1.网关与无线模块组网设备

1.1、应用实训台架：

尺寸：约312cm*158cm*221cm;

材料：工业铝合金框架，墙面采用钢网；

结构：可拆卸组装；

根据学生的项目需求可从硬件物元库选择合适的硬件，进行安装设计，实现个性化的智能家居项目原型设计，包含：智能电器控制子系统、室内环境监测子系统、室外环境监测子系统、灯光电源控制子系统、门禁与视频监控子系统、智能窗帘控制子系统、智能抄表子系统。

1.2、嵌入式中控平台

★核心板芯片：Cortex-A53八核处理器S5P6818

处理器主频1.4GHz

采用28nm制作工艺，内置高性能4核A9 ARM架构，配备Mali-400 GPU

支持32KB*4 I/D一级缓存，1MB二级缓存，支持单通道32位数据总线，高达800MHz工作频率的LPDDR2/3，LVDDR3(Low Voltage DDR3)，DDR3，支持3.3V的IO电平

DDR3内存：2GB DDR3

存储：16GB EMMC 存储

电源管理：AXP228，支持动态调频，超低功耗

★LCD液晶：10.1寸LCD，分辨率1024*600；

触摸屏：10.1寸5点电容触摸屏；

标准音频单元，音频输入输出接口；

1路TF卡插座；

1路千兆以太网RJ45接口；

3路USB Host2.0接口；1路USB OTG接口；

2路RS232接口；1路RS485接口；

1路500W CMOS 高清摄像头接口；

S500M芯片 WiFi/蓝牙4.0二合一

4路GPIO LED；1路有源蜂鸣器；

板载温湿度传感器、光照传感器、红外遥控接收头；

SPI FLASH、RTC实时时钟、三轴加速度传感器；

1.3、智能无线节点模块x15套

双MCU设计：无线模块+Cortex-M3核心

核心MCU采用基于ARM Cortex-M3内核

32位微控制器STM32F103ZET6。

▲显示单元：3.2寸TFT触摸显示屏，分辨率320*240

可提供良好的人机交互界面

板载功能：对外提供多种接口，包括485、CAN、ADC、SPI、PWM、GPIO、UART、IIC等。

▲模块的自由切换：通用双排防反插接口，支持ZigBee,WiFi,LoRa等无线模块的自由切换。

配套黑色有机玻璃罩

1.4、智能异构网无线网关与网络中间件

M4核心处理器:核心MCU采用基于ARM Cortex-M4内核，32位微控制器STM32F429ZGT6。

▲显示单元:3.2寸TFT触摸显示屏，分辨率320*240

可提供良好的人机交互界面

无线单元：板载支持ZIGBEE、WIFI、蓝牙、LORA、433等无线模块，可汇聚多种异构网络

板载功能：对外TTL串口、232串口、USB转串口等多种通信接口。

配套黑色有机玻璃罩

▲联动存储功能：利用STM32F429其强大处理能力及其自适应实时存储器加速器功能，使得智能异构无线网关能实时处理应用层设置的联动信息，将不同联动内容分地址存储，互不干扰。当智能无线节点传送传感器数据到智能异构无线网关时，网关能及时在存储器中查找出对应联动信息，在判断传感器数据后，根据联动信息，控制执行器进行相关联动动作。

▲物联网中间件功能：板载802.11 b/g/n的模组,主频高达580MHz,带WIFI功能和以太网接口。板载嵌入式工业级物联网中间件模块，实现UART、Wi-Fi、以太网间的三者互传功能。工作模式：透明传输模式、串口指令模式、GPIO模式、HTTPd Client模式可以同时容纳24个客户端同时接入

外部连接：支持AP、STA、AP+STA配网；支持自定义心跳包、套接字分发协议；支持Modbus轮询功能；支持远程升级功能；支持超时重启、定时重启；支持网页、串口AT指令、网路AT指令配置；支持内置天线，传输距离可达280米。

