如何使用樹(shù)莓派制作可遠(yuǎn)程觀看的搖攝和傾斜安全攝像機(jī)

您需要的東西

帶有Micro SD卡的樹(shù)莓派2或3

Arduino UNO或類似的

2 x微型或小型業(yè)余伺服器

USB網(wǎng)絡(luò)攝像頭

公對(duì)公連接線

公對(duì)母連接線

各式拉鏈帶

構(gòu)建安全攝像機(jī)

使用提供的螺釘將伺服喇叭（塑料的“小形狀”）安裝到每個(gè)伺服上。盡管越大越好，但特定的形狀并不重要。請(qǐng)勿過(guò)度擰緊螺釘。

現(xiàn)在，使用拉緊帶將一個(gè)伺服器以直角連接到另一個(gè)伺服器。其中一個(gè)將是平移（從左到右），而另一個(gè)將是傾斜（向上和向下）。不管哪個(gè)人做什么，都可以在代碼中對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

最后，將您的網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接到其中一個(gè)伺服器上。盡管我的網(wǎng)絡(luò)攝像頭帶有一個(gè)固定在底部的固定夾，但您可以使用拉鏈領(lǐng)帶-我卸下了固定夾并用螺釘將其固定在喇叭上。為了穩(wěn)定起見(jiàn)，您可能需要將整個(gè)鉆機(jī)安裝到箱子或盒子上。一個(gè)簡(jiǎn)單的紙板箱可以很好地解決問(wèn)題。您可以切一個(gè)整潔的方孔，并在表面上安裝一個(gè)伺服平齊，但是只需系上一條拉鏈即可。

關(guān)于攝像頭的信息

并非所有USB網(wǎng)絡(luò)攝像頭都是一樣創(chuàng)建的。將網(wǎng)絡(luò)攝像頭連接到Pi的USB端口，然后運(yùn)行以下命令：

lsusb

此命令顯示有關(guān)連接到Pi的所有USB設(shè)備的信息。如果您的網(wǎng)絡(luò)攝像頭未在此處列出，則您可能要嘗試使用有源USB集線器并重復(fù)該命令。如果仍然無(wú)法識(shí)別該網(wǎng)絡(luò)攝像頭，則可能必須購(gòu)買兼容的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

伺服設(shè)置

雖然伺服器看起來(lái)很恐怖和復(fù)雜，但連接起來(lái)確實(shí)非常簡(jiǎn)單。伺服系統(tǒng)在脈寬調(diào)制（PWM）上運(yùn)行，這是數(shù)字系統(tǒng)模仿模擬信號(hào)的一種方式。 PWM信號(hào)本質(zhì)上是快速的ON-OFF信號(hào)。使用占空比來(lái)描述ON或HIGH的信號(hào)。占空比以百分比表示，并描述了信號(hào)開(kāi)啟的時(shí)間。占空比為25％的PWM信號(hào)將在25％的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)，其余75％的時(shí)間關(guān)閉。信號(hào)在開(kāi)始時(shí)并沒(méi)有打開(kāi)，然后一直關(guān)閉，而是在非常短的時(shí)間內(nèi)定期發(fā)出脈沖。

Servos會(huì)監(jiān)聽(tīng)這些脈沖并采取相應(yīng)的措施。使用100％的占空比將與“常規(guī)” 5v相同，而0％將與接地相同。如果您不完全了解PWM的工作原理，請(qǐng)不要擔(dān)心，您仍然可以控制伺服器（Extreme Electronics是了解更多信息的好地方）。

使用PWM的主要方法有兩種：硬件或軟件。硬件PWM通常提供比軟件PWM更低的延遲（伺服器接收命令和移動(dòng)之間的時(shí)間），但是Pi只有一個(gè)具有硬件PWM功能的引腳。外部電路可用于提供多個(gè)硬件PWM通道，但是簡(jiǎn)單的Arduino也可以處理該任務(wù)，因?yàn)樗鼈兙哂卸鄠€(gè)硬件PWM引腳。

這里是電路：

仔細(xì)檢查Pi的引腳排列，它們?cè)谛吞?hào)之間略有不同。您需要弄清楚伺服系統(tǒng)的接線方式。 Servos需要三根線來(lái)控制它們，但是顏色略有不同：

紅色為正，將其連接至Pi + 5v

棕色或黑色為負(fù)，將其連接至Pi上的GND

橙色或白色是信號(hào)，將其連接至Arduino引腳9和10

Arduino設(shè)置

Arduino的新功能？在這里開(kāi)始。

一旦連接了伺服器，請(qǐng)?jiān)谟?jì)算機(jī)上打開(kāi)Arduino IDE并上傳此測(cè)試代碼。不要忘記從 Tools》 Board 和 Tools》 Port 菜單

