Weather Station 실습 자료

Python으로 피지컬컴퓨팅 수업 전략, 교구 제작

※ 실습 코드 전체 내려받기    실습코드.zip

01내장LED1_켜기.py

import machine

pin2 = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)

pin2.value(1)

01내장LED2_점멸.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

led = Pin(2, Pin.OUT)  #내장LED를 출력용으로


# 방법1

while True:  #무한 반복

    led.value(1) # 1: ON, HIGH,3.3V

    sleep(1)     #1초 재우기

    led.value(0) # 0:OFF,  LOW,  0V

    sleep(1)     #1초 재우기


#방법2

# while True:

#     led.value(not led.value())  #led 토글(반전)

#     sleep(1)      #1초 재우기

02삼색신호등1_동시점멸.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED


#한꺼번에 점멸 1초 간격으로

while True:

    red.value(1) #빨강 켜기

    yel.value(1) #노랑 켜기

    grn.value(1) #초록 켜기

    sleep(1)     #1초 대기

    red.value(0) #빨강 끄기

    yel.value(0) #노랑 끄기

    grn.value(0) #초록 끄기

    sleep(1)     #1초 대기

02삼색신호등2_하나씩점멸.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED


#하나씩 켜고 끄기 0.5초 간격으로

while True:

    red.value(1)  #빨강 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    red.value(0)  #빨강 끄기

    yel.value(1)  #노랑 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    yel.value(0)  #노랑 끄기

    grn.value(1)  #초록 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    grn.value(0)  #초록 끄기


02삼색신호등3_쌓아서끄기.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED


#하나씩 켜고 끄기 0.5초 간격으로

while True:

    red.value(1)  #빨강 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    yel.value(1)  #노랑 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    grn.value(1)  #초록 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    red.value(0)  #빨강 끄기

    yel.value(0)  #노랑 끄기

    grn.value(0)  #초록 끄기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

02삼색신호등4_신호등구현.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED

buz = Pin(33, Pin.OUT)  #부저


#3색 신호등 동작 구현

while True:

    red.value(1)  #빨강 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    red.value(0)  #빨강 끄기

    yel.value(1)  #노랑 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    yel.value(0)  #노랑 끄기

    grn.value(1)  #초록 켜기

    buz.value(1)  #부저 켜기

    sleep(0.5)    #0.5초 대기

    grn.value(0)  #초록 끄기

    buz.value(0)  #부저 끄기


03버튼스위치1_버튼1동작.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)


# 버튼1의 값을 쉘과 플로터로 보기

while True:

    print('btn1:', btn1.value())

    sleep(0.1)  # 출력 속도

03버튼스위치2_버튼1로LED제어.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)



# 버튼으로 제어하기(방법1)

while True:

    if(btn1.value() == 0): #버튼1 누르면,

        red.value(1)         #빨강 켜기

    else:                  #버튼1 놓으면,

        red.value(0)         #빨강 끄기


# 버튼으로 제어하기(방법2)  

# while True:

#     red.value(not btn1.value())  # 빨강LED 토글(반전)


03버튼스위치3_버튼으로신호등제어.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정

from time import sleep  #일시 정지


# 핀 설정

grn = Pin(25, Pin.OUT)  #초록LED

yel = Pin(26, Pin.OUT)  #노랑LED

red = Pin(27, Pin.OUT)  #빨강LED

buz = Pin(33, Pin.OUT)  #부저

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)

btn2 = Pin(34, Pin.IN)  #버튼2(누르면0, 놓으면1)

btn3 = Pin(35, Pin.IN)  #버튼3(누르면0, 놓으면1)


# 버튼으로 신호등 제어

while True:

     red.value(not btn1.value())  #버튼1 상태를 빨강LED에 반영

     yel.value(not btn2.value())  #버튼2 상태를 노랑LED에 반영

     grn.value(not btn3.value())  #버튼3 상태를 초록LED에 반영

     #눌린 버튼의 수를 저장

     pressed_btn_cnt = btn1.value() + btn2.value() + btn3.value()

     #눌린 버튼의 수가 2개 미만이면 부저 끄기

     buz.value(pressed_btn_cnt < 2)



03버튼스위치4_버튼누른횟수.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin #핀 설정


# 핀 설정

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)


cnt = 0 #누른 횟수


# 버튼을 누른 횟수 세기

while True:

    if btn1.value() == 0:        #버튼1을 누르면,

        cnt += 1                 #cnt 1증가

        print('누른 횟수:', cnt) #버튼 누른 횟수 출력


03버튼스위치5_버튼누른횟수_반복제거.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin  #핀 설정


