樹莓派 micro:bit meteorologist 物聯網氣象站

2017-08-26 10:55

micmicro:bit meteorologist 物聯網氣象站

What you will make

在這個資源中，你可以將你的micro:bit變成一個氣象學家，可以顯示未來七天的天氣預報，無論你居住在哪裡。

What you will learn

通過創建微型氣象學家，您將學習：

如何開始您的微：位和您的Raspberry Pi之間的雙向通信

如何使用PyOWM獲取天氣預報

如何創建自定義圖像以顯示在微：位上

這個資源涵蓋了以下Raspberry Pi數字製作課程的內容：

應用抽象和分解來解決更複雜的問題

組合輸入和/或輸出來創建項目或解決問題

What you will need

Hardware

除了帶有SD卡和常規外圍設備的Raspberry Pi，您還需要：

BBC micro:bit

USB A to micro USB-B cable

Software

To prepare for this resource, you'll need an up-to-date SD card image. See the updating Raspbian guide.

You'll also need the following additional software installed:

§ Python 3 PyOWM

§ mu

For information on installing these libraries, see the software installation page.

Get started

micro:bit meteorologist

在這個資源中，您將使用您的Raspberry Pi獲取七天的天氣預報。然後，它可以將數據發送到您的micro：bit，這將在其5x5 LED矩陣上顯示圖形以顯示天氣。

Accessing OpenWeatherMaps

The first thing you'll have to do is get access to a weather API. API stands for Application Programming Interface. This sounds complicated, but it's just a set of rules telling your programs how to talk to other software.

您首先要做的就是訪問天氣API( weather API)。 API代表應用程序編程接口。這聽起來很複雜，但它只是一組告訴你的程序如何與其他軟件交談的規則。

你要在這個資源中使用的天氣服務叫做OpenWeatherMap。這是一個完全免費的服務，並且具有易於使用的API。您將需要自己的帳戶，所以點擊鏈接去網站。

點擊“註冊”：

1. 選擇用戶名，輸入您的電子郵件地址，然後提供密碼：

2. 登錄後，您應該看到一個帶有秘密API密鑰(secret API key)的頁面。這很重要，因此請將其複製到剪貼簿中：

Getting the weather with Python

現在是使用一點Python來獲取天氣預報的時候了。

1.打開IDLE（菜單>編程> Python 3（IDLE）(Menu > Programming > Python 3 (IDLE)) ）並創建一個新文件（File> New File）。

2.使用幾行Python 3，您可以訪問OpenWeatherMap API並獲得七天的預測：

import pyowm

## Copy and paste your key into the line below

KEY = '61a75f732e10039232d4122fbff52e96'

## Place your location (city, country code) into the line below

location = 'New York,us'

owm = pyowm.OWM(KEY)

fc = owm.daily_forecast(location)

f = fc.get_forecast()

icons = [weather.get_weather_icon_name() for weather in f]

1. Save the file (Ctrl + s) and then run it (F5); the weather data should now be fetched.

保存文件（Ctrl + s），然後運行（F5）; 現在應該獲取天氣數據。

要查看天氣數據，請切換到Python Shell並鍵入：

icons

您應該看到一些如下所示的數據：

```python

['02d', '10d', '01d', '01d', '10d', '10d', '01d']

```

這些字符串表示描述您所在位置的天氣的圖標。您可以通過查看OpenWeatherMap網站查看他們的意思，或查看下面的圖片：

Displaying weather icons

接下來，您將為micro：bit編寫一些MicroPython代碼以顯示天氣圖標。

使用USB A-to-micro-B電纜將micro：bit連接到Raspberry Pi上。

打開mu（菜單>編程> mu , Menu > Programming > mu）

一個窗口應該打開，看起來像這樣：

現在你需要創建你的天氣圖標。 micro：bit有一個5x5 LED矩陣。每個LED的亮度可以設置為0到9之間的值，0是關閉的，9是最亮的。

1.要創建圖像，請使用以下語法：

sun = Image('00000:'

        '00900:'

        '09990:'

        '00900:'

'00000:')

