基于物联网智能门窗设计系统 学位论文

江苏联合职业技术学院镇江分院毕业设计（论文）

江苏联合职业技术学院镇江分院镇江高等职业技术学校

毕业设计（论文）

基于物联网智能门窗设计系统

系名：机电工程系

专业：机电一体化技术

姓名：顾遨宇

学号：112804406

指导教师：陈蓉

二〇一六年五月

摘要

过去10年间，互联网技术和应用取得巨大的突破，近些年随着全球信息技术革命的深入和3G网络的建设，“物联网”技术受到了广泛的关注，更是引起了国内学术界、工业界和新闻媒体的高度重视。“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。美国权威咨询机构FORRESTER预测：到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比１，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。当前“物联网”的定义、国内在原理、体系结构和系统模型等方面还存在许多值得探讨的问题，但从“物联网”本质上看，“物联网”是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。通过对现有“物联网”技术文献和应用实例的分析，来探讨“物联网”体系机构和关键技术的研究进行了阐述；分析实现物联网的五大核心技术,包括传感器、信息汇聚、通信、运营和应用技术。

本文介绍了物联网的相关概念、原理以及物联网的核心技术，最后,在利用单片机技术的基础上对物联网智能门窗系统进行设计和制作。

【关键词】物联网；传感技术；射频识别技术；RFID技术；互联网

ABSTRACT

In the past 10years, the technology and application of the Internet have been got great achievements. The Internet of things is paid widely attention with the global information technology revolution and the construction of 3G in recent years. And Domestic scholars, Industry, and News media attach great importance to it. The Internet of things is named the third revolution in the world information industry following computer revolution and internet revolution. American Forrester said, By the year 2020, the number of the business of the things content compared with people of business communication will reach 30 to 1.Therefore it will have hundreds of thousands of communications business. At present the definition, inherent principle, construction and system of it is worth to discussion. The essence of The Internet of things is that modern information technology development to a certain extent emergence of an application and technology promotion jailing river, will all kinds of perception technology, modern network technology and artificial intelligence and automation technology polymerization and integrated application, make people and things wisdom dialogue, creating a world of wisdom. I study the contracture and the key technology of it through the articles about the internet of thing. And the paper analyzes five basic elements such as Sensor and gathering communication and operation and application technology.

The paper expounds the definition, theory and the key technology of the internet of things. In the end, On the basis of using single chip microcomputer technology of Internet of things intelligent doors and windows system to carry on the design and production. 【Key words】The internet of thing; The technology of sensor; Radio Frequency Identification; RFID; Internet

目录

摘要 (2)

ABSTRACT (3)

第1章物联网关键技术 (5)

1.1实现物联网的五大核心技术 (5)

1.2物联网的四大支撑 (7)

第2章物联网系统结构及关键技术研究 (11)

2.1物联网体系结构基础研究 (11)

2.2物联网的关键技术研究 (18)

第3章物联网智能门窗系统 (20)

3.1物联网的应用 (20)

3.2智能门窗系统功能简介 (20)

3.3智能门窗系统的部分传感器和芯片介绍 (21)

3.4 智能门窗系统的调试 (24)

结论 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

附录 1 图纸 (28)

附录 2 实物图 (30)

附录 3 程序 (31)

第一章物联网关键技术

1.1 实现物联网的五大核心技术

从物联网的定义及各类技术所起的作用来看，物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络（WSN）技术，主要原因是：WSN技术贯穿物联网的全部三个层次，是其它层面技术的整合应用，对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展，能为其它层面的技术提供更明确的方向。

以下是实现物联网的五大核心技术：

1.1.1核心技术之感知层：

1、传感器技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。

2、射频识别（RFID）技术

射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内，RFID已经在身份证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。

RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。

3、微机电系统（MEMS）

微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。

4、 GPS技术

GPS技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。

1.1.2核心技术之信息汇聚层

1、无线传感器网络（WSN）技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。

WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物联网其他产业具有显著带动作用。

2、 Wi-Fi

Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真技术）是一种基于接入点（Access Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi 技术属于物联网的信息汇总层技术。

3、 GPRS

GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）是一种基于GSM 移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。

1.1.3核心技术之传输层

1、通信网

通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。

2、 3G网络

3G是英文the 3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机，第三代手机（3G）是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。

3、 GPRS网络

这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。

4、广电网络

广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，宽带可通过CableModem连接到计算机，理论到户最高速率38M，实际速度要视网络情况而定。

5、 NGB广域网络

中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。

1.1.4 核心技术之运营层

1、企业资源计划（ERP）

ERP是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。

2、专家系统（Exper System）

专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。

3、云计算

云计算概念间由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。

核心技术之应用层：垂直行业应用、系统集成、资源打包

应用层主要是根据行业特点，借助互联网技术手段，开发各类的行业应用解决方案，将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来，形成各类的物联网解决方案，构建智能化的行业应用。

如交通行业，涉及的就是智能交通技术；电力行业采用的是智能电网技术；物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。

1.2 物联网四大支撑技术

1.2.1 M2M技术

M2M是物联网四大支撑技术之一。“M2M”是“Machine-to-Machine”的缩写，用来表示机器对机器之间的连接与通信。比如，机器间的自动数据交换（这里的机器也指虚拟的机器比如应用软件）从它的功能和潜在用途角度看，M2M引起了整个“物联网”的产生。

1．M2M的基本概念

首先，M2M有以下三个基本特征：①数据和节点（DEP）②通信网络③数据融合点（DIP）。

DEP和DIP可以用于任何子系统集成（如图2.1 M2M的基本概念）例如，一个完整的过程（X）到一个IT应用（Y）。图1显示了三要素之间的相互关系。这个解决方案也被称为“端对端的M2M”。（X）和应用（Y）构成了事实上的功能端点。

一般而言，一个数据端点（DEP）指的是一个微型计算机系统，一个连接到程序或者是更高层次子系统的端点。另一个端点连接到通信网络。在大多数的MSM 应用中，都有几个DEP。另一方面，一个典型的M2M应用只有一个数据结合点。虽说是这样，但是可以设想M2M应用有多个DIP。对于DIP没有硬性的规定。例如可以形成一个互联网服务器或特殊的软件应用在交通控制主机。

M2M应用的信息流也未必是面向服务器的。相反，DIP和DIP之间的直接通信路线是被支持的，还有单个DEP之间直接和间接的联系，就像我们所熟知的P2P （Peer-to-Peer）联系一样。

如上所述，M2M应用的通信网络是DEP（数据终点）和DIP（数据集成电）之间的中央连接部分。就物理部分来说，这种网络的建立可以使用局域网、无线网络、电话网络/ISDN，或者是类似的。

图2.1物联网四大技术

2．基于M2M的监控基础架构

如今，无数的应用程序使用复杂的网络设备，其中大多数系统履行每天24小时、每周7天、没有任何人监督的服务。个别子系统故障，整个应用程序至少是一部分将受到损害。然而，尽快检测出具体的故障仍是一个问题。

