树莓派 DIY 红外运动传感器：从原理到代码的完整指南

项目背景

2015 年 7 月，我在科罗拉多州立大学完成高中实习，设计了一款用于树莓派的短距离红外接近传感器。该传感器可为循线机器人、运动触发相机等提供支持。

下面是一份完整指南——从元件清单到代码——演示如何构建一个可靠、低成本的红外运动检测器。

材料清单

• 树莓派（任意带 GPIO 的型号）
• 单面穿孔万用板（任意尺寸）
• 1× 面包板（用于原型验证）
• 包胶跳线（红、黑、黄）
• 1× 红外 LED 发射管
• 1× 红外 LED 接收管（光敏三极管）
• 1× 普通 LED（任意颜色）——视觉指示
• 1× 树莓派 5 V GPIO 引脚供电
• 1× LM358N9013 双运算放大器
• 1× 1 kΩ 微调电位器
• 电阻：39 Ω、1 kΩ、10 kΩ、6.8 kΩ、3.5 kΩ
• 可选：绝缘胶带、3× 排针、母对母跳线、剥线钳、剪线钳、烙铁、焊锡

步骤 1 – 面包板原型验证

按原理图（见下方链接）接线，从树莓派 5 V GPIO 引脚取电。LM358 输出电压经分压电阻降至 3.3 V，以符合树莓派 GPIO 输入限制。

接线完成后，用母对母跳线将面包板连到树莓派。若 LED 不亮，向右调节电位器直到 LED 点亮。若上电即亮，向左调节直到熄灭，再轻微向右拧至 LED 亮起即可。

步骤 2 – 转移到穿孔板

原型验证通过后，将元件焊接到穿孔板。保持清晰的 “+” 和 “–” 电源侧。各元件焊定，必要处用跳线连接。将地、输出、电源接到排针。修剪多余导线，用万用表测试通断。

可选：用绝缘胶带包裹红外 LED 以缩小发射角，延长有效范围。

步骤 3 – 树莓派编程

使用以下 C 程序（需 WiringPi）在检测到运动时触发树莓派摄像头拍照。脚本会提示文件名和延迟时间，然后拍摄照片。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <wiringPi.h>

#define SEN 0
#define MAXSIZE 50
#define A "Y"
#define B "O"

int main() {
    wiringPiSetup();
    pinMode(SEN, INPUT);
    char answer1[MAXSIZE];
    char answer2[MAXSIZE];
    char name[MAXSIZE] = B;
    char firstprefix[MAXSIZE] = "raspistill -hf -t ";
    char secondprefix[MAXSIZE] = "xdg-open ";

    printf("\nDo you want to name your picture first? (Enter Y/N and press ENTER): ");
    scanf("%s", answer1);
    if(strcmp(answer1, A) == 0){
        printf("What do you want to call your video?: ");
        scanf("%s", name);
        strcat(name, ".jpg");
    }
    printf("How long do you wish the camera to wait before taking a picture? (Enter time in milliseconds and press ENTER): ");
    scanf("%s", answer2);
    strcat(firstprefix, answer2);
    strcat(firstprefix, " -o ");
    if(digitalRead(SEN) == LOW)
        printf("\nCAMERA OFF\nError: Please check wiring OR move away from sensor.\n");
    else {
        printf("\nCAMERA ON\n1. To take picture, stand in front of camcorder.\n2. Your picture will be taken after the specified time.\n3. To view image, enter the command provided.\n\n");
        for(;;){
            if(digitalRead(SEN) == LOW){
                system(strcat(firstprefix, name));
                break;
            }
        }
    }
    strcat(secondprefix, name);
    printf("Type *%s* and press ENTER to view your picture!\n", secondprefix);
    return(0);
}

更多详情请访问原项目页面：树莓派 DIY 红外运动传感器系统。