DBLY-106 物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤

一、沙盤簡介：
物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤是針對高等院校智能家居實(shí)訓(xùn)的需求，綜合運(yùn)用傳感器采集、執(zhí)行器控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、云平臺系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，依托部署在沙盤內(nèi)的各種傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端實(shí)現(xiàn)家居生活環(huán)境的智能環(huán)境監(jiān)測、智能安防監(jiān)測、智能設(shè)備控制、智能設(shè)備聯(lián)動等功能，貼近真實(shí)智能家居系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了一個(gè)完備的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)資源豐富，覆蓋多種課程實(shí)驗(yàn)，可完成單片機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、云平臺技術(shù)、電子技術(shù)應(yīng)用等諸多課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，課程實(shí)驗(yàn)提供開放的軟件及代碼資源，支持二次開發(fā)，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力與編程能力，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)課題。

二、沙盤特點(diǎn)：

物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤是一款以綜合實(shí)訓(xùn)為主的實(shí)景沙盤，沙盤主要由實(shí)景演示區(qū)和綜合實(shí)訓(xùn)區(qū)兩部分組成，通過將實(shí)景演示區(qū)的平層沙盤和綜合實(shí)訓(xùn)區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)模塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)通過外圍物聯(lián)網(wǎng)模塊控制沙盤內(nèi)的燈光和電器，完成智能家居系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)。
u  智能家居沙盤采用高強(qiáng)度鋁合金骨架，外形尺寸1.1m*1.0m*0.25m；
u  智能家居沙盤包含12路燈光、電動窗簾、電動窗戶、電視機(jī)、電動門、空調(diào)、排風(fēng)扇、警示燈、監(jiān)控以及全部燈光開關(guān)，均可通過外圍實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行控制；
u  智能家居沙盤采用一體式供電結(jié)構(gòu)，整個(gè)沙盤只需連接一根電源線即可，通過一根電源線可以為16路模塊供電，省去繁雜的接線工作，便于學(xué)生使用操作；
u  智能家居沙盤表面集成16個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K插槽，所有實(shí)驗(yàn)插槽均可進(jìn)行磁吸式連接，并且集成防短路設(shè)計(jì)，支持至多個(gè)模塊的聯(lián)動實(shí)驗(yàn)，可在單個(gè)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多模塊綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，可完成無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等多種復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；
u  智能家居沙盤內(nèi)部與外圍物聯(lián)網(wǎng)模塊底板連接，可通過物聯(lián)網(wǎng)模塊直接控制智能家居的燈光和電器，代碼開源，支持二次開發(fā)；
u  提供NewIOT物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺，用于實(shí)驗(yàn)調(diào)試及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)模塊基礎(chǔ)配置；

三、沙盤模塊：

u  采用磁吸式可拆卸結(jié)構(gòu)，集成防呆設(shè)計(jì)，避免短路；
u  可以無縫吸附到智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤上，插槽集成供電功能，無需單獨(dú)外接電源；
u  實(shí)驗(yàn)?zāi)K表面集成電路圖（下圖），便于學(xué)生更直觀的了解元器件的組成及模塊的運(yùn)行原理：

u  模塊均采用磁吸式接口設(shè)計(jì)+搭積木式結(jié)構(gòu)，集成標(biāo)準(zhǔn)的12路彈性插針，可以實(shí)現(xiàn)供電、仿真調(diào)試、數(shù)據(jù)通信、IO口拓展等功能，同時(shí)支持搭積木式的多級磁吸聯(lián)接，通過彈性插針即可通信，無須外接跳線，通過模塊相互搭積木，組成一套完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，如：STM32處理器+ZigBee無線模塊+傳感器模塊（3層垂直積木，無須額外接線），可拓展性強(qiáng)，如下圖所示：
沙盤模塊

u 模塊升級：更新物聯(lián)網(wǎng)模塊時(shí)，保證可以與智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤無縫連接，避免重復(fù)購買造成浪費(fèi)；