图2.2 基于M2M的监控基础架构

图2.2显示了一个基于M2M的基础设施监测的解决方案。该数据终点（DEP）在每一种情况下都通过特殊的监测传感器检查基础设施组成部分的可用性。任何潜在的故障都能通过DEP被迅速监测。单独的DEP通过通信网络和监控应用软件相连接。这个应用软件用于数据集成点（DIP）。它从单独的监控基础设施的 DEP接收失败、错误和故障信息（图的X、Y和Z）。

除了与DEP连接之外，DIP监控软件还有另外两个接口：配置接口和通知接口。配置接口是决定谁、什么时候对系统负责。这通常使得可能设想不同的通知方案。该接口对监控行为进行明确界定。通知接口发送各种消息（SMS、电子邮件、自动发送传真，或者拨打某个电话号码和播放音频文件）。

1.2.2 无线射频识别技术(RFID)技术

无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它的工作原理如下：使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品(物品上附着有RFID标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目

的的技术[3]。RFID是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术，可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

具体的工作原理如下：当装有电子标签的物体接近微波天线时，阅读器受控发出微波查询信号。安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后，根据查询信号中的命令要求，将标签中的数据信息反射回微波天线。微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后，经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理，从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。整个识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，并且阅读器能自行判断RFID标签是否被重复读取处理。RFID技术的这些功能特性很适合流水线上产品的控制，以实现流水作业管理，得以使整个流水线管理自动化。

RFID系统一般由RFID系统由阅读器、应答器(标签)和应用系统三部分组成，通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息[4]。阅读器，一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读(有时还可以写入)设备，可设计为手持式或固定式；阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步处理。应用系统，一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。视不同应用要求，对于实时型的智能型控制器，不一定必须要有后台应用系统。标签，主要是射频标签，响应端内含天线，两者组成所谓的“雷达收发机”，以卡、标签等形式存在。

RFID物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。它与传统条码技术相比有以下几方面的优点：

1唯一标识。条码只能识别一类产品, 而无法识别单品, 因此条码容易伪造。RFID却可以为单品提供唯一标识。

2 读取方便。条码是可视传播技术。即扫描仪必须“看见”条码才能读取它, 这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。相反, 无线电识别并不需要可视传输技术, 射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了, 甚至可以穿过外包装进行识别。这大大减少了人的参与, 提高了识别效率。

3 长寿耐用。纸型条码容易破损和受到污染。而RFID电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。

4 动态更改。条码信息一旦需要更改就必须重贴, 而RFID电子标签中的信息可以编辑, 便于更新。

5 可扩展性。RFID电子标签存储的是电子数据, 在需要的时候可以改变其中的

编码结构, 便于升级。

6 RFID电子标签可以设置密码, 保密性强。

1.2.4 两化融合

两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合, 是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。

信息化与工业化主要在技术、产品、业务、产业四个方面进行融合。也就是说，两化融合包括技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个方面。技术融合是指工业技术与信息技术的融合，产生新的技术，推动技术创新。例如，汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术，工业和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。产品融合是指电子信息技术或产品渗透到产品中，增加产品的技术含量。例如，普通机床加上数控系统之后就变成了数控机床，传统家电采用了智能化技术之后就变成了智能家电，普通飞机模型增加控制芯片之后就成了遥控飞机。信息技术含量的提高使产品的附加值大大提高。业务融合是指信息技术应用到企业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等各个环节，推动企业业务创新和管理升级。例如，计算机管理方式改变了传统手工台账，极大地提高了管理效率；信息技术应用提高了生产自动化、智能化程度，生产效率大大提高；网络营销成为一种新的市场营销方式，受众大量增加，营销成本大大降低。产业衍生是指两化融合可以催生出的新产业，形成一些新兴业态，如工业电子、工业软件、工业信息服务业。工业电子包括机械电子、汽车电子、船舶电子、航空电子等；工业软件包括工业设计软件、工业控制软件等；工业信息服务业包括工业企业B2B电子商务、工业原材料或产成品大宗交易、工业企业信息化咨询等。

第二章物联网系统结构及关键技术研究

2.1 物联网体系结构基础研究

人类社会在相当长时间内将面临两大难题:其一是能源短缺和环境污染;其二是人口老龄化和慢性病增加,物联网首要的应用在于能耗控制和医疗护理。人

类社会目前遇到的问题是:恐怖活动和信任危机,物联网目前急需的应用在于安防监控、物品身份鉴别。另外,物联网在智能交通、仓储物流、工业控制等方面都有较大的应用价值。已经公开的物联网的应用实例基本上围绕这些应用领域。

2.1.1物联网已有的体系结构

在公开发表物联网应用系统的同时,很多研究人员也发表了若干个物联网的体系结构,例如物品万维网的(Web of Things,WoT)体系结构,它定义了一种面向应用的物联网,把万维网服务嵌入到系统中,可以采用简单的万维网服务形式使用物联网。这是一个以用户为中心的物联网体系结构,试图把互联网中成功的、面向信息获取的万维网应用结构移植到物联网上,用于简化物联网的信息发布和获取。

物联网的自主体系结构是为了适应于异构的物联网无线通信环境而设计的体系结构。该自主体系结构采用自主通信技术。自主通信是以自主件( selfware)为核心的通信,自主件在端到端层次以及中间结点,执行网络控制面已知的或者新出现的任务,自主件可以确保通信系统的可进化特性。

图3.1 一种联网的自主体系结构

物联网的自主体系结构如图3.1所示,包括了数据面、控制面、知识面和管理面,数据面主要用于数据分组的传递;控制面通过向数据面发送配置报文,优化数据面的吞吐量以及可靠性;知识面提供整个网络信息的完整视图,并且提炼成为网络系统的知识,用于指导控制面的适应性控制;管理面协调和管理数据面、控制面和知识面的交互,提供物联网的自主能力。

这里自主特征主要由STP /SP协议栈和智能层取代传统的TCP / IP协议栈,如图 3.2 所示,这里的STP和SP分别表示智能传送协议( Smart TransportProtocol)和智能协议( Smart Protocol) ,物联网结点的智能层主要用于协商交互结点之间STP /SP的选择,用于优化无线链路之上的通信和数据传送,满足异构物联网设备之间的联网的需求。

图3.2 物联网自主体系结构的协议栈

这种面向物联网的自主体系结构涉及的协议栈较为复杂,只能适用于计算资源较为富裕的物联网结点。目前物流仓储的物联网应用都依赖于产品电子代码( EPC)网络 ,该网络如图3.3所示,主要组成部件包括:产品电子代码( EPC) ,这是一种全球范围内标准定义的产品数字标识；电子标签和阅读器,电子标签通常采用射频标识(RF ID)技术存储EPC,阅读器是一种阅读电子标签内存储的EPC 并且传递给物流仓储管理信息系统的装置。

这EPC网络包括3个层次:

