使用树莓派制作智能小车

电影里，时不时地可以看到一些这样的场景，一辆小车，上面装有摄像头，这辆小车可以通过电脑或都是手机进行远程遥控，车上摄像头拍到的画面，可以实时地显示在电脑或手机上，就像下图这样。

没有接触过这方面的朋友或许会觉得这是一门很高大上的技术活，其实，并不然，这种小车做起来其实很简单。那么，这样子的小车，需要怎么去做呢？

其实，我们只需要准备一块控制小车的电路板（开发板），2到4个电机（马达）、小车架子一个、摄像头以及摄像头云台一个，以上这些基础配件，然后对开发板进行编程、控制就可以了，整体硬件成本加起来不到500块钱。

开发板：

开发板有很多种，比如51单片机、树莓派、STM32、Arduino、micro:bit等等，都可以做为小车的控制板，我使用的是树莓派开发板，然后，可持树莓派有很多版本、型号，最便宜的树莓派zero 68元就可以买到，不过不建议买这种，没有网卡，需要另外买网线模块，我使用的是树莓派3B，价格220元，带有无线和有线网卡，还带有蓝牙。

小车架子： 某宝上有很多这种车架子，各式各样的，只需要在某宝上搜索“智能小车”就能找到，带上马达一整套，也就五六十块钱。

摄像头+云台： 某宝上也是一搜一大堆，比如我下面用的那个，45块钱。

配件准备好了，就是给小车的开发板装系统，然后对小车进行编程控制。

小车的控制最主要有两方面的控制，一个是小车的前后左右的运动控制，一个是摄像头的拍摄、上下左右转运的控制。

小车的前后左右控制：

#-*- coding:UTF-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO
import time#小车电机引脚定义
LeftIn1 = 20
LeftIn2 = 21
LeftSpeed = 16RightIn1 = 19
RightIn2 = 26
RightSpeed = 13#设置GPIO口为BCM编码方式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)#忽略警告信息
GPIO.setwarnings(False)#电机引脚初始化操作
def car_init():global pwm_LeftSpeedglobal pwm_RightSpeedglobal delaytimeGPIO.setup(LeftSpeed,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)GPIO.setup(LeftIn1,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)GPIO.setup(LeftIn2,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)GPIO.setup(RightSpeed,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)GPIO.setup(RightIn1,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)GPIO.setup(RightIn2,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)#设置pwm引脚和频率为2000hzpwm_LeftSpeed = GPIO.PWM(LeftSpeed, 2000)pwm_RightSpeed = GPIO.PWM(RightSpeed, 2000)pwm_LeftSpeed.start(0)pwm_RightSpeed.start(0)#小车前进
def run(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(RightIn2, GPIO.LOW)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车后退
def back(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.HIGH)GPIO.output(RightIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn2, GPIO.HIGH)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车左转
def left(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(RightIn2, GPIO.LOW)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车右转
def right(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn2, GPIO.LOW)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车原地左转
def spin_left(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.HIGH)GPIO.output(RightIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(RightIn2, GPIO.LOW)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车原地右转
def spin_right(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.HIGH)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn2, GPIO.HIGH)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)#小车停止
def brake(delaytime):GPIO.output(LeftIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(LeftIn2, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn1, GPIO.LOW)GPIO.output(RightIn2, GPIO.LOW)pwm_LeftSpeed.ChangeDutyCycle(80)pwm_RightSpeed.ChangeDutyCycle(80)time.sleep(delaytime)

摄像头控制有两部分，一是拍摄、二是云台转动。

摄像头的拍摄： 拍摄部分，我使用的是mjpg-streamer，这个工具可以把小车上的摄像头当作远程摄像头（Web Camera）使用，安装的方式也很简单：

#安装必要的库
sudo apt-get update
sudo apt-get install libjpeg8-dev
sudo apt-get install imagemagick
sudo apt-get install libv4l-dev
sudo apt-get autoremove cmake
sudo apt-get install cmake

必要库安装好后，下载mjpg-streamer到树莓派上，并执行编译即可：

cd mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental
make all
sudo make install

