Python打造智能天气语音播报系统

📌 引言

想不想让你的电脑每天自动播报天气预报？用Python调用高德地图天气API获取实时数据，再通过百度语音合成把它“念”出来，最后用PyAudio播放——这就是一个完整的信息获取→处理→输出的物联网小项目。 本教程将从零开始，手把手教你完成：（我会把我的代码放到最后面）

• 🔑 注册并获取高德地图与百度智能云API密钥

• 📡 调用高德天气API获取实时天气

• 🎤 用百度语音合成API把文字转成语音（POST请求，PCM格式）

• 🔐 实践中理解hashlib（MD5）和base64编码

• 🎵 给PCM裸数据添加WAV头，转为播放器可直接打开的wav文件

• 🔊 使用PyAudio播放生成的天气语音

🧰 环境与工具准备

首先确保你的电脑已安装Python（推荐3.7+），然后安装以下第三方库：

bash

pip install requests pyaudio wave

• requests：发送HTTP请求

• pyaudio：跨平台音频播放（底层基于PortAudio）

• wave、struct：Python内置，无需安装，用于WAV文件处理

🔑 第一步：获取API密钥

1. 高德开放平台

• 访问 高德开放平台 注册并登录

• 进入控制台 → 应用管理 → 创建新应用

• 添加Key，服务平台选择 Web服务，即可获取一个API Key（示例代码中的 AMAP_KEY）

点击设置：

把这些配置好往下滑点击提交即可，这样我们就创建好了

• 天气查询的城市编码可参考 高德城市编码表 ，例如喀什地区编码为 653100

https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/weatherinfo（这个是相关的api文档网址）

城市编码的获取方式：

2. 百度智能云

• 前往 百度智能云控制台 注册并登录

• 创建应用：在产品服务中找到 语音技术 → 创建应用，勾选“语音合成”

• 应用创建后你会获得 API Key 和 Secret Key（即示例中的 BAIDU_API_KEY 和 BAIDU_SECRET_KEY）

🌤️ 第二步：获取实时天气（高德天气API详解）

高德天气API的调用非常简单，是一个HTTP GET请求。（这个前面说过了）

接口说明

• 接口地址：https://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo

• 请求方式：GET

• 参数：

  • city：城市编码（如653100）

  • key：你的高德API Key

  • extensions：base返回实时天气，all返回预报，这里用base

代码实现

python

def get_weather():
weather_url = "https://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo"
params = {
"city": CITY_CODE,
"key": AMAP_KEY,
"extensions": "base"
}
resp = requests.get(weather_url, params=params)
data = resp.json()

if data.get("status") != "1":
raise Exception(f"天气API错误: {data}")

live = data["lives"][0]
city = live["city"]
weather = live["weather"]
temperature = live["temperature"]
wind_direction = live["winddirection"]
wind_power = live["windpower"]
humidity = live.get("humidity", "未知")

text = (f"{city}当前天气{weather}，温度{temperature}摄氏度，"
f"{wind_direction}风{wind_power}级，空气湿度{humidity}%。")
return text

返回的 text 就是我们后续要合成语音的播报内容，例如： “喀什地区当前天气晴，温度25摄氏度，西北风3级，空气湿度40%。”

🤖 第三步：百度语音合成——从文字到声音

百度语音合成采用 OAuth 2.0 客户端模式 鉴权，需要先拿 access_token，再调用合成接口。这恰好是我们学习 POST、hashlib、base64 的好机会。

3.1 获取 access_token

接口详情：

• 地址：https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token

• 方式：POST

• 参数：

  • grant_type：固定为 client_credentials

  • client_id：即百度API Key

  • client_secret：即百度Secret Key

python

def get_baidu_access_token():
token_url = "https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token"
params = {
"grant_type": "client_credentials",
"client_id": BAIDU_API_KEY,
"client_secret": BAIDU_SECRET_KEY
}
resp = requests.post(token_url, params=params)
token_data = resp.json()
if "access_token" not in token_data:
raise Exception(f"获取token失败: {token_data}")
# 知识点演示：base64编码
token_base64 = base64.b64encode(token_data["access_token"].encode()).decode()
print("base64示例:", token_base64[:50])
return token_data["access_token"]

这里我们故意把 access_token 做了 base64 编码输出，让你直观感受编码过程（实际上API无需此步骤，仅为教学展示）。base64 是一种用64个字符表示二进制数据的方法，常用于网络传输。