1、实体和内部层次,该层由EPC、RFID标签、RF ID阅读器、EPC中间件组成。这里的EPC中间件实际上屏蔽了各类不同的RFID之间的信息传递技术,把物品的信息访问和存储转化成为一个开放的平台。

2、商业伙伴之间的数据传输层,这层最重要的部分是EPC2IS,企业成员利用EPC2IS服务器处理被ALE过滤之后的信息,这类信息可以用于内部或者外部商业伙伴之间的信息交互。

3、其他应用服务层,这层最重要的部分是ONS,ONS用于发现所需的EPC2IS 的地址。EPC2global委托全球著名的域名服务机构VeriSign (威瑞信)公司提供ONS全球服务,全球至少有10个数据中心提供ONS服务。

图3.3 EPC网络体系结构

以上都是分别从某个具体应用的角度给出了物联网的系统结构,这类结构还无法构成一个通用的物联网系统结构。下面给出一个通用物联网体系结构。

2.1.2 建议的物联网体系结构

我们认为,物联网体系结构设计应该遵循以下5条原则:

1、多样性原则,物联网体系结构必须根据物联网结点类型的不同,分成多种类型的体系结构;

2、时空性原则,物联网体系结构必须能够满足物联网的时间、空间和能源方面的需求;

3、互联性原则,物联网体系结构必须能够平滑地与互联网连接;

4、安全性原则,物联网体系结构必须能够防御大范围内的网络攻击;

5、坚固性原则,物联网体系结构必须具备坚固性和可靠性。

以下从物联网的服务类型,结点分类和互连结构3个方面讨论物联网的体系结构。

2.1.2.1物联网的服务类型

根据物联网自身的特征,物联网应该提供以下几类服务:

1、联网类服务:物品标识、通信和定位;

2、信息类服务:信息采集、存储和查询;

3、操作类服务:远程配置、监测、远程操作和控制;

4、安全类服务:用户管理、访问控制、事件报警、入侵检测、攻击防御;

5、管理类服务:故障诊断、性能优化、系统升级、计费管理服务。

以上罗列的是通用物联网的服务类型集合,根据不同领域的物联网应用需求,以上服务类型可以进行相应的扩展或裁剪。物联网的服务类型是设计和验证物联网体系结构和物联网系统的主要依据。

2．物联网的结点分类

为了构建物联网的体系结构,首先需要划分物联网中网络结点的类型。物联网结点可以分成无源CPS结点、有源CPS结点、互联网CPS结点,其特征从以下方面进行描述:电源、移动性、感知性、存储能力、计算能力、联网能力、连接能力, 具体如图 3.4所示。

图3.4 物联网结点类型与特征

物联网智能窗帘设计

实习（实训）报告 名称基于物联网的智能窗帘控制系统设计2014年11 月24 日至2014 年11 月28 日共1 周 学院(部) 电子信息工程学院 班级通信技术 姓名 学院(部)负责人 系主任 指导教师

实习（实训）任务书 名称：基于物联网的智能窗帘控制系统设计起讫时间：2014.11.24-2014.11.28 学院(部)：电子信息工程学院 班级：通信技术 指导教师： 学院(部)负责人：

第一章系统概述 1.1概述 为了满足智能家居的发展方向，使用户充分感受智能家居环境的便利。智能窗帘是带有一定自我反应、调节、控制功能的电动窗帘。如根据室内环境状况自动调光线强度、空气湿度、平衡室温等，有智能光控、智能雨控、智能风控三大突出的特点。该设计是基于现代化生活的高质量需求而开发设计，使家用窗帘实现自动化智能化，使其具备感风、感雨、感光的功能，并可随着外界情况的变化来控制窗帘的闭合，以达到对家居环境的保护。 1.2系统名字 基于物联网的智能窗帘控制系统设计 1.3系统功能 系统可以通过三个按钮来分别实现对窗帘的开、关和停的操作。实现远程遥控智能窗帘的运行。也可以通过PC机的界面实现窗帘的控制。 1.4 基本原理 本次实训主要是靠无线传感器来控制，基于zigbee的网络控制系统，通过CC2420模块来传送接受数据，从而完成对整个窗帘的控制。 1.5 系统模块 （1）CC2420发送模块； (2) E-WS-EC模块； （3）ZIGBEE采集节点模块； （4）ZIGBEE无线传输模块。

第二章系统硬件组成 2.1、协调器 协调器CPU：采用TI公司LM3S9B96；CORTEX M3内核；主频为80MHz。 所谓协调器，就是网络组织的管理者。针对一般的应用模式，在一个Zigbee 网络形成之后，协调器不是必须的。它最主要的作用是，依据扫描情况，选择一些合适参数建立一个网络。基于CC2420的zigbee协调器具有结构简单、功耗低、成本低等特点。其包含天线、单片机芯片、窗帘控制智能模块。 2.1.1、 CC2420模块 CC2420开发模块采用CC2420芯片，可支持zigbee，IEEE802.15.4等开发，提供兼容802.15.4的物理层和MAC层的协议栈及面向应用层的接口，完全兼容TinyOS 1.x及以上版本,用户可以基于TinyOS开发自己的WSN应用。硬件图如图2-1。 图2-1 CC2420模块 2.1.2、单片机芯片 协调器采用TI公司的LM3S9B96芯片，LM3S9B96是TI 公司的基于ARM Cortex-M3 的32位MCU，具有先前8位和16位MCU的价格成本，CPU工作频率80MHz,100DMIPS性能，ARM Cortex-M3 System Timer (SysTick)定时器，片内具有高达50MHz的256KB单周期闪存和96KB单周期SRAM，内部的ROM加载

物联网应用系统设计

武汉华夏理工学院 信息工程课程设计报告书 课程名称物联网应用系统设计 课程设计总评成绩 学生姓名 学号 学生专业班级 指导教师姓名 课程设计起止日期２０１

一、课程设计项目名称 基于ZigBee协议栈的智能家居控制灯系统 二、项目设计目的及技术要求 项目设计目的 通过《物联网应用系统设计》课程设计，使学生能够掌握物联网应用系统 设计的开发流程、设计方法，使学生能够综合应用《无线传感器网络技术》、《嵌入式技术》、《JAVA WEB程序设计》《Andriod程序设计》、《物联网应用系统设计》等物联网工程专业课程的知识。要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解物联网应用系统总体架构，掌握物联网应用系统的基本设计方法，程序开发流程， 从而使学生对物联网应用系统设计能力有较大提高。 项目的主要任务 1．设计内容： 课程设计题目一般由指导教师提供，也可以在老师的同意下学生自己题； 4人一组，每组完成的内容不能雷同。设计参考题目如下： 1）智能家居环境监测系统 2）智能家居控制灯系统 3）智能农业区-自动灌溉系统 2.基本要求： 1）学会单片机的应用方法，开发环境； 2）结合任务要求，完成系统设计和调试，鼓励功能扩展和创新； 3）会应用protues工具，根据设计的电路，画电路图，并利用protues进行验证仿真； 4）熟悉汇编或C51语言，用C51完成系统的软件编程； 5）按规范撰写课程设计说明书。 3. 项目分工 上位机：李永红、夏智君 下位机：陈建、李元毅

