臨近警報(bào)非常有用，無(wú)論你是倒車(chē)到停車(chē)位(沒(méi)有后視攝像頭)，想警告別人你在一個(gè)死角，或者想避免太靠近東西。我想看看我是否可以用一些非常標(biāo)準(zhǔn)的硬件組件和樹(shù)莓派自己構(gòu)建一個(gè)!

你將創(chuàng)造什么

視覺(jué)接近警報(bào)。當(dāng)物體在“危險(xiǎn)”距離閾值內(nèi)時(shí)，燈光將根據(jù)超聲波傳感器變?yōu)榧t色(當(dāng)物體在“安全”距離閾值內(nèi)時(shí))或綠色(當(dāng)物體在“安全”距離閾值內(nèi))。

第一步：設(shè)置樹(shù)莓派

樹(shù)莓派從microSD卡啟動(dòng)。您需要將Raspberry Pi OS安裝在與Pi一起使用的microSD卡上。有關(guān)安裝Raspberry Pi的其他方法的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱Viam文檔。

安裝樹(shù)莓派操作系統(tǒng)

1. 將microSD卡連接到計(jì)算機(jī)上。

2. 啟動(dòng)Raspberry Pi Imager。

3. 單擊“選擇設(shè)備”。選擇您的Pi型號(hào)，即Raspberry Pi 4。

4. 單擊“選擇操作系統(tǒng)”。在菜單中選擇“Raspberry Pi OS(64位)”。

5. 單擊CHOOSE STORAGE。從設(shè)備列表中，選擇您打算在Raspberry Pi中使用的microSD卡。

6. 配置您的樹(shù)莓派遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)。單擊Next。當(dāng)提示應(yīng)用操作系統(tǒng)自定義設(shè)置時(shí)，選擇EDIT settings。

7. 選中Set hostname，并在該字段中輸入您想要訪(fǎng)問(wèn)Pi的名稱(chēng)，例如echo

8. 選中“設(shè)置用戶(hù)名和密碼”復(fù)選框，并設(shè)置用于登錄Pi的用戶(hù)名(例如，您的名字)。如果跳過(guò)此步驟，默認(rèn)用戶(hù)名將是pi(出于安全原因不建議使用)。并指定密碼。

9. 選中“配置無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)”并輸入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)憑據(jù)。“SSID”為Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)，“password”為網(wǎng)絡(luò)密碼。另外，將“無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)國(guó)家”部分更改為您的路由器當(dāng)前正在運(yùn)行的地方。這將允許你的Pi連接到你的Wi-Fi，這樣你就可以無(wú)線(xiàn)運(yùn)行viam-server。

10. 勾選“設(shè)置區(qū)域設(shè)置”，設(shè)置時(shí)區(qū)和鍵盤(pán)布局。

請(qǐng)確保記住所設(shè)置的主機(jī)名、用戶(hù)名和密碼，因?yàn)樵赟SH到Pi時(shí)將需要這些。

11. 選擇“SERVICES”頁(yè)簽，勾選“Enable SSH”，并勾選“Use password authentication”。

12. 保存您的更新，并確認(rèn)YES以應(yīng)用操作系統(tǒng)自定義設(shè)置。確認(rèn)“是”，擦除microSD卡上的數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)也可能提示您輸入管理員密碼。

在授予Imager權(quán)限之后，它將開(kāi)始向microSD卡寫(xiě)入并驗(yàn)證Linux安裝。安裝完成后，從計(jì)算機(jī)上取下microSD卡。

第二步：SSH連接

1. 將microSD卡插入樹(shù)莓派，并將其插入插座來(lái)啟動(dòng)樹(shù)莓派。一個(gè)紅色LED會(huì)亮起，表示Pi已經(jīng)接通電源。

確保使用5V 3A USB-C電源為樹(shù)莓派4供電。使用電流不足的電源可能導(dǎo)致不穩(wěn)定、節(jié)流或意外行為。此外，雖然在較新的樹(shù)莓派4型號(hào)上默認(rèn)啟用USB引導(dǎo)，但舊版本可能需要固件更新才能啟用它。有關(guān)詳細(xì)的安裝說(shuō)明和兼容性，請(qǐng)參閱Raspberry Pi文檔。

2. 啟動(dòng)Pi后，使用SSH連接到它。從命令行終端窗口輸入以下命令。<>中的文本(包括<和>符號(hào)本身)應(yīng)該替換為您在設(shè)置Pi時(shí)配置的用戶(hù)名和主機(jī)名。

