В ходе этой статьи вы создадите устройство для получения прогноза погоды на основе микроконтроллера ESP8266.
Часто так бывает, что виджет на смартфоне показывает прогноз погоды, но в спешке вы забываете обратить на него внимание.
Поэтому было бы здорово, если бы позади двери висело устройство, напоминающее о зонте когда по прогнозу возможен дождь. У него не будет звукового сигнала или экрана — лишь несколько светодиодов, которые органично вольются в ваш интерьер.
В основе этого проекта лежит интерфейс прикладного программирования сервиса OpenWeatherMap, поэтому необходимо зарегистрироваться на этой платформе и получить ключ для прикладного интерфейса перед тем, как пойти дальше и заняться аппаратной и программной частями устройства.
Бесплатный пакет сервиса OpenWeatherMap предусматривает всё, что потребуется для нашей демонстрации. Для доступа к интерфейсу прикладного программирования вам необходим ключ, называемый APIID. Чтобы получить ключ APIID:
Этот уникальный ключ необходим для получения информации с сайта. Скопируйте его куда-нибудь, он понадобится позже.
Чтобы получить информацию о погоде в определённой местности, введите следующий URL-адрес, заменив текст с фигурными скобками на название вашей местности и ваш ключ.
|
1 |
http://api.openweathermap.org/data/2.5/forecast?q={your city},{your country code}&APPID={your API Key}&mode=json&units=metric&cnt=2 |
Замените текст {your city} (ваш город) на название города, погоду в котором вы хотите узнать, {your country code} (код вашей страны) — на код страны, в которой находится город, а {your API key} (ваш ключ для прикладного интерфейса) — на ваш уникальный ключ, полученный ранее.
Например, наш URL-адрес для города Москва в России будет таким:
|
1 2 |
http://api.openweathermap.org/data/2.5/forecast?q=Moscow,RU&APPID=88888888&mode=json&units =metric&cnt=2 |
Скопируйте свой получившийся URL-адрес в браузер. Вы должны получить в ответ прогноз погоды для вашей местности.
Сохраните свой ключ для прикладного интерфейса, чтобы не потерять. Теперь мы можем перейти к коду.
Для этого проекта необходимо установить в среду разработки Arduino IDE библиотеку ArduinoJson, которая позволит работать с форматом JSON посредством платформы Arduino или микроконтроллера ESP8266.
Выполните следующее:
Установив в среду Arduino IDE дополнение для микроконтроллера ESP8266, в меню «Tools» («Инструменты») выберите пункт «NodeMCU (ESP-12E Module)».
Скопируйте следующий код в среду Arduino IDE и загрузите его в плату ESP8266.
В коде вставьте свои идентификатор SSID, пароль (переменная password), город, код страны и ключ для прикладного интерфейса сервиса OpenWeatherMap.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 |
/* * Author: Emmanuel Odunlade * Complete Project Details https://randomnerdtutorials.com */ #include "ArduinoJson.h" #include "ESP8266WiFi.h" #include "WiFiClient.h" // Replace with your SSID and password details char ssid[] = "REPLACE_WITH_YOUR_SSID"; char pass[] = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD"; WiFiClient client; // Open Weather Map API server name const char server[] = "api.openweathermap.org"; // Replace the next line to match your city and 2 letter country code String nameOfCity = "REPLACE_WITH_YOUR_CITY,REPLACE_WITH_YOUR_COUNTRY_CODE"; // How your nameOfCity variable would look like for Lagos on Nigeria //String nameOfCity = "Lagos,NG"; // Replace the next line with your API Key String apiKey = "REPLACE_WITH_YOUR_API_KEY"; String text; int jsonend = 0; boolean startJson = false; int status = WL_IDLE_STATUS; int rainLed = 2; // Indicates rain int clearLed = 3; // Indicates clear sky or sunny int snowLed = 4; // Indicates snow int hailLed = 5; // Indicates hail #define JSON_BUFF_DIMENSION 2500 unsigned long lastConnectionTime = 10 * 60 * 1000; // last time you connected to the server, in milliseconds const unsigned long postInterval = 10 * 60 * 1000; // posting interval of 10 minutes (10L * 1000L; 10 seconds delay for testing) void setup() { pinMode(clearLed, OUTPUT); pinMode(rainLed, OUTPUT); pinMode(snowLed, OUTPUT); pinMode(hailLed, OUTPUT); Serial.begin(9600); text.reserve(JSON_BUFF_DIMENSION); WiFi.begin(ssid,pass); Serial.println("connecting"); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("WiFi Connected"); printWiFiStatus(); } void loop() { //OWM requires 10mins between request intervals //check if 10mins has passed then conect again and pull if (millis() - lastConnectionTime > postInterval) { // note the time that the connection was made: lastConnectionTime = millis(); makehttpRequest(); } } // print Wifi status void printWiFiStatus() { // print the SSID of the network you're attached to: Serial.print("SSID: "); Serial.println(WiFi.SSID()); // print your WiFi shield's IP address: IPAddress ip = WiFi.localIP(); Serial.print("IP Address: "); Serial.println(ip); // print the received signal strength: long rssi = WiFi.RSSI(); Serial.print("signal strength (RSSI):"); Serial.print(rssi); Serial.println(" dBm"); } // to request data from OWM void makehttpRequest() { // close any connection before send a new request to allow client make connection to server client.stop(); // if