物联应用基础教程 3

智能家居系统------------------------《物联网应用程序开发项目教程》某科技公司计划设计一款物联网智能家居系统，主要有两项功能，一是当检测到烟雾或火焰时能够自动报警；二是能够监测温度与湿度，根据温度与湿度值开关空调，调整舒适度。假如你是科技公司的物联网工程师，请你带领项目组设计开发这一智能家居系统。项目分析01

智能家居系统需要实现的功能有哪些？1）当未检测到烟雾、火焰时，报警灯处于关闭状态；2）当检测到烟雾或火焰时，自动开启报警灯；3）当监测到温度、湿度在设置范围时，空调关闭（风扇模拟）；4）当监测到温度或湿度超出设置范围时，自动开启空调（风扇模拟）。系统设计02

烟雾传感器烟雾传感器又称烟雾报警器或烟感报警器，本实验中使用的是光电式烟雾传感器，内部采用了光电感烟器件，能够探测起火时产生的烟雾，当检测到烟雾时，发出报警信号。可广泛应用于商场、宾馆、商店、仓库、机房、住宅等场所进行火灾安全检测。

火焰传感器火焰传感器又称火焰探测器，用于检测是否存在火焰，本实验中使用的是紫外火焰探测器，它的传感部分采用技术先进的紫外光敏管，当探测到物质燃烧时所产生的特定波长的紫外线时，发出报警信号。适用于火灾发生时易产生明火的场所。

Zigbee四通道采集器可同时采集四组模拟信号，既可以通过无线传感网络传输，也可以直接通过RS232串口线将信号传输给带有串口的设备。Zigbee四通道采集器由Zigbee板和四输入模块组成。

Zigbee板Zigbee板在物联网中可以作为传感网的节点，采集传感器数据，控制相关设备，完成测控任务。串口：用于连接串口线电源接口：供电。ISP插针接口：下载程序的接口，用于向Zigbee板写入程序。

Zigbee板输入输出接口：主要连接传感器、继电器等设备，数据输出与输出芯片：储存程序与数据指示灯：指示加电、数据传输信息数据接口：连接数据线天线接口：天线

四输入模块四输入模块作为Zigbee板与传感器的桥梁，共有四组接线端子。每组端子：GND端子24V接地、IN1接某一传感器的信号线。

Zigbee四通道采集器安装方法1）先固定在亚克力底板上；2）亚克力底板安装螺丝，固定在实训平台上；3）插入四输入模块到Zigbee板的排线孔。

烧写器分别是标准JTAG接口和方形USB接口。提问：如何连接Zigbee板？

继电器又称为中间继电器，常用于自动控制电路中，通过低电压、弱电流去控制高电压、强电流运行的一种“自动开关”。作用：自动调节、安全保护、转换电路。应用：广泛应用于工业控制、家用电器、汽车等领域。

继电器的接线方法安装方法方法一：直接安装方法二：利用导轨安装

温湿度传感器温湿度传感器是一种装有湿敏和热敏元件，如图10-36所示，用于测量温度和湿度的传感器装置，有的带有温湿度显示。接线方法电流型温湿度传感器，工作电压直流24V，共有4条引线，其中红色为电源正极，黑色为电源负极，蓝色为温度信号，绿色为湿度信号。技术参数参考值供电24VDC准确度温度：0.5℃湿度：±3%RH量程-10～60℃工作温度0～100℃响应时间＜15S（1m/S风速）输出信号4-20mA负载能力电流输出型：≤500Ω继电器输出：10A/DC30V,10A/AC220V安装方法１）底板部分有4个螺丝孔，使用螺丝将底板固定在实训台上；２）将盖子上的3个卡扣与底板的卡扣对齐，用力按压，听到“咔嚓”声音，表示底座安装成功；３）拧紧灯泡。

设计方案提问：需要哪些设备？

所需软件与硬件1）所需硬件ADAM4150数字量采集器1个、四通道模块1个、Zigbee板1个（含5V电源适配器）、继电器2个、报警灯1个、风扇1个（模拟空调）、烟雾传感器1个、火焰传感器1个、温湿度传感器1个、485-232转换器1个、232转USB线1条、仿真器1个、仿真排线1条、方口USB数据线1条、计算机1台、实训平台1套。2）所需软件MicrosoftVisualStudio2022软件、MicrosoftVisio软件、物联网仿真软件、仿真器驱动程序、Zigbee烧写文件与配套工具软件。

所需软件与硬件3）所需工具剥线钳1把、平口螺丝刀1把、十字螺丝刀1把、尖嘴钳1把、万用表1台。4）所需耗材0.75MM红黑线20米、0.3MM线号线20米、M3/M4螺丝若干、压线帽若干、电工胶带一卷。

绘制接线图根据各个设备的接线方法，在MicrosoftVisio软件中绘制接线图。接线图绘制的标准1）正极用红线、接地用黑线；2）信号线用彩线；3）电源线连接正确；4）信号线连接正确。

系统设计评价系统设计评价主要包括设计方案和绘制接线图两个部分的评价。系统仿真03

利用物联网仿真软件仿真测试利用物联网仿真软件仿真测试系统设计是否具有可行性。1．添加设备2．设备连线3．配置虚拟串口4．连线验证，排查错误5．开启系统仿真实验。6．测试社区自动照明系统

仿真软件仿真测试结果

系统仿真评价系统仿真是验证设计方案的合理性、可行性，主要包括设备部署和方案合理性测试两个部分。系统实施04烧写Zigbee板1）连接仿真器2）安装仿真器驱动程序3）安装烧写程序4）烧写Zigbee板安装设备1）安装传感器2）安装ADAM4150采集器、Zigbee四通道采集器3）安装继电器4）安装报警灯5）安装其它设备。设备安装标准设备的背面加垫片固定；设备要牢固，不能脱落、滑动。布局疏密得当，设备中心在一条线。设备安装后方便接线。接线标准：1）露出铜线部分不能有毛刺，防止出现短路情况。2）接线端子不能压住线皮，防止出现断路情况。3）正极、接地线不要接反、接错。4）接线端子要将线压紧。5）横线要平、竖线要直。部署软件1）查看串口右击“此电脑”，“属性”->“设备管理”->“端口”。2）修改串口MainWindow.xaml.cs系统测试1）单击主界面中的“开关”，开启智能家居系统，此时界面中的火焰与烟雾显示“无”，温度与温度显示当前的温湿度。2）测试火焰报警功能。3）测试烟雾报警功能。4）测试温度调节功能。任务评价04系统实施评价系统实施评价是对本系统在真实环境中完成