三、项目设计方案论证 基于ZigBee 协议栈的智能家居控制灯系统设计的整体方案 对ZigBee 协议框架结构进行分析，然后通过论述协议的应用层、网络层、数据链路层、物理层和MAC 层的功能，将无线传感器网络与ZigBee 技术相结合，阐述无线传感器网络节点的硬件和软件设计方法。在本设计中，选用功耗较小的CC2530芯片作为通信芯片来设计节点。通过编写协议栈程序，进行包含汇聚节点及传感器节点的组网通信实验。利用VC++编写上位机程序，通过串口进行数据交互，从而控制小灯。此系统的组成框图如图3-1所示： 图3-1 基于ZigBee 协议栈的智能家居控制灯系统设计的整体方案 系统实现原理 硬件原理图 本实验使用的是CC2530芯片， CC2530 具有一个IEEE 兼容无线收发器。RF 内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。本系统主要涉及LED 、RS485模块、USB 转串口电路、CC2530典型应用电路。如下图所示： C C 2530 Z i g b e e 4模块 C C 2530 Z i g b e e 3模块 发送 无线模块 接收

基于物联网的智能联动控制系统设计

基于物联网的智能联动控制系统设计 摘要随着物联网技术在智能工厂的广泛应用，针对智能工厂中设备检测及设备之间组网控制，设计了一套基于物联网的智能控制系统。智能控制系统中子系统模块既能独立实现各自功能，又能通过子系统模块之间的信息传递实现对子系统模块的智能控制。 关键词物联网；智能联动控制系统；无线通信 Abstract With the wide application of IoT technology in intelligent factories，a set of intelligent control system based on IoT is designed for the equipment inspection in the intelligent factory and the networking control between devices. Each subsystem module in the intelligent control system can not only realize their own functions independently，but also realize the intelligent control of the subsystem modules through the information transmission between the subsystem modules. Key words internet of thing；intelligent linkage control system；Wireless communication 前言 “工業4.0”是基于信息物理系统（CPS）为核心发展的智能制造。CPS包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。它注重计算资源与物理资源的紧密结合与协调，主要用于一些智能系统上如设备互联，物联传感，智能家居，机器人，智能导航等[1]。 “工业4.0”主要分为三个主题：智能工厂、智能生产和智能物流。智能工厂是指工厂生产系统智能化，通过网络分布式生产设施实现；智能生产主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等；智能物流主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持[2-5]。 智能工厂按照重视可持续性的服务中心的业务来设计，因此，服从性、灵活性、自适应以及学习等特征、容错能力，甚至风险管理都是其中不可或缺的要素。智能工厂的装备将实现高级自动化，主要是由基于自动观察生产过程的CPS 的生产系统的灵活网络来实现的。通过可实时应对的灵活的生产系统，能够实现生产过程的彻底优化。同时，生产优势不仅仅是在特定生产条件下一次性体现，也可以实现多家工厂、多个生产单元所形成的世界级网络的最优化[6]。 本文提出了一种广泛适用的基于物联网的智能联动控制系统方案，实现了对智能工厂设备自动化控制，实现多个生产单元设备的自动组网，实现智能工厂设备的状态监控。

物联网智能家居设计报告

通信与信息工程学院 数据通信及网络技术 项目名称：花知万物（智能浇水）班级： 姓名： 学号： 成绩： 评 通信与信息工程学院 二〇一七年

1.项目背景 现代人们追求生活的质感，在家里，景观性和环保性的盆栽是很多人的不二选择，可忙碌的现代生活常常使人忘记给植物浇水，造成植物死亡。为了解决这个问题，本次设计的花知万物系统是一个结合智能家居并依据土壤湿度高低自动浇水的智能花盆系统。 2.项目技术分析 2.1 传感器技术 传感器是能够感受被测量信息，并能将其按一定规律转换成电信号，以便实现信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的器件或装置。传感技术同计算机技术、通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点看，如果把计算机看成是识别和处理信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，传感器就是信息系统的“感觉器官”。 早在20世纪80年代，世界已进入传感器时代，传感器产业被公认为是最具发展前景的高技术产业之一。它以技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。就以汽车为例，一辆普通轿车要用几十个传感器，豪华轿车要用几百个传感器。在不远的将来，无人驾驶汽车将在公路上行驶，可以想象，它要用多少传感器。 因此，可以说，传感器技术将改变人类生活。 本次设计主要应用了温度传感器和湿度传感器，用来感知室内温度和土壤湿度。 2.2 嵌入式微控制器技术 嵌入式微控制器就是将整个计算机系统集成到一块芯片中，以某一微处理器内核为核心加入一些功能部件来适应不同的应用需求。嵌入式微控制器的典型代表是单片机，单片机从诞生之日起,就称为嵌入式微控制器.它体积小,结构紧凑,作为一个部件埋藏于所控制的装置中,主要完成信号控制的功能。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。由于微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。为了适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的名不同的是存储器和外设的配置极封装。这样可以最大限度地与应用需求相匹配，从而减小功耗和成本。 本次设计采用单片机，写入相应代码完成相应的硬件布置来控制整个系统的工作。 2.3短距离无线通信技术 物联网技术的出现，将信息互通的方式从H2H扩展至M2M，是一种新的通过物物互联来实现感知世界的技术手段，开辟了信息化的新途径。通过一个小型的、短距离的无线网络可以实现在任何时间、任何地点与任何人进行通信，从而促使RFID、蓝牙、ZigBee、UWB等技术应运而生。短距离无线通信技术作为物联网架构体系的主要支撑技术得到了迅猛的发展，应用范围逐步扩大。

物联网系统课程设计..

, 物联网系统课程设计 学系名称：物联网工程 班级名称：物联网工程 2 班 ） 学生姓名：朱泓锦 指导教师：肖迎元助教： 二零一六年十月 ;

摘要 $ 智能车辆是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用、太空开发等领域有着广泛的应用前景。随着电子工业的发展，智能技术广泛运用于各种领域，运用于智能家居中的产品更是越来越受到人们的青睐。 以arduino程序和蓝牙模组，app为基础，是蓝牙模组，arduino小车和手机之间信息交互的关键。本课题所研究的物联网应用系统以arduino 程序为核心，利用蓝牙模组，arduino小车和app等实现基本功能。 基本功能：利用蓝牙模组和app之间的信息交互，控制小车的移动，从而达到无线控制的效果 注：仅能实现小车的基本操作 关键词：arduino程序，arduino小车，app，蓝牙模组 —

】 1 绪论 随着科技进步，现代工业技术发展越来越体现出机电一体化的特征。无论是在金属加工、汽车技术、工业生产等等方面，机器设备表现了所谓智能化、集成化、小型化、高精度化的发展趋势。 选题背景 ' 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实现适应能力，能自动避障，可以智能规划路径。 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制器速度。常见的模型小车，都属于这类遥控车；智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预。操作员可以通过修改智能小车的计算机程序来改变它的行驶方向。因此，智能小车具有再编程的特性，是机器人的一种。

