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LGWL-JJ01型 物聯網智能家居教學實訓系統
一、產品簡介
智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、智能家居-系統設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。
LGWL-JJ01型 物聯網智能家居教學實訓系統以高性能低功耗的中央控制器為核心，結合多種物聯網無線組網及控制技術，對系統中的家居、家電單元進行監視和控制。
系統實現了家居安防、家電遙控、視頻監控、門禁控制、窗簾自動控制、場景聯動等功能，并支持遠程WEB、移動手持設備訪問和控制等。使學生在實訓過程中深入的理解物聯網的相關技術，在智能家居領域中實現構建、監控、安防、遙控等功能的原理和實施細節。激發學生學習興趣，并通過系統開放式的平臺環境，自己動手實現學習、創新及應用。
二、系統框圖
該實訓系統硬件總體由中央控制器、視頻監控單元、多個無線家居單元模塊、WIFI路由設備、移動手持終端和家居沙盤構成。
備注： ZigBee網絡信號
WIFI網絡信號
GSM/GPRS信號
三、硬件構成
1、Cortex-A8處理器作為中央控制器，是整套系統的核心，負責處理無線通信模塊節點發送過來的家電信息，并可控制無線通訊模塊設置家電狀態信息。
2、視頻監控單元，由一路網絡攝像頭構成，可以實現對家居環境視頻的本地顯示和網絡顯示，支持拍照和存儲功能。視頻單元另可擴展成多路視頻。
3、無線通訊模塊采用ZigBee(CC2530)硬件方案，可以自組網，支持路由功能，構成分布式監控網絡。
4、家居單元主要是模擬常見的家居的控制與監測，如門禁、窗戶、窗簾、傳感器安防、家電控制等。家居單元通過無線通訊模塊將信息傳遞給Cortex-A8控制器。
5、WIFI路由是連接重要控制器與各個家居單元的路由。該模塊也可以接受來自智能手機的控制信號以控制各個家居單元。
6、無線紅外模塊采用ZigBee+紅外。通過紅外自學習模塊學習各個家用電器的紅外控制命令進而控制智能家電。
7、移動手持終端采用普通的PAD，支持Android系統。
8、家居沙盤，主要包含有家居布置模型、可開關門禁、窗戶、窗簾等機電控制部分和傳感器構成。
四、產品特點
1、無線組網 智能監控
系統采用先進的ZigBee無線組網方式，結合多種智能傳感器、家居模塊，能夠自動組網、 自動路由、性能穩定可靠。
2、標準通訊接口靈活配置
ZigBee無線通訊節點與家居傳感器采用標準的串行接口和協議進行連接和通訊，傳感器即可以安裝到家居沙盤中進行真實場景模擬，又可以脫離沙盤環境，直接連接到系統機柜上的通訊模塊上進行工作，使用靈活。
3、場景生動 接口豐富
家居沙盤中集成豐富的傳感器模塊、用于家居環境監控。門禁、窗簾采用電機控制方式，開關門、窗簾效果生動、直觀、便于演示。
4、聯網方式多種多樣
系統及可以本地監控也支持手持移動設備的客戶端訪問，同時也支持網絡瀏覽器、中文 短信等通訊方式。
五、系統功能
1、家居安防
可實現非法入侵檢測、可燃氣體、煤氣泄漏報警、室內環境監測功能，并實現門禁身份 驗證和監視，電動窗簾、聲光報警、風扇開關、燈光控制功能。
2、家電控制
可通過紅外遙控模塊實現對常見家電的控制，如電視機控制、空調設置等。
3、視頻監控
實現對家居中場景視頻的本地和網絡視頻監控，可實現抓拍、存儲功能。
4、聯動控制
通過設置不同的家居場景，實現不同的家居和家電聯動控制，如外出模式、會客模式和 夜間模式等。
5、本地控制
通過中央控制器的顯示和觸摸屏輸入設備，實現對上述功能的本地監視和控制。
6、遠程控制
支持internet網絡訪問和控制，支持移動手持設備和短信息監控。
7、用戶擴展
開放的軟硬件接口，方便用戶實現硬件模塊擴展和軟件系統升級。
六、軟件資源
1、部分本地控制界面：
2、部分Android界面：
3、部分網頁界面：
4、部分實訓實驗圖片：
七、系統配件
八、各單元傳感器參數
九、實驗項目
智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、智能家居-系統設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。
系統實現了家居安防、家電遙控、視頻監控、門禁控制、窗簾自動控制、場景聯動等功能，并支持遠程WEB、移動手持設備訪問和控制等。使學生在實訓過程中深入的理解物聯網的相關技術，在智能家居領域中實現構建、監控、安防、遙控等功能的原理和實施細節。激發學生學習興趣，并通過系統開放式的平臺環境，自己動手實現學習、創新及應用。
二、系統框圖
該實訓系統硬件總體由中央控制器、視頻監控單元、多個無線家居單元模塊、WIFI路由設備、移動手持終端和家居沙盤構成。