there's a successful connection: if (client.connect(server, 80)) { // Serial.println("connecting..."); // send the HTTP PUT request: client.println("GET /data/2.5/forecast?q=" + nameOfCity + "&APPID=" + apiKey + "&mode=json&units=metric&cnt=2 HTTP/1.1"); client.println("Host: api.openweathermap.org"); client.println("User-Agent: ArduinoWiFi/1.1"); client.println("Connection: close"); client.println(); unsigned long timeout = millis(); while (client.available() == 0) { if (millis() - timeout > 5000) { Serial.println(">>> Client Timeout !"); client.stop(); return; } } char c = 0; while (client.available()) { c = client.read(); // since json contains equal number of open and close curly brackets, this means we can determine when a json is completely received by counting // the open and close occurences, //Serial.print(c); if (c == '{') { startJson = true; // set startJson true to indicate json message has started jsonend++; } if (c == '}') { jsonend--; } if (startJson == true) { text += c; } // if jsonend = 0 then we have have received equal number of curly braces if (jsonend == 0 && startJson == true) { parseJson(text.c_str()); // parse c string text in parseJson function text = ""; // clear text string for the next time startJson = false; // set startJson to false to indicate that a new message has not yet started } } } else { // if no connction was made: Serial.println("connection failed"); return; } } //to parse json data recieved from OWM void parseJson(const char * jsonString) { //StaticJsonBuffer<4000> jsonBuffer; const size_t bufferSize = 2*JSON_ARRAY_SIZE(1) + JSON_ARRAY_SIZE(2) + 4*JSON_OBJECT_SIZE(1) + 3*JSON_OBJECT_SIZE(2) + 3*JSON_OBJECT_SIZE(4) + JSON_OBJECT_SIZE(5) + 2*JSON_OBJECT_SIZE(7) + 2*JSON_OBJECT_SIZE(8) + 720; DynamicJsonBuffer jsonBuffer(bufferSize); // FIND FIELDS IN JSON TREE JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(jsonString); if (!root.success()) { Serial.println("parseObject() failed"); return; } JsonArray& list = root["list"]; JsonObject& nowT = list[0]; JsonObject& later = list[1]; // including temperature and humidity for those who may wish to hack it in String city = root["city"]["name"]; float tempNow = nowT["main"]["temp"]; float humidityNow = nowT["main"]["humidity"]; String weatherNow = nowT["weather"][0]["description"]; float tempLater = later["main"]["temp"]; float humidityLater = later["main"]["humidity"]; String weatherLater = later["weather"][0]["description"]; // checking for four main weather possibilities diffDataAction(weatherNow, weatherLater, "clear"); diffDataAction(weatherNow, weatherLater, "rain"); diffDataAction(weatherNow, weatherLater, "snow"); diffDataAction(weatherNow, weatherLater, "hail"); Serial.println(); } //representing the data void diffDataAction(String nowT, String later, String weatherType) { int indexNow = nowT.indexOf(weatherType); int indexLater = later.indexOf(weatherType); // if weather type = rain, if the current weather does not contain the weather type and the later message does, send notification if (weatherType == "rain") { if (indexNow == -1 && indexLater != -1) { digitalWrite(rainLed,HIGH); digitalWrite(clearLed,LOW); digitalWrite(snowLed,LOW); digitalWrite(hailLed,LOW); Serial.println("Oh no! It is going to " + weatherType + " later! Predicted " + later); } } // for snow else if (weatherType == "snow") { if (indexNow == -1 && indexLater != -1) { digitalWrite(snowLed,HIGH); digitalWrite(clearLed,LOW); digitalWrite(rainLed,LOW); digitalWrite(hailLed,LOW); Serial.println("Oh no! It is going to " + weatherType + " later! Predicted " + later); } } // can't remember last time I saw hail anywhere but just in case else if (weatherType == "hail") { if (indexNow == -1 && indexLater != -1) { digitalWrite(hailLed,HIGH); digitalWrite(clearLed,LOW); digitalWrite(rainLed,LOW); digitalWrite(snowLed,LOW); Serial.println("Oh no! It is going to " + weatherType + " later! Predicted " + later); } } // for clear sky, if the current weather does not contain the word clear and the later message does, send notification that it will be sunny later else { if (indexNow == -1 && indexLater != -1) { Serial.println("It is going to be sunny later! Predicted " + later); digitalWrite(clearLed,HIGH); digitalWrite(rainLed,LOW); digitalWrite(snowLed,LOW); digitalWrite(hailLed,LOW); } } } |
Подключите компоненты согласно нижеприведённой схеме:
На следующем рисунке показано значение каждого светодиода: D2 — дождь, D3 — ясное небо, D4 — снег и D5 — град:
Фотография готового устройства:
Сегодня целью информационных технологий является создание естественного интерфейса между человеком и ЭВМ. В этом вопросе мы рассчитываем на дополненную реальность, однако правда состоит в том, что все мы уже устали постоянно заглядывать в наши смартфоны и компьютеры лишь для крошечной порции информации.
Возможно, что подобное устройство висящее в доме там, где вы сможете запросто узнать погоду перед выходом на улицу, будет чрезвычайно полезно.
Можно пойти дальше и напечатать на 3D-принтере корпус для устройства с резервным аккумулятором, чтобы всё выглядело более аккуратно.
Спасибо, что прочитали!
Вольтик