智能化机器人设计报告

上海应用技术学院Shanghai Institute of Technology 组长：王文博 组员：严格，熊祚强 指导教师：周文 项目工期：2014年6月10日——2015年6月15日

摘要：本项目研发智能家庭监督机器人是基于智能手机平台之下所应用的， 在借助于ug三维建模设计，机械设计以传动设计，及嵌入式硬件的插入，成功地实现了人远距离分身控制并监督家庭情况，能够随时随地掌握家庭环境的变化，为家庭安全的保障提供了基础，并且解决了目前市场家政机器人价格昂贵的现象。 前言: 随着物联网，智能家居以及智能手机的兴起，针对国内的市场环境， 本项目研发出的一系列四款智能家庭服务机器人，本项目研发的机器人管家是一种远程交互型机器人家政机器人采用低功耗WIFI技术连接互联网及手机终端通过强大智能手机及网络云服务器的数据计算处理能力对机器人进行智能化控制，从而降低了机器人的所需硬件成本，使得家政机器人能被国内消费者所接受。此机器人装配了红外，433射频的家电控制系统，实现了远程家电控制功能，并解决了目前智能家居家电设备接口协议不统一，传统家电难以兼容的问题。此外，机器人本身留有各种传感器接口，通过采用本项目研发的红外热式，温湿度，甲醛以及PM2.5传感器机器人能够实现远程家庭环境监控，家居安防的功能。能够解决目前家庭服务类机器人依赖进口，售价高昂的市场现状。 正文：（建模方面）

如上图所示，主观三视图，以及大致轮廓视图，外观视图上采取了全新的外观设计，底部以正六棱柱作为底座，并且采用抽壳技术，扩大内部空间，方便内部嵌入传动系统，机械设计等等，并且为以后的硬件电子设施提供了空间基础，上部采用圆弧拉伸，同样扩大内部空间，便于齿轮，马达等传动设施插入，放手机的补位，采用加盖模式，内部设有弹簧等设施，加紧设备。具体如下： 一：底轮 底轮采用一般的轮胎设计，圆弧效果便于运动，轮胎表面加拉伸效果，增加抓地，增大摩擦，内部增加五角星设计，省材料， 增加美观 二：转向轮： 由于底面为正六棱柱，两个轮子不能稳定行走，并且转向不方便，故在底面加上两个可以自由旋转的转向轮，转向轮 采用平常滑板上的轮子，这样的轮，自由性比较大，可以随 意转向，而传统的车轮，自由性较低，两者互相结合，既可 以自由转向，又可以稳抓底面。建模设计上主要采用了草图 拉伸方式。 三：滚轴：

物联网系统课程设计方案

物联网系统课程设计 学系名称：物联网工程 班级名称：物联网工程 2 班 学生姓名：朱泓锦 20136239 指导教师：肖迎元助教： 二零一六年十月

摘要 智能车辆是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分。它在军事、民用、太空开发等领域有着广泛的应用前景。随着电子工业的发展，智能技术广泛运用于各种领域，运用于智能家居中的产品更是越来越受到人们的青睐。 以arduino程序和蓝牙模组，app为基础，是蓝牙模组，arduino 小车和手机之间信息交互的关键。本课题所研究的物联网应用系统以arduino程序为核心，利用蓝牙模组，arduino小车和app等实现基本功能。 基本功能：利用蓝牙模组和app之间的信息交互，控制小车的移动，从而达到无线控制的效果 注：仅能实现小车的基本操作 关键词：arduino程序，arduino小车，app，蓝牙模组

1 绪论 随着科技进步，现代工业技术发展越来越体现出机电一体化的特征。无论是在金属加工、汽车技术、工业生产等等方面，机器设备表现了所谓智能化、集成化、小型化、高精度化的发展趋势。 1.1 选题背景 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实现适应能力，能自动避障，可以智能规划路径。 智能化作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制器速度。常见的模型小车，都属于这类遥控车；智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预。操作员可以通过修改智能小车的计算机程序来改变它的行驶方向。因此，智能小车具有再编程的特性，是机器人的一种。 中国自1978年把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题，开始着力研究智能化。从概念的引进到实验室研究的实现，再到现在高端领域（航

物联网系统设计方案——RESTful

关于物联网 物联网（Internet of Things，缩写IOT）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体， 让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。 物联网一般为无线网，由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个，所以物联网可能要包含500万亿至一千万亿个物体，在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网 联结，在物联网上都可以查找出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。 简单的来说Internet是一个由计算机组成的网络，那么物联网就是一个由物体(Things)组成的网络，只不过其依赖于Internet，是Internet的一部分。 最小物联网系统 这个也就是我们要讨论的主题了，我们要做的最小物联网系统其实也就相当于是一个平台。我们可以上传我们各种物体的信息，同时给予这些物体一些属性，我们也可以通过网络来控制这些物体，而他们之间也可以相互控制。因此，我们需要给他们提供一个网络，这就是RESTful的由来。 所以我们也稍微了解一下RESTful吧。 RESTful REST 从资源的角度来观察整个网络，分布在各处的资源由URI确定，而客户端的应用通过URI来获取资源的表征。获得这些表征致使这些应用程序转变了其状态。随着不断获取资源的表征，客户端应用不断地在转变着其状态，所谓表征状态转移（Representational State Transfer）。

我们的世界是由资源来组成的，一个物体也就相当于是一个资源，以这种方式来构建我们的物联网系统，在目前来说是再好不过的一个方案了。 REST架构就是希望能够统一这一类的Hypermedia Controls, 赋予他们标准的, 高度可扩展的标准语义及表现形式, 使得甚至无人工干预的机器与机器间的通用交互协议边的可能. 这个也就是我们的目的了，物联网最后的核心就是使物体与物体之间的交互成为可能。 那么，这里也就解释了为什么我们要用RESTful来做这个最小系统的原因了。 最小系统中的RESTful 例如，一个简单的例子，列举所有物体状态， GET http://localhost/athome 呈现某一特定状态， GET http://localhost/athome/1/ 剩下的部分这里就不多说了，多说无益，可以自己谷歌去。 接着我们要讨论的就是系统框架 系统框架 为什么是Raspberry PI Raspberry Pi在这里只是充当了数据的发送和接收，虽然我们可以直接将Raspberry PI作为控制的对象，但是将这个从中剥离来讲清楚系统的结构会更加简单。从而，可以让我们把核心注意力聚焦在要解决的问题上，也就是数据传送，每个部分都可以简单地从系统