3.2 文本转语音（POST请求）

• 合成接口：https://tsn.baidu.com/text2audio

• 方式：POST，表单提交（Content-Type: application/x-www-form-urlencoded）

• 必填参数：

  • tex：要合成的文本（需UTF-8编码）

  • tok：上一步获取的 access_token

  • cuid：用户唯一标识，随便填一个字符串

  • ctp：客户端类型，固定1（web端）

  • lan：语言，中文填 zh

• 可选调优参数：

  • per：发音人，4=度丫丫（可爱女声），0/1为普通女/男声

  • spd：语速0-9，5为中速

  • pit：音调0-9，5正常

  • vol：音量0-15，9较大

  • format：返回格式，我们填 pcm 以便演示转换

代码中，我们还顺便展示了 hashlib.md5 的使用，计算播报文本的MD5摘要，增加趣味性。

python

def text_to_speech(text, access_token):
# MD5演示
text_md5 = hashlib.md5(text.encode('utf-8')).hexdigest()
print("文本MD5:", text_md5)

data = {
"tex": text,
"lan": "zh",
"ctp": "1",
"tok": access_token,
"cuid": "PythonClient_Weather",
"per": "4",
"spd": "5",
"vol": "9",
"pit": "5",
"format": "pcm"
}
resp = requests.post(TTS_URL, data=data)
# 如果返回JSON说明出错
if resp.headers.get('Content-Type', '').startswith('application/json'):
error_info = resp.json()
raise Exception(f"语音合成错误: {error_info}")
audio_data = resp.content
return audio_data

成功调用后，audio_data 就是纯PCM音频的二进制数据，无文件头，不能直接双击播放。

🎚️ 第四步：PCM转WAV（深入理解WAV文件头）

PCM（脉冲编码调制）是纯粹的音频采样数据，缺少描述采样率、声道数等元信息的文件头。而WAV格式就是在PCM数据前加一个44字节的标准头，结构如下：

我们用 struct.pack 按小端格式将这些值打包写入文件即可。

python

def pcm_to_wav(pcm_data, wav_path, sample_rate=16000, channels=1, sample_width=2):
num_samples = len(pcm_data) // sample_width
byte_rate = sample_rate * channels * sample_width
block_align = channels * sample_width

with open(wav_path, 'wb') as f:
f.write(b'RIFF')
f.write(struct.pack('<I', 36 + len(pcm_data))) # ChunkSize
f.write(b'WAVE')
f.write(b'fmt ')
f.write(struct.pack('<I', 16)) # Subchunk1Size
f.write(struct.pack('<H', 1)) # PCM format
f.write(struct.pack('<H', channels))
f.write(struct.pack('<I', sample_rate))
f.write(struct.pack('<I', byte_rate))
f.write(struct.pack('<H', block_align))
f.write(struct.pack('<H', sample_width * 8))
f.write(b'data')
f.write(struct.pack('<I', len(pcm_data)))
f.write(pcm_data)

生成的WAV文件可以用任何音乐播放器打开，甚至能直接拖进剪辑软件。

🔊 第五步：PyAudio播放语音

pyaudio 库使用起来非常简单：

python

def play_wav(wav_path):
wf = wave.open(wav_path, 'rb')
p = pyaudio.PyAudio()
stream = p.open(format=p.get_format_from_width(wf.getsampwidth()),
channels=wf.getnchannels(),
rate=wf.getframerate(),
output=True)
data = wf.readframes(1024)
while data:
stream.write(data)
data = wf.readframes(1024)
stream.stop_stream()
stream.close()
p.terminate()
wf.close()

🧩 完整主流程串联

python

def main():
text = get_weather() # 1.获取天气文本
token = get_baidu_access_token() # 2.拿token
pcm_audio = text_to_speech(text, token) # 3.文本→PCM
with open(SAVE_PCM_PATH, 'wb') as f:
f.write(pcm_audio) # 保存原始PCM（学习用）
pcm_to_wav(pcm_audio, SAVE_WAV_PATH) # 4.PCM→WAV
play_wav(SAVE_WAV_PATH) # 5.播放

运行后，你就能听到用甜美的度丫丫语音播报的真实天气了！全程仅需几秒，还自动生成了PCM和WAV文件。

下面我给你们提供我的完整的代码：

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
实时天气播报（使用高德地图 + 百度语音合成）
实现功能：
1. 获取实时天气数据（地区、温度、湿度、风力、天气状况等）
2. 使用百度语音合成API，采用POST请求，获取PCM音频数据
3. 演示hashlib（MD5）和base64编码概念
4. PCM转WAV文件（添加WAV头）
5. 使用pyaudio库播放合成语音
6. 保存音频文件
"""

import requests
import json
import hashlib
import base64
import time
import pyaudio
import wave
import struct
from datetime import datetime

