如何使用树莓派制作可远程观看的摇摄和倾斜安全摄像机

您需要的东西

带有Micro SD卡的树莓派2或3

Arduino UNO或类似的

2 x微型或小型业余伺服器

USB网络摄像头

公对公连接线

公对母连接线

各式拉链带

构建安全摄像机

使用提供的螺钉将伺服喇叭（塑料的“小形状”）安装到每个伺服上。尽管越大越好，但特定的形状并不重要。请勿过度拧紧螺钉。

现在，使用拉紧带将一个伺服器以直角连接到另一个伺服器。其中一个将是平移（从左到右），而另一个将是倾斜（向上和向下）。不管哪个人做什么，都可以在代码中对其进行调整。

最后，将您的网络摄像头连接到其中一个伺服器上。尽管我的网络摄像头带有一个固定在底部的固定夹，但您可以使用拉链领带-我卸下了固定夹并用螺钉将其固定在喇叭上。为了稳定起见，您可能需要将整个钻机安装到箱子或盒子上。一个简单的纸板箱可以很好地解决问题。您可以切一个整洁的方孔，并在表面上安装一个伺服平齐，但是只需系上一条拉链即可。

关于摄像头的信息

并非所有USB网络摄像头都是一样创建的。将网络摄像头连接到Pi的USB端口，然后运行以下命令：

lsusb

此命令显示有关连接到Pi的所有USB设备的信息。如果您的网络摄像头未在此处列出，则您可能要尝试使用有源USB集线器并重复该命令。如果仍然无法识别该网络摄像头，则可能必须购买兼容的网络摄像头。

伺服设置

虽然伺服器看起来很恐怖和复杂，但连接起来确实非常简单。伺服系统在脉宽调制（PWM）上运行，这是数字系统模仿模拟信号的一种方式。 PWM信号本质上是快速的ON-OFF信号。使用占空比来描述ON或HIGH的信号。占空比以百分比表示，并描述了信号开启的时间。占空比为25％的PWM信号将在25％的时间内打开，其余75％的时间关闭。信号在开始时并没有打开，然后一直关闭，而是在非常短的时间内定期发出脉冲。

Servos会监听这些脉冲并采取相应的措施。使用100％的占空比将与“常规” 5v相同，而0％将与接地相同。如果您不完全了解PWM的工作原理，请不要担心，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的主要方法有两种：硬件或软件。硬件PWM通常提供比软件PWM更低的延迟（伺服器接收命令和移动之间的时间），但是Pi只有一个具有硬件PWM功能的引脚。外部电路可用于提供多个硬件PWM通道，但是简单的Arduino也可以处理该任务，因为它们具有多个硬件PWM引脚。

这里是电路：

仔细检查Pi的引脚排列，它们在型号之间略有不同。您需要弄清楚伺服系统的接线方式。 Servos需要三根线来控制它们，但是颜色略有不同：

红色为正，将其连接至Pi + 5v

棕色或黑色为负，将其连接至Pi上的GND

橙色或白色是信号，将其连接至Arduino引脚9和10

Arduino设置

Arduino的新功能？在这里开始。

一旦连接了伺服器，请在计算机上打开Arduino IDE并上传此测试代码。不要忘记从 Tools》 Board 和 Tools》 Port 菜单

#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，您应该看到两个伺服器都缓慢地来回移动。请注意，如何将“ servoMin”和“ ServoMax”定义为20度和160度（而不是0度和180度）。部分原因是这些廉价的伺服器无法准确地移动整个180度，还因为网络摄像头的物理尺寸阻止了整个范围的使用。您可能需要针对设置进行调整。

如果它们根本不起作用，请再次检查电路是否正确接线。面包板的质量有时也会有所不同，因此请考虑购买万用表进行验证。

伺服器几乎对于Arduino而言功能太强大，因此它们将由Pi。 Pi上的5v电压限制为提供给整个Pi的750mA，Pi汲取了大约500mA的电流，剩下250mA用于伺服器。这些微型伺服器消耗大约80mA电流，这意味着Pi应该能够处理其中的两个。如果您希望使用更多的伺服器或更大，功率更高的型号，则可能需要使用外部电源。

