.. note::

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.. _4.1.5_py:

4.1.5 Intelligente visuelle Türklingel
==========================================

Einführung
-----------------

In diesem Projekt erstellen wir eine DIY intelligente visuelle Türklingel.

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

.. image:: ../img/3.1.19components.png
  :width: 800
  :align: center

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Name	
        - ARTIKEL IN DIESEM KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Sie können diese auch separat über die untenstehenden Links kaufen.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - KOMPONENTENBESCHREIBUNG
        - KAUF-LINK

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_button`
        - |link_button_buy|
    *   - :ref:`cpn_audio_speaker`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_camera_module`
        - |link_camera_buy|


Schaltplan
-----------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO27       Pin 13   2        27
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/3.1.19_schematic.png
   :width: 500
   :align: center

Experimentelle Verfahren
----------------------------

**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis.

.. image:: ../img/3.1.19fritzing.png
  :width: 800
  :align: center

Vor diesem Projekt sollten Sie sicherstellen, dass Sie :ref:`3.1.3_py` & :ref:`3.1.2_py` abgeschlossen haben.

**Schritt 2:** Navigieren Sie zum Ordner des Codes.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python/

**Schritt 3:** Starten Sie den Code.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block::

    python3 4.1.5_DoorBell.py

Nach dem Ausführen des Codes:

- Das Programm wartet darauf, dass der Türklingel-Taster gedrückt wird.
- Beim Drücken wird ein Klingelton abgespielt und ein 5-Sekunden-Video aufgezeichnet.
- Das Video wird als ``visitor.mp4`` im Home-Verzeichnis des Benutzers gespeichert.
- Anschließend kehrt das System in den Bereitschaftsmodus zurück und wartet auf den nächsten Tastendruck.
- Mit ``Ctrl+C`` kann das Programm beendet werden; dabei werden alle Ressourcen ordnungsgemäß freigegeben.

**Code**

.. note::
    Sie können den untenstehenden Code **Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Aber zuvor sollten Sie zum Quellcode-Pfad wie ``raphael-kit/python`` navigieren. Nach der Änderung des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3
    import time
    import os
    import RPi.GPIO as GPIO
    from pygame import mixer
    from picamera2 import Picamera2, Preview
    from picamera2.encoders import H264Encoder
    from picamera2.outputs import FfmpegOutput

    # --------------------------------------------------
    # USER DIRECTORY
    # --------------------------------------------------
    user = os.getlogin()
    user_home = os.path.expanduser(f"~{user}")

    # --------------------------------------------------
    # CAMERA SETUP (Picamera2)
    # --------------------------------------------------
    camera = Picamera2()

    # Create a video configuration WITHOUT the deprecated "video=" argument
    video_config = camera.create_video_configuration(
        main={"size": (1280, 720), "format": "XBGR8888"}
    )
    camera.configure(video_config)

    # Create H264 encoder (10 Mbps is good quality for doorbell)
    encoder = H264Encoder(bitrate=10_000_000)

    # --------------------------------------------------
    # GPIO SETUP
    # --------------------------------------------------
    BtnPin = 18
    status = False

    def setup():
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
        mixer.init()

    def button_pressed(pin):
        """Button callback"""
        global status
        status = True

    # --------------------------------------------------
    # MAIN LOOP
    # --------------------------------------------------
    def main():
        global status
        GPIO.add_event_detect(BtnPin, GPIO.FALLING,
                            callback=button_pressed, bouncetime=250)

        print("Doorbell system running... Press the button to record.")

        while True:
            if status:
                print("Visitor detected!")

                # Play doorbell sound
                mixer.music.load(f"{user_home}/raphael-kit/music/doorbell.wav")
                mixer.music.set_volume(0.7)
                mixer.music.play()

                # Use QTGL preview
                camera.start_preview(Preview.QTGL)

                # Output file
                output_path = f"{user_home}/visitor.mp4"
                output = FfmpegOutput(output_path)

                # Start recording
                camera.start_recording(encoder, output)
                print(f"Recording video to {output_path}")

                time.sleep(5)  # Record for 5 seconds

                # Stop everything
                mixer.music.stop()
                camera.stop_recording()
                camera.stop_preview()

                print("Recording finished.\n")

                status = False

            time.sleep(0.05)

    # --------------------------------------------------
    # CLEAN EXIT
    # --------------------------------------------------
    def destroy():
        print("\nExiting...")

        mixer.quit()
        GPIO.cleanup()
        camera.close()

        print("Program exited cleanly.")

    if __name__ == "__main__":
        setup()
        try:
            main()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()

**Code-Erklärung**

#. Ruft das Home-Verzeichnis des aktuellen Benutzers ab, um das aufgezeichnete Video dort zu speichern.

   .. code-block:: python

       user = os.getlogin()
       user_home = os.path.expanduser(f"~{user}")

#. Erstellt eine Picamera2-Instanz und konfiguriert sie für Videoaufnahmen.

   .. code-block:: python

       camera = Picamera2()
       video_config = camera.create_video_configuration(
           main={"size": (1280, 720), "format": "XBGR8888"}
       )
       camera.configure(video_config)

#. Richtet den GPIO-Taster an ``GPIO18`` als Eingang mit Pull-up-Widerstand ein.

   .. code-block:: python

       GPIO.setmode(GPIO.BCM)
       GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)

#. Lädt und initialisiert den Audiomixer, der zur Wiedergabe des Klingeltons verwendet wird.

   .. code-block:: python

       mixer.init()

#. Registriert einen Callback, der ``status`` auf ``True`` setzt, wenn der Taster gedrückt wird.

   .. code-block:: python

       GPIO.add_event_detect(BtnPin, GPIO.FALLING,
                             callback=button_pressed, bouncetime=250)

#. Spielt den Klingelton ab, startet das Vorschaufenster und beginnt die Videoaufnahme.

   .. code-block:: python

       mixer.music.load(f"{user_home}/raphael-kit/music/doorbell.wav")
       mixer.music.play()
       camera.start_preview(Preview.QTGL)
       camera.start_recording(encoder, output)

#. Nimmt ein 5-Sekunden-Video auf und speichert es als ``visitor.mp4``.

   .. code-block:: python

       time.sleep(5)
       camera.stop_recording()
       camera.stop_preview()

#. Bereinigt alle Ressourcen, wenn das Programm mit ``Ctrl+C`` beendet wird.

   .. code-block:: python

       mixer.quit()
       GPIO.cleanup()
       camera.close()

Phänomen-Bild
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.. image:: ../img/4.1.5door_bell.JPG
   :align: center