內容簡介
《物聯網智能傢居平颱DIY:Arduino+物聯網雲平颱+手機+微信》給齣瞭完整的物聯網智能傢居生態鏈的開發過程,用原理講解配閤實例演示的方式帶領讀者從最底層的傳感器硬件、中間層的物聯網雲平颱、應用硬件層的手機一直到應用軟件層的微信應用進行設計,最終完成一整套物聯網智能傢居係統。內容的安排從易到難,從硬件到軟件,精心編排,符閤用戶的閱讀習慣和項目邏輯。每個環節都配有大量經作者實測通過的實例和源代碼,方便讀者上手。
《物聯網智能傢居平颱DIY:Arduino+物聯網雲平颱+手機+微信》適閤普通高等院校物聯網及相關專業的學生閱讀,也可作為物聯網領域從業人員和電子製作愛好者製作整套物聯網項目的快速指導手冊。
內頁插圖
目錄
前言
第1篇 物聯網與智能傢居基礎
第1章 概述
1.1 認識物聯網
1.1.1 感知層
1.1.2 網絡層
1.1.3 應用層
1.2 智能傢居的概念
1.3 智能傢居的技術架構
第2篇 硬件
第2章 Arduino基礎
2.1 物聯網開源硬件
2.2 Arduino簡介
2.2.1 Arduino的由來
2.2.2 Arduino的優點
2.2.3 Arduino的應用
2.3 Arduino工作環境
2.3.1 Arduino硬件詳細設計
2.3.2 Arduino軟件開發環境
2.3.3 ArduinoIDE界麵介紹
第3章 Arduino的應用方法
3.1 Arduino讀取傳感器數據
3.1.1 土壤濕度傳感器
3.1.2 光感器
3.2 Arduino反控製外圍設備
3.2.1 LED燈
3.2.2 繼電器
3.2.3 PMW電機
3.2.4 液晶顯示器
3.3 Arduino連接無綫通信模塊
3.3.1 土壤濕度傳感器
3.3.2 光感器
3.3.3 藍牙
第3篇 物聯網雲服務器
第4章 Xively基礎
4.1 雲平颱的優勢
4.2 物聯網雲平颱現狀
4.3 Xively平颱簡介
4.3.1 平颱介紹
4.3.2 開發庫
4.3.3 優秀的擴展性
第5章 Xively與Arduino的連接與基本使用
5.1 開始使用Xively平颱
5.1.1 如何注冊用戶
5.1.2 如何添加設備
5.1.3 如何掛接真實世界的設備
5.2 Xively的API介紹
5.2.1 API資源和屬性
5.2.2 曆史數據
5.2.3 搜索設備
5.3 Arduino與Xively交換數據
5.3.1 如何從Xively平颱獲取數據
5.3.2 如何嚮Xively平颱寫入數據
5.3.3 如何刪除Xively平颱的數據
第6章 Xively平颱的管理與發布
6.1 開發階段
6.1.1 原型産品開發
6.1.2 開發者工作颱
6.1.3 小結
6.2 部署階段
6.3 管理階段
6.3.1 管理設備
6.3.2 管理控製颱
6.3.3 小結
第7章 物聯網反饋功能的實現
7.1 需求分析和現狀介紹
7.2 Zapier平颱簡介
7.2.1 基本特點
7.2.2 用戶注冊
7.2.3 使用方法
7.3 Xively與Zapier平颱連接
7.3.1 Zapier開發者平颱介紹
7.3.2 使用Webhook機製實現郵件提醒
7.3.3 添加自定義應用到Zapier中
第4篇 移動平颱+社交平颱——微信
第8章 物聯網與社交網絡
8.1 物聯網為什麼要結閤社交網絡
8.2 微信公眾平颱簡介
8.3 物聯網與微信平颱的結閤
8.3.1 注冊微信公眾賬號
8.3.2 使用新浪應用引擎搭建服務器
8.3.3 連接微信公眾平颱與Xively雲平颱
參考文獻
前言/序言
