低成本高效果：打造树莓派家庭报警系统！

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好！正文开始！

家庭或工作场所的安全问题日益凸显，借助树莓派Pico W这类设备，我们可以打造低成本且定制化的防盗报警系统。本文介绍了如何使用被动红外（PIR）传感器创建一个监测运动的系统的一般步骤。在出现可疑情况时，系统会触发警报声并发送通知。集成了Wi-Fi功能的Pico W5是该项目的核心，非常适合想要远程监控的人。本文还介绍了系统的连接方式、MicroPython编程方法，以及一些扩展系统的建议。

引言

Pico W5是树莓派的新选择，具备无线连接功能，且有多种配置选项。树莓派Pico W5（见图1）是微控制器领域的一大进步，它将处理器的性能与Wi-Fi连接功能相结合，为物联网（IoT）项目提供了紧凑且多功能的解决方案。

Pico W5的突出之处在于其能将计算能力、能效和编程便捷性融为一体，可提供高性能，以处理传感器控制、无线通信和实时数据处理等复杂任务。其主要特点是集成了Wi-Fi模块，使应用程序无需额外组件即可直接与无线网络交互。这一功能使其非常适合需要经由互联网收集和发送数据的项目，如环境监测系统、智能家居设备或工业自动化平台。

此外，对HTTP、MQTT和WebSocket等协议的原生支持使用户能够轻松实现与远程设备的通信解决方案。它有26个可配置的GPIO引脚、12位ADC、PWM和UART，以及内置闪存来存储程序和数据。与MicroPython和C/C++的兼容性确保了不同技能水平的开发人员都能获得极大的灵活性，而庞大的树莓派社区则提供了资源、代码示例和现成的库。Pico W5功耗低、体积小，非常适合便携式电池供电项目或物理空间有限的嵌入式系统。尽管Pico W5主要是为创客设计的，但它也可轻松用于专业应用。

Pi Pico W5及其引脚排列

配置操作环境

要使用Thonny对树莓派Pico进行编程，首先需要配置开发环境（见图2）。我们先访问网站https://thonny.org/，下载专为初学者设计的Python集成开发环境Thonny。它有可安装版本和便携版本，使用起来更加灵活。首次启动应用程序时，系统会要求你选择图形界面的语言，选择你偏好的语言，然后点击“Let’s go！”（开始）按钮。稍等片刻，我们就会进入Thonny的图形界面。

要使用Thonny对树莓派Pico进行编程，需要将MicroPython解释器加载到开发板上。将Pi Pico连接到计算机的USB端口后，操作系统会识别出开发板，并自动启动配置程序。在“设备管理器”屏幕的“其他设备”类别中，应该有一个名为RP2 Boot的单元。如果这个磁盘单元没有出现，请将开发板从USB端口拔出，按住Pico W5上的BOOTSEL按钮，同时将开发板重新连接到USB端口。然后松开BOOTSEL按钮。完成此步骤后，文件资源管理器中应出现一个名为RPI-RP2的新磁盘驱动器。现在，访问官方树莓派网站（https://www.raspberrypi.org/），在Pi Pico专用部分点击“Download UF2 File”（下载UF2文件）按钮，下载MicroPython UF2文件。

你也可以从官方MicroPython网站下载镜像文件。接下来，将下载的文件（例如，RPI_PICO_W-20241129-v1.24.1.uf2）复制到RPI-RP2磁盘驱动器。复制文件可能需要几秒钟，因为开发板也充当了一个速度较慢的存储设备。复制完成后，Pi Pico开发板将自动重新启动。再次检查Windows“设备管理器”，我们会发现“其他设备”->“RP2 Boot”单元已被移除，取而代之的是一个新的COM串行外设（在我们的例子中是COM5）。

当前版本的Thonny已经包含了与树莓派Pico通信所需的插件。要激活它，请从Thonny主窗口右下角的菜单中选择偏好的解释器。选择MicroPython（树莓派Pico）选项后，Thonny将自动与Pico W5建立串行连接，激活交互界面。要验证一切是否正常工作，请运行以下程序，该程序将使Pi Pico开发板上安装的LED灯闪烁：

from machine import Pinfrom utime import sleepled = Pin(25, Pin.OUT)while True:    led.toggle()    sleep(0.1)