四、硬件組成：

序號	項(xiàng)目	名稱	數(shù)量	備注
1	沙盤	智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤	1	一體化供電平臺
2	調(diào)試平臺	物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺	1	一體化供電平臺
3	供電底板	3.3V/5V供電底板	16	支持磁吸搭積木
4	單片機(jī)模塊	嵌入式STM32模塊	16	支持磁吸搭積木
5	無線通訊模塊	ZigBee無線通信模塊	16	支持磁吸搭積木
5	無線通訊模塊	WIFI無線通信模塊	1	支持磁吸搭積木
6	傳感器模塊	空氣溫濕度傳感器	1	支持磁吸搭積木
		光照傳感器	1	支持磁吸搭積木
		霍爾(門磁)傳感器	1	支持磁吸搭積木
		人體紅外傳感器	1	支持磁吸搭積木
		氣體傳感器	1	支持磁吸搭積木
		火焰?zhèn)鞲衅?/span>	1	支持磁吸搭積木
		紅外對射傳感器	1	支持磁吸搭積木
		限位器傳感器	1	支持磁吸搭積木
7	執(zhí)行控制器模塊	雙路繼電器執(zhí)行器	4	支持磁吸搭積木
8	云平臺	公有云平臺	1	支持上云
9	其他配件	電源線、香蕉線等	1