12 基于物联网的智慧校园系统的开发与设计

十二. 基于物联网的智慧校园系统的开发与设计 (一)物联网概念的提出 物联网的概念是在1999年提出的。物联网的英文名称叫“The Internet of things”，简言之，物联网就是“物物相连的互联网”。 2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首； 2005年，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。国际电信这份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。美国总统奥巴马就职以后，在他和工商领袖举行的圆桌会议上，“智慧地球”的概念被提出，其中包括美国要形成智慧型基础设施“物联网”，被美国人认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。 2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。 2009年８月７日，温家宝总理在江苏无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把传感网络中心设在无锡、辐射全国的想法。温家宝总理指出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。 (二)物联网的相关技术 物联网的实现主要分为三个层次： 第一是传感系统（设备层），通过各种技术手段，来实现和物相关的信息识别和采集； 第二是通信网络（信号传输和获取层），包括现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，目的是对采集来的信息进行可靠传输和处理； 第三是应用和业务（业务应用层），即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。 其中传感技术和通信技术实现了前两个层次，主要由无线射频识别（RFID）、传感网技术等技术构成，而第三个层次则是以软件为主的数据处理技术。

物联网与人工智能的结合

物联网与人工智能的结合 随着科学技术的突破，物联网技术不断发展，与人工智能技术相互结合以后，其发展前景以及应用前景将更加广阔。基于此，文章将分析物联网技术与人工智能的结合，阐述两项技术结合以后的实际应用，旨在为相关的技术人员提供参考，促进我国物联网技术与人工智能技术的发展，推动社会的不断进步。 标签：物联网；人工智能；IBM；Google；百度 前言 随着对物联网技术、人工智能技术研究的不断深入，我国甚至全世界将逐渐形成智能化的物联网系统，同时也吸引了更多专家、学者的重视。面对ARM公司对手机芯片设计的垄断，各个行业逐渐开展对物联网的研究，其目的是为了拓宽物联网的应用范围，但其技术水平依然落后于ARM公司。对此，需要将现代的人工智能技术与物联网技术相互结合，提高智能化物联网水平。 1 物联网技术与人工智能的契合 1.1 专家系统 物联网的系统中，存在一种智能服务器或者一个智能化的计算机程序，无论是智能化服务器还是智能化程序都具有专门的经验、知识，可以通过专家系统的网络部署，对物联网内部的数据进行初步处理。将物联网与人工智能相互结合，使专家系统能为用户提供更加智能化的服务功能，并且能够增加用户的数量，而这一功能的实现主要得益于物联网的智能终端对相关数据的采集。 1.2 智能控制 在应用物联网的过程中，其主要环节就是控制，因此实现对物联网技术的智能控制是提高物联网技术、扩大应用范围的关键。为了能够解决这一问题，可以将人工智能技术应用在物联网领域中，最大程度的增加物联网的使用价值，满足用户的不同需求。所有已经连接、安装完毕的物联网终端设备，可以接收控制中心发出的信号、指令，并依据相关信息开展自我操纵与自我管理，实现物联网技术与人工智能技术的结合。应用物联网智能控制功能时，其接收的信息、命令基本来源于同一类用户或者同一个用户，在此基础上，应用人工智能技术能够实现无人值守作业的目标，提高工作效率的同时，降低工作人员的工作负荷[1]。 1.3 智能化模块 智能模块分为不同的信息层，在实现其各自功能的前提下，能够提高物联网技术的智能水平。具体分层如下：

开源IOT-物联网系统设计方案及源码

?开源IOT-物联网系统设计方案及源码 框架: ?PHP Laravel? ?jQuery (Javascript 主要用于Ajax) ?jQuery Mobile（可选）(我觉得我有点懒，于是从原来做的项目直接拿了出来）?Bootstrap (可选）(其实没有多大实际用处，只是因为好看和jQuery Mobile一样) 语言: Processing/C/C++ Arduino用? Python 如果你有Raspberry Pi或者与之相近的都可以，只要可以与Arduino串口通信 PHP 我学得不是很好，因为Laravel没有让我学好，但是让我能做想做的事。 相关文章 1. 一个最小的物联网系统设计方案及源码 2. 最小物联网系统（一）——系统组成 3. 最小物联网系统（二）——RESTful 4. 最小物联网系统（三）——创建RESTful 5. 最小物联网系统（四）——详解Laravel的RESTful 6. 最小物联网系统（五）——Laravel RESTful模板化 7. 最小物联网系统（六）——Ajax打造可视化 关于 源码: 首页: Wiki IOT Wiki

搞硬件的同学需要重点了解的知识 ?RESTful ?Ajax ?JSON 搞软件的同学需要重要了解的知识 ?串口通信 ?高低电平 关于服务器 ?Nginx 需要配置，具体配置可以参照github上面的代码 ?LNMP 直接用上面的会比较简单，但是可能也会遇到一些问题。 ?Phpmyadmin 最好需要有这个，如果不是很精通MYSQL 补充说明 Arduino不是必需的，只要你懂得如何用你的芯片进行串口通信。 考虑到Raspberry PI的成本可能会有点高，你可以试着用OpenWRT Linux，主要用在路由器用的，上面可以跑Python。或者等等过些时候的小米路由器，可以加这个在上面。 如果你没有服务器没有Raspberry PI，那就找个路由器来当服务器吧，相关文章如下 Openwrt python,openwrt上使用Python 对了，如果你觉得哪里有问题记得在GITHUB上提出来，而不是在原文。 注意 ！请尽可能少我的用我的网站做测试 设计方案

江苏中职赛项规程《物联网系统集成与应用开发》

2021年江苏省职业院校技能大赛中职赛项规程 一、赛项名称 赛项编号：JSZ202120 赛项名称：物联网系统集成与应用开发 赛项组别：中职组、教师组 赛项归属专业大类：信息技术大类 二、竞赛目的 物联网系统是将射频自动识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪、图像感知器等信息设备按约定的通信协议实现信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的计算机控制应用系统。本赛项学生组竞赛重点考查中职学生理解分析典型物联网应用系统的系统集成技术和物联网应用软件开发能力，主要包括：典型物联网系统通信链路搭建，典型物联网系统传感及执行器件安装、配置，典型物联网系统集成调试技术，典型物联网系统PC端及移动端应用软件的开发能力，同时兼顾考查参赛学生系统集成施工技艺、施工质量、工作效率、施工成本和工程规范意识。本赛项教师组竞赛重点考查专业教师利用物联网知识和技术解决典型物联网应用系统集成调试能力，物联网相关软件开发能力和整个赛项指导协调能力。 同时，通过竞赛不断促进中职院校适应国家产业结构调整和产业发展对新型物联网应用技术人才的需求，引导职业院校关注绿色、安全、智能的物联网技术发展趋势和产业应用方向，进一步优化课程设置、改善教学方法、创新人才培养模式、深化校企合作，促进院校、教师、企业实现教产互动、校企融合，推动中职学校相关专业的建设和改革，增强中职学校学生的新技术学习能力和就业竞争力。 三、竞赛内容 （一）中职组竞赛内容 竞赛主要考核团队协同工作能力，项目组织与时间管理能力，理解分析典型物联网系统架构及组成的能力，通信链路搭建及配置能力，传感及执行设备安装、