物聯網用通俗的語言來錶達就是讓物品像人一樣上網,繼而可以與人通過網絡交換信息,預先告知人某些信息並按照人的要求完成某些任務。就像在一些科幻電影中,設備可以智能地感知人的想法和狀態並進行配閤,人也可以隨時通過交互設備得到所有設備的狀態並加以控製。
但實際上電子監控不是什麼新鮮事,早在20世紀90年代,自動化程度比較高的生産車間中就已大規模使用成套的工業控製設備。操作人員可以通過控製麵闆隨時查看設備的信息並進行操作,而且許多設備已經連接到瞭局域網,管理人員可以通過Web前端查看設備信息。這類係統可以看做物聯網的局部原型。但是,這種大規模的工業控製係統成本非常高,動輒幾百萬甚至上韆萬,普通的愛好者和個人用戶,隻能望洋興嘆。然而,近年來硬件産業的飛速發展,使原本昂貴的單片機、芯片和運算單元等設備的成本急劇下降,加上開源硬件中間件的飛速發展,物聯網逐漸走進普通用戶的視野,甚至隻需要不到100元人民幣就可以搭建一個簡單的環境監測係統。這讓廣大的物聯網和電子設計愛好者重新燃起瞭對物聯網的熱情。本書為物聯網專業的學生、從業人員和愛好者提供參考,介紹該領域國內外的研究現狀和最新的産品情況,並附帶大量的實例以供參考。
本書的目的是手把手地指導零基礎的讀者,從硬件到雲平颱,再到軟件,完整地搭建齣一個屬於自己的物聯網智能傢居係統的原型,並且在這個過程中完全掌握所有的相關技術,為以後按照自己的想法和實際需要真正打造齣個性化的智能傢居平颱奠定基礎。
本書的第1篇是物聯網與智能傢居基礎,針對物聯網專業的初學者,介紹物聯網的概念、物聯網領域的內容和類彆,以及一些初學者容易混淆的問題,同時詳細介紹作為物聯網重要應用領域的智能傢居的概念,並提齣一個完整的智能傢居技術架構,為之後的章節打下理論基礎。
第2篇是硬件Ardufino,專門針對智能傢居係統的硬件部分進行詳細介紹,幫助讀者瞭解傳感器是如何采集環境信息並上傳到硬件中間件Arduin0的,這部分還會有大量的實例講解Arduino的基本組建和編程方式。
第3篇是物聯網雲服務器Ⅺvely,著重講解物聯網雲平颱Xively的使用方法,從邏輯上幫助讀者理順從硬件采集上來的數據的管理、存儲和分發的過程。詳細介紹Xivley所有應用程序接口(applicationprograminterface,API)的使用方法,並指導用戶管理和發布自己的雲平颱。還介紹瞭網絡應用Zapier的使用,實現瞭設備主動反饋給用戶信息的功能,從而使信息的流動形成一個完整的閉環。
第4篇是移動平颱+社交平颱——微信,詳細介紹開發者如何將傳感器數據展現在微信的公眾平颱上,完成傳感器數據的應用層展示,這個步驟對於沒有移動設備開發經驗的用戶也可輕鬆掌握,這樣就完成瞭物聯網與社交網絡的融閤。
本書是“十二五”國傢科技支撐計劃“支撐認證認可的評價分析、檢測驗證與有效性保障技術研究與示範”項目(2012BAK26800)“海上風電和物聯網與智能電網評價技術研究與示範”係列成果,撰寫的單位包括清華大學物聯網研究中心和中國質量認證中心。
本書介紹的硬件、工具和方法基本上都是開源的或是開放性很好,讀者在掌握這些工具後,發揮自己的想象力,一定可以開發齣性能非常齣色的物聯網智能傢居平颱。
由於物聯網技術曰新月異,作者的學識水平有限,加上時間倉促,書中不足之處在所難免,歡迎讀者提齣寶貴意見。
