随着公司不断变大，作为报警监控用的“大电视”也越来越重要。但是更换位置之后，“大电视”被各种显示器遮挡，出现情况后，无法第一眼看到，所以做一个报警器来监控一下。

1 材料

准备需要的材料如下：

树莓派一个；
SD 卡一张；
报警器一个；
电源线（带插头）一根；
继电器一个；
杜邦线数根；
USB 数据线一根；
HDMI 线一根；
键盘一个；
显示器一台；

主要设备如下：

2 安装环境

2.1 烧录系统

准备好一个树莓派镜像，这里使用的是 Raspbian Buster Lite。

另外使用 balenaEtcher 烧录软件，进行镜像的烧录，如果有其他的软件，可以根据需要自行进行系统的烧录。

选择镜像，并选择对应的 SD 卡，点击烧录；
烧录成功；

2.2 初始化环境

将烧录好的 SD 卡，插到树莓派上，并给树莓派链接显示器、键盘、网线（非必须），之后插入 USB 上电。

经过一次自动重启后，树莓派会成功载入系统，并跳出登陆界面。输入用户名 pi 和默认密码 raspberry 后，进入到系统中。

设置 SSH 及 WiFi（如有必要设置键盘布局）等：

# 进入设置
sudo raspi-config

更新 apt 源及系统：

# apt source
sudo sed -i 's#://raspbian.raspberrypi.org#s://mirrors.ustc.edu.cn/raspbian#g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's#://archive.raspberrypi.org/debian#s://mirrors.ustc.edu.cn/archive.raspberrypi.org/debian#g' /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

# update and upgrade
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade -y

安装后面需要的模块及软件：

sudo apt-get install -y nginx python3-pip python3-rpi.gpio
sudo pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple flask uwsgi

3 调试继电器

由于报警灯默认是用 220V 的交流电，上来直接测试，会有比较大的安全风险，所以我们这里先用 LED 灯来进行测试，如果成功，再将 LED 灯替换为报警灯。

3.1 继电器

继电器很简单，一端接树莓派进行开关控制，另外一端接设备，如图：

这个继电器对内是直接用树莓派的 5V 电压，对外可以接：

10A 250V 交流电
10A 125V 交流电
10A 30V 直流电
10A 28V 的直流电

从上图可以看到，对外三个接口对应的开关状态，中间接火线，如果希望默认开关长闭状态，对应左边；如果希望默认开关长开状态，对应右边。我们这里希望报警器默认是关闭的，所以接入右边。

3.2 LED

LED 灯就比较简单了，直接两个阵脚，一个接入 GPIO，一个接入负极。

最后整体如图：

3.2 调试

这里用 Python3 简单调试一下，代码如下：

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIO 17
led_pin = 11
# GPIO 18
relay_pin = 12


def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(relay_pin, GPIO.OUT)

    # led on
    GPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)
    # relay off
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)


def loop():
    relay = 0
    while True:
        GPIO.output(relay_pin, GPIO.HIGH if relay == 1 else GPIO.LOW)
        time.sleep(2)
        relay = int(input('0: Close, 1: Open'))


def destroy():
    GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)

    # Release resource
    GPIO.cleanup()


if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        # When 'Ctrl+C' is pressed,
        # the child program destroy() will be  executed.
        destroy()

逻辑很简单，当输入 1 时，继电器进入闭合状态，LED 会亮起来；当输入 0 时，继电器进入打开状态，LED 会关闭。

4 调试报警灯

链接报警灯：

当然这是初步连接，用于给大家展示接口，有需要尝试的小伙伴，一定要用电工胶布，把裸露的电线包好，避免出现意外事故。

连接好之后，插入电源，用下面的代码进行测试。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIO 18
relay_pin = 12


def setup():
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(relay_pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)


def loop():
    relay = 0
    while True:
        GPIO.output(relay_pin, GPIO.HIGH if relay == 1 else GPIO.LOW)
        time.sleep(2)
        relay = int(input('0: Close, 1: Open'))


def destroy():
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()


if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

报警灯可以正常的进行工作：

5 报警服务

这里用 Nginx + uwsgi + flask 来搭建一个 web 服务，当有报警请求过来时，触发打开报警灯。

5.1 Nginx 配置

在树莓派中执行以下命令：

cd /etc/nginx/sites-enabled/
sudo mv default marmot.conf

修改 marmot.conf 文件，内容如下：

server {
        listen 80;
        listen [::]:80;

        location / {
                include        uwsgi_params;
                uwsgi_pass     127.0.0.1:5051;
                uwsgi_param UWSGI_CHDIR /home/pi/marmot;
                uwsgi_param UWSGI_SCRIPT app:app;
        }
}

重新加载 nginx 配置文件：

sudo service nginx reload

5.2 uwsgi 配置

创建 uwsgi 配置文件 uwsgi_config.ini：

[uwsgi]
socket = 127.0.0.1:5051
master = true
project = /home/pi/marmot
pythonpath = %(project)
module = app
wsgi-file = %(project)/app.py
callable = app
processes = 1
threads = 1
daemonize = %(project)/server.log
stats = %(project)/uwsgi/uwsgi.status
pidfile = %(project)/uwsgi/uwsgi.pid

5.3 报警服务

简单写一个 web 服务，有请求时，触发报警：

import time
import logging
import RPi.GPIO as GPIO
from flask import Flask


app = Flask(__name__, instance_relative_config=True)
app.logger.setLevel(logging.INFO)

# GPIO 18
relay_pin = 12


def setup_marmot():
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(relay_pin, GPIO.OUT)
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)

    
def destroy_marmot():
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.LOW)
    GPIO.cleanup()
    
    
@app.route('/')
def marmot():
    app.logger.info('what does the marmot say')
    setup_marmot()
    GPIO.output(relay_pin, GPIO.HIGH)
  	time.sleep(5)
    destroy_marmot()
    return 'Ahhhhhhhhhhhhhhh...'


if __name__ == '__main__':
    app.run()

启动服务：

uwsgi --ini uwsgi_config.ini

在浏览器里面，输入树莓派的地址，发送请求测试，报警成功。

Winking

树莓派报警器