配置与调试能力，典型传感信息采集、处理、存储、查询、展示能力、典型物联网系统控制方法、技术应用能力，工程文档规范编制能力等。 1.竞赛模块设置 （1）物联网基础理论知识测试模块 主要考核选手物联网相关基础理论知识以及典型物联网应用系统核心技术相关理论知识。主要包括：物联网原理、RFID、传感器、智能传感器与无线传感网技术、物联网智能设备与嵌入技术、计算机网络、移动通信技术、物联网定位技术、物联网数据处理、物联网应用、数据库技术，C#、Java开发技术等。 本模块利用省技能大赛理论测试平台在操作技能竞赛前进行测试，测试时间为60分钟，满分100分，占竞赛总成绩10%。 （2）操作技能竞赛模块 本操作技能模块主要由参赛选手在竞赛期间利用大赛操作技能竞赛平台完成典型物联网系统的集成、部署、调试和客户端应用程序开发任务，具体任务见下表。

基于物联网的智能家居系统设计

基于物联网的智能家居 系统设计 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

报告名称：基于物联网的智能家居控制系统设计方案 班级组号： 指导老师： 组长学号姓名： 组员学号名字： 2017年3月17日 目录 一. 项目背景 (1) 二. 系统需求分析 (1) 1.方便的手持设备.............. .. (1) 2.摄像头.............. (1) 3.门禁.............. . (1) 4.空气质量检测.............. (2) 5.湿度、烟雾检测.............. .. (2) 6.远程控制.............. .. (2) 三.智能家居系统功能简述 (2) 1.智能安防系统 (2) 2.智能照明系统. (2) 3.智能电器控制系统. (2) 4.门禁系统. (3) 5.烟雾检测统. (3) 6.空气质量检测系统. (3) 四.智能家庭平面图 (4) 五. 智能家居各系统原理图 (5) 1.智能安防与视频监控系统 (5) .设备组成 (5) .功能 (5)

.程序流程图 (6) 2.智能照明系统 (7) .设备组成 (7) .功能 (7) .程序流程图 (8) 3.智能电器控制系统 (8) .设备组成 (8) .功能 (9) .程序流程图 (9) 4.门禁系统 (10) .设备组成 (10) .功能 (10) .程序流程图 (10) 5.烟雾检测系统 (11) .设备组成 (11) .功能 (11) .程序流程图 (12) 6.空气质量检测系统 (12) .设备组成 (12) .功能 (12) .程序流程图 (13) . 六.团队成员的分工安排 (13)

设计建设基于物联网的相关应用系统

四、论述题。 请结合您所在的单位以及我市目前基于物联网技术方面的应用前景，设计建设基于物联网的相关应用系统 答：物联网是通过射频识别、红外线感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。其可以延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 现在中国包括我市的通信网络都已经很发达，已经覆盖了城乡，从繁华的城市到偏僻的家村，到处都有通信网络(包括无线网络)，这是实现物联网必不可少的基础设施，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介抽产生的数字信号可随时随地通无处不在的网络传送出去。云计算技术的运用，使数以亿计的各种物品的实时动态管理变得可能。目前物联网已经应用到各个领域，包括建筑，家居，电能，水利，环境等等。 由于我们的单位是建筑行业，以后的智能建筑是一个巨大的产业。智能建筑就是物联网的典型应用。比如我们施工现场，其中一个重要的工作就是施工的安全，因为施工安全的隐患无处不在，以前都是人工检查，和验收安全，这也是建筑单位和相关部门关注的头等大事，例如，临边洞口和出入口防护棚防护不到位或防护不严，且未进行工具化、定型化防护，部分电梯井口防护未做到定型化和工具化，架体首层立网没有进行全封闭，从而被违规兼做通道现象较为普遍，也就造成到处都存在出入口的危险，安全风普遍存在材质较差，部分作业人员高处作业未系安全带，部分工地存在对现场不戴安全帽的治理疏散现象。 现在可以借助物联网技术，设计一个施工安全监控系统。我们可以使用无线射频识别标识在临边洞口、出入口防护棚、电梯井口防护等防护设施上，并在标签芯片中载入对应编号、防护等级、报警装置等与管理中心的施工安全监控系统相对应，这样可以达到实进监控效果。同样也可以对高空作业人员的安全帽，安全带，身份识别牌进行相应的无线射频识别，同样在施工安全监控系统中精确定位，如操作作业未符合相关规定，身份识别牌与施工安全监控系统中相关定位并同时报警，这样使管理人员精准定位隐患位置，从而采取措施以避免安全事故的发生。

物联网机器人策划书

项目策划书 项目名称：物联网机器人策划方案

目录 一、智能家居机器人 1、项目概述 2、项目背景分析 3、项目问题分析 4、项目目标分析 5、项目策略 6、项目创新性 7、项目实施计划 1）、项目产出 2）、具体实施步骤 8、项目组织结构 9、项目社会效应分析 10、宣传规划 二、农业机器人 1、项目概述 2、项目背景分析 3、项目问题分析 4、项目目标分析 5、项目策略 6、项目创新性 7、项目实施计划

1）、项目产出 2）、具体实施步骤 11、项目组织结构 12、项目社会效应分析 13、宣传规划 三、水产机器人 1、项目概述 2、项目背景分析 3、项目问题分析 4、项目目标分析 5、项目策略 6、项目创新性 7、项目实施计划 1）、项目产出 2）、具体实施步骤 14、项目组织结构 15、项目社会效应分析 16、宣传规划

一、智能家居机器人 1、项目概述 智能家居机器人是侧重家智能家庭休闲娱乐服务的“人形”机器人，融合了自动化控制、物联网等技术，用户可通过手机应用程序，借助3G及wifi网络操控机器人，并且智能家居机器人是由数字化舵机组成，这样就可以简单、方面的控制机器人。不需要先写程序控制机器人做什么动作，而是用手调节数字舵机的动作，然后就有代码生成，从而实现不管老人还是小孩都可以保持和它互动。 2、项目背景分析 随着智能科技和机器人技术发展，未来智能家居养老机器人进入家庭已成为必然。目前，经济发达国家的科研机构展现了不同类型机器人样机：家庭安防机器人、儿童娱乐及教育机器人、助老服务机器等。故针对智能家居养老机器人进入家庭服务的核心技术研究必有很大的前景。 3、项目问题分析