现在将以下代码上传到Arduino。这将侦听传入的串行数据（如通用 Serial 总线或USB中的串行）。 Pi将通过USB将这些数据发送到Arduino，并告知将伺服器移至何处。

#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

}

}

}

您可以通过打开串行监视器（右上角》串行监视器）并发送一些测试数据：

90P

0P

20T

100T

注意命令的格式-一个值，然后一个字母。该值是伺服系统的位置，字母（大写）表示摇摄或俯仰伺服系统。由于从Pi串行传输此数据，因此每个字符一次通过一个字符。 Arduino必须“存储”这些，直到发送完整个命令。最后一个字母不仅指定了伺服，而且还使Arduino知道此命令中没有更多数据。

最后，断开Arduino与计算机的连接，然后将其插入Raspberry Pi通过通常的USB端口连接。

Pi设置

现在是时候设置Pi了。首先，安装操作系统。将网络摄像头和Arduino连接到Pi USB。

更新Pi：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

安装动作：

sudo apt-get install motion

Motion是一个用于处理网络摄像头流的程序。它可以处理所有繁重的工作，甚至可以执行记录和运动检测（尝试构建运动捕获安全系统）。打开Motion配置文件：

sudo nano /etc/motion/motion.conf

此文件提供了许多配置Motion的选项。设置如下：

守护程序打开-运行程序

framerate：100-关闭每秒要流多少帧或图像

stream_localhost-允许通过网络访问

宽度640-视频宽度，调整您的网络摄像头

高度320-视频高度，调整您的网络摄像头

stream_port 8081 —关闭将视频输出到的端口

output_picture —不保存任何图像

这是一个很大的文件，因此您可能要使用 CTRL + W 搜索行。完成后，按 CTRL + X ，然后确认保存并退出。

现在再编辑一个文件：

sudo nano /etc/default/motion

设置“ start_motion_daemon =是”。这是确保Motion运行所必需的。

现在找出您的IP地址：

ifconfig

此命令将显示Pi的网络连接详细信息。查看第二行 inet addr 。您可能想设置一个静态IP地址（什么是静态IP？），但现在记下这个数字。

现在开始运动：

sudo service motion start

您可以通过将“开始”更改为“停止”或“重新启动”来停止或重新启动Motion。

切换到计算机并从Web浏览器导航到Pi：

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

其中xxx.xxx.x.xx是Pi IP地址。冒号后跟数字是之前设置的端口。一切顺利，您应该可以从网络摄像头中看到信息流！尝试四处移动，看看情况如何。您可能需要在配置文件中调整亮度和对比度设置。您可能需要对网络摄像头进行对焦-某些型号的镜头周围有一个小的对焦环。将其旋转直到图像最清晰。

回到树莓派，创建一个文件夹并导航到其中：

mkdir security-cam

cd security-cam/

现在安装Twisted：

sudo apt-get install python-twisted

Twisted是用Python编写的Web服务器，它将侦听命令，然后采取相应的措施。

安装后，创建Python脚本来执行命令（移动伺服器。）

sudo nano servos.rpy

注意文件扩展名是“ .rpy”而不是“ py”。这是代码：

# 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（）

现在启动Web服务器：

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

让我们分解一下-“ -p 80”指定端口（80）。这是网页的默认端口。 “ –path/home/pi/security-cam/”告诉Twisted在指定目录中启动服务器。如果您对“ security-cam”文件夹中的脚本进行了任何更改，则需要重新启动服务器（ CTRL + X 以关闭，然后再次运行命令）。

现在创建网页：

sudo nano index.html

这是网页代码：

Left

Right

Up

Down

更改“ PI_IP_ADDRESS”（已使用两次） ）到您Pi的真实IP地址（如果您正在运行最新的Raspian，则 raspberrypi.local 也应该可以使用）。重新启动网络服务器，然后从计算机导航至Pi，无需指定端口。您应该可以左右左右平移，并观看视频流：

在那里。您自己的云台网络摄像机。如果要将网络摄像头暴露在互联网上，请记住要考虑的危险–然后研究端口转发，以便路由器知道将传入请求发送到哪里。您可以为真正的便携式设备添加外部电源和Wi-Fi适配器。

责任编辑：wv