以上將設置整個頂行像素關閉。第二行像素將中間像素設置為最亮的級別

要查看圖像，您可以添加一行，然後Flash程序：

sun = Image('00000:'

        '00900:'

        '09990:'

        '00900:'

        '00000:')

display.show(sun)

太陽圖標現在應該顯示在你的micro:bit。

接下來，您需要為上面顯示的每個圖標創建一個圖像。你可以使用下面的那些，或者做一點更有創造力，讓自己的。為了節省空間，圖像已經寫在單行上：

sun = Image('00000:00900:09990:00900:00000:')

few = Image('04040:44444:04040:00000:00000:')

cloud = Image('06060:66666:06060:00000:00000:')

broken = Image('09090:99999:09090:00000:00000:')

shower = Image('09090:99999:09090:30303:03030:')

rain = Image('07070:77777:07070:20202:02020:')

thunder = Image('90090:09009:00900:09009:90090:')

snow = Image('70707:07070:70707:07070:70707:')

mist = Image('22222:33333:22222:33333:22222:')

測試每個圖像，以確保它們看起來不錯。

Communication between the micro:bit and the Raspberry Pi

1. micro：bit和Raspberry Pi可以通過USB進行通訊。您將需要在Python文件頂部的另一個導入行，因此切換回IDLE並添加一行，如下所示：

import pyowm

import serial

KEY = '61a75f732e10039232d4122fbff52e96'

location = 'New York,us'

owm = pyowm.OWM(KEY)

fc = owm.daily_forecast(location)

f = fc.get_forecast()

icons = [weather.get_weather_icon_name() for weather in f]

2. 要設置通信，需要設置一些變量：

## Edit the line below to the correct port

PORT = "/dev/ttyACM0"

##

BAUD = 115200

s = serial.Serial(PORT)

s.baudrate = BAUD

s.parity   = serial.PARITY_NONE

s.databits = serial.EIGHTBITS

s.stopbits = serial.STOPBITS_ONE

s.readline()

根據您連接到Raspberry Pi的內容，PORT行將有所不同。要查看您的micro：bit連接到哪個端口，請將其從Raspberry Pi斷開，然後在LXTerminal中鍵入以下內容：

ls /dev/ttyA*

重新連接micro：bit並再次鍵入行：

ls /dev/ttyA*

你應該在列表中看到一個新的條目。這是您的micro：bit連接到的端口，因此編輯Python文件中的行以顯示正確的端口。

保存並運行該文件，並檢查您是否收到錯誤。

Sending the weather

接下來，您將要將天氣數據從圖標列表發送到micro：bit。將發送的特定圖標將取決於micro：bit的按鈕。

通過將圖標設置為列表中的第0個項目開始：

icon = 0

接下來，在無限循環中，您可以將圖標發送到micro：bit。數據需要編碼才能發送：

while True:

    s.write(icons[icon%len(icons)].encode('utf-8'))

s.close()

Receiving the weather data

1.切換回 mu。

2.要選擇正確的圖像，您需要將其存儲在字典中。將以下行添加到您的MicroPython文件中：

weather = {'01d': sun, '02d':few, '03d': cloud,

      '04d': broken, '09d': shower, '10d':rain,'1

1d':thunder, '13d':snow, '50d': mist}

現在，在無限循環中，您可以從Raspberry Pi獲取當前天氣，並顯示正確的天氣圖標。從Raspberry Pi發送的數據需要解碼：

while True:

    sleep(500)

    try:

        bytestring = uart.readline()

        icon = weather[str(bytestring,'utf-8')]

        display.show(icon)

    except:

pass

將程序閃存到你的micro：bit，然後切換回IDLE並在那裡運行Python程序。您應該在micro：bit上看到一個天氣圖標。

Cycling over the forecast

由Raspberry Pi收集的天氣數據是七天預報。下一步將是允許微：比特超越預測。為了做到這一點，你需要讓微：點對面的Raspberry Pi。這很容易使用print（）語句。

在mu中，創建一個函數來獲取micro：bit的按鈕按下：

def get_sensor_data():

    a, b = button_a.was_pressed(), button_b.was_pressed()

print(a, b)