#include // Import the library

Servo servoPan， servoTilt; // Create servo objects

int servoMin = 20， servoMax = 160; // Define limits of servos

void setup（） {

// Setup servos on PWM capable pins

servoPan.attach（9）;

servoTilt.attach（10）;

}

void loop（） {

for（int i = servoMin; i 《 servoMax; ++i） { 1

// Move servos from minimum to maximum

servoPan.write（i）;

servoTilt.write（i）;

delay（100）; // Wait 100ms

}

for（int i = servoMax; i 》 servoMin; --i） {

// Move servos from maximum to minimum

servoPan.write（i）;

servoTilt.write（i）;

delay（100）; // Wait 100ms

}

} 一切都很好，您應(yīng)該看到兩個(gè)伺服器都緩慢地來(lái)回移動(dòng)。請(qǐng)注意，如何將“ servoMin”和“ ServoMax”定義為20度和160度（而不是0度和180度）。部分原因是這些廉價(jià)的伺服器無(wú)法準(zhǔn)確地移動(dòng)整個(gè)180度，還因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)攝像頭的物理尺寸阻止了整個(gè)范圍的使用。您可能需要針對(duì)設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。

如果它們根本不起作用，請(qǐng)?jiān)俅螜z查電路是否正確接線。面包板的質(zhì)量有時(shí)也會(huì)有所不同，因此請(qǐng)考慮購(gòu)買萬(wàn)用表進(jìn)行驗(yàn)證。

伺服器幾乎對(duì)于Arduino而言功能太強(qiáng)大，因此它們將由Pi。 Pi上的5v電壓限制為提供給整個(gè)Pi的750mA，Pi汲取了大約500mA的電流，剩下250mA用于伺服器。這些微型伺服器消耗大約80mA電流，這意味著Pi應(yīng)該能夠處理其中的兩個(gè)。如果您希望使用更多的伺服器或更大，功率更高的型號(hào)，則可能需要使用外部電源。

現(xiàn)在將以下代碼上傳到Arduino。這將偵聽(tīng)傳入的串行數(shù)據(jù)（如通用 Serial 總線或USB中的串行）。 Pi將通過(guò)USB將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到Arduino，并告知將伺服器移至何處。

#include // Import the library

Servo servoPan， servoTilt; // Create servo object

String data = “”; // Store incoming commands （buffer）

void setup（） {

// Setup servos on PWM capable pins

servoPan.attach（9）;

servoTilt.attach（10）;

Serial.begin（9600）; // Start serial at 9600 bps （speed）

}

void loop（） {

while （Serial.available（） 》 0）

{

// If there is data

char singleChar = Serial.read（）; // Read each character

if （singleChar == ‘P’） {

// Move pan servo

servoPan.write（data.toInt（））;

data = “”; // Clear buffer

}

else if （singleChar == ‘T’） {

// Move tilt servo

servoTilt.write（data.toInt（））;

data = “”; // Clear buffer

}

else {

data += singleChar; // Append new data

}

}

}

您可以通過(guò)打開(kāi)串行監(jiān)視器（右上角》串行監(jiān)視器）并發(fā)送一些測(cè)試數(shù)據(jù)：

90P

0P

20T

100T

注意命令的格式-一個(gè)值，然后一個(gè)字母。該值是伺服系統(tǒng)的位置，字母（大寫）表示搖攝或俯仰伺服系統(tǒng)。由于從Pi串行傳輸此數(shù)據(jù)，因此每個(gè)字符一次通過(guò)一個(gè)字符。 Arduino必須“存儲(chǔ)”這些，直到發(fā)送完整個(gè)命令。最后一個(gè)字母不僅指定了伺服，而且還使Arduino知道此命令中沒(méi)有更多數(shù)據(jù)。

最后，斷開(kāi)Arduino與計(jì)算機(jī)的連接，然后將其插入Raspberry Pi通過(guò)通常的USB端口連接。

Pi設(shè)置

現(xiàn)在是時(shí)候設(shè)置Pi了。首先，安裝操作系統(tǒng)。將網(wǎng)絡(luò)攝像頭和Arduino連接到Pi USB。

更新Pi：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

安裝動(dòng)作：

sudo apt-get install motion

Motion是一個(gè)用于處理網(wǎng)絡(luò)攝像頭流的程序。它可以處理所有繁重的工作，甚至可以執(zhí)行記錄和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)（嘗試構(gòu)建運(yùn)動(dòng)捕獲安全系統(tǒng)）。打開(kāi)Motion配置文件：

sudo nano /etc/motion/motion.conf

此文件提供了許多配置Motion的選項(xiàng)。設(shè)置如下：

守護(hù)程序打開(kāi)-運(yùn)行程序

framerate：100-關(guān)閉每秒要流多少幀或圖像

stream_localhost-允許通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)

