教程

1、树莓派3 X12、摄像头模块 X13、9G 180°微型舵机 X24、迷你平移/倾斜照相机平台 防振照相机支架（2个舵机）5、电阻1K欧姆 X2（可选）6、金属部件7、固定带等（用于构建云台平台）你可以购买一个成品的云台平台舵机或自己制作。

树莓派不能直接输出模拟电信号，但我们可以使用PWM（脉宽调制）方法来模拟这一点。我们制作一个固定频率的数字信号，在那里我们将改变脉冲宽度，将“转换”改为“平均”输出电压的电平，如下图所示：我们可以使用这个“平均”电压水平来控制LED亮度，例如：请注意频率本身不是重点，而是“占空比”，即脉冲“高”的时间除以波周期之间的关系。例如，假设我们在树莓派的 GPIO上产生一个50Hz的脉冲频率。周期（p）将是频率的倒数或20ms（1 / f）。如果我们的LED达到“半”亮度，我们的占空比必须为50％，这意味着“脉冲”将是10ms的“高”。这个原理对于我们来说非常重要，一旦使用“占空比”来定义舵机位置，如下所示，它用于控制舵机的位置。

舵机将连接到外部5V电源，其数据引脚（我的项目中，黄色接线）连接到树莓派GPIO如下：

GPIO 17 ==>仰角舵机

GPIO 27 ==>平移舵机不要忘记将GND连接在一起 ==> 树莓派 - 舵机 - 外部电源

你可以在树莓派的GPIO和服务器数据输入引脚之间串联一个1K欧姆的电阻。 如果发生舵机故障，这将保护你的树莓派。

1、首先你要弄清楚你购买到的舵机的主要特点。在这个项目中，我使用的是Power Pro SG90。以下是它的数据表，我们可以参考一下：

范围：180°

电源：4.8V（外部可使用USB 5VDC电源）

工作频率：50Hz（周期：20 ms）

脉冲宽度：从1ms到2ms

2、理论上，舵机运转的位置

初始位置（0°）：1ms脉冲到数据终端。

中间位置（90°）：1.5ms脉冲到数据终端。

最终位置（180°）：2 ms脉冲到数据终端。

3、使用Python编写舵机位置，了解上述位置相应的“占空比”非常重要，我们来做一些计算：

初始位置==>（0°）脉冲宽度==> 1ms ==>占空比= 1ms / 20ms ==> 2.0％

中间位置（90°）==> 1.5 ms的脉冲宽度==>占空比= 1.5ms / 20ms ==> 7.5％

最终位置（180°）==> 2 ms的脉冲宽度==>占空比= 2ms / 20ms ==> 10％

所以占空比应该在2％到10％的范围内变化。4、单独测试舵机打开树莓派终端并以“sudo”启动你的 Python 3 shell 编辑器（你可能是“超级用户”来处理GPIO）：

在Python Shell上导入RPI.GPIO模块并作为GPIO：

定义你自己想要使用引脚编号方案（BCM或BOARD）。我用BOARD做了这个测试，所以我使用的引脚为物理引脚（GPIO 17 =引脚11和GPIO 27引脚13）。对我来说，很容易识别它们，并且在测试过程中不会犯错误（在最终的程序中，我将使用BCM）。按照自己的喜好来选择：

定义你要使用的舵机引脚：

如果你已经使用了BCM方案，相反的，将最后2个命令应该替换为：

现在，我们必须指定这个引脚将为“输出”

而且，这个引脚上产生的频率，对于我们的舵机来说应该是50Hz：

现在，让我们开始在引脚上设置一个初始占空比（我们将它保持为“0”）的PWM信号：

现在，你可以输入不同的占空比值，观察舵机的运动。让我们从2％开始，看看会发生什么（我们观察舵机从“零位”开始）：

我项目的情况是，当我将占空比改为3％时，舵机进入零位。我观察到舵机停留在同一位置，开始以大于3％的占空比移动。所以，3％是我的初始位置（o°）。同样的情况发生在10％，我的舵机超过这个数值，最终达到13％。所以对于这个舵机，最终结果是：0°==>占空比3％90°==>占空比8％180°==>占空比13％完成测试后，你必须停止PWM并清理GPIO：

上面终端将打印出屏幕显示的数据，我两个舵机的结果非常的相似。你的范围可以不同。

正如我们在上一步所看到的那样，发送到我们舵机的PWM命令要与“占空比”相对应。但通常情况下，我们必须以角度作为参数来控制舵机。因此，我们必须将“角度”转换为我们工作周期中比较常见的常量，要被Pi所理解的。怎么做？很简单！我们知道占空比范围从3％到13％，这相当于从0到180度范围内的角度。另外，我们知道这些变化是线性的，所以我们可以构建一个如上所示的比例模式。所以，给定一个角度，我们可以有一个相应的工作周期：dutycycle = angle/18 + 3保存这个公式。 我们将在下一个代码中使用它。

我们来创建一个Python脚本来进行测试。 基本上，我们将重复我们之前在Python Shell上做的事情：

上述代码的核心是设置舵机和角度的函数。 该函数接收参数、舵机、 GPIO编号和舵机必须定位的角度值。 一旦这个函数的输入是“角度”，我们必须使用之前开发的公式将其转换为百分比的占空比。脚本执行时，必须输入参数，舵机GPIO和角度。例如：sudo python3 angleServoCtrl.py 17 45上述命令会将舵机连接到GPIO 17并且以“仰角”45度定位。 一个类似的命令可以用于平移伺服控制（在“方位角”中位置为45度）：sudo python angleServoCtrl.py 27 45文件 angleServoCtrl.py 可以在我的 GitHub 下载。

“平板”舵机将“水平”移动摄像机（“方位角”），而我们的“仰角”舵机将“垂直移动”（仰角）。下图显示了云台机制的工作原理：在项目进行过程中，我们不会走向“极端”，我们只能使用30到150度的云台机制。 这个范围足够用于相机。

现在将两个舵机作为云台进行组装。 你可以在这里做两件事。 购买一个平台或根据您的需求构建自己的平台机制。我做了一个样板出来，只是将两个舵机捆绑在一起，并用上图中所示的旧玩具的小金属件搭建起来。

组装好云台机制后，请按照图片进行全面电气连接。1、关闭你的Pi。2、进行所有电气连接。3、仔细检查它。4、首先打开你的Pi。5、如果一切正常，请给舵机供电。本教程中我们不会将如何设置相机进行展开。

让我们创建一个Python脚本来同时控制两个舵机：

脚本执行时，必须输入参数，平移角度和倾斜角度。 例如：

上述命令将使“水平/倾斜”平台在“方位角”（水平角）和120度“仰角”（倾斜角）方向上定位为45°。 请注意，如果未输入任何参数，则默认平移和倾斜角度均为90°。在下面你可以看到一些测试：文件servoCtrl.py可以在我的GitHub下载。

现在让我们创建一个Python脚本来自动测试所有的舵机：