注釈

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8.4 @OpenWeatherMapからリアルタイムの天気情報を取得

このプロジェクトでは、LCDに都市の天気と時刻を表示するスマート時計を作成します。

1. 必要なコンポーネント

このプロジェクトで使用するコンポーネントは以下の通りです。

キット一式を購入するのが便利です。こちらのリンクから購入できます：

名前	このキットに含まれるアイテム	リンク
Pico 2 W スターターキット	450以上	Pico 2 W Kit

別々に購入することもできます。以下のリンクから購入可能です。

SN	コンポーネント	数量	リンク
1	Pico 2 Wの概要	1
2	Micro USBケーブル	1
3	ブレッドボード	1	買う
4	ジャンパーワイヤー	複数	買う
5	I2C LCD1602	1	買う
6	Li-Po充電モジュール	1
7	18650バッテリー	1

2. 回路を組み立てる

警告

Li-po充電モジュールが図のように接続されていることを確認してください。そうしないと、短絡が原因でバッテリーや回路が損傷する可能性があります。

3. OpenWeather APIキーを取得する

OpenWeather は、OpenWeather Ltdが提供するオンラインサービスで、APIを通じて世界中の天気データを提供します。これには、現在の天気データ、予報、今後の天気、そして任意の地理的場所の履歴データが含まれます。

OpenWeather にアクセスして、ログインまたはアカウントを作成します。
ナビゲーションバーからAPIページにアクセスします。
現在の天気データ を見つけて、 購読する をクリックします。
現在の天気および予報のコレクション の下で、適切なサービスを購読します。プロジェクトでは、無料プランで十分です。
APIキー ページからキーをコピーします。
コピーしたキーを、Raspberry Pi Pico 2 Wの secrets.py スクリプトに貼り付けます。
注釈

Pico 2 Wに do_connect.py と secrets.py のスクリプトがない場合は、これらを作成する必要があります。作成方法については 8.1 ネットワークへの接続を参照してください。
secrets = { 'ssid': 'SSID', 'password': 'PASSWORD', 'openweather_api_key':'OPENWEATHERMAP_API_KEY' }

4. スクリプトを実行する

pico-2w-kit-main/micropython/iot のパスにある 8.4_weather.py ファイルを開き、 現在のスクリプトを実行 ボタンをクリックするか、F5を押して実行します。
スクリプトが実行されると、I2C LCD1602にあなたの場所の時刻と天気情報が表示されます。

注釈

コードが実行中に画面が空白の場合、モジュールの背面にあるポテンショメーターを調整してコントラストを上げることができます。
このスクリプトを起動時に実行したい場合は、Raspberry Pi Pico 2 Wに main.py として保存できます。

仕組みは？

このプロジェクトはネットワーク接続を必要とし、 8.1 ネットワークへの接続メソッドを使用してネットワークに接続します。

from secrets import *
from do_connect import *
do_connect()

from do_connect import * : これは do_connect() 関数をインポートし、この関数によりWi-Fi接続のロジックが含まれています。 do_connect() 関数が呼び出されると、 secrets.py で指定されたWi-Fiネットワークに接続します。接続に失敗した場合は例外が発生し、成功すれば次のステップに進みます。

from secrets import * : secrets.py ファイルは通常、Wi-FiのSSID、パスワード、その他の機密情報（APIキーなど）を格納するために使われます。これにより、機密情報をメインコードファイルに直接埋め込まないようにします。

インターネットに接続した後、次の数行のコードでPico 2 Wをグリニッチ標準時に同期させます。

import ntptime
while True:
   try:
      ntptime.settime()
      print('Time Set Successfully')
      break
   except OSError:
      print('Time Setting...')
      continue

LCDを初期化します。使用方法の詳細については 3.4 液晶ディスプレイを参照してください。

from lcd1602 import LCD
lcd=LCD()
lcd.clear()
string = 'Loading...'
lcd.message(string)