五、硬件參數(shù)：

智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤參數(shù)
序號	名稱	參數(shù)	圖片
1	智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤	l 采用鋁合金骨架，尺寸1.1m1.0m0.25m； l 采用5V-12V安全電壓，提供1路電源總開關(guān)； l 內(nèi)置平層沙盤模型，支持12路燈光、電動窗簾、電動窗戶、電視機(jī)、電動門、空調(diào)、排風(fēng)扇、警示燈、攝像監(jiān)控等燈光電器； l 內(nèi)置智能家居沙盤主板，支持多路燈光電器控制，支持wifi路由功能，支持拓展卡，支持語音控制等功能； l 提供16路磁吸模塊連接板，支持物聯(lián)網(wǎng)模塊磁吸搭積木連接，至少支持3層模塊疊加； l 提供8路接線插座，用于接線連接；
2	物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺	l 外觀尺寸：長415寬310高50（mm），材質(zhì)：鋁合金楔形結(jié)構(gòu)； l 實(shí)驗(yàn)平臺采用一體式供電結(jié)構(gòu)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程只需連接一根電源線和數(shù)據(jù)線即可。 l 采用全新的教學(xué)模式：磁吸積木式教學(xué)，所有模塊可以進(jìn)行疊羅漢式(搭積木)的組裝連接，支持多層模塊疊加，無需外數(shù)據(jù)線與電源線； l 提供5V供電接口（Type-C）、以太網(wǎng)接口、雙路USB接口、J-link下載器接口、CC-Debugger下載器接口、RS232/RS485串口，其中J-link下載器、CC-Debugger下載器均為平臺內(nèi)置，下載程序時(shí)只需將模塊吸附到平臺對應(yīng)下載端即可，無需接線； l 內(nèi)置USB串口服務(wù)設(shè)備,通過1路USB虛擬出多路串口，根據(jù)端口虛擬出不同的串口，最多可拓展8路串口接口，其中包含普通TTL串口4路，485串口4路； l 實(shí)驗(yàn)平臺具備8個(gè)通用實(shí)驗(yàn)?zāi)K插槽，每個(gè)插槽集成12路接觸點(diǎn)，供模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊及供電，并且插槽集成防短路功能，可直接將模塊吸附到插槽內(nèi),支持最多8個(gè)模塊聯(lián)動實(shí)驗(yàn)； l 實(shí)驗(yàn)平臺上集成了485選擇鍵、ZigBee仿真器復(fù)位鍵、J-Link仿真器啟動鍵和虛擬儀器啟動鍵，在使用不同功能的時(shí)候，方便切換和使用，同時(shí)實(shí)訓(xùn)平臺內(nèi)部集成還原功能模塊，當(dāng)通訊及仿真調(diào)試出現(xiàn)混亂時(shí)，只需關(guān)閉電源再重啟，即可恢復(fù)出廠設(shè)置；
3	3.3v/5v供電底板	l 提供3.3v/5v供電觸點(diǎn)，為上層模塊進(jìn)行持續(xù)供電； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
4	嵌入式STM32處理器	l 采用STM32F103處理器，內(nèi)核：ARM 32位的Cortex™-M3 CPU；72MHz工作頻率，在存儲器的0等待周期訪問時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz (Dhrystone 2.1)； l 存儲器： l 從16K到32K字節(jié)的閃存程序存儲器； l 從6K到10K字節(jié)的SRAM； l 支持USB、CAN、6個(gè)定時(shí)器、2個(gè)ADC 、6個(gè)通信接口； l 提供485選擇端、BOOT0兩路接口；提供1個(gè)復(fù)位鍵； l 程序下載方式為實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)部下載，即無須外部接線，節(jié)省接線操作時(shí)間，帶有電源保護(hù)電路； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
5	ZigBee無線通信模塊	l 主芯片：CC2530F256，256K Flash，8K RAM，內(nèi)置8051單片機(jī)及無線收發(fā)器，支持11-26信道更改，支持點(diǎn)播、組播、廣播多種類型數(shù)據(jù)通信，支持自動組網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)自愈功能； l 串行速率：9600-115200bps多種速率可選； l 無線頻率：2.4GHz； l 無線協(xié)議：ZigBee2007/PRO； l 通訊接口：UART； l 無障礙傳輸距離：200米； l 集成串口切換功能，通過跳線方式，可將通訊線路進(jìn)行切換； l 具備協(xié)調(diào)器、路由器及終端功能，可通過串口指令讓設(shè)備在三種類型中自由切換； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
6	Wifi無線通信模塊	l 主芯片集成MAC、基頻芯片及射頻收發(fā)單元，內(nèi)置低功耗運(yùn)行機(jī)制，可以有效的降低功耗運(yùn)行； l 支持WiFi@2.4GHz802.11b/g/n無線標(biāo)準(zhǔn)； l 支持WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK安全模式； l 支持AP、STA、AP+STA工作模式； l 集成的串口轉(zhuǎn)無線TCP/UDP傳輸功能，多個(gè)串口速率選擇； l 支持TCP/UDPClient注冊包機(jī)制； l 支持SimpleConfig/Airkiss/usrlink快速聯(lián)網(wǎng)配置； l 支持AT+指令集配置； l 集成串口切換功能，通過跳線方式，可將通訊線路進(jìn)行切換； l 通過參數(shù)配置，可通過WiFi無線節(jié)點(diǎn)，將傳感器數(shù)據(jù)傳入云端； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
7	空氣溫濕度傳感器	l 采用DHT11傳感器； l 溫度：檢測范圍0-50度，精確到可以達(dá)到0.5℃； l 濕度： l 檢測范圍20%RH-95%RH, 精確到可以達(dá)到2%RH； l 支持電容型濕度傳感實(shí)驗(yàn)； l 支持濕度值脈沖信號輸出； l 輸出形式：數(shù)字量； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