通过以上操作，就可以启动摄像头了：

#运行mjpg-streamer./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so" -o "./output_http.so -w ./www"

摄像头启动后，可以在局域网内的任何一台电脑上使用浏览器输入：http://树莓派IP:8080/?action=stream 即可看到摄像头拍到的画面。

云台控制： 云台的主是对控制上下和左右的两舵机进行编码控制：

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import pygame#舵机引脚定义
ServoUpDownPin = 9
ServoLeftRightPin = 11#设置GPIO口为BCM编码方式
GPIO.setmode(GPIO.BCM)#忽略警告信息
GPIO.setwarnings(False)#初始化上下左右角度为90度
ServoLeftRightPos = 90
ServoUpDownPos = 90def init():global pwm_UpDownServoglobal pwm_LeftRightServoGPIO.setup(ServoUpDownPin, GPIO.OUT)GPIO.setup(ServoLeftRightPin, GPIO.OUT)#设置舵机的频率和起始占空比pwm_UpDownServo = GPIO.PWM(ServoUpDownPin, 50)pwm_LeftRightServo = GPIO.PWM(ServoLeftRightPin, 50)pwm_UpDownServo.start(0)pwm_LeftRightServo.start(0)#摄像头舵机左右旋转到指定角度
def leftrightservo_appointed_detection(pos): for i in range(1):   pwm_LeftRightServo.ChangeDutyCycle(2.5 + 10 * pos/180)time.sleep(0.02)                            #等待20ms周期结束pwm_LeftRightServo.ChangeDutyCycle(0)  #归零信号#摄像头舵机上下旋转到指定角度
def updownservo_appointed_detection(pos):  for i in range(1):  pwm_UpDownServo.ChangeDutyCycle(2.5 + 10 * pos/180)time.sleep(0.02)                            #等待20ms周期结束pwm_UpDownServo.ChangeDutyCycle(0) #归零信号#摄像头舵机向上运动
def servo_up():global ServoUpDownPospos = ServoUpDownPosupdownservo_appointed_detection(pos)#time.sleep(0.05)pos +=0.7 ServoUpDownPos = posif ServoUpDownPos >= 180:ServoUpDownPos = 180#摄像头舵机向下运动
def servo_down():global ServoUpDownPospos = ServoUpDownPosupdownservo_appointed_detection(pos)#time.sleep(0.05)pos -= 0.7ServoUpDownPos = posif ServoUpDownPos <= 45:ServoUpDownPos = 45#摄像头舵机向左运动
def servo_left():print("servo_left")global ServoLeftRightPospos = ServoLeftRightPosleftrightservo_appointed_detection(pos)#time.sleep(0.10)pos += 0.7ServoLeftRightPos = posprint('ServoLeftRightPos:',ServoLeftRightPos)if ServoLeftRightPos >= 180:ServoLeftRightPos = 180#摄像头舵机向右运动
def servo_right():global ServoLeftRightPospos = ServoLeftRightPosleftrightservo_appointed_detection(pos)#time.sleep(0.10)pos -= 0.7 ServoLeftRightPos = posif ServoLeftRightPos <= 0:ServoLeftRightPos =  0#所有舵机归位
def servo_init():servoflag = 0servoinitpos = 90if servoflag != servoinitpos:  updownservo_appointed_detection(servoinitpos)leftrightservo_appointed_detection(servoinitpos)time.sleep(0.5)        pwm_LeftRightServo.ChangeDutyCycle(0)   #归零信号pwm_UpDownServo.ChangeDutyCycle(0)  #归零信号#舵机停止
def servo_stop():pwm_LeftRightServo.ChangeDutyCycle(0)   #归零信号pwm_UpDownServo.ChangeDutyCycle(0)  #归零信号

对小车的控制编程完成后，最后我们使用WebSocket远程连接小车，发送相关的控制命令，就可以使用电脑或手机远程控制小车了。

完整的教学视频可查看：http://www.diyabc.com/frontweb/product400.html

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