寬度640-視頻寬度，調(diào)整您的網(wǎng)絡(luò)攝像頭

高度320-視頻高度，調(diào)整您的網(wǎng)絡(luò)攝像頭

stream_port 8081 —關(guān)閉將視頻輸出到的端口

output_picture —不保存任何圖像

這是一個(gè)很大的文件，因此您可能要使用 CTRL + W 搜索行。完成后，按 CTRL + X ，然后確認(rèn)保存并退出。

現(xiàn)在再編輯一個(gè)文件：

sudo nano /etc/default/motion

設(shè)置“ start_motion_daemon =是”。這是確保Motion運(yùn)行所必需的。

現(xiàn)在找出您的IP地址：

ifconfig

此命令將顯示Pi的網(wǎng)絡(luò)連接詳細(xì)信息。查看第二行 inet addr 。您可能想設(shè)置一個(gè)靜態(tài)IP地址（什么是靜態(tài)IP？），但現(xiàn)在記下這個(gè)數(shù)字。

現(xiàn)在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)：

sudo service motion start

您可以通過(guò)將“開(kāi)始”更改為“停止”或“重新啟動(dòng)”來(lái)停止或重新啟動(dòng)Motion。

切換到計(jì)算機(jī)并從Web瀏覽器導(dǎo)航到Pi：

http://xxx.xxx.x.xx:8081

其中xxx.xxx.x.xx是Pi IP地址。冒號(hào)后跟數(shù)字是之前設(shè)置的端口。一切順利，您應(yīng)該可以從網(wǎng)絡(luò)攝像頭中看到信息流！嘗試四處移動(dòng)，看看情況如何。您可能需要在配置文件中調(diào)整亮度和對(duì)比度設(shè)置。您可能需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像頭進(jìn)行對(duì)焦-某些型號(hào)的鏡頭周圍有一個(gè)小的對(duì)焦環(huán)。將其旋轉(zhuǎn)直到圖像最清晰。

回到樹(shù)莓派，創(chuàng)建一個(gè)文件夾并導(dǎo)航到其中：

mkdir security-cam

cd security-cam/

現(xiàn)在安裝Twisted：

sudo apt-get install python-twisted

Twisted是用Python編寫的Web服務(wù)器，它將偵聽(tīng)命令，然后采取相應(yīng)的措施。

安裝后，創(chuàng)建Python腳本來(lái)執(zhí)行命令（移動(dòng)伺服器。）

sudo nano servos.rpy

注意文件擴(kuò)展名是“ .rpy”而不是“ py”。這是代碼：

# Import necessary files

import serial

from twisted.web.resource import Resource

# Setup Arduino at correct speed

try：

arduino = serial.Serial（‘/dev/ttyUSB0’， 9600）

except：

arduino = serial.Serial（‘/dev/ttyUSB1’， 9600）

class MoveServo（Resource）：

isLeaf = True

def render_GET（self，request）：

try：

# Send value over serial to the Arduino

arduino.write（request.args［‘value’］［0］）

return ‘Success’

except：

return ‘Failure’

resource = MoveServo（）

現(xiàn)在啟動(dòng)Web服務(wù)器：

sudo twistd -n web -p 80 --path /home/pi/security-cam/

讓我們分解一下-“ -p 80”指定端口（80）。這是網(wǎng)頁(yè)的默認(rèn)端口。 “ –path/home/pi/security-cam/”告訴Twisted在指定目錄中啟動(dòng)服務(wù)器。如果您對(duì)“ security-cam”文件夾中的腳本進(jìn)行了任何更改，則需要重新啟動(dòng)服務(wù)器（ CTRL + X 以關(guān)閉，然后再次運(yùn)行命令）。

現(xiàn)在創(chuàng)建網(wǎng)頁(yè)：

sudo nano index.html

這是網(wǎng)頁(yè)代碼：

Left

Right

Up

Down

更改“ PI_IP_ADDRESS”（已使用兩次） ）到您Pi的真實(shí)IP地址（如果您正在運(yùn)行最新的Raspian，則 raspberrypi.local 也應(yīng)該可以使用）。重新啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，然后從計(jì)算機(jī)導(dǎo)航至Pi，無(wú)需指定端口。您應(yīng)該可以左右左右平移，并觀看視頻流：

在那里。您自己的云臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。如果要將網(wǎng)絡(luò)攝像頭暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，請(qǐng)記住要考慮的危險(xiǎn)–然后研究端口轉(zhuǎn)發(fā)，以便路由器知道將傳入請(qǐng)求發(fā)送到哪里。您可以為真正的便攜式設(shè)備添加外部電源和Wi-Fi適配器。

責(zé)任編輯：wv