树莓派-天气预报和实时温湿度监控

    上篇博文<树莓派智能家居-语音聊天机器人实现>实现了树莓派的语音聊天功能,在其基础上,实现语音获取天气预报和当前温湿度。


获取天气预报

    目前有现成的天气预报API,直接调用即可,代码如下:

def getWeather(city,date=0):
    s=''
    rb=requests.get('http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini?city='+city)
    #print(rb.text)
    data=json.loads(rb.text)
    if(data['status']==1000):
        d=data['data']
        if(date==0):
            s+=d['city']+'今天'+d['forecast'][0]['type']+','
            s+=d['forecast'][0]['low'][2:]+'到'+d['forecast'][0]['high'][2:]+','
            s+=d['forecast'][0]['fengxiang']+d['forecast'][0]['fengli'][8:]+','
            s+='当前室外温度:'+d['wendu']+'度,'
            s+=d['ganmao']
        elif(date>0 and date<5):
            s+=d['city']
            if(date==1):
                s+='明天'
            elif(date==2):
                s+='后天'
            else:
                s+=d['forecast'][date]['date']
            s+=d['forecast'][date]['type']+','
            s+=d['forecast'][date]['low'][2:]+'到'+d['forecast'][date]['high'][2:]+','
            s+=d['forecast'][date]['fengxiang']+d['forecast'][date]['fengli'][8:]
        elif(date==-1):
            s+=d['city']+'昨天'+d['yesterday']['type']+','
            s+=d['yesterday']['low'][2:]+'到'+d['yesterday']['high'][2:]+','
            s+=d['yesterday']['fx']+d['yesterday']['fl'][8:]
    else:
        s='天气请求失败'
    return s

    输入参数:city-要获取的天气的城市名字,date-获取什么时候的天气,0表示今天。但是我们要做的是从用户说的话中获得他想知道什么城市,哪天的天气。这首先需要知道有什么城市,然后通过关键词判断用户的意图。总的代码如下:

#weather.py
import requests
import json
import re

class Weather:
    cityList=[]
    
    def __init__(self):
        self.getCity()
        
    def getCity(self):
        fileName='city.txt'
        with open(fileName,'r') as f:
            lines=f.readlines()
            for line in lines:
                cities=line.split(' ')
                for w in cities:
                    self.cityList.append(w.strip())
                    self.cityList.append(w.strip().replace('市',''))
                    
    def isCityExits(self,text):
        isExist=False
        cityName=''
        #print(self.cityList)
        for c in self.cityList:
            if(c in text):
                cityName=c
                isExist=True
                break
        return isExist,cityName
    
    def getWeatherByText(self,text):
        result=''
        #judge city in text
        isCity,cityName=self.isCityExits(text)
        #print(isCity)
        if(isCity):
            #is get weather
            reStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)今天(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,0)
                return result
            reStr=r'(.*?)今天(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,0)
                return result
            
            reStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)明天(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,1)
                return result
            reStr=r'(.*?)明天(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,1)
                return result
            
            reStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)后天(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,2)
                return result
            reStr=r'(.*?)后天(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,2)
                return result
            
            reStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)昨天(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,-1)
                return result
            reStr=r'(.*?)昨天(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,-1)
                return result
            
            reStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'
            obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
            if(obj!=None):
                result=self.getWeather(cityName,0)
                return result
        
        return result
            
            
    def getWeather(self,city,date=0):
        s=''
        rb=requests.get('http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini?city='+city)
        #print(rb.text)
        data=json.loads(rb.text)
        if(data['status']==1000):
            d=data['data']
            if(date==0):
                s+=d['city']+'今天'+d['forecast'][0]['type']+','
                s+=d['forecast'][0]['low'][2:]+'到'+d['forecast'][0]['high'][2:]+','
                s+=d['forecast'][0]['fengxiang']+d['forecast'][0]['fengli'][8:]+','
                s+='当前室外温度:'+d['wendu']+'度,'
                s+=d['ganmao']
            elif(date>0 and date<5):
                s+=d['city']
                if(date==1):
                    s+='明天'
                elif(date==2):
                    s+='后天'
                else:
                    s+=d['forecast'][date]['date']
                s+=d['forecast'][date]['type']+','
                s+=d['forecast'][date]['low'][2:]+'到'+d['forecast'][date]['high'][2:]+','
                s+=d['forecast'][date]['fengxiang']+d['forecast'][date]['fengli'][8:]
            elif(date==-1):
                s+=d['city']+'昨天'+d['yesterday']['type']+','
                s+=d['yesterday']['low'][2:]+'到'+d['yesterday']['high'][2:]+','
                s+=d['yesterday']['fx']+d['yesterday']['fl'][8:]
        
        else:
            s='天气请求失败'
        return s
#w=Weather()
#print(w.getWeatherByText('上海今天天气怎么样'))

    其中city.txt的内容在附录。上面通过类的形式封装了天气相关操作。使用时,调用getweatherByText()函数。该函数首先判断输入文本中有没有城市名称,若存在城市名称,在通过正则表达式判断是否相应的关键词,若存在,则获取对应城市,对应日期的天气。