基于物联网的智能家居控制系统设计

基于物联网的智能家居控制系统设计 【摘要】本文结合了ZigBee无线通信技术、物联网技术、人工智能技术、传感器技术以及人脸识别技术等提出了基于物联网的智能家居控制系统的软硬件设计方案，并实现了智能化家居系统主要任务。 【关键词】智能家居；ZigBee无线通信；CC2530 0 引言 随着经济的飞速发展，科技的不断进步，人们对于生活水平的要求逐步提高，对于家居环境的舒适度特别是家居的智能化程度提出了越来越高的要求。 1 系统整体结构 系统主要分五个部分组成，供电部分：供电部分为智能家居控制系统室内系统部分供电。系统远程通信部分：系统远程通信部分主要是通过Internet进行远程控制家居设备。中央控制器：中央控制器是智能家居控制系统的核心部分，中央控制器接收由各个功能子模块采集到的数据信息然后对采集到的数据信息进行处理分析，并根据分析的数据做出相应的指令。功能子模块：每个功能子模块实现自己特定的功能。系统室内通信部分：系统室内通信部分主要是各功能

子模块与中央控制器之间的通信，选择的无线组网技术是ZigBee无线技术。 2 系统的硬件设计 2.1 中央处理器型号 中央处理器采用CC2530芯片，CC2530所使用的是一个单周期的8051兼容性CPU内核。 2.2 LCD液晶显示屏接口硬件电路 本设计中人机交互界面选择LCD液晶显示屏，采用以ST7920控制芯片的12864。 2.3 温度传感器硬件节点设计 智能家居控制中室内环境的温度是我们进行控制的主要因素之一。利用温度传感器进行室内温度的采集，将采集到的结果传送到中央处理器，根据当前温度值做出相应的处理，控制空调等设备进行温度的调整。本设计采用DS18B20温度传感器进行温度的采集。DS18B20的电路原理图如图3所示： 2.4 湿度传感器硬件节点设计 智能家居控制中室内环境的湿度同样也是我们进行控制的主要因素之一，利用湿度传感器进行室内湿度的采集，将采集到的结果传送到中央处理器，根据当前湿度值做出相应的处理，控制加湿器进行湿度的调整。本设计湿度传感器模块中采用的湿敏电阻是

物联网软件开发注意七大因素

物联网软件开发注意七大因素 物联网软件开发是一个雷区。市场需要高质量，可扩展，强大，安全且用户友好的解决方案，物联网开发团队必须重新评估其程序和工作流程，以便将所有内容考虑在内。以下列出了物联网软件开发需注意的七大因素。 由于需求旺盛，物联网初创公司和开发公司之间的竞争激烈以及缺乏普遍接受的标准使程序员不断寻找新的实践和更新的协议。我们云里物里作为物联网解决方案供应商，也不断在尝试各种物联网项目的方案，我们认为只有对每个物联网软件问题采取严格的方法才能实现高效的开发。 操作系统注意事项 在开始物联网应用程序开发之前，应该仔细考虑几个技术因素。首先，团队必须评估他们将使用的物联网设备。与传统桌面不同，物联网设备功能强大，内存容量相对较小。这意味着开发人员必须选择相应的操作系统。它应该既适合设备的功能，又符合其功能要求。 最新的IoT开发人员调查显示，Linux是物联网微控制器，受限设备和网关的首选。 选择网关 说到物联网网关，它们是连接所有元素的关键。不同的设备可以具有不同的连接协议：蓝牙，Wi-Fi，串行端口，Zigbee并具有各种能量配置文件。网关位于连接的设备，物联网传感器和云之间，因此整个物联网生态系统依赖于它们。 戴尔科技，英特尔，Nexcom和其他顶级供应商提供的现代智能网关具有一些常见的强制性功能，可使开发人员的生活更轻松。您只需选择符合您的IoT应用程序要求的那个。您将不得不考虑接口和网络规格，额定功率，内存容量，开发环境和其他参数。默认情况下，应保证设备之间的安全，私密和可靠的通信。 决定正确的物联网平台 没有理智的开发人员想要从头开发软件。为什么重新发明轮子？这就是物联网平台派上用场的地方，因为它们提供了一些工具组合，可以将您的物理对象联机。平台市场庞大而且令人困惑，因此请确保您明智地选择。您首选的平台应具备连接、安全、可扩展性、易于集成、可用性五项核心能力。 但是，物联网开发人员应该注意，适用于智能工厂的平台可能不适合连接汽车或能耗解决方案。有些公司甚至选择使用生产过程中的实际数据建立一个真实的测试平台，以确定适当的平台。 关于安全 你有没有听过Tim Kadlec的这个IoT笑话？ “物联网中的S代表安全。”但物联网中没有“S”。根据定义，物联网技术包括许多连接设备，因此黑客有多个目标来扫描漏洞。并非所有形成网络的设备都经过充分的穿透测试。在这里，整个系统都受到了威胁。

基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案

基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案 随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。 家庭智能化即智能化家居 (Smart Home)，亦称数字家园(Digital Family )、家庭自动化(Home Automation )、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home )、网络家居(Network Home )、智能屋(Wise House, WH)、智能建筑(Intelligent Building、等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。 1智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对 讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。 图1智能家居系统结构框图 2系统主要模块设计 2.1照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个 由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智 能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触 发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触 发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主

基于物联网的智能家居系统设计

目录 前言 (2) 摘要 (3) 一需求分析 (4) 二系统设计 (5) 三实现原理 (6) 3.1zigbee协议介绍 (6) 3.2ZigBee技术的应用领域 (7) 3.3zigbee协议栈结构 (7) 四硬件设计 (11) 4.1传感器节点模块化设计 (11) 4.2CC2530芯片概述 (11) 4.2.1CC2530芯片基本介绍 (11) 4.2.2CC2530芯片引脚介绍 (12) 4.3温度传感器调理电路设计 (13) 4.4网络协调器外围电路设计 (14) 五软件设计 (16) 5.1IAR开发环境 (16) 5.2协调器节点程序 (16) 5.2.1网络组建 (17) 5.2.2节点之间的数据传输 (20) 5.3嵌入式网关程序 (21) 5.4 传感器节点程序 (23) 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)

前言 智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。在很多应用场合，温度是一个很重要的一个参数。温度的自动监测已经成为各行业进行安全生产和减少损失的重要措施之一。传统的温度测量方式测量周期长，施工复杂，不便于管理，并且在有些特定场合如封闭，高压等环境下根本无法测量。但是往往这些场合容易引起很大的事故。因而温度的无线传输显的越来越重要。

摘要 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，人们对生活的品质提出了更高的要求。在设计中，为了实现智能家居系统的远程管理和无线传输的功能，利用Zigbee无线网络技术，以CC2530芯片和相关的一些外围器件组建成整个系统的家庭网关控制平台，而家居内部控制网络则利用Zigbee无线网络技术来实现。本设计主要从无线传感方向进行改进，主要设计一种基于CC2530和数字温湿度传感器的温湿度采集系统。该系统采用无线通信技术结合传感器，通过运用协议架构组建无线传感网络,实现主从节点的数据采集和传输,以及一点对多点，两点之间的通信。并详细阐述了基于Zigbee协议栈的中心节点和终端节点的协议传输，主要是从协议栈网络层里AODV路由协议着手，阐述在网络层如何通过AODV 路由协议进行节点间的连接以及数据的收发。 关键字:智能家居; 温湿度数据采集; CC2530;Zigbee协议栈;