《物聯網智能傢居平颱DIY:Arduino+物聯網雲平颱+手機+微信》圖書簡介 概述 這是一本麵嚮DIY愛好者、學生、開發者以及對智能傢居技術充滿好奇的讀者設計的實踐性教程。本書將帶領您一步步構建一個功能完備、低成本的物聯網智能傢居控製係統。我們不局限於現成的商業産品,而是聚焦於如何利用開源硬件Arduino、靈活的物聯網雲平颱、直觀的手機App以及便捷的微信,打造屬於自己的個性化智能傢居解決方案。本書的目標是讓讀者不僅能理解智能傢居的底層原理,更能親手實現從傳感器數據采集到遠程控製的完整流程,深刻體驗物聯網技術帶來的生活便利。 本書亮點 1. 從零開始的實操指導: 本書摒棄瞭晦澀的理論講解,以大量的實際操作案例貫穿始終。從Arduino基礎知識、傳感器連接,到雲平颱配置、App開發,再到微信公眾號集成,每一步都配有詳盡的圖文說明和代碼示例,即使是初學者也能輕鬆跟隨。 2. 核心技術全麵覆蓋: 圍繞“Arduino+物聯網雲平颱+手機+微信”這一核心技術棧,本書深入淺齣地介紹瞭各個環節的關鍵技術。您將學會如何: Arduino硬件部分: 選擇閤適的Arduino開發闆,掌握基本的IO控製、傳感器數據讀取(如溫濕度、光照、人體紅外感應、門磁等)、執行器控製(如繼電器、舵機、LED燈等)。 物聯網雲平颱: 學習如何選擇並配置主流的物聯網雲平颱(例如,本書將以實際案例演示如何使用某款流行的免費或低成本雲平颱),包括設備注冊、數據上傳、規則引擎設置、數據可視化等。 手機App開發: 介紹如何通過簡單的圖形化編程工具或輕量級的代碼框架,快速開發齣可以控製智能傢居設備的手機App,實現遠程監控和指令下發。 微信集成: 探索如何利用微信公眾號平颱,將智能傢居設備接入微信,通過發送指令或接收傳感器報警信息,實現更加便捷的交互體驗。 3. 個性化定製與擴展性: 本書強調DIY精神,鼓勵讀者根據自己的需求進行個性化定製。無論是增加更多種類的傳感器、開發更復雜的聯動邏輯,還是集成其他智能設備,本書提供的基礎框架都為後續的擴展提供瞭堅實的基礎。 4. 低成本實現智能生活: 相比於市麵上昂貴的商業智能傢居産品,本書推薦的方案以Arduino和開源組件為主,成本極低。這使得人人都能負擔得起,輕鬆體驗智能傢居帶來的便捷與樂趣。 5. 理論與實踐的完美結閤: 在實踐操作的同時,本書適時穿插必要的理論知識,幫助讀者理解“為什麼”這樣做。例如,在講解傳感器時,會簡要介紹其工作原理;在講到網絡通信時,會提及MQTT等協議;在App開發時,會說明API接口的概念。這種結閤方式,能讓讀者建立起對整個係統的宏觀認知。 本書內容結構(章節概要) 第一部分:智能傢居基礎與Arduino入門 第一章:歡迎來到智能傢居的世界 智能傢居的定義、發展趨勢與應用場景。 DIY智能傢居的優勢與挑戰。 本書的學習路綫圖與技術概覽。 第二章:Arduino開發環境搭建與基礎 Arduino開發闆的選擇與介紹(Uno、Nano等)。 Arduino IDE安裝與配置。 數字輸入/輸齣(Digital I/O)的學習與實踐(LED閃爍、按鍵控製)。 模擬輸入/輸齣(Analog I/O)的學習與實踐(電位器讀取、PWM調光)。 串行通信(Serial Communication)與調試。 第三章:常用傳感器與執行器的連接與讀寫 溫濕度傳感器(DHT11/DHT22):原理、接綫與數據讀取。 光敏電阻/光照傳感器:原理、接綫與亮度檢測。 人體紅外感應模塊(PIR):原理、接綫與人來人往檢測。 門磁傳感器:原理、接綫與開關狀態檢測。 繼電器模塊:原理、接綫與大功率設備控製(燈、風扇等)。 舵機模塊:原理、接綫與角度控製(窗簾、機械臂等)。 LCD/OLED顯示屏:原理、接綫與信息顯示。 第二部分:物聯網雲平颱搭建與數據交互 第四章:物聯網雲平颱概覽與選擇 物聯網雲平颱的概念與作用。 主流物聯網雲平颱介紹(例:Ubidots, ThingSpeak, ThingsBoard,或國內常用平颱)。 本書案例所選雲平颱的注冊與基礎功能介紹。 第五章:ESP8266/ESP32模塊與Wi-Fi連接 ESP8266/ESP32模塊介紹與選型。 Arduino與ESP8266/ESP32的連接與通信。 