然後調用while循環中的函數：

while True:

    sleep(500)

    get_sensor_data()

    try:

        bytestring = uart.readline()

        icon = weather[(str(bytestring))[2:-1]]

        display.show(icon)

    except:

        pass

回到IDLE，你需要讓Raspberry Pi讀取從micro：bit發送的數據。更改while循環，使其看起來像這樣：

while True:

    s.write(icons[icon%len(icons)].encode('utf-8'))

    data = s.readline().decode('UTF-8')

data_list = data.rstrip().split(' ')

data_list現在應該包含從micro：bit發送的數據。它應該包含True和False數據類型，具體取決於按鈕A或按鈕B是否被按下。如果按下按鈕，現在可以更改圖標的值。

while True:

    s.write(icons[icon%len(icons)].encode('utf-8'))

    data = s.readline().decode('UTF-8')

    data_list = data.rstrip().split(' ')

    try:

        a,b = data_list

        if a == 'True':

            icon -= 1

            print(icon%len(icons))

        if b == 'True':

            icon += 1

            print(icon%len(icons))

    except:

       pass

嘗試再次閃爍micro：bit，然後運行程序。按下按鈕A或B可以循環瀏覽當前位置的天氣圖標。如果某些事情不起作用，請使用以下完整的代碼清單檢查您的代碼。

micro:bit code

from microbit import *

sun = Image('00000:'

        '00900:'

        '09990:'

        '00900:'

        '00000:')

few = Image('04040:'

        '44444:'

        '04040:'

        '00000:'

        '00000:')

cloud = Image('06060:'

          '66666:'

          '06060:'

          '00000:'

          '00000:')

broken = Image('09090:'

           '99999:'

           '09090:'

           '00000:'

           '00000:')

shower = Image('09090:'

           '99999:'

           '09090:'

           '30303:'

           '03030:')

rain = Image('07070:'

         '77777:'

         '07070:'

         '20202:'

         '02020:')

thunder = Image('90090:'

        '09009:'

        '00900:'

        '09009:'

        '90090:')

snow = Image('70707:'

         '07070:'

         '70707:'

         '07070:'

         '70707:')

mist = Image('22222:'

         '33333:'

         '22222:'

         '33333:'

         '22222:')

weather = {'01d': sun, '02d':few, '03d': cloud,

       '04d': broken, '09d': shower, '10d':rain,

       '11d':thunder, '13d':snow, '50d': mist}

def get_sensor_data():

    a, b = button_a.was_pressed(), button_b.was_pressed()

    print(a, b)

while True:

    sleep(500)

    get_sensor_data()

    try:

        bytestring = uart.readline()

        icon = weather[(str(bytestring))[2:-1]]

        display.show(icon)

    except:

        pass

Raspberry Pi code

import pyowm

import serial

KEY = '61a75f732e10039232d4122fbff52e96'

location = 'New York,us'

owm = pyowm.OWM(KEY)

fc = owm.daily_forecast(location)

f = fc.get_forecast()

icons = [weather.get_weather_icon_name() for weather in f]

PORT = "/dev/ttyACM0"

BAUD = 115200

s = serial.Serial(PORT)

s.baudrate = BAUD

s.parity   = serial.PARITY_NONE

s.databits = serial.EIGHTBITS

s.stopbits = serial.STOPBITS_ONE

s.readline()

icon = 0

while True:

    s.write(icons[icon%len(icons)].encode('utf-8'))

    data = s.readline().decode('UTF-8')

    data_list = data.rstrip().split(' ')

    try:

        a,b = data_list

        if a == 'True':

            icon -= 1

            print(icon%len(icons))

        if b == 'True':

            icon += 1

            print(icon%len(icons))

    except:

        pass

s.close()

What next?

您可以對代碼進行一些更改以提供動畫天氣圖標。看看文檔，看看如何為micro：bit製作動畫。

您可以使用Touch Develop來編寫您的micro：bit 代碼。這使用藍牙功能與計算機通信並接收天氣數據，為您提供便攜式氣象學家。

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