WIFI網絡信號
GSM/GPRS信號
三、硬件構成
1、Cortex-A8處理器作為中央控制器，是整套系統的核心，負責處理無線通信模塊節點發送過來的家電信息，并可控制無線通訊模塊設置家電狀態信息。
2、視頻監控單元，由一路網絡攝像頭構成，可以實現對家居環境視頻的本地顯示和網絡顯示，支持拍照和存儲功能。視頻單元另可擴展成多路視頻。
3、無線通訊模塊采用ZigBee(CC2530)硬件方案，可以自組網，支持路由功能，構成分布式監控網絡。
4、家居單元主要是模擬常見的家居的控制與監測，如門禁、窗戶、窗簾、傳感器安防、家電控制等。家居單元通過無線通訊模塊將信息傳遞給Cortex-A8控制器。
5、WIFI路由是連接重要控制器與各個家居單元的路由。該模塊也可以接受來自智能手機的控制信號以控制各個家居單元。
6、無線紅外模塊采用ZigBee+紅外。通過紅外自學習模塊學習各個家用電器的紅外控制命令進而控制智能家電。
7、移動手持終端采用普通的PAD，支持Android系統。
8、家居沙盤，主要包含有家居布置模型、可開關門禁、窗戶、窗簾等機電控制部分和傳感器構成。
四、產品特點
1、無線組網 智能監控
系統采用先進的ZigBee無線組網方式，結合多種智能傳感器、家居模塊，能夠自動組網、 自動路由、性能穩定可靠。
2、標準通訊接口靈活配置
ZigBee無線通訊節點與家居傳感器采用標準的串行接口和協議進行連接和通訊，傳感器即可以安裝到家居沙盤中進行真實場景模擬，又可以脫離沙盤環境，直接連接到系統機柜上的通訊模塊上進行工作，使用靈活。
3、場景生動 接口豐富
家居沙盤中集成豐富的傳感器模塊、用于家居環境監控。門禁、窗簾采用電機控制方式，開關門、窗簾效果生動、直觀、便于演示。
4、聯網方式多種多樣
系統及可以本地監控也支持手持移動設備的客戶端訪問，同時也支持網絡瀏覽器、中文 短信等通訊方式。
五、系統功能
1、家居安防
可實現非法入侵檢測、可燃氣體、煤氣泄漏報警、室內環境監測功能，并實現門禁身份 驗證和監視，電動窗簾、聲光報警、風扇開關、燈光控制功能。
2、家電控制
可通過紅外遙控模塊實現對常見家電的控制，如電視機控制、空調設置等。
3、視頻監控
實現對家居中場景視頻的本地和網絡視頻監控，可實現抓拍、存儲功能。
4、聯動控制
通過設置不同的家居場景，實現不同的家居和家電聯動控制，如外出模式、會客模式和 夜間模式等。
5、本地控制
通過中央控制器的顯示和觸摸屏輸入設備，實現對上述功能的本地監視和控制。
6、遠程控制
支持internet網絡訪問和控制，支持移動手持設備和短信息監控。
7、用戶擴展
開放的軟硬件接口，方便用戶實現硬件模塊擴展和軟件系統升級。
六、軟件資源
1、部分本地控制界面：
| 序號 | 設備名稱 | 參數 | 數量 | 備注 |
| 1 | 中央控制器 | 主頻1GHz；512MB DDR2；1GB NAND Flash；內置PowerVR SGX540高性能圖形引擎；8寸LCD液晶電阻觸摸屏；1路HDMI輸出；3.5mm立體聲音頻(WM8960專業音頻芯片)輸出接口、板載麥克風；1路標準SD卡座；10/100M自適應以太網；板載實時時鐘備份電池；帶有GSM/GPRS、WIFI、2.4G無線功能。 | 1 | |
| 2 | 門禁單元 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 指紋模塊；RFID射頻讀卡器； |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網。 支持鋰電池供電。 |
| 3 | 窗口單元 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 電動窗簾；電動窗戶； |
1 | 處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網?！?br style="margin: 0px; padding: 0px;" /> 支持鋰電池供電?！?/td> |
| 4 | 安防單元 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 紅外人體感應傳感器；溫濕度傳感器；可燃氣體傳感器、光照傳感器。 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網。 支持鋰電池供電?！ ?/td> |
| 5 | 控制單元 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 LED電燈組；電動風扇； |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網。 支持鋰電池供電?！ ?/td> |
| 6 | 家電單元 |