# ====================== 配置 ======================
AMAP_KEY = "2a151bfbe125ff1eb35167690125a672" # 高德地图API Key
CITY_CODE = "653100" # 喀什地区编码
SAVE_PCM_PATH = r"F:\\物联网媒体技术\\保存录音文件\\喀什天气播报.pcm"#文件保存路径填写实时路径
SAVE_WAV_PATH = r"F:\\物联网媒体技术\\保存录音文件\\喀什天气播报.wav"#文件保存路径填写实时路径

BAIDU_API_KEY = "5djvuCHLL5Sa3Rb1RwsYap7b" # 百度API Key
BAIDU_SECRET_KEY = "aTEYYHQVGJdlSMc8BsVenYHleGBTw8Nh" # 百度Secret Key

# 百度语音合成参数
TTS_URL = "https://tsn.baidu.com/text2audio"
# ==================================================

def get_weather():
"""
步骤1：使用高德地图API获取实时天气数据
原理：发送HTTP GET请求，参数包含城市编码和API Key，返回JSON格式天气信息
知识点：requests库、JSON解析、HTTP GET请求
"""
weather_url = "https://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo"
params = {
"city": CITY_CODE,
"key": AMAP_KEY,
"extensions": "base" # base表示实时天气，all表示天气预报
}
resp = requests.get(weather_url, params=params)
data = resp.json()

if data.get("status") != "1":
raise Exception(f"天气API错误: {data}")

live = data["lives"][0]
# 提取所需信息：城市、天气、温度、风向、风力、湿度（高德返回的湿度字段为humidity）
city = live["city"]
weather = live["weather"]
temperature = live["temperature"]
wind_direction = live["winddirection"]
wind_power = live["windpower"]
humidity = live.get("humidity", "未知") # 有些版本可能没有湿度

# 构造播报文本
text = (f"{city}当前天气{weather}，温度{temperature}摄氏度，"
f"{wind_direction}风{wind_power}级，空气湿度{humidity}%。")

print("✅ 天气数据获取成功")
print(f"📅 当前时间戳: {int(time.time())} (秒) | {datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}")
print(f"📢 播报内容：{text}")
return text

def get_baidu_access_token():
"""
步骤2：获取百度API访问令牌（access_token）
原理：使用client_credentials授权模式，通过API Key和Secret Key换取token
知识点：OAuth 2.0 客户端凭证模式、POST请求
"""
token_url = "https://aip.baidubce.com/oauth/2.0/token"
params = {
"grant_type": "client_credentials",
"client_id": BAIDU_API_KEY,
"client_secret": BAIDU_SECRET_KEY
}
resp = requests.post(token_url, params=params) # 使用POST方法（符合实验要求）
token_data = resp.json()

if "access_token" not in token_data:
raise Exception(f"获取token失败: {token_data}")

print("✅ 已获取百度access_token")
# 演示base64编码：将access_token进行base64编码（知识点展示）
token_base64 = base64.b64encode(token_data["access_token"].encode()).decode()
print("🔐 演示base64编码（access_token编码后前50字符）:", token_base64[:50], "…")
return token_data["access_token"]

def text_to_speech(text, access_token):
"""
步骤3：调用百度语音合成API，获取PCM音频数据（POST请求）
参数说明：
tex: 要合成的文本
lan: 语言，zh中文
ctp: 客户端类型，1为web端
tok: access_token
cuid: 用户标识（可自定义）
per: 发音人选择，4=度丫丫
spd: 语速，0-9，5为中速
vol: 音量，0-15，9为较大
pit: 音调，0-9，5为正常
format: 音频格式，pcm（便于后续演示PCM转WAV）
其他参数参考百度文档
知识点：HTTP POST请求、application/x-www-form-urlencoded编码、音频二进制数据处理
"""
# 演示hashlib MD5：计算文本的MD5值（知识点展示）
text_md5 = hashlib.md5(text.encode('utf-8')).hexdigest()
print("🔐 演示MD5编码（播报文本的MD5值）:", text_md5)

# 请求参数（使用POST方式，需放在data中）
data = {
"tex": text,
"lan": "zh",
"ctp": "1",
"tok": access_token,
"cuid": "PythonClient_Weather",
"per": "4", # 度丫丫（可爱女声）
"spd": "5",
"vol": "9",
"pit": "5",
"format": "pcm" # 返回原始PCM数据，便于演示格式转换
}