运行此代码后，Pi Pico上的内置LED应开始有规律地闪烁，表明设置成功。如果不按照这些步骤操作，系统将无法使用MicroPython语言。

图2：Pi Pico W5设置的一些步骤

构建简单的防盗报警系统

下面介绍一个基于Pi Pico W5的防盗报警系统，它可以检测人或动物的运动，发送电子邮件通知，并触发声音警报。该项目所需的组件如下：

• 树莓派Pico W
• PIR传感器（常闭型）
• 3.3V蜂鸣器或警报器
• 5V电源（USB Type-C）

PIR传感器用于监测环境。它是所有现代家庭报警系统中的关键组件。PIR代表“被动红外”。传感器检测潜在入侵者的运动并触发警报。PIR技术基于所有生物体都会发射红外辐射，从而在周围环境中产生温度变化这一事实。如果人或动物穿过PIR传感器的检测区域，传感器就会检测到红外变化。

传感器通电后，需要几秒钟才能完全投入使用。图3所示的基本接线图展示了设置一个最小但功能完善的系统所需的简单连接。12V电池为PIR传感器供电。传感器上的继电器允许用户为配置为数字输入（通过固件）且带有内部下拉电阻的Pico W5的GP15端口供电。GP14逻辑端口连接到蜂鸣器。通常，PIR传感器内部有一个“常闭”（N.C.）继电器，在检测到运动时会打开。当Pico W5根据PIR检测到的警报信号激活其输出引脚时，蜂鸣器会响起。如果需要更强大的警报器，则必须在GP14输出端添加一个晶体管、MOSFET或继电器。

图3：报警系统的通用电路图和接线图

固件

本节展示了检测传感器状态并激活蜂鸣器的基本固件。

from machine import *import time# Pins Configurationpir_pin = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)buzzer_pin = Pin(14, Pin.OUT)led = Pin(25, Pin.OUT)# Loopwhile True:    if pir_pin.value() == 0:        led.value(1)        buzzer_pin.value(1)        time.sleep(10)    else:        led.value(0)        buzzer_pin.value(0)

这段用MicroPython为Pi Pico W5编写的脚本使用PIR传感器在检测到运动时激活蜂鸣器和LED。配置好逻辑门后，脚本会持续运行一个无限循环来监测PIR传感器的状态。如果PIR传感器检测到运动，LED和蜂鸣器将持续激活10秒。引脚25是Pico W5上集成LED的引脚。可以通过在发生警报时实现发送通知或电子邮件的功能来扩展系统。要将嵌入式设备连接到Wi-Fi，需要在脚本中插入以下模型代码：

import networkfrom time import sleepssid = “YOUR_SSID”password = “YOUR_PASSWORD”wlan = network.WLAN(network.STA_IF)wlan.active(True)wlan.connect(ssid, password)

如果想实现发送电子邮件的代码，可以在脚本中添加以下模板代码：

import umailsender_email = “SENDER_EMAIL”sender_name = “Raspberry Pi Pico W5”sender_app_password = “EMAIL_PASSWORD”recipient_email =”RECIPIENT_EMAIL”email_subject =”Attention, alarm in progress”smtp = umail.SMTP(‘smtp.gmail.com’, 465, ssl=True)smtp.login(sender_email, sender_app_password)smtp.to(recipient_email)smtp.write(“From:” + sender_name + “<“+ sender_email+”>n”)smtp.write(“Subject:” + email_subject + “n”)smtp.write(“Attention, alarm detected in the house. Come immediately.”)smtp.send()print(“Email Sent Successfully”)smtp.quit()

请务必保护好你的Wi-Fi凭据和电子邮件服务详情。

结论

这个报警系统只是一个基本示例，可以扩展更多功能，如与移动应用集成、添加更多传感器或实现远程禁用系统。使用Pi Pico W5创建防盗报警系统展示了即使是最紧凑、最经济的设备也能有效提高家庭或工作场所的安全性。得益于其集成的Wi-Fi连接功能，Pico W5为物联网项目提供了多功能且高效的解决方案，不仅能够通过PIR传感器监测位置，还能在出现可疑事件时发送远程通知。

初始配置需要安装MicroPython（或其他语言）并通过Thonny等集成开发环境对设备进行编程，而集成警报器或运动传感器等硬件组件则可以进一步定制系统。尽管Pico W5体积小、功耗低，但它功能强大且灵活，适合创客和专业人士使用。该系统可以通过MQTT或WebSocket协议通信等附加功能进行扩展，进一步扩大了其潜力，使其成为探索基于先进技术的智能自动化和安全领域的绝佳选择。

很多人一直以为树莓派（Raspberry Pi）只是创客圈子里的小玩具——一块信用卡大小的开发板，用来点亮 LED、跑个 Python 脚本、或者给中学生上一堂入门编程课。然而，事实远比想象震撼：树莓派已经悄悄完成了从“教学演示”到“工业级主力”的华丽转身，正在产线、机房、实验室甚至外太空里 7×24 小时不间断服役。

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