8	光照度傳感器	l 采用ROHM原裝BH1750FVI芯片； l 輸出形式:數(shù)字量、模擬量； l 使用寬電壓LM393電壓比較器,工作穩(wěn)定； l 光照度范圍：0-65535lx l 傳感器內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器，直接數(shù)字輸出，省略復(fù)雜的計(jì)算，省略標(biāo)定，不區(qū)分環(huán)境光源，接近于視覺靈敏度的分光特性，可對廣泛的亮度進(jìn)行1勒克斯的高精度測定； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
9	霍爾傳感器	l 使用3144霍爾傳感器； l 工作頻率寬：DC100KH； l 使用寬電壓LM393電壓比較器,工作穩(wěn)定； l 支持靈敏度可調(diào)； l 支持信號輸出指示； l 輸出形式：開關(guān)量 l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
10	人體紅外傳感器	l 采用SR602感應(yīng)傳感器； l 感應(yīng)距離：0-5M； l 支持紅外對射、紅外漫反射傳感實(shí)驗(yàn)； l 同時(shí)提供傳感器的模擬量信號； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
11	氣體傳感器	l 采用可拆卸結(jié)構(gòu)，支持MQ系列半導(dǎo)體氣敏元件； l 支持1路數(shù)字量輸出； l 支持1路模擬量AD輸出功能； l 支持靈敏度可調(diào)； l 檢測濃度：300-10000ppm； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
12	火焰?zhèn)鞲衅?/span>	l 探測角度：60°； l 檢測波長：760nm-1100nm； l 輸出形式：開關(guān)量； l 支持靈敏度可調(diào)； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
13	紅外對射傳感器	l 采用H2010直射型光電傳感器，槽寬10mm； l 使用寬電壓LM393電壓比較器,工作穩(wěn)定； l 具有信號輸出指示燈，輸出高電平燈滅，輸出低電平燈亮； l 輸出形式：開關(guān)量； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
14	限位器傳感器	l 采用工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械限位器，限位器被觸發(fā)后可以選擇高電平輸出或者低電平輸出形式； l 提供雙路限位器，支持外接設(shè)備控制； l 提供NO、COM、NC三路輸出端； l 可以模擬一些工業(yè)傳感器的觸發(fā)采集，如紅外柵欄、人體紅外等； l 輸出形式：開關(guān)量； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
15	雙路繼電器執(zhí)行器	l 采用5V控制繼電器，實(shí)現(xiàn)雙路控制開關(guān)； l 繼電器規(guī)格3A-200VAC；3A-30VDC； l 提供NO、COM、NC三路輸出端，可外接控制設(shè)備； l 提供雙路指示燈，顯示繼電器狀態(tài)； l 提供“通用平臺"彈性探針接觸點(diǎn)，用于程序下載、串口調(diào)試、供電等作用。提供搭積木彈性接觸針，用于搭積木形式教學(xué)。
16	公有云平臺	l 支持傳統(tǒng)工業(yè)上云：可通過多種通訊方式，如: 5G（NB-IOT）、4G、GPRS（2.5G）、 Lora、 WiFi等，將工業(yè)上傳統(tǒng)硬件（包括教學(xué)傳感器模塊）接入云端，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控； l Modbus協(xié)議：采用工業(yè)上常用的Modbus協(xié)議，可將工業(yè)級別傳感器移植到教學(xué)實(shí)踐中，并提供源代碼，讓學(xué)生更快的與社會接軌； l 可以通過wifi、4g、nb-iot無線模塊，將傳感器數(shù)據(jù)直接采集到云端顯示； l 支持云組態(tài)設(shè)置； l 支持手機(jī)接收傳感器報(bào)警信息； l 支持微信小程序顯示組態(tài)內(nèi)容，及控制設(shè)備等功能；

六、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)：
通過將各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K與智能家居實(shí)訓(xùn)沙盤相結(jié)合，可進(jìn)行多種實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)：

智能控制實(shí)驗(yàn)	綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一、智能燈光控制實(shí)驗(yàn)（12路）	實(shí)驗(yàn)九、 WiFi無線通信實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)二、智能窗簾控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十、環(huán)境檢測與聯(lián)動實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)三、智能窗戶控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十一、RFID讀卡與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)四、智能門禁控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十二、云平臺配置與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)五、智能空調(diào)控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十三、單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)六、智能電視控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十四、傳感器采集與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)七、智能監(jiān)控控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十五、執(zhí)行器控制與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)八、智能風(fēng)扇控制實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)十六、ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)驗(yàn)