智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵骞，张永波 编

图书标签:

• 智能家居
• 物联网
• 嵌入式系统
• 单片机
• 传感器
• 无线通信
• Python
• C语言
• 职业教育
• 教材

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111568117

版次：1

商品编码：12223224

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 职业教育“十三五”规划教材——物联网应用技术专业智能家居方向

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：202

字数：315000

正文语种：中文

内容简介

　　《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》主要介绍了在Linux系统中利用QtCreator工具进行嵌入式智能家居系统的开发。设置了智能家居系统的界面设计、基本功能的实现和高级功能的实现三部分内容。
　　《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》使用“任务驱动”的方法，结合中职学生特点，引入大量实例在教材中，使学生在完成任务的过程中掌握基本的编程方法。同时，借助“企想”公司推出的“智能家居操作台”将设计效果进行实时展示，使学生对智能家居系统的认识更加直观。

内页插图

目录

前言
项目1 设计智能家居软件系统的界面 1
任务1 创建第一个Qt图形化项目 2
任务描述 2 ／ 知识准备 2 ／ 任务实施 3
任务2 设计智能家居系统软件背景界面 5
任务描述 5 ／ 知识准备 6 ／ 任务实施 9
任务3 设计环境数据检测界面 11
任务描述 11 ／ 知识准备 12 ／ 任务实施 13
任务4 设计图片按钮控制界面 14
任务描述 14 ／ 知识准备 15 ／ 任务实施 16
任务5 设计空调控制界面 18
任务描述 18 ／ 知识准备 18 ／ 任务实施 20
任务6 设计工作模式界面 21
任务描述 21 ／ 知识准备 21 ／ 任务实施 23
任务7 设计单控模式界面 23
任务描述 23 ／ 知识准备 23 ／ 任务实施 26
任务8 设计联动模式界面 27
任务描述 27 ／ 知识准备 27 ／ 任务实施 28
任务9 设计自定义模式界面 29
任务描述 29 ／ 知识准备 29 ／ 任务实施 30
任务10 利用信号和槽机制实现设备状态的切换 31
任务描述 31 ／ 知识准备 32 ／ 任务实施 34
项目总结 40
项目2 实现智能家居软件系统的基本功能 41
任务1 引入库和必要的文件 42
任务描述 42 ／ 知识准备 42 ／ 任务实施 44
任务2 设置板号 46
任务描述 46 ／ 知识准备 47 ／ 任务实施 49
任务3 获取环境监测数据 51
CONTENTS 目录
—· V ·—
任务描述 51 ／ 知识准备 51 ／ 任务实施 55
任务4 获取环境温度最大值与最小值 56
任务描述 56 ／ 知识准备 57 ／ 任务实施 61
任务5 使用图片按钮控制设备 62
任务描述 62 ／ 知识准备 62 ／ 任务实施 64
任务6 实现联动模式功能 69
任务描述 69 ／ 知识准备 70 ／ 任务实施 70
任务7 实现自定义模式功能 76
任务描述 76 ／ 知识准备 76 ／ 任务实施 80
项目总结 83
项目3 实现智能家居软件系统的高级功能 85
任务1 实现窗口切换功能 86
任务描述 86 ／ 知识准备 86 ／ 任务实施 93
任务2 实现进度条加载功能 95
任务描述 95 ／ 知识准备 95 ／ 任务实施 10 3
任务3 实现用户注册和登录功能 104
任务描述 104 ／ 知识准备 105 ／ 任务实施 111
任务4 实现用户列表功能 115
任务描述 115 ／ 知识准备 116 ／ 任务实施 126
任务5 实现用户密码修改和删除功能 129
任务描述 129 ／ 知识准备 130 ／ 任务实施 146
任务6 实现自定义模式中保存和读取功能 150
任务描述 150 ／ 知识准备 150 ／ 任务实施 156
任务7 实现LED灯的闪烁和跑马灯效果 158
任务描述 158 ／ 知识准备 158 ／ 任务实施 174
任务8 实现时钟功能 176
任务描述 176 ／ 知识准备 177 ／ 任务实施 188
任务9 移植嵌入式网关 189
任务描述 189 ／ 知识准备 190 ／ 任务实施 194
项目总结 202