# 핀 설정

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)


cnt = 0 #누른 횟수

pre_state = 1 #이전 상태(누르지 않은)

cur_state = 1 #현재 상태(누르지 않은)


#[방법1] 버튼을 누른 횟수 세기 - 반복 측정 오류 개선

while True:

    cur_state = btn1.value()  #버튼1의 현재 상태 저장

    if pre_state == 1 and cur_state == 0:   #버튼을 누르면,

        cnt += 1                              #cnt 1증가

        print('누른 횟수:', cnt)              #버튼 누른 횟수 출력

        pre_state = cur_state                 #이전 상태 업데이트

    elif pre_state == 0 and cur_state == 1: #버튼을 놓으면,

        pre_state = cur_state                 #이전 상태 업데이트


#[방법2] 버튼을 누른 횟수 세기 - 반복 측정 오류 개선

# while True:

#     cur_state = btn1.value()         #버튼1의 현재 상태 저장

#     if pre_state != cur_state:       #버튼 상태가 변했다면,

#         pre_state = cur_state          #이전 상태 업데이트

#         if cur_state == 0:             #버튼을 눌렀다면,

#             cnt += 1                     #cnt 1증가

#             print('누른 횟수:', cnt)     #버튼 누른 횟수 출력


03버튼스위치6_디바운싱.py

# 라이브러리 가져오기

from machine import Pin  #핀 설정

from time import sleep   #일시 정지



# 핀 설정

btn1 = Pin(39, Pin.IN)  #버튼1(누르면0, 놓으면1)


cnt = 0 #누른 횟수

pre_state = 1 #이전 상태(누르지 않은)

cur_state = 1 #현재 상태(누르지 않은)


#[방법1] 버튼을 누른 횟수 세기 - 반복 측정 오류 개선

while True:

    cur_state = btn1.value()  #버튼1의 현재 상태 저장

    if pre_state == 1 and cur_state == 0:   #버튼을 누르면,

        cnt += 1                              #cnt 1증가

        print('누른 횟수:', cnt)              #버튼 누른 횟수 출력

        pre_state = cur_state                 #이전 상태 업데이트

        sleep(0.04)                           #0.04초(40ms) 대기, debouncing 용

    elif pre_state == 0 and cur_state == 1: #버튼을 놓으면,

        pre_state = cur_state                 #이전 상태 업데이트


#[방법2] 버튼을 누른 횟수 세기 - 반복 측정 오류 개선

# while True:

#     cur_state = btn1.value()         #버튼1의 현재 상태 저장

#     if pre_state != cur_state:       #버튼 상태가 변했다면,

#         pre_state = cur_state          #이전 상태 업데이트

#         if cur_state == 0:             #버튼을 눌렀다면,

#             cnt += 1                     #cnt 1증가

#             print('누른 횟수:', cnt)     #버튼 누른 횟수 출력


04온습도센서.py

# [1] htu21d 라이브러리 내부 살펴보기

import htu21d       # htu21 온습도센서 모듈

print(dir(htu21d))  # htu21d 라이브러리 내부 출력


# # 라이브러리 가져오기

# from htu21d import HTU21D  #htu21d 온습도센서 클래스

# from time import sleep     #일시 정지

#

#

# # 핀설정: i2C통신(scl,sda)

# htu = HTU21D(scl=22, sda=21)  #scl:클럭, sda:데이터

#

# # [2] 1초 간격으로 온도, 습도 읽어서 출력하기

# while True:

#     temp = htu.temperature        #온도 읽기

#     humi = htu.humidity           #습도 읽기

#     print(f'Temp: {temp:4.2f}\u2103', end=' , ')   #온도 출력

#     print(f'Humi: {humi:4.2f}%')   #습도 출력

#     sleep(1)  #1초 간격

05wifi연결.py

# wifi 연결==================================================

import wifi


ssid = 'woonam'

key = 'woonamhs'

wifi.connect(ssid, key)

06현재시각1_교구시각.py

#라이브러리 가져오기

from time import localtime,time


print(time())         #기기의 현재 시각 출력

t = localtime(time()) #기기의 현재 시각을 튜플로 저장

print(t, type(t))


print(f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}.', end=' ')    #년월일 출력

print(f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}')  #시분초 출력

06현재시각2_한국시각변환.py

#라이브러리 가져오기

from time import localtime,time,sleep  #시간 제어 모듈


UTC_OFFSET = 9 * 60 * 60  # 한국 시각(UTC+9) 반영


while True:

    t = localtime(time() + UTC_OFFSET)          #KST(한국표준시): UTC + 9

    print(time())

    print(f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}.', end=' ')    #년월일 출력

    print(f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}')  #시분초 출력

    sleep(1)  #1초마다 출력

06현재시각3_ntp시각맞추기.py

#라이브러리 가져오기

from time import localtime,time,sleep #시간 제어 모듈

import ntptime #ntp 모듈

import wifi #wifi 모듈


# wifi 연결

ssid = 'woonam' #아이디

key = 'woonamhs' #비밀번호

wifi.connect(ssid, key) #wifi 연결하기


# NTP 시각 가져오기(인터넷 연결 상태에서 실행할 것)

ntptime.settime() # NTP서버의 시간 반영하기


# wifi 연결 해제

wifi.disconnect()