1.5、ZigBee传输模块（配合智能无线节点使用）x10套

微处理器CC2530F256RHAR，

256KB Flash，8KB RAM，2.4GHz(IEEE802．15．4)；

内部集成CC2591 PA功率放大模块，

传输距离可达1km以上；

工业ZigBee集成化解决方案；

传送速率最大250Kbps；通道16个可选频段；

JTAG引出，支持程序调试；板载 2个LED；

模块化设计，双排防反插插座；

1.6、WiFi传输模块（配合智能无线节点使用）x2套

最小的 802.11b/g/n Wi-Fi SOC模块

内置Tensilica L106 超低功耗32位MCU，主频支持 80 MHz和 160 MHz，支持RTOS

内置一路10 bit 高精度ADC

支持UART/GPIO/ADC/PWM/IIC 接口

采用SMD-22封装

支持多种休眠模式，深度睡眠电流低至20uA

串口速率低至4Mbps

内嵌Lwip协议栈

支持 STA/AP/STA+AP 工作模式

支持安卓、IOS 的 Smart Config（APP）/AirKiss（微信）一键配网

支持串口本地升级和远程固件升级（FOTA）

通用 AT指令可快速上手

支持二次开发，集成Windows合Linux开发环境

模块化设计，双排防反插插座

1.7、LoRa传输模块（配合智能无线节点使用）x1套

采用 LoRa™扩频调制技术

+20dBm-100mW电压变化时恒定的射频功率输出

高灵敏度：低至-148 dBm

半双工SPI通讯

可编程比特率高达300kbps

支持FSK、GFSK、MSK、GMSK、LoRa™及OOK调制方式

127dB的RSSI动态范围

自动射频信号检测，CAD模式和超高速AFC

带有CRC、高达256字节的数据包引擎

模块化设计，双排防反插插座

1.8、NB-IOT传输模块（配合智能无线节点使用）x1套

支持频段：B1/B3/B5/B8/B20/B28*频段

供电电压：3.1V-4.2V

最大输出功率：23dBm±2dB

灵敏度：-129dBm±1dB

温度范围：-40℃-+85℃

1.9、BLE传输模块（配合智能无线节点使用）x1套

工作频率：2.4GHz

核心芯片：CC2540

支持协议：Bluetooth 4.0

传输距离：8-30m

数据通讯接口：RS232

天线接口：50Ω/ 印制板天线

 

2.智能电器控制子系统

2.1、学习型红外控制器

发射性能：内部集成6颗红外发射管，360°全向发射

控制方式：内部集成RS485模块，开放网络协议

学习性能：可以学习各种红外码

供电方式：DC 5V供电

遥控距离：大于10米

待机功耗：小于0.5W

2.2、红外空调室内机

额定频率：50Hz

额定电压：220V

产品净重：1.5kg

额定功率：1500W

产品尺寸长：455mm；宽180mm；高110mm

发热体：PTC陶瓷三档可调

遥控：红外远距离

定时：7.5小时

2.3、液晶壁挂电视机

色域值50%对比度1屏幕比例16:9屏幕尺寸27英寸VRR可变刷新率支持VRR可变刷新率响应时间1ms支持格式（高清）1080p/1080i/720p亮度200-300尼特屏幕分辨率全高清色域标准Adobe RGBHDR显示支持HDR

2.4、背景音乐MP3控制器

工作电压：DC 12～24V

额定输出功率：15W×2（RL=8Ω d=1%）

频率响应：20～20KHz 噪声电压：≤50MV 信噪比：≥86db

板块大小：122.4×87.3×1.6 mm

存储介质：支持U盘、SD卡、SPI-Flash三种存储介质

U盘、SD卡最大可支持32G内存

2.5、双声道音响

尺寸：121*121*61MM

扬声器尺寸：78MM

功率：4欧10W

材料：白色ABS

 

3.室内环境监测子系统

3.1、光照传感器

外壳采用ABS材质，采用防水胶设计。

工作电压：DC12-24V DC

耗电：≤ 0.15W（12V DC,25℃）

光照强度精度：±5%（25℃）

光照强度：0-65535 Lux

长期稳定性：≤5%/y

输出信号：RS485

工作温度：-10℃ T0 +90℃

3.2、CO2传感器

外壳采用ABS材质。

2.88寸液晶屏

四个操作按键，分别为Menu、上翻、下翻、OK键

工作电压：DC12 - 24V DC

CO2测量范围：5000ppm/1%/3%/65%/100%可选

CO2精度：±（50ppm+3%读数）（25℃）

平均电流：≤ 85mA

非线性：<1%F·S

耗电：≤ 1W（12V DC,25℃）

工作温度：-10℃ T0 +50℃

3.3、温湿度传感器

外壳采用ABS材质

液晶显示器实时显示数据

工作电压：10V - 30V DC

最大功耗：0.3W

输出信号：RS485

响应时间：≤ 15S

温度长期稳定性：≤ 0.1℃/y

湿度长期稳定性：≤ 1%RH/y

工作温度：-40℃ T0 +80℃

温度分辨率：0.1℃

湿度分辨率：0.1%RH

耗电：≤0.15W（12V DC,25℃）

空气质量传感器

测量范围：0-1000ug/m3

测量精度：<读数的士10%

输出方式：RS485/0-5V/0- 10V/4 -20mA

波特率：2400/4800/9600

耗电< s 1.2W (@12VDC 25°C)