處理器CC2530，內置增強型8位51單片機和RF收發器，符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規范，頻段范圍2045M-2483.5M。256KB閃存和8KB RAM。 學習型紅外模組，支持255個按鍵。適應17K-72K載波。配套MP3模塊 |
1 |
處理器可升級為32位ARM處理器，支持ZigBee組網。 支持鋰電池供電?！?/td> |
| 7 | 視頻單元 | USB接口130W像素；采樣率>20P/S | 1 | 可擴展多路視頻 |
| 8 | 路由器 | 4LAN口TP-LINK； | 1 | |
| 9 | 手持終端 | 支持Android系統；支持WiFi功能。 | 1 | 選配 |
| 10 | 沙盤模具 | 1 |
| 名稱 | 參數 | 數量 |
| GSM/GPRS通訊模塊 |
模塊功能：語音業務，短信業務，彩信業務，上網業務。 單獨帶有32位ARMMCU可脫離上位機單獨使用，可連接平臺配套傳感器模塊使用 處理器：STM32F+SIM900A 工作電壓：3.2~4.8V 工作頻段：EGSM900和DCS1800 發射功率：Class4(2W)：EGSM900 Class1(1W)：DCS1800 GPRS等級：GPRSmulti-slotclass10、GPRSmobilestationclassB； Class10：下行85.6kbps，上行42.8kbps 編碼方案：CS1，2，3，4；支持通常用于PPP連接的PAP協議；內嵌TCP/IP協議； 支持分組廣播控制信道(PBCCH)；支持非結構化補充數據業務(USSD) 短信規格：點對點MO和MT，SMS小區廣播，文本和PDU模式 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 溫濕度環境檢測傳感器 |
模塊功能：檢測溫度和濕度的數據變化 處理器：STM8S 數據值：數字量 工作電壓：3.3V 溫度量程：-40℃~80℃ 濕度分辨率：0.1%RH16bits 溫度分辨率：0.1℃16bits 互換性：完全互換性 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 人體檢測傳感器 |
模塊功能：人體入侵檢測功能 處理器：STM8S 感應角度：<100度錐角 感應距離：7米以內 電平輸出：高3.3V/低0V 觸發方式：L不可重復觸發/H重復觸發 延時時間：5S(默認)可制作范圍零點幾秒~幾十分鐘 封鎖時間：2.5S(默認)可制作范圍零點幾秒~幾十秒 工作溫度：-15~70℃ 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 可燃氣體檢測傳感器 |
模塊功能：判斷是否有可燃氣體。 處理器：STM8S 工作電壓：5V 測試濃度：300~10000ppm 預熱溫度：100±20℃ 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 光照檢測傳感器 |
模塊功能：判斷光照強度 處理器：STM8S 工作*電壓：3.3V 環境溫度：-30~70℃ 耐光性：18KΩ~2.0MΩ 光譜峰值：540nm 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 指紋驗證模塊 |
模塊功能：指紋錄入、存儲搜索、匹配等功能 芯片組：射頻式DSP芯片 供電電壓：DC3.6~6.0V/直供5V 上位機接口：UART(TTL邏輯電平) 存儲容量：162枚，可擴充 耐用次數：100萬次 錄入時間：<0.5S 搜索時間：<1S 識別精度：認假率：<0.008%；拒真率：<0.005% 安全等級：5級 |
1個 |
| RFID讀卡器 |
模塊功能：模擬門禁單元的讀卡器 處理器：STM8S處理器和+MFRC531 工作電壓：5V 工作頻率：13.56MHz 協議規范：ISO14443A/B、MIFARE經典協議 檢測范圍：<10cm 上位機接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| IC電子標簽 |
模塊功能：模擬門卡 工作頻率：13.56MHz 協議規范：ISO14443A/B、MIFARE經典協議 存儲容量：1KbEEPROM |
2個 |
| 紅外學習模塊 |
模塊功能：對紅外按鍵的學習以及發送紅外按鍵值 工作電壓：5V 靜態電流：1mA 發射電流峰值：1.5A 工作溫度：0度~65度 工作濕度：10%~95% 學習鍵值：>100 紅外載波頻率：15kHZ~80kHZ 紅外遙控角度：<±15°(視環境、距離、學習情況和遙控器靈敏度而定) 紅外遙控正對距離：1米~10米(視環境、角度、學習情況和遙控器靈敏度而定) 抗靜電：ESD保護 |
1個 |
| 電風扇控制模塊 |