3. 如果系統(tǒng)提示“您確定要繼續(xù)連接嗎?”，請(qǐng)輸入“yes”并按回車(chē)鍵。然后，輸入用戶(hù)名的密碼。您應(yīng)該看到一條登錄消息和一個(gè)命令提示符。

4. 更新您的樹(shù)莓派以確保安裝了所有最新的軟件包

完整布線(xiàn)預(yù)覽

現(xiàn)在是時(shí)候?qū)⒂布M件連接在一起了!這是你將連接在一起的東西：

下面的部分將每次只關(guān)注一個(gè)組件，并顯示本地化的接線(xiàn)圖。但是，在需要的時(shí)候可以隨意引用這個(gè)完整的圖表。

好了，首先是超聲波傳感器!

第三步：連接超聲波傳感器

首先，我們要設(shè)置超聲波傳感器。你需要你的：

?覆盆子π

?超聲波傳感器

?電路試驗(yàn)板

?8 -跳線(xiàn)

?1 - 1000歐姆電阻

?1 - 2000歐姆電阻

超聲波傳感器連接到樹(shù)莓派的接線(xiàn)圖如下，使用面包板和電阻控制電流：

超聲波傳感器將使用樹(shù)莓派上的4個(gè)GPIO引腳

?VCC到GPIO 5V(物理引腳2)

?GND到GPIO GND(物理引腳6)

?觸發(fā)到GPIO 23(物理引腳16)

?ECHO到GPIO 24(物理引腳18)

剛接觸布線(xiàn)?如果需要，下面的說(shuō)明將帶您一步一步地正確連接超聲波傳感器。如果您對(duì)接線(xiàn)圖感到滿(mǎn)意，并且能夠在沒(méi)有額外指導(dǎo)的情況下連接硬件，請(qǐng)隨意跳過(guò)下一節(jié)(設(shè)置RGB LED) !

一步一步的超聲波接線(xiàn)說(shuō)明

1. 將四根跳線(xiàn)插入HC-SR04的引腳。

2. 將VCC線(xiàn)插入面包板的正軌，將GND線(xiàn)插入負(fù)軌。從這一點(diǎn)開(kāi)始，我們將使用面包板來(lái)簡(jiǎn)化布線(xiàn)過(guò)程，并提供一個(gè)安全的平臺(tái)來(lái)連接組件而無(wú)需焊接。

3. 將跳線(xiàn)插入Pi上的GPIO 5V(物理引腳2)，并將該線(xiàn)連接到面包板的正軌，將其連接到VCC。

4. 將跳線(xiàn)插入Pi上的GPIO GND(物理引腳6)，并將該線(xiàn)連接到面包板的負(fù)軌，該負(fù)軌將其連接到GND。

5. 將超聲波傳感器的TRIG線(xiàn)插入面包板上的空白導(dǎo)軌，然后使用另一條跳線(xiàn)將該導(dǎo)軌連接到Pi的GPIO 23(物理引腳16)引腳。(從技術(shù)上講，你可以跳過(guò)面包板上的連接，直接將TRIG線(xiàn)連接到Pi;這是個(gè)人喜好的問(wèn)題!)

6. 將超聲波傳感器的ECHO線(xiàn)插入另一個(gè)空白軌道，然后使用1000歐姆電阻(R1)將其連接到另一個(gè)空白軌道。

7. 使用2000歐姆(R2)電阻將R1軌道連接到GND軌道。兩個(gè)電阻器之間一定要留出空間。

8. 在電阻之間留出空間的地方插入一根跳線(xiàn)，并將該線(xiàn)連接到Pi的GPIO 24(物理引腳18)引腳。

甜蜜的!你已經(jīng)設(shè)置好了超聲波傳感器。

這將使您能夠捕獲距離讀數(shù)。接下來(lái)讓我們添加RGB LED !