# 한국표준시 변환

UTC_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 한국표준시는 UTC + 9hr, 초단위로 환산


# 1초마다 한국 시각 출력하기

while True:

    t = localtime(time() + UTC_OFFSET) #KST(한국표준시)

    print(f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}.', end=' ') #년월일 출력

    print(f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}') #시분초 출력

    sleep(1) #1초마다 출력



06현재시각4_ntp시각맞추기_함수.py

#라이브러리 가져오기

from time import localtime,time,sleep  #시간 제어 모듈

import ntptime  #ntp 모듈

import wifi     #wifi 모듈



def setTime():

    # wifi 연결

    ssid = 'woonam'   #아이디

    key = 'woonamhs'  #비밀번호

    wifi.connect(ssid, key)  #wifi 연결하기


    # NTP 시각 가져오기

    try:

        print("Local time before synchronization：%s" %str(localtime()))

        #인터넷 연결 상태에서 실행할 것

        ntptime.settime()  # NTP서버에서 시간 가져와서 반영하기

        print("Local time after synchronization：%s" %str(localtime()))

    except:

        print("Error syncing time")


    # wifi 연결 해제

    wifi.disconnect()



# 시각을 맞추었으면 setTime() 반복하지 말 것

setTime() #NTP 시각으로 맞추기


# 1초마다 현재 시각 출력하기

UTC_OFFSET = 9 * 60 * 60  # 한국표준시(UTC+9) 반영

while True:

    t = localtime(time() + UTC_OFFSET)          #KST(한국표준시): UTC + 9

    print(f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}.', end=' ')    #년월일 출력

    print(f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}')  #시분초 출력

    sleep(1)  #1초마다 출력



07LCD화면1_화면크기확인.py

#[1] display() 모듈 내부 살펴보기

from tft_lcd import display,color565

print(dir(display))


#[2] 화면 크기 확인하기 - 네 모서리에 픽셀 표시

display.draw_pixel(0, 0, color565(255,255,255))  #하양

display.draw_pixel(319, 0, color565(255,0,0))    #빨강

display.draw_pixel(0, 239, color565(0,255,0))    #초록

display.draw_pixel(319, 239, color565(0,0,255))  #파랑


07LCD화면2_직선과도형.py

# 폰트 라이브러리 추가

from tft_lcd import display,color565,espresso,d2coding


# 직선과 도형

#draw_line(x1, y1, x2, y2, color)

display.draw_line(0, 0, 319, 239, color565(255,255,255))

#draw_rectangle(x, y, w, h, color)

display.draw_rectangle(10, 10, 100, 100, color565(0,255,0))

#draw_circle(x0, y0, r, color)

display.draw_circle(160, 120, 50, color565(255,0,0))

#draw_polygon(sides, x0, y0, r, color, rotate=0)

display.draw_polygon(6, 160, 120, 50, color565(255,255,0), rotate=0)


# 문자 출력

display.draw_text(0,20,'ABCDEFGHIJKLMOPQRSTUVWXYZ', espresso, color565(255,255,255))

display.draw_text(0,190,'0123456789. & %', d2coding, color565(255,0,255))


08웨더스테이션1_기본화면.py

# 폰트 라이브러리 추가

from tft_lcd import display,color565,espresso,d2coding


# LCD 화면 기본 표시

# 프로젝트명

display.draw_text(20, 10, 'Weather Station ver1.0', espresso, color565(255, 0, 255))

# 온도

display.draw_text(20, 68, 'Temp ', espresso, color565(0, 255, 255))

# 습도

display.draw_text(20, 120, 'Humi ', espresso, color565(0, 255, 255))

# 저작자이름

display.draw_text(10, 210, 'programmed by khs@wahs', espresso, color565(0, 255, 0))