次に、いくつかの天気データ（例：温度、風速）の単位を選択する必要があります。この場合、単位は metric です。

# Open Weather
TEMPERATURE_UNITS = {
   "standard": "K",
   "metric": "°C",
   "imperial": "°F",
}

SPEED_UNITS = {
   "standard": "m/s",
   "metric": "m/s",
   "imperial": "mph",
}

units = "metric"

次に、この関数を使って天気データを openweathermap.org から取得します。この関数は、都市、APIキー、設定された単位を含むURLメッセージを送信します。その結果、天気データを含む JSON ファイルを受け取ります。

def get_weather(city, api_key, units='metric', lang='en'):
   '''
   Get weather data from openweathermap.org
      city: City name, state code and country code divided by comma, Please, refer to ISO 3166 for the state codes or country codes. https://www.iso.org/obp/ui/#search
      api_key: Your unique API key (you can always find it on your openweather account page under the "API key" tab https://home.openweathermap.org/api_keys)
      unit: Units of measurement. standard, metric and imperial units are available. If you do not use the units parameter, standard units will be applied by default. More: https://openweathermap.org/current#data
      lang: You can use this parameter to get the output in your language. More: https://openweathermap.org/current#multi
   '''
   url = f"https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q={city}&appid={api_key}&units={units}&lang={lang}"
   print(url)
   res = urequests.post(url)
   return res.json()

この生データを出力すると、次のような情報が表示されます。

weather data example:
{
    'timezone': 28800,
    'sys': {
        'type': 2,
        'sunrise': 1659650200,
        'country': 'CN',
        'id': 2031340,
        'sunset': 1659697371
    },
    'base': 'stations',
    'main': {
        'pressure': 1008,
        'feels_like': 304.73,
        'temp_max': 301.01,
        'temp': 300.4,
        'temp_min': 299.38,
        'humidity': 91,
        'sea_level': 1008,
        'grnd_level': 1006
    },
    'visibility': 10000,
    'id': 1795565,
    'clouds': {
        'all': 96
    },
    'coord': {
        'lon': 114.0683,
        'lat': 22.5455
    },
    'name': 'Shenzhen',
    'cod': 200,
    'weather':[{
        'id': 804,
        'icon': '04d',
        'main': 'Clouds',
        'description': 'overcast clouds'
    }],
    'dt': 1659663579,
    'wind': {
        'gust': 7.06,
        'speed': 3.69,
        'deg': 146
    }
}

print_weather(weather_data) 関数を使って、この生データを読みやすい形式に変換し、表示します。

この関数は呼び出されていないため、必要に応じて while True 内のこの行のコメントを解除してください。

# shell print
print_weather(weather_data)

while True ループ内で、最初に get_weather() 関数を呼び出して、プロジェクトに必要な weather 、 temperature 、および humidity の情報を取得します。

weather_data = get_weather('shenzhen', secrets['openweather_api_key'], units=units)
weather=weather_data["weather"][0]["main"]
t=weather_data["main"]["temp"]
rh=weather_data["main"]["humidity"]

ローカル時間を取得します。 time.localtime() 関数は、タプル（年、月、日、時、分、秒、曜日、年の日数）を返します。ここでは hour と minute を取り出します。

Pico 2 Wはすでにグリニッチ標準時に同期されているので、現在地のタイムゾーンを加算する必要があります。

# get time (+24 allows for western hemisphere)
# if negative, add 24
# hours = time.localtime()[3] + int(weather_data["timezone"] / 3600) + 24  #only for west hemisphere

hours=time.localtime()[3]+int(weather_data["timezone"] / 3600)
mins=time.localtime()[4]

最後に、天気情報と時間がLCD1602に表示されます。

lcd.clear()
time.sleep_ms(200)
string = f'{hours:02d}:{mins:02d} {weather}\n'
lcd.message(string)
string = f'{t}{TEMPERATURE_UNITS[units]} {rh}%rh'
lcd.message(string)

メインループが30秒ごとに実行されると、LCD1602は30秒ごとに更新される時計になります。