模塊功能：電動風扇控制，帶調速功能 處理器：STM8S 工作電壓：5~12V 測速功能：支持測速 輸入功率：0.6W 轉速：5000轉/M 噪音：14分貝 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| 電燈控制 |
實現功能：可調亮度LED燈 處理器：STM8S 工作電壓：3.3V 亮度調節：15000-20000mcd 波長：586-592nm 壽命：>80000小時 接口：UART(TTL電平) |
1個 |
| USB攝像頭 |
實現功能：視頻監控 供電：USB供電 感光元件：CMOS 速率：30fps/s，硬件30萬，USB接口，使用方便 感光器件：高品質CMOS1/3inch，超CCD感光效果，VGA/CIF格式 信躁比：大于48dB |
1個 |
| 電動窗簾 |
模塊功能：實現窗簾的自動控制 電機類型：2相4線制 驅動電壓：4~5V 絲桿長度：73mm 有效行程：63mm 絲桿螺距：3mm 步距角：18° 滑臺尺寸：90*30mm |
1個 |
| 門禁舵機 |
模塊功能：控制門的開關 供電電壓：5V 尺寸：23*12.2*29mm 無負載操作速度：0.12秒/60度(4.8V)；0.10秒/60度(6.0V) 扭矩：1.5kg·cm(4.8V) 使用溫度：-30~+60℃ 死區設定：5微秒 |
1個 |
| 插卡MP3模塊 |
模塊功能：SD/USBHostMP3插卡音箱解碼 額定電壓：3.75 編碼芯片類型：SC95869 影音配件種類：解碼器 額定功率：2~3W 特色功能： 支持USB，SD、MMC卡進行播放。 支持USB/SD卡切換、上一曲、下一曲、音量調節、EQ、播放/暫停、停止、單曲重復、靜音、關機、直選歌曲。 支持FAT16、FAT32的文件系統。 支持MP1Layer3、MP2Layer3、MP3Layer3版本的歌曲。 支持32－320kbps的MP3歌曲。 支持斷電記憶功能：記憶斷電前播放的歌曲和音量。 |
1個 |
| 第一章. 實驗環境與軟件工具 |
| 1.1開發平臺簡介 |
| 1.2 Windows系統開發環境 |
| 1.3 Linux系統開發環境 |
| 第二章. 智能傳感器模塊部分 |
| 實驗一. 人體檢測傳感器 |
| 實驗二. 光照傳感器 |
| 實驗三. 溫濕度傳感器 |
| 實驗四. 可燃氣體檢測傳感器 |
| 第三章. 無線通訊模塊部分 |
| 實驗一. ZigBee CC2530入門 |
| 實驗二. LED燈的控制實驗 |
| 實驗三. 定時器實驗 |
| 實驗四. 片上溫度A/D轉換實驗 |
| 實驗五. 串口控制LED燈實驗 |
| 實驗六. 點對點無線通訊實驗 |
| 實驗七. 點對多點無線通訊實驗 |
| 實驗八. TI Z-stack2007協議棧入門實驗 |
| 實驗九. 基于Z-Stack的無線組網實驗 |
| 實驗十. 基于Z-Stack的串口控制LED 實驗 |
| 實驗十一. 無線溫度檢測實驗 |
| 實驗十二. 無線透傳實驗 |
| 實驗十三. RFID自動讀卡實驗 |
| 實驗十四. 基于RFID的電子錢包應用實驗 |
| 第四章. 基礎應用實驗 |
| 實驗一. 實驗環境使用入門 |
| 實驗二. 多線程程序設計 |
| 實驗三. 串口程序設計 |
| 實驗四. Socket網絡編程 |
| 實驗五. 嵌入式SQLite應用 |
| 實驗六. 嵌入式WebServer移植 |
| 實驗七、實現基于WebServer的網絡視頻 |
| 實驗八、實現基于WebServer的網絡視頻之擴展實驗 |
| 第五章. 基于Qt的GUI實驗 |
| 實驗一. 搭建本機Qt開發環境 |
| 實驗二. 基于QtDesigner的程序設計 |
| 實驗三. 搭建Qt/Embedded ARM環境 |
| 第六章. 底層系統構建實驗 |
| 實驗一. Linux內核裁剪與編譯 |
| 實驗二. 構建根文件系統 |
| 第七章. 設備底層驅動實驗 |
| 實驗一. 內核驅動入門 |
| 實驗二. PWM蜂鳴器驅動及控制 |
| 實驗三. ADC驅動及采樣 |
| 實驗四. LCD設備驅動及控制 |
| 實驗五. U盤接口使用 |
| 綜合項目實訓部分 |
| 實驗一. 智能家居實訓系統入門 |
| 實驗二. 智能家居實訓系統之安防監控實訓 |
| 實驗三. 智能家居實訓系統之門禁控制實訓 |
| 實驗四. 智能家居實訓系統之家電控制實訓 |
| 實驗五. 智能家居實訓系統之紅外家電遙控實訓 |
| 實驗六. 智能家居實訓系統之視頻監控與遠程訪問 |
| 實驗七. 智能家居實訓系統之GSM/GPRS短信息控制實訓 |
| 實驗八. 智能家居實訓系統之WEB遠程服務器監控實訓 |
| 實驗九. 智能家居實訓系統之Android手持設備接入控制實訓 |