前言/序言

智能家居作为物联网技术的一个重要分支，使用计算机技术、网络布线技术、网络通信技术等把家庭中各设备（如环境监测、照明、安防系统、家电）连接起来，进行统一的管理和控制。智能家居技术的出现使人们的生活变得更加便捷，同时还能提高家庭生活的安全性。
近年来，我国政府在政策上不断加大对智能家居相关企业的扶持和引导；另外，伴随世界各地对节能环保的重视，我国对与环保相结合的产业予以了政策上的支持。对于建筑行业而言，提出了绿色建筑、节能减排的目标。这对于智能家居市场起到了很好的推动作用，预示着智能家居行业在我国具有相当大的发展潜力。相应地，人才市场对智能家居技术的软、硬件开发人员的需求量也将越来越大。
本书是中等职业技术学校物联网应用技术专业建设成果之一。依据项目流程，首先通过项目1设计智能家居软件系统的界面，进行系统软件界面的设计，掌握在Linux操作系统中利用Qt Creator工具进行Qt GUI项目的创建、常用控件的使用、信号和槽机制的学习的方法。再通过项目2实现智能家居软件系统的基本功能，完成设备基本功能（如环境检测数据）的获取，LED灯、蜂鸣器、窗帘等电器的控制，联动模式和自定义模式功能的实现，同时掌握Qt程序设计的基本语法。最后，通过项目3实现智能家居软件系统的高级功能，完成如窗口切换、用户管理、时钟显示等功能，并进行6410网关的嵌入式移植。通过完成这些任务，进一步掌握Qt中的语法和常用系统类的用法。
本书教学建议如下：
序 号项 目 名 称理 论 学 时实 训 学 时总 学 时1 设计智能家居软件系统的界面10 20 302 实现智能家居软件系统的基本功能7 28 353 实现智能家居软件系统的高级功能9 27 36合 计26 75 101本书由淄博信息工程学校的赵骞和张永波任主编，参加编写的还有莒县职业技术教育中心的林凡东、淄博信息工程学校的姜凯、莒县职业中等专业学校的赵冶和梁传圣以及上海企想信息技术有限公司的陈艳、冯阳明、李来存和马遇伯。
本书由日照市农业学校牵头组织编写，上海企想信息技术有限公司提供技术支持，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
编 者

智能家居系统开发 引言 随着科技的飞速发展，人们对居住环境的舒适度、便捷度和安全性提出了更高的要求。智能家居，作为物联网技术在日常生活中的重要应用，正以前所未有的速度渗透到我们的生活中，改变着我们的居住方式和生活品质。本书旨在为读者系统性地介绍智能家居系统的设计、开发、集成与应用，帮助有意投身于此领域的开发者、工程师以及相关专业学生，掌握核心技术，理解行业趋势，并具备独立开发和部署智能家居解决方案的能力。 第一章：智能家居概述 本章将深入剖析智能家居的定义、发展历程、核心价值以及当前市场现状。我们将从宏观角度出发，探讨智能家居如何通过技术创新提升生活体验，解决实际痛点。 1.1 智能家居的定义与内涵 何为智能家居？不仅仅是自动化，更是互联互通、感知决策、主动服务。 智能家居的五大维度：舒适性、便捷性、安全性、节能性、娱乐性。 智能家居系统的主体构成：感知层、网络层、应用层、服务层。 1.2 智能家居的发展历程与趋势 从早期单品智能到如今的系统化、生态化。 关键技术驱动力：物联网、人工智能、大数据、云计算、5G通信。 未来发展方向：个性化定制、场景化联动、主动式服务、无感交互。 1.3 智能家居的核心价值与市场前景 为用户带来的价值：提升生活品质，节约能源，保障安全，丰富娱乐。 市场规模的增长潜力，不同细分领域的机遇。 行业面临的挑战：标准不统一、成本、用户接受度、隐私安全。 1.4 智能家居的关键技术与组成模块 传感器技术：温湿度、光照、人体感应、门窗磁、烟雾、燃气等。 通信协议：Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRa, Matter等。 控制技术：嵌入式系统、微控制器（MCU）、FPGA。 数据处理与分析：边缘计算、云计算、大数据分析。 用户交互：手机App、语音助手、智能面板、手势识别。 第二章：智能家居的关键技术解析 本章将聚焦智能家居领域的核心技术，详细阐述其原理、应用和发展前景，为后续的系统开发打下坚实的基础。 2.1 物联网（IoT）在智能家居中的应用 万物互联的基础：设备连接、数据采集、远程控制。 IoT平台的作用：设备管理、数据存储、应用开发。 不同IoT通信协议的优缺点及适用场景。 2.2 人工智能（AI）赋能智能家居 AI在用户行为分析、场景识别、语音交互中的作用。 机器学习与深度学习在智能推荐、故障预测等方面的应用。 自然语言处理（NLP）在语音助手和智能客服中的实现。 2.3 云计算与边缘计算 云计算：海量数据存储、统一管理、复杂计算能力。 边缘计算：低延迟、本地化处理、提高响应速度、降低带宽压力。 两者协同工作，实现更高效、更智能的家居系统。 2.4 传感器技术详解 不同类型传感器的原理、精度、功耗及其在智能家居中的具体应用。 传感器的选型与集成注意事项。 传感器网络构建与数据融合。 2.5 通信技术与网络构建 无线通信技术（Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee）的详细对比与选择。 有线通信技术（Ethernet, RS485）的应用。 不同网络