电子纸潮汐和天气追踪器开源分享

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资料介绍

描述

MagPi 杂志第 106 期精选！

我的父母最近在水上找到了一席之地，并且每天都沉迷于查看潮汐，所以我决定为他们打造一个定制的 TideTracker。这个想法是展示当天预测的高潮和低潮时间，以及显示过去 24 小时潮汐的图表。除此之外，我还添加了一些基本的天气数据，让他们一目了然。

该项目使用 Raspberry Pi 作为大脑，使用 E-Ink 显示器来显示信息。最初研究项目时，我发现了 Luke Haas 的一个类似项目，我在编写自己的程序之前用来测试显示器的功能，请在此处查看该项目。

电子墨水屏

对于这个项目，我想使用电子墨水显示器有几个原因。首先是它们能量低；一旦屏幕被写入，即使断电，屏幕上的图像也会保留，这意味着设备可以进入睡眠模式而无需为显示器供电。其次，它可能位于阳光充足的地方，无需担心电子墨水屏幕的亮度或眩光。最后，因为我认为它们很酷而且我还没有机会在我的任何项目中使用它们。

该项目为 Raspberry Pi 使用 WaveShare 7.5 英寸显示器和 HAT。这个显示器有很多不同的版本，但我使用的是基本的 800x480 黑白版本。

https://www.waveshare.com/7.5inch-e-paper-hat.htm

大脑：

该项目在 Raspberry Pi ZeroW 上运行，考虑到它的紧凑尺寸和 wifi 连接，它是完美的。所有的计算和代码都是用 python 完成的；这包括收集潮汐/天气数据、分析、图像处理和写入电子墨水显示屏。该程序是一个循环，从两个源中提取数据，对其进行分析，将其打印到显示器上，然后休眠 10 分钟并重复。

焊接 HAT 接头的引脚

数据源：

天气数据：

天气是根据城镇/城市的坐标直接从OpenWeatherMap.org中提取的。使用免费的 One Call API，我们可以在一个 json 文件中获取当前、预报和历史天气数据。这是将打印到屏幕并用于确定所用天气图标的信息。

潮汐数据：

使用 noaa_coops python 包的本地 NOAA 站是一个很棒的工具，可让您通过其简单的 API 提取请求的数据。首先，您必须确定最近的本地站点，该站点会收集我们要查找的数据并获取站点 ID 号。

从该站提取并分析过去 24 小时的潮位数据以创建一个绘图，然后将其导出并保存为 png 以备后用。预测的潮汐时间也根据当地标准和日光时间提取。

为了显示的目的，该图实际上被保存为灰度，因为它不能显示颜色。

图像处理：

显示的信息实际上是推送到屏幕的单个图像文件，这意味着每次程序更新时都会创建一个新图像（当前设置为 10 分钟间隔）。它以与显示器大小 (800x480) 相匹配的空白图像开始，系统地在其上添加/粘贴了所有信息。我首先绘制了分隔不同部分的直线分界线，然后移至天气。天气图标是根据提取的数据确定的；该图标是从图像库中选择的，调整大小，然后粘贴到适当的位置。之后添加潮汐数据，写入高低时间并粘贴到先前生成的图中。生成的图像就是您在下面看到的。

“Tomorrow”和“Next-Next Day”原本是作为实际日期的占位符，但从来没有费心去改变它们。

写入电子墨水屏：

如上所述，生成一个图像文件，然后通过 SPI 通信发送到显示器。为此，首先需要对屏幕进行初始化，这要归功于电子墨水 wiki上的源代码，这很容易完成。刷新图像时，显示会在更新时闪烁。之后，重要的是让屏幕进入“睡眠”状态，以帮助防止长时间使用期间恒定电压可能造成的潜在损坏。即使在断电后，显示器仍将保持图像。