如何使用Raspberry Pi控制步进电机旋转高清摄像头并拍照

haothree · 发表于 2015-1-30 13:43:46

本帖最后由小菜儿于 2015-1-30 13:45 编辑

目录：

硬件准备
安装
- 步进电机电源
- 步进电机驱动线路
- 安装摄像头
驱动示例代码
- 转动效果视频
连续转动拍摄代码实现
拍摄图片效果

硬件准备

需要以下硬件：

可以工作的树莓派一个
母对母1P杜邦线6根
DC 5V4相28YBJ-48步进电机一个
UL2003芯片步进电机驱动板一块

安装

按下图将步进电机接到驱动板上，也就是白色的接口

步进电机电源

步进电机需要5V电压驱动，而树莓派的GPIO接口中已有5V输出，将图中的Pin 2（最右上角那个）5V，接到驱动板的5V正极，Pin 6接到5V负级，电源部分则搞定。

步进电机驱动线路

驱动板上有IN1, IN2, IN3, IN4四个接口，根据资料得知这四个接口依次设置为低电平就可以驱动，我们分别用杜邦线将GPIO 17（Pin 11），GPIO 18（Pin 12）, GPIO 21（Pin 13）, GPIO 22（Pin 15）和IN1，IN2，IN3，IN4一一相连。 注意不同的GPIO驱动程序对端口的编号不一定一样（至少有三种叫法：Board，Broadcom，GPIO）

驱动原理：（每次将四个GPIO端口按下表依次设置好电平后，可以sleep几十毫秒来控制转速）

安装摄像头

本来是希望用3D打印机来制作齿轮和支架来完成这部分工作的，但因为打印机还没到货，所以先用乐高积木来做了, 刚好乐高积木可以插在步进电机中轴上，而且很牢靠，还不用密封带了。

摄像头如下图用两根导线固定在乐高积木上：

然后用各种积木搭个底座把电机固定起来，并留两个洞口可以将驱动线和摄像头的USB线穿出，这样表面上比较整齐，USB线也不会因为牵扯影响转动。

驱动示例代码

这里使用的是Python GPIO库，注意这里的端口命名是按树莓派的Board叫法（Pin 11, 12, 13, 15）

root@raspberrypi2 ~/projects/step_motor # cat motor.py
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import sys
from array import *
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
steps = int(sys.argv[1]);
clockwise = int(sys.argv[2]);
arr = [0,1,2,3];
if clockwise!=1:
arr = [3,2,1,0];
ports = [11,12,13,15]
for p in ports:
GPIO.setup(p,GPIO.OUT)
for x in range(0,steps):
for j in arr:
time.sleep(0.01)
for i in range(0,4):
if i == j:
GPIO.output(ports[i],True)
else:
GPIO.output(ports[i],False)

复制代码

执行python motor.py 90 0 可以顺时针转动大约80度。

执行python motor.py 90 1 则可逆时针转动大约80度。

转动效果视频
连续转动拍摄代码实现

这次使用webiopi把控制程序转换成REST API，这样方便网页调用。

root@raspberrypi2 ~/projects/gpio_server # cat webiopi_custom.py
# Imports
import webiopi
import time
# Retrieve GPIO lib
GPIO = webiopi.GPIO
# -------------------------------------------------- #
# Macro definition part #
# -------------------------------------------------- #
# A custom macro which prints out the arg received and return OK
def myMacroWithArgs(arg1, arg2, arg3):
print("myMacroWithArgs(%s, %s, %s)" % (arg1, arg2, arg3))
return "OK"
# A custom macro without args which return nothing
def myMacroWithoutArgs():
print("myMacroWithoutArgs()")
# Example loop which toggle GPIO 7 each 5 seconds
def loop():
time.sleep(5)
def turnLed(port_str, ms):
port = int(port_str)
GPIO.setFunction(port,GPIO.OUT)
GPIO.output(port,GPIO.LOW)
time.sleep(float(ms)/1000)
GPIO.output(port,GPIO.HIGH)
def turnWebcam(steps_str, clockwise_str):
steps = int(steps_str);
clockwise = int(clockwise_str);
arr = [0,1,2,3];
if clockwise!=1:
arr = [3,2,1,0];
ports = [17,18,27,22]
for p in ports:
GPIO.setFunction(p,GPIO.OUT)
for x in range(0,steps):
for j in arr:
time.sleep(0.01)
for i in range(0,4):
if i == j:
GPIO.output(ports[i],GPIO.LOW)
else:
GPIO.output(ports[i],GPIO.HIGH)
# -------------------------------------------------- #
# Initialization part #
# -------------------------------------------------- #
# Setup GPIOs
# -------------------------------------------------- #
# Main server part #
# -------------------------------------------------- #
# Instantiate the server on the port 8000, it starts immediately in its own thread
server = webiopi.Server(port=8001, login="pi", password="pi")
# or webiopi.Server(port=8000, passwdfile="/etc/webiopi/passwd")
# Register the macros so you can call it with Javascript and/or REST API
server.addMacro(turnWebcam)
server.addMacro(turnLed)
# -------------------------------------------------- #
# Loop execution part #
# -------------------------------------------------- #
# Run our loop until CTRL-C is pressed or SIGTERM received
webiopi.runLoop()
# If no specific loop is needed and defined above, just use
# webiopi.runLoop()
# here instead
# -------------------------------------------------- #
# Termination part #
# -------------------------------------------------- #
# Cleanly stop the server
server.stop()