ESP8266/ESP32的Wi-Fi配置與網絡連接。 MQTT協議在物聯網中的應用(簡述)。 第六章:Arduino與物聯網雲平颱的設備接入 使用ESP8266/ESP32作為Wi-Fi通信模塊,連接Arduino采集的數據。 在雲平颱注冊設備,獲取API Key/Token。 編寫Arduino代碼,將傳感器數據通過HTTP或MQTT協議發送至雲平颱。 雲平颱的數據可視化:圖錶、儀錶盤的創建與配置。 第七章:雲平颱遠程控製指令下發 雲平颱設置數據下發通道。 編寫Arduino代碼,接收來自雲平颱的控製指令。 通過雲平颱控製LED、繼電器等執行器。 基於雲平颱規則引擎實現簡單的自動化(如:溫度過高自動開風扇)。 第三部分:手機App與微信聯動控製 第八章:基礎手機App開發入門 App開發工具介紹(如:MIT App Inventor, Blynk, 或其他低代碼平颱)。 App界麵設計:按鈕、滑動條、顯示文本等控件的使用。 App與雲平颱的數據交互:通過API實現數據讀取與指令發送。 構建一個基礎的手機App,用於顯示傳感器數據並控製設備。 第九章:個性化手機App界麵與功能擴展 App界麵的美化與布局優化。 實現多設備控製與狀態反饋。 App的本地網絡與遠程網絡連接配置。 (可選)簡述Android/iOS原生開發的基本概念,為進階讀者指明方嚮。 第十章:微信公眾號集成與智能傢居 微信公眾號平颱的功能介紹。 創建微信公眾號(訂閱號/服務號)。 通過服務器(如:雲函數、免費雲主機)搭建與微信API對接的接口。 利用微信的菜單、關鍵詞迴復等功能,實現與智能傢居係統的交互。 接收微信消息,解析指令,調用雲平颱API或直接控製設備。 將設備報警信息通過微信模闆消息推送給用戶。 第十一章:構建完整的智能傢居場景 場景一:智能安防 - 門磁報警、人體紅外感應,通過微信實時通知。 場景二:環境監測與調節 - 溫濕度、光照監測,自動控製風扇、LED燈,並通過App/微信查看。 場景三:便捷控製 - 遠程開關燈、控製窗簾、定時執行任務。 場景四:語音助手聯動(簡介) - 簡單介紹如何將已有的智能音箱(如小愛同學、天貓精靈)的指令轉化為可以控製本書DIY係統的指令。 第四部分:進階與未來展望 第十二章:係統優化與安全考慮 提高數據采集的穩定性和頻率。 雲平颱規則引擎的高級應用。 低功耗設計與優化。 數據安全與隱私保護的重要性。 第十三章:智能傢居的未來與DIYer的角色 人工智能在智能傢居中的應用。 Matter等新標準帶來的機遇。 持續學習與社區交流的重要性。 鼓勵讀者發揮創意,創造更多可能。 目標讀者 初學者: 對電子、編程、物聯網有初步興趣,希望從零開始學習如何動手製作智能設備。 學生: 計算機科學、電子工程、自動化等專業學生,用於課程設計、畢業項目或課外實踐。 DIY愛好者: 熱愛動手製作,希望將自己的想法變為現實,打造個性化的智能傢居係統。 開發者: 希望快速原型開發,驗證物聯網應用創意,或為現有項目增加智能傢居功能。 教育者: 教師、培訓師,可將本書作為教材或參考資料,用於物聯網及嵌入式係統教學。 學習收獲 通過本書的學習,您將: 掌握Arduino的編程和硬件控製能力。 理解物聯網通信的基本原理(如MQTT)。 熟悉主流物聯網雲平颱的使用方法。 具備開發簡單手機App的能力。 能夠將智能設備接入微信,實現便捷的交互。 能夠根據實際需求,設計和實現個性化的智能傢居功能。 獲得一個可擴展、低成本的智能傢居基礎平颱。 培養解決實際問題、獨立思考和創新實踐的能力。 結語 本書不僅是一本技術手冊,更是一次探索智能生活無限可能的旅程。讓我們一起用雙手,構建屬於自己的智慧傢園!