08웨더스테이션2_구현.py

#=====================================

# Weather Station 구현하기

# 2022.11.22. 포근함  by김학생  GNU

#=====================================

# H/W: esp32 MCU(Micro Control Unit)

# S/W: MicroPython

# IDE: Thonny


#라이브러리 가져오기

from machine import Pin

from time import sleep



# 온습도센서 모델: HTU21D===========================

from htu21d import HTU21D  #htu21d 온습도센서 모듈

# print(dir(htu21d))


# 핀설정: i2C통신(scl,sda)

htu = HTU21D(scl=22, sda=21)



def getTempHumi():

    global temp, humi

    temp = htu.temperature        #온도 읽기

    humi = htu.humidity           #습도 읽기

 


# wifi 연결=========================================

import wifi


ssid = 'woonam'

key = 'woonamhs'

wifi.connect(ssid, key)



# 인터넷 시각 맞추기   =============================

import ntptime

from time import localtime,time


# NTP 시각 가져오기

ntptime.settime()  # NTP서버에서 시간 가져와서 반영

UTC_OFFSET = 9 * 60 * 60  # 한국표준시(UTC+9) 변환


# NTP 시각 가져오지 않기(이미 맞추었으면)

# UTC_OFFSET = 0 #이미 맞추었으면


# wifi 연결 해제

wifi.disconnect()


#현재 시각 가져오기

def getTime():

    global t

    t = localtime(time() + UTC_OFFSET)

   

#LCD 화면(TFT, 2.8", 320x240)==========================

from tft_lcd import display,color565,espresso,d2coding


#기본 화면 구성============

# 프로젝트명

display.draw_text(20, 10, 'Weather Station ver1.0', espresso, color565(255, 0, 255))


# 온도

display.draw_text(20, 68, 'Temp ', espresso, color565(0, 255, 255))


# 습도

display.draw_text(20, 120, 'Humi ', espresso, color565(0, 255, 255))


# 저작자

display.draw_text(10, 210, 'programmed by khs@wahs', espresso, color565(0, 255, 0))


while True:

    # 온습도 값 읽기

    getTempHumi()

   

    # 현재 시각 읽기

    getTime()


    # LCD 화면 표시 ==================================================================

    # 온도

    display.draw_text(90, 58, f'{temp:4.2f} & ', d2coding, color565(255, 255, 0))


    # 습도

    display.draw_text(90, 110, f'{humi:4.2f} % ', d2coding, color565(255, 255, 0))

 

    # 현재 시각

    display.draw_text(10, 176, f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}. ', espresso, color565(128, 128, 255))

    display.draw_text(120, 160, f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}', d2coding, color565(255, 255, 255))


    # 화면 표시 주기

    sleep(1)


08웨더스테이션3_구현_noWiFi.py

#=====================================

# Weather Station 구현하기

# 2022.11.22. 포근함  by김학생  GNU

#=====================================

# H/W: esp32 MCU(Micro Control Unit)

# S/W: MicroPython

# IDE: Thonny


#라이브러리 가져오기

from machine import Pin

from time import localtime,time,sleep

from htu21d import HTU21D  #htu21d 온습도센서 모듈

from tft_lcd import display,color565,espresso,d2coding  #LCD 화면(TFT, 2.8", 320x240)


# 핀설정: i2C통신(scl,sda)

htu = HTU21D(scl=22, sda=21)



#기본 화면 구성=====================================================================

# 프로젝트명

display.draw_text(20, 10, 'Weather Station ver1.0', espresso, color565(255, 0, 255))


# 온도

display.draw_text(20, 68, 'Temp ', espresso, color565(0, 255, 255))


# 습도

display.draw_text(20, 120, 'Humi ', espresso, color565(0, 255, 255))


# 저작자

display.draw_text(10, 210, 'programmed by khs@wahs', espresso, color565(0, 255, 0))



print('starting weather station...')


# 무한 반복

while True:


    try:

        temp = htu.temperature        #온도 읽기

        humi = htu.humidity           #습도 읽기

        t = localtime(time())         #현재 시각 읽기

           

    except Exception as e:

        print('Reading error', e)     #오류 발생 시

   

    else:

        # LCD 화면 업데이트 ==================================================================

        # 온도

        display.draw_text(90, 58, f'{temp:4.2f} & ', d2coding, color565(255, 255, 0))


        # 습도

        display.draw_text(90, 110, f'{humi:4.2f} % ', d2coding, color565(255, 255, 0))

     

        # 현재 시각

        display.draw_text(10, 176, f'{t[0]}.{t[1]}.{t[2]}. ', espresso, color565(128, 128, 255))

        display.draw_text(120, 160, f'{t[3]:02d}:{t[4]:02d}:{t[5]:02d}', d2coding, color565(255, 255, 255))


    finally:

        sleep(1)  #업데이트 주기