响应时间：≤120秒

预热时间：2-10min

平均电流：< K 85mA

供电电源：12-24V DC

3.4、燃气感应传感器

外壳采用ABS材质，内部传感器灵敏

杜绝误报，内置蜂鸣器可独立报警。

感应气体：煤气、天燃气、液化石油气

报警浓度：煤气0.1-0.5%、天燃气0.1-0.3%、液化石油气0.1-0.5%

工作电压：DC9-10V

工作电流：≤ 100mA

工作温度：-10℃ - 55℃

3.5、紧急按钮

外壳采用ABS材质,正面按钮采用红色着重标记。

额定功率：300mA,250Ac

检测方式：输出电平

3.6、火灾/烟雾探测器

独特金属网状窗口设计，外壳采用ABS材质。

工作电压：DC9-35VDC

静态电流：≤ 2mA

报警电流：≤ 10mA

工作温度：-10℃ T0 +50℃

检测面积：20㎡

噪声传感器

型号：86型 尺寸：86mm*86mm

供电:12- 24V 颜色：白色

光照采集：联动声音输出

声音采集：开关量输出

3.7、排气扇

内置RGB变色灯，电机采用高品质耐用轴承。

工作电压：12 V

工作原理：磁场电能转化为机械能

输入信号：开关量

3.8、煤气电磁阀

主体采用红铜材质耐腐蚀，适应液体压力范围0-1Mpa

接管孔径：1/4 “

流量孔径：≤ 2.5mm

工作电压：22V/24V/12V

压力：0 – 1.0mpa

流体温度：-5℃ - 80℃

输入信号：开关量

 

4.室外环境监测子系统

4.1、雨雪传感器

外壳采用ABS材质，采用防水胶设计。

输出模式：NPN输出，共阳极

输出电流：500mA

输入电压：DC5 – 30V(优先12V)

检测距离：传感器表面

自动适应时间：18 S

 

4.2、红外线对射传感器

外壳采用ABS材质。

光斑大小：2-3mm光点

光源：可见红光（660nm）

检测距离：50米

工作电压：DC10-30V

输出方式：NPN/PNP NO/NC

 

4.3、多普勒人体传感器

外壳采用ABS材质。实现技术：微波。

发射频率：24.125GHZ

发射功率：<20dBm EIRP

检测模式：运动

工作电压：12V-24V AC/DC + 30%-10%

温度范围：-20℃ - +55℃

保护登记：IP52

 

4.4、声光报警灯

外壳采用ABS材质,内置LED灯珠，左侧旋钮可调节报警音量

工作功率：10W

工作方式：闪烁音量可调

工作电压：12V

声音状态：30 – 110分贝可调

输入信号：开关量

 

5.灯光电源控制子系统

5.1、触控调光模块

面板材质：纯平钢化玻璃面板

壳体材质：ABS阻燃材料

按键：电容触摸按键，带LED背光

通信方式：ZIGBEE

控制方式：PWM 0-12V可调输出

产品尺寸：86mm*86mm*31mm

5.2、LED灯管

材质：精工铝材+亚克力

光源类型：LED暖白灯

功率：3W

5.3、墙面智能插座

外壳采用ABS材质

内部集成2.4G WIFI模块

继电器输出触电容量：10A/30VDC 10A/250VAC

外壳尺寸：103mm*48mm*33mm

5.4、RGB调光灯带

型号:智能七彩灯带

光源类型：LED彩灯

功率：100W

5.5、RGB调光灯模块

双MCU设计：无线模块+Cortex-M3核心

核心MCU采用基于ARM Cortex-M3内核

32位微控制器STM32F103ZET6。

对外提供多种接口，包括485、CAN、ADC、

SPI、PWM、GPIO、UART、IIC等。

模块的自由切换：通用双排防反插接口

支持ZigBee,WiFi,LoRa等无线模块的自由切换。

通信方式：ZIGBEE

控制方式：RGB 串口控制

6.门禁与视频监控子系统

6.1、门禁电磁锁

使用材质：镀镍金属外壳/纯钢线圈。

工作电压：12V/24V

使用电流：12V/0.4A

锁舌行程：7mm，锁舌直径8mm

锁舌吸力：< 50g

输入信号：开关量

 

6.2、射频读卡器

外壳采用ABS材质,配合模块上方LED灯直观反应刷卡情况

工作电压：8-15V DC

工作功率：0.5W – 2W

工作温度：-20℃ T0 +70℃

读卡时间：0.1s

通讯接口：RS485/Wiegand

通讯波特率：4800-115200 bps

 

