树莓派智能家居-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 reclass 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=FalsecityName=''#print(self.cityList)for c in self.cityList:if(c in text):cityName=cisExist=Truebreakreturn isExist,cityNamedef getWeatherByText(self,text):result=''#judge city in textisCity,cityName=self.isCityExits(text)#print(isCity)if(isCity):#is get weatherreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=r'(.*?)'+cityName+r'(.*?)天气(.*?)'obj=re.search(reStr,text,re.M|re.I)if(obj!=None):result=self.getWeather(cityName,0)return resultreturn resultdef 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=TrueGPIO.setmode(GPIO.BOARD)#io number with BOARDGPIO.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:continuewhile GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.HIGH:continuedata=[]j=0while j < 40:k = 0while GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.LOW:continuewhile GPIO.input(dht11_pin) == GPIO.HIGH:k += 1if k > 100:breakif k < 8:data.append(0)else:data.append(1)j += 1humidity_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 = 0humidity_point = 0temperature = 0temperature_point = 0check = 0for 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=Falseprint ("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 reclass GetDHT11:isOk=Truedef __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=Truereturn result.temperature,result.humidityelse:self.isOk=Falsereturn 0,0def getIsOk(self):return self.isOkdef 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 resultreStr=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 resulteStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreStr=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 resultreturn ''

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 timemp3FileName='dialog.mp3'
wavFileName='dialog.wav'dht11_pin=12do=GetDHT11(dht11_pin)
wobj=Weather()def getResponse(text):output_text=''#get weatheroutput_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_textwhile True:getMicroRecord(wavFileName)input_text=speechRecognition(wavFileName)print('input:'+input_text)if(len(input_text)==0):breakoutput_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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