IoT前哨站

上次发了一个制作整蛊坐垫的文章，貌似有些朋友还不过瘾，那咱们这次就来个升级版 —— “突然出现的蜘蛛”。

我们将制作一个吓人的蜘蛛盒子，让里面的蜘蛛突然出现在人们面前，并发出恐怖的声音。

在启动项目之前，你得先知道：

1、如何用激光切割机制作符合规格的箱子（放蜘蛛和其他道具用）

2、如何控制gpio输入和输出设备

4、如何为了特定目的用函数将命令组合在一起

5、如何使用pygame播放声音

6、如何利用脉宽调制（PWM）信号来控制伺服电机

所需电子硬件：

1、圆按钮

2、伺服电机

3、扬声器

4、LED灯

5、330欧姆电阻器

6、电池组或充电宝

7、树莓派

制作盒子：

要制作这个盒子，我们建议用3毫米厚的胶合板进行激光切割。最简单的方法是找一个本地的创客/黑客空间，问他们是否可以帮助。

许多学校现在也有小型激光切割机，所以你可以问问相关的设计和技术部门是否可以提供帮助。

如果找不到激光切割机，也可以用硬纸板做这个盒子。

盒子的设计图：

https://github.com/IoToutpost/grandpa-scarer/tree/master/en/resources

盒子图形的切割设置：

红色：描边即可

黑色：直接切割

所需切割面积为450 x 400毫米。如果你的激光切割机床比较小，那么用Inkscape或Adobe Illustrator编辑一下，把它分成两张。

由于激光切割机型号较多，且操作起来有一定危险性。不建议新手去摸，最好把该工作交给熟练工。

激光切割出盒子：

把盒子粘合：

用热胶枪把盒子的边粘在一起。如果胶水到处都是，不要担心。没有人看到盒子里面。

附上铰链：

用两个铰链把盖子的一侧固定住，在盒盖附近形成活动连接，螺丝一定要拧紧。

用好伺服电机：

接下来我们要用到伺服电机，其内置控制电路，最大可调到180度。

系统会通过非常快的速度打开和关闭一个GPIO管脚来控制伺服电机。脉冲的长度（也称为脉冲宽度）控制着电机指向哪个方向。

这些信号被称为脉宽调制（PWM），允许你做各种各样的事情，从LED调明暗到驱动电机。

树莓派不支持以标准方式生成这些PWM信号，因为它没有专用的时钟系统。

不过在这个项目中，我们依然使用软件生成PWM信号。这种方法的缺点是信号并不完美，因此伺服电机可能会来回抖动。

伺服电机接线：

该电机有三个引线。通常，棕色/黑色的是地线，红色的是5v(微型电机供电)，黄色/橙色是信号。我们将使用公对母跳线连接电机的母引脚和树莓派的GPIO引脚。

首先将电机的棕色/黑色线连接到树莓派的引脚9。然后将伺服电机的红线连接到树莓派的引脚2。最后，将电机的控制线(黄色/橙色)连接到Pi上的引脚11。

这是接线示意图：

接线按钮：

为了控制蜘蛛出现的时机，你需要一个物理按钮。

首先，你要将两根导线的一端分别接到按钮的两个管脚上。这两根导线尽量长一点，如果你不想站在盒子边上操作的话。

两根导线的另一端，要分别接到树莓派的GPIO引脚上。一根线从按钮连接到Pi的第6引脚，另外一根线从按钮连接到Pi的第18引脚。

记得用胶带之类的固定好，然后试一下是否能通。

然后开始敲代码：

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import pygame
import random

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(11, GPIO.OUT)
GPIO.setup(16, GPIO.OUT)  
GPIO.setup(18, GPIO.IN, GPIO.PUD_UP)
p = GPIO.PWM(11, 50)
p.start(0)

def waitButton():
    GPIO.wait_for_edge(18, GPIO.RISING)

def sound():
    sounds = [
        "Female_Scream_Horror-NeoPhyTe-138499973.mp3",
        "Monster_Gigante-Doberman-1334685792.mp3",
        "Scary Scream-SoundBible.com-1115384336.mp3",
        "Sick_Villain-Peter_De_Lang-1465872262.mp3",
    ]

    choice = random.choice(sounds)
    
    pygame.mixer.init()
    pygame.mixer.music.load(choice)
    pygame.mixer.music.play()

    # Wait for the sound to finish
    while pygame.mixer.music.get_busy():
        continue
    time.sleep(0.3)

# Main program section
while True:  # Forever loop (until you hit ctrl+c)
    try:
        waitButton()           # Wait until the button is pushed
        p.ChangeDutyCycle(3)   
        time.sleep(0.1)        # Allow the servo to move
        sound()                # Play a sound file
        time.sleep(2)          
        waitButton()           # Wait until the button is pushed
        p.ChangeDutyCycle(12)  
        time.sleep(1)          
    except(KeyboardInterrupt):  
        p.stop()               # Stop the PWM
        GPIO.cleanup()         # Resets the GPIO pins

播放声音：

当你按下按钮时，你的蜘蛛就会跳出来，然后发出很大的声音。

可是树莓派没有任何内置扬声器，所以你要使用一个小型便携式扬声器，把插头塞到到Pi的3.5毫米音频插孔即可。

完整装箱：

现在你需要把所有的电子设备都装进盒子里。因为树莓派是整个项目的大脑，所以你要先把它装上去。

如果你是按上面设计图纸制作的盒子，你应该可以看到一个激光雕刻的侧边区域，那里有四个螺丝固定孔。用3D打印垫片和M2.5螺丝将树莓派固定在这个区域。

蜘蛛要选好，与盒子的大小要匹配。

将蜘蛛绑好线后，反着放进盒子，把伺服电机固定在盒子的开盖处，等会要用它扣住盖子。

合上盖子，把按钮到树莓派的两根线绑到一起。

最后，把盒子安全的固定到房檐或门框上。别挂在不受力的地方。千万别按钮一按，蜘蛛没出来，盒子掉下来砸到人。

祝大家玩的开心～

PS：如果要加入预警提示可以在电路中加LED灯，再串接一个330欧的电阻，以便在蜘蛛出现前先闪一下。

相关代码和设计：

https://github.com/IoToutpost/grandpa-scarer/

素材：Raspberrypi.org

编译：IoT前哨站