第四步：連接RGB LED

接下來(lái)，我們將設(shè)置RGB LED。你需要你的

?RGB LED

?4 -跳線(xiàn)

?2 - 10歐姆電阻

?1 - 100歐姆電阻

查看接線(xiàn)圖：參考以下接線(xiàn)圖(為清晰起見(jiàn)省略了超聲波接線(xiàn))，了解如何將RGB LED連接到樹(shù)莓派上，使用面包板和電阻來(lái)控制電流：

RGB LED將在樹(shù)莓派上使用4個(gè)GPIO引腳

?公共陰極(GND)到GND(物理引腳34)

?紅色到GPIO 13(物理引腳33)

?綠轉(zhuǎn)GPIO 12(物理引腳32)

?藍(lán)色到GPIO 18(物理引腳12)

剛接觸布線(xiàn)?如果需要，以下說(shuō)明將帶您逐步了解如何正確連接RGB LED。網(wǎng)站輸出。xyz也是一個(gè)有用的資源，您可以在其中與樹(shù)莓派的每個(gè)引腳的確切布局和角色進(jìn)行交互。當(dāng)使用Viam時(shí)，請(qǐng)確保引用物理引腳編號(hào)，而不是pinout.xyz上列出的GPIO編號(hào)。

如果您對(duì)接線(xiàn)圖感到滿(mǎn)意，并且能夠在沒(méi)有額外指導(dǎo)的情況下連接硬件，請(qǐng)隨意跳到下一節(jié)(在Viam中配置您的機(jī)器)!

一步一步RGBLEDwiring說(shuō)明

1. 檢查L(zhǎng)ED的方向：一個(gè)普通的陰極RGB LED有四個(gè)腳：

GND (Common陰極)：最長(zhǎng)的端腳，應(yīng)接地。

紅色(R)：通常是靠近公共陰極的腿(如下圖左側(cè))。

綠色(G)：陰極另一側(cè)的腿(如下圖右)。

藍(lán)色(B)：離陰極最遠(yuǎn)的一條腿。

2. 將RGB LED插入面包板上的空白導(dǎo)軌。從這里，你將使用跳線(xiàn)和電阻將它連接到你的Pi。

3. 在LED最長(zhǎng)的腿旁邊插入一根跳線(xiàn)，然后將該線(xiàn)連接到Pi的GND引腳(物理引腳34)。這將是你們的土地。

4. 將100歐姆電阻連接到LED的紅色支腳上。

5。在LED的綠色支腿上連接一個(gè)10歐姆的電阻，在藍(lán)色支腿上連接另一個(gè)10歐姆的電阻。

6. 將電阻連接到Pi上。

從紅腳(100歐姆電阻)連接一根跳線(xiàn)到Pi的GPIO 13引腳(物理引腳33)

從綠色腳線(xiàn)(10歐姆電阻)連接一根跳線(xiàn)到Pi的GPIO 12引腳(物理引腳32)

從藍(lán)腳(10歐姆電阻)連接一根跳線(xiàn)到Pi的GPIO 18引腳(物理引腳12)

7. 仔細(xì)檢查連接，確保極性正確，避免接線(xiàn)錯(cuò)誤。

您的LED可能帶有推薦電阻的電阻。如果歐姆電平太高，那么沒(méi)有電源將得到LED。你可以用這個(gè)方便的工具找出你正在使用的是哪一個(gè)。

硬件都連接好之后，就可以在Viam應(yīng)用程序中配置它們了，我們將在下一節(jié)中進(jìn)行配置。

第五步：在Viam中配置您的機(jī)器

1. 在Viam應(yīng)用程序的LOCATIONS選項(xiàng)卡下，通過(guò)輸入名稱(chēng)并單擊Add machine來(lái)創(chuàng)建一臺(tái)機(jī)器。

2. 單擊查看設(shè)置說(shuō)明。

3. 要在樹(shù)莓派上安裝viam-server(這樣您就可以與傳感器和RGB LED通信并控制它們)，請(qǐng)為樹(shù)莓派選擇Linux / Aarch64平臺(tái)，并將安裝方法保留為viam-agent。

4. 使用viam-agent下載并在Raspberry Pi上安裝viam-server。按照說(shuō)明從您的Raspberry Pi的SSH提示符運(yùn)行安裝說(shuō)明中提供的命令。

5. 當(dāng)機(jī)器成功連接時(shí)，設(shè)置頁(yè)面將顯示。

配置并連接好機(jī)器之后，就可以添加外圍設(shè)備了。首先，板(也就是你的樹(shù)莓派)。

第六步：在Viam中配置樹(shù)莓派板

要訪(fǎng)問(wèn)樹(shù)莓派的GPIO引腳，請(qǐng)?jiān)赩iam應(yīng)用程序中將該板添加到您的機(jī)器中。

1. 在Viam應(yīng)用中，找到CONFIGURE選項(xiàng)卡。

2. 單擊左側(cè)菜單中的+圖標(biāo)并選擇Component。

3. 選擇board，找到raspberry-pi:rpi4模塊。單擊“添加模塊”。現(xiàn)在保留默認(rèn)名稱(chēng)board-1，然后單擊Create。這增加了與樹(shù)莓派4的GPIO引腳一起工作的模塊。

