树莓派 SAKS 扩展板挑战应用 之 PM2.5 指示灯

本文所介绍的内容基于树莓派瑞士军刀扩展板（SAKS），由于 SAKS 基于树莓派通用的 GPIO 设计，文中的原理和代码也适用于其他情况。

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本节以 SAKS 扩展板为硬件基础，实现所在城市PM2.5指数显示，并用三色LED配合蜂鸣器警报来提示环境状态。由于要监测当前环境的PM2.5需要专用传感器，气象发布机构已经对每个城市做了空气指数的采集，我们可以利用他们发布的数据显示出来，即可满足日常对PM2.5的关注需求。

由于我们已经开始基于 SAKS SDK 开发（了解 SAKS SDK 发布的信息请阅读这里），本例程中涉及到的 SAKS 扩展板引脚编号我们根本不需要再关心。

首先，要获取互联网上的PM2.5数据，可以搜索一下专业机构的API，下面的例子使用的是和风天气的API。要使用他们的API，需要简单注册一下，会得到一个字符串Key，在下面的例子中填入这个Key就可以调用他们的数据了。另外需要找到自己所在城市对应的编码替换“CN101020100”这一段代码。注意，并不是所有的城市下辖的区域都有PM2.5数据，因此在选择城市的时候尽量选择有PM2.5数据的区域。

用 Python 实现获得PM2.5指数的程序，这个方法返回一个PM2.5数值，如果返回-1，表示数据获取失败：

'''
cityid 和 key 需要根据实际情况替换
参考 http://www.heweather.com/documents/api
http://www.heweather.com/documents/cn-city-list
'''
weather_url = 'https://api.heweather.com/x3/weather?cityid=CN101020100&key=xxx'

def get_pm25():
    global weather_url
    req = urllib2.Request(weather_url)
    resp = urllib2.urlopen(req)
    content = resp.read()
    if(content):
        weatherJSON = json.JSONDecoder().decode(content)
        #print(content)
        try:
            if weatherJSON['HeWeather data service 3.0'][0]['status'] == "ok":
                if weatherJSON['HeWeather data service 3.0'][0].has_key('aqi'):
                    print(weatherJSON['HeWeather data service 3.0'][0]['aqi']['city']['pm25'])
                    return int(weatherJSON['HeWeather data service 3.0'][0]['aqi']['city']['pm25'])
                else:
                    return -1
            else:
                return -1
        except:
            return -1

下面直接调用SAKS SDK的方法来让LED和蜂鸣器工作。

if __name__ == "__main__":
    while True:
        pm25 = get_pm25()
        if pm25 == -1:
            time.sleep(30)
            continue

        #严重污染，红灯亮蜂鸣器Beep
        if pm25 >= 250:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[7].on()
            SAKS.buzzer.beepAction(0.05,0.05,3)
        #重度污染，红灯亮
        if pm25 < 250:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[7].on()
        #中度污染，红灯亮
        if pm25 < 150:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[7].on()
        #轻度污染，黄灯亮
        if pm25 < 115:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[6].on()
        #良，一个绿灯亮
        if pm25 < 75:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[4].on()
        #优，两个绿灯亮
        if pm25 < 35:
            SAKS.ledrow.off()
            SAKS.ledrow.items[4].on()
            SAKS.ledrow.items[5].on()

        #print (("%4d" % pm25).replace(' ','#'))
        #数码管显示PM2.5数值
        SAKS.digital_display.show(("%4d" % pm25).replace(' ','#'))
        time.sleep(1800)
    input("Enter any keys to exit...")

上面加入了每30分钟读取一次PM2.5指数并刷新数码管的逻辑。由于数码管的 show 方法已经封装了数码管的逻辑，因此任何时候调用数码管显示数值，只需要调用这个方法，把数值作为参数提供即可。
SAKS.ledrow.items[7].on() 表示第8个LED亮，SAKS.ledrow.off() 表示所有LED熄灭。SAKS SDK 已经将瑞士军刀的操作作了封装，只用知道如何应用即可，当然有兴趣也可以下载 SDK 的源码研究。
将上面的程序源码保存为 main.py 接下来如果要运行，请注意程序开头的 from sakshat import SAKSHAT，需要导入 SAKS SDK 模块。为此我们需要将 SAKS SDK 模块的相关文件和 main.py 放在一起才能正确执行 main.py 程序。我们准备了一个包含 main.py 和 SAKS SDK 的包并在 Github 上提供下载：https://github.com/nxez/SAKS-tutorials/tree/master/pm25-display

在终端运行：

git clone https://github.com/nxez/SAKS-tutorials.git
cd SAKS-tutorials
cd pm25-display
sudo python main.py

PM2.5指数显示在了 SAKS 扩展板上，数码管下方的LED同时显示了空气质量状态。

后面我们后面将开始介绍如何基于 SAKS 扩展板 DIY 各种有趣、实用的东西，欢迎持续关注！

本文属于《树莓派瑞士军刀扩展板（SAKS）DIY 教程》系列文章，查看系列文章目录，请访问：https://shumeipai.nxez.com/swiss-army-knife-shield-for-raspberry-pi-diy-tutorials