实时监控温湿度

    dht11是一款便宜、又好用用于获取空气温湿度的传感器。 其精度湿度±5%RH, 温度±2℃,量程湿度20-90%RH, 温度0~50℃。DHT11利用单总线协议,因此有严格的时序,关系通信协议可参考<DHT11使用笔记>。

    树莓派根据通信协议直接获取DHT11数据的代码如下:

#encoding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import dht11
import datetime
import re
def getDHT11Data_1(dht11_pin):
    isOk=True
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)#io number with BOARD
    GPIO.setup(dht11_pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(dht11_pin, GPIO.LOW)
    time.sleep(0.02)                      #给信号提示传感器开始工作
    GPIO.output(dht11_pin, GPIO.HIGH)
    GPIO.setup(dht11_pin, GPIO.IN)
    while GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.LOW:
        continue
    while GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.HIGH:
        continue
    data=[]
    j=0
    while j < 40:
        k = 0
        while GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.LOW:
            continue
        while GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.HIGH:
            k += 1
            if k > 100:
                break
        if k < 8:
            data.append(0)
        else:
            data.append(1)
        j += 1
    humidity_bit = data[0:8]        #分组
    humidity_point_bit = data[8:16]
    temperature_bit = data[16:24]
    temperature_point_bit = data[24:32]
    check_bit = data[32:40]
    
    humidity = 0
    humidity_point = 0
    temperature = 0
    temperature_point = 0
    check = 0
 
    for i in range(8):
        humidity += humidity_bit[i] * 2 ** (7 - i)              #转换成十进制数据
        humidity_point += humidity_point_bit[i] * 2 ** (7 - i)
        temperature += temperature_bit[i] * 2 ** (7 - i)
        temperature_point += temperature_point_bit[i] * 2 ** (7 - i)
        check += check_bit[i] * 2 ** (7 - i)
 
    tmp = humidity + humidity_point + temperature + temperature_point #十进制的数据相加
 
    if check == tmp:#数据校验,相等则输出
        print ("temperature : ", temperature, ".", temperature_point, ", humidity : " , humidity, ".", humidity_point)
    else:
        #错误输出错误信息,和校验数据
        isOk=False
        print ("DHT11 Get Wrong")
        print ("temperature : ", temperature, ", humidity : " , humidity, " check : ", check, " tmp : ", tmp)
    GPIO.cleanup()
    
    return isOk,temperature,temperature_point,humidity,humidity_point

    树莓派上面跑着一个linux系统,由于进程调用的缘故并不严格服从DHT11通信的时序,因此这样直接写代码获取数据很容易出错。szazo的github项目解决了这个问题,使用他的代码可以准确的得到DHT11的数据。此外同上面获取天气的情况一样,需要通过关键词判断用户的意图,总的代码如下:

#getDHT11.py
#encoding=utf-8
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import dht11
import datetime
import re

class GetDHT11:
    isOk=True
    def __init__(self,dht11_pin):
        GPIO.setwarnings(True)
        GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
        self.instance = dht11.DHT11(pin=dht11_pin)
    
    def __del__(self):
        GPIO.cleanup()
        
    def getDataDHT11(self):
        result = self.instance.read()
        if result.is_valid():
            self.isOk=True
            return result.temperature,result.humidity
        else:
            self.isOk=False
            return 0,0
            
    def getIsOk(self):
        return self.isOk
    
    def getTemperatureAndHumidityByText(self,text):
        reStr=r'(.*?)现在(.*?)温度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
        
        reStr=r'(.*?)现在(.*?)湿度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
            
        eStr=r'(.*?)当前(.*?)温度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
        
        reStr=r'(.*?)当前(.*?)湿度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
        
        reStr=r'(.*?)此(.*?)温度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
        
        reStr=r'(.*?)此(.*?)湿度(.*?)'
        obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)
        if(obj!=None):
            t,h=do.getDataDHT11()
            if(do.getIsOk()):
                result='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
                return result
        return ''


主程序

    在上一篇博文写的基础上,代码修改如下:

from weather import Weather
from speech import *
from voice import *
from chatbot import *
from getDHT11 import GetDHT11
from microrecord import *
import time

mp3FileName='dialog.mp3'
wavFileName='dialog.wav'

dht11_pin=12

do=GetDHT11(dht11_pin)
wobj=Weather()

def getResponse(text):
    output_text=''
    #get weather
    output_text=wobj.getWeatherByText(text)
    if(len(output_text)>0):
        t,h=do.getDataDHT11()
        if(do.getIsOk()):
            output_text+='当前温度'+str(int(t))+'摄氏度,空气湿度百分之'+str(h)
    else:
        output_text=do.getTemperatureAndHumidityByText(text)
        if(len(output_text)==0):
            output_text=chat(text)
    return output_text
    
while True:
    getMicroRecord(wavFileName)
    input_text=speechRecognition(wavFileName)
    print('input:'+input_text)
    if(len(input_text)==0):
        break
    output_text=getResponse(input_text)
        
    if(speechSynthesis(output_text,mp3FileName)):
        playMp3ByShell(mp3FileName)
    print('output:'+output_text)
    
print('dialog done')

    效果还是可以的。


附录:city.txt

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