4. 注意，添加此模塊將添加稱(chēng)為board-1的單板硬件組件。您將在右側(cè)看到一個(gè)可折疊的卡片，您可以在其中配置board組件，并在左側(cè)欄中列出相應(yīng)的board-1部件。

5. 單擊右上方的Save保存并應(yīng)用配置更改。

6. 展開(kāi)面板的TEST部分，嘗試寫(xiě)入物理引腳。例如，由于我們的RGB LED的紅色腿連接到物理引腳33，在引腳字段中輸入33并將其信號(hào)設(shè)置為高。這將打開(kāi)RGB LED并發(fā)出紅光。

7. 將信號(hào)設(shè)置為低電平(每個(gè)引腳先前設(shè)置為高電平)以關(guān)閉LED。

故障排除：仔細(xì)檢查L(zhǎng)ED組件的接線(xiàn)。還要在LOGS選項(xiàng)卡下檢查可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

現(xiàn)在您的板配置，您可以配置您的超聲波傳感器下一步。

第七步：在Viam中配置超聲波傳感器

要訪(fǎng)問(wèn)超聲波傳感器的測(cè)量值，請(qǐng)將傳感器添加到您的機(jī)器上。

1. 在Viam應(yīng)用中，找到CONFIGURE選項(xiàng)卡。

2. 單擊左側(cè)菜單中的+圖標(biāo)并選擇Component。

3. 選擇傳感器，找到超聲波傳感器模塊。單擊“添加模塊”?，F(xiàn)在保留默認(rèn)名稱(chēng)sensor-1，然后單擊Create。這增加了模塊，使您可以訪(fǎng)問(wèn)超聲波傳感器的讀數(shù)。

4. 注意，添加此模塊會(huì)添加稱(chēng)為sensor-1的傳感器硬件組件。您將在右側(cè)看到一個(gè)可折疊的卡片，您可以在其中配置傳感器組件，并在左側(cè)欄中列出相應(yīng)的傳感器-1部件。

5. 在JSON配置字段中(在CONFIGURE面板中)，添加以下屬性。這告訴您的傳感器使用哪個(gè)引腳用于其回聲脈沖輸出(Echo)和觸發(fā)脈沖輸入(TRIG)以及它連接到哪個(gè)板。在你的例子中，那是board-1，也就是你之前添加的樹(shù)莓派。您可以在JSON配置旁邊的Documentation面板中閱讀有關(guān)每個(gè)屬性的更多信息

6. 單擊右上方的Save保存并應(yīng)用配置更改。

7. 展開(kāi)面板的TEST部分，對(duì)傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。您應(yīng)該看到一個(gè)獲取讀數(shù)標(biāo)簽和一個(gè)不斷更新的測(cè)量值。試著把你的手放在傳感器前面，并把它移到更遠(yuǎn)的地方。讀數(shù)應(yīng)該反映這些變化，當(dāng)您將對(duì)象靠近傳感器時(shí)返回較小的值，當(dāng)您將對(duì)象遠(yuǎn)離傳感器時(shí)返回較大的值。

關(guān)于Get讀數(shù)值的說(shuō)明：這里返回的讀數(shù)實(shí)際上是傳感器發(fā)射脈沖并接收脈沖所需的時(shí)間，通常以微秒為單位。為了得到一個(gè)有意義的距離，還需要進(jìn)行一些進(jìn)一步的計(jì)算。目前，我們?nèi)匀豢梢约僭O(shè)讀數(shù)大表示“更遠(yuǎn)”，讀數(shù)小表示“更近”。

為什么這么緊張?讀數(shù)可能看起來(lái)“跳躍”，這意味著它們會(huì)返回異常高或低的數(shù)字，然后才會(huì)恢復(fù)正常并保持在較小的讀數(shù)范圍內(nèi)。由于超聲波傳感器發(fā)出的聲音可以被附近的任何固體物體反射，因此接收器可能會(huì)反射并檢測(cè)到房間內(nèi)其他物體發(fā)出的噪音，這可能會(huì)導(dǎo)致不尋常的讀數(shù)。請(qǐng)確保將傳感器對(duì)準(zhǔn)要測(cè)量距離的物體。