# 发送POST请求，Content-Type默认application/x-www-form-urlencoded
resp = requests.post(TTS_URL, data=data)

# 检查返回内容：如果content-type包含json说明有错误
if resp.headers.get('Content-Type', '').startswith('application/json'):
error_info = resp.json()
raise Exception(f"语音合成API错误: {error_info}")

# 正常情况返回二进制音频数据
audio_data = resp.content
print(f"✅ 语音合成成功，获取到 {len(audio_data)} 字节的PCM数据")
return audio_data

def pcm_to_wav(pcm_data, wav_path, sample_rate=16000, channels=1, sample_width=2):
"""
步骤4：将PCM原始数据转换为WAV文件（添加WAV头）
原理：WAV文件是RIFF格式，包含文件头（44字节）描述采样率、位深度、声道数等信息。
PCM是纯音频数据，需加上头才能被常见播放器识别。
知识点：WAV文件结构、struct.pack打包二进制头、字节操作

参数：
pcm_data: bytes, PCM原始音频数据
wav_path: 输出WAV文件路径
sample_rate: 采样率（百度默认16000）
channels: 声道数（百度默认1）
sample_width: 采样位宽（字节数，2表示16位）
"""
num_samples = len(pcm_data) // sample_width
byte_rate = sample_rate * channels * sample_width
block_align = channels * sample_width

with open(wav_path, 'wb') as wav_file:
# RIFF头
wav_file.write(b'RIFF')
wav_file.write(struct.pack('<I', 36 + len(pcm_data))) # 文件总长度-8
wav_file.write(b'WAVE')
# fmt子块
wav_file.write(b'fmt ')
wav_file.write(struct.pack('<I', 16)) # fmt块长度（16字节）
wav_file.write(struct.pack('<H', 1)) # 音频格式（1=PCM）
wav_file.write(struct.pack('<H', channels))
wav_file.write(struct.pack('<I', sample_rate))
wav_file.write(struct.pack('<I', byte_rate))
wav_file.write(struct.pack('<H', block_align))
wav_file.write(struct.pack('<H', sample_width * 8))
# data子块
wav_file.write(b'data')
wav_file.write(struct.pack('<I', len(pcm_data)))
wav_file.write(pcm_data)

print(f"✅ PCM已转换为WAV文件：{wav_path}")

def play_wav(wav_path):
"""
步骤5：使用pyaudio库播放WAV文件
原理：pyaudio基于PortAudio，提供跨平台的音频I/O。先读取WAV文件头获取参数，
然后打开音频流，分块写入数据。
知识点：pyaudio.open、流操作、回调函数或阻塞式写入
"""
# 打开WAV文件获取参数
wf = wave.open(wav_path, 'rb')

# 初始化pyaudio
p = pyaudio.PyAudio()

# 打开音频流
stream = p.open(format=p.get_format_from_width(wf.getsampwidth()),
channels=wf.getnchannels(),
rate=wf.getframerate(),
output=True)

# 读取数据并播放
chunk_size = 1024
data = wf.readframes(chunk_size)
while data:
stream.write(data)
data = wf.readframes(chunk_size)

# 停止并关闭流
stream.stop_stream()
stream.close()
p.terminate()
wf.close()
print("✅ 语音播放完成")

def main():
"""
主函数：按实验步骤依次执行
"""
print("=" * 50)
print("开始实时天气播报程序")
print("=" * 50)

try:
# 第一步：获取天气数据并构造播报文本
text = get_weather()

# 第二步：获取百度access_token
token = get_baidu_access_token()

# 第三步：语音合成获取PCM音频数据
pcm_audio = text_to_speech(text, token)

# 第四步：保存PCM文件（可选，便于调试）
with open(SAVE_PCM_PATH, 'wb') as f:
f.write(pcm_audio)
print(f"💾 PCM文件已保存：{SAVE_PCM_PATH}")

# 第五步：将PCM转换为WAV格式（满足操作要点“PCM文件和wav文件的转换”）
pcm_to_wav(pcm_audio, SAVE_WAV_PATH)

# 第六步：播放WAV音频文件（实现天气播报）
print("🔊 正在播放天气播报…")
play_wav(SAVE_WAV_PATH)

print("🎉 所有步骤执行成功！")

except Exception as e:
print(f"❌ 程序出错：{e}")

if __name__ == "__main__":
main()