６
進数
Hex
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
１０
進数
Dec
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

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98 
ＳＨＴ３０のデータシートから今回使用した部分を参考に貼り付けます。
雰囲気だけでも眺めてみてください。
6バイトのデータに温度、湿度データが入っている　
1バイト＝８ビット（2進数数字が8個）

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部品解説　LCD表示器（Liquid Crystal Display) 
液晶画面に数字や文字を表示することができる表示器です。  
これもI2C通信を使って接続します。  
　 
102 
SCL,SDA
Ｖ、G
ICの電源です。5Vで動作します。
I2Cアドレス：0x27
LCDコントラスト調整用ボリューム抵抗
※LCDの文字が見えない、見えづらいというときはこれを回
して調整してください。

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プログラミング　LCD表示器に温度と湿度を表示 
105 
i2c_read_7　は温湿度センサのレッスンで作ったプログラムです。
同じフォルダに入れることでモジュールとして使うことができます
各変数を記述しています

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108 
それぞれの関数は下記を行っています。
lcd_string　
　文字列として入力を受け取る
lcd_byte　
　文字入力をビット列に変換
lcd_toggle_enable
　LCDにビット列を書き込む

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109 
I2C_READ_7　は温湿度センサの時に作ったプログ
ラムです。
lcd_string（ｆ'　の後の ondo＿＿＿部分はTemp等
のお好きな半角文字を入れると LCDに表示ができ
ますので試してみてください。

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