仔細(xì)檢查電線(xiàn)是否連接正確，傳感器配置是否正確。board屬性必須與Viam應(yīng)用程序中的board組件名稱(chēng)匹配(如果您一直遵循，則為board-1)，并設(shè)置echo_interrupt_pin和trigger_pin屬性。

太棒了!你現(xiàn)在有一個(gè)工作傳感器和訪(fǎng)問(wèn)您的板。讓我們添加一些邏輯來(lái)根據(jù)測(cè)量的讀數(shù)將RGB LED變?yōu)榧t色或綠色。

第八步：在Viam中添加接近警報(bào)模塊

我們可以通過(guò)改變RGB LED的顏色來(lái)指示物體太近或在安全距離內(nèi)(相對(duì)于傳感器)。為此，您可以編寫(xiě)一些代碼來(lái)處理超聲波傳感器的讀數(shù)并將RGB LED設(shè)置為紅色或綠色(分別為不安全距離和安全距離)?；蛘吣梢允褂肰iam注冊(cè)表中的預(yù)構(gòu)建模塊，該模塊已經(jīng)為您完成了此操作!本步驟將介紹如何使用接近警報(bào)模塊。

1. 在Viam應(yīng)用中，找到CONFIGURE選項(xiàng)卡。

2. 單擊左側(cè)菜單中的+圖標(biāo)并選擇Service。

3. 選擇generic，并找到proximity-alert:hc-sr04_rgb-led模塊。單擊“添加模塊”。請(qǐng)確保將默認(rèn)名稱(chēng)更改為更具描述性的名稱(chēng)，如proximity-alert-service，然后單擊Create。這增加了一項(xiàng)服務(wù)，根據(jù)超聲波傳感器的讀數(shù)和您將很快指定的距離閾值自動(dòng)將RGB LED變?yōu)榧t色或綠色。

4. 注意，添加此模塊將添加所選名稱(chēng)的通用服務(wù)。您將在右側(cè)看到一個(gè)可折疊的卡片，您可以在其中配置接近警報(bào)模塊，并在左側(cè)欄中列出相應(yīng)的部分。

5. 在CONFIGURE面板中，添加以下屬性(減去注釋)。這告訴服務(wù)使用哪個(gè)板和傳感器(應(yīng)該是您剛剛配置的)，使用哪個(gè)GPIO引腳來(lái)控制RGB LED，以及確定何時(shí)變紅或變綠的安全距離閾值。

6. 單擊Save以應(yīng)用您的配置更改。這可能需要一些時(shí)間。

7. 過(guò)了一會(huì)兒，你的RGB LED應(yīng)該會(huì)閃爍并發(fā)光。測(cè)試一下吧!立即將您的手放在超聲波傳感器前。它應(yīng)該會(huì)迅速發(fā)出紅燈，只要你把手放在那里，它就會(huì)一直保持紅色。當(dāng)你把手移開(kāi)時(shí)(假設(shè)傳感器路徑前沒(méi)有其他物體在不安全距離內(nèi))，LED應(yīng)該會(huì)發(fā)出綠色的光。為了繼續(xù)測(cè)試該服務(wù)并確保更高的準(zhǔn)確性，請(qǐng)將超聲波傳感器放置在一些開(kāi)放空間，以便您能夠在可變范圍內(nèi)移動(dòng)其路徑內(nèi)的物體。

服務(wù)啟動(dòng)可能需要一段時(shí)間，您可能需要一段時(shí)間才能看到LED的變化。如果LED仍然不亮，請(qǐng)仔細(xì)檢查您的服務(wù)配置，并且在接近警報(bào)模塊的錯(cuò)誤日志面板或頂級(jí)日志中沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤(太好了!)，嘗試重新啟動(dòng)鄰近警報(bào)服務(wù)：在左側(cè)欄中，找到鄰近警報(bào)組件(它與您命名的組件不同)并單擊它旁邊出現(xiàn)的“…”。然后，單擊Restart，等待您的服務(wù)重新啟動(dòng)。

第九步：慶祝!你剛剛建立了一個(gè)視覺(jué)接近警報(bào)!

恭喜你!你剛剛建立了一個(gè)帶有視覺(jué)指示器的自動(dòng)接近警報(bào)!使用一些非常常見(jiàn)的硬件組件和來(lái)自Viam的一個(gè)方便的模塊，您創(chuàng)建了一個(gè)有用的設(shè)備。

本文編譯自hackster.io