6.3、网络视频摄像头

传感器类型：1/2.9 Progressive Scan CMOS

镜头：4nm，F2.0水平80度，对角94度，垂直43度

云平台角度：360度xN循环，垂直向上105度，向下15度

数字降噪：3D数字降噪

H.264编码类型Main Profile

视频压缩率：超清、高清、标清、码率自适应；音频压缩码率：码率自适应

1920x1080支持双码流

图像设置：亮度、对比度、饱和度

智能警告：移动侦测、人形侦测

智能跟踪：声源定位、巡航跟踪、任性人脸检测跟踪

一个10M/100M自适应以太网口

Wi-Fi标准IEEE802.11b, 802.11g, 802.11n，安全64/128-bit WEP, WPA/WPA2, WPA-PSK/WPA2-PSK

 

7.智能窗帘控制子系统

7.1、1RS485开关量控制器

外壳采用ABS材质

工作电压：DC7-30V

触电容量：10A/30VDC 10A/250VAC

输出方式：4路继电器控制输出，触点隔离

输入方式：4路开关量输入

通信接口：支持RS232和隔离485通信

7.2、电动窗帘

额定扭矩：1.2Nm；

电解电容：2.5μ/450V；

额定转速：112r/min；

额定电压：24V或220V;

额定频率：50HZ；

防护等级：20

智能、手自一体、超静音、停电手拉

导轨长度：据实景而定

7.3、智能推窗器

电压输入AC90V~240V50/60Hz，长度1.6M

柔性启停，有效预防启停瞬间对门窗的冲击力

具有遇堵停机和过载、过流保护，多重防护，更安全

五级防夹手力度设置，运行时检测到夹手会自动反弹。

自带雨感功能，下雨天气自动关窗

串口通讯协议以及RS485协议定制

7.4、门窗磁感传感器

外壳采用锌合金，银灰电镀。

工作电压：12VDC

感应距离：20-30mm

开关形式：常闭型、常开型、转换型

引线：1007UL#22AWG  260mm

8.智能抄表子系统

8.1、智能用电表

外壳采用ABS材质

LCD屏幕实时显示数据

防盐雾处理

工作电流：5（60）A

显示位数：888888

占位：2P

屏幕：LCD屏幕

轮显方式：自动轮显

计量功能：有、无功、双向计算

通讯接口：RS485

测量内容：电压、电流、功率、频率、电能、功率因数

 

8.2、智能燃气表

外壳采用ABS材质

配备数字拨盘，直观显示当前燃气用量。

基本误差：

Qmin ≤ Q ≤ 0.1Qmin ±3% Qmax ≤ Q ≤ Qmax ±1.5%

电压：DC12V   精度等级：1.5级

工作温度：-10℃ T0 +40℃

结构：燃气表+脉冲计数模块，分体式结构，485通信接口

 

8.3、智能用水表

标配RS485通信接口，通过标准的MODBUS协议，

可与各种组态系统，如组态王，MCGS等软件兼容;

支持瞬时流量、累积流量的实时传输;可以直接与PLC、上位机通信;

可选择MBUS接口，188通信协议，满足更多使用要求。

9、网络设备等

WiFi路由器、八口交换机、五孔电源面板、行线槽、弱电线缆

智能家居工程实训平台光盘中的课程资源包含物联网开发基础、智能电器控制子系统、室内环境监测子系统、室外环境监测子系统、灯光电源控制子系统、门禁与视频监控子系统、智能窗帘控制子系统、智能抄表子系统等8门课程内容。另外，每门课程都提供实验指导书、实验源代码和实验PPT这三个部分的课程资源。

l 一、物联网基础开发课程

主要包括Stm32基础开发和Android应用开发两个部分，Stm32基础开发中包括Stm32芯片介绍、Stm32环境搭建、Stm32的基础实验部分（GPIO、ADC、串口等）以及与无线模块通讯部分；Android应用开发中包括Android环境搭建、Android基础实验（布局、服务、Socket等）、以及Android应用接口开发（嵌入式NDK）。

二、七大子系统课程

子系统课程是针对各自系统中传感器/执行器相关的实验，包括Stm32单片机的传感器采集和执行器控制实验部分，以及Android物联网应用开发通过网络协议实现采集和控制的部分。

所以每门课程都包含Stm32和Android两个部分，它们与开发环境中软件对应关系如下：

1.STM32实验使用软件

Keil uVision4开发软件

STM32 ST-LINK Utility工具

ST-LINK仿真器驱动

串口调试工具

 

2.Android实验

Android Studio开发软件

Android驱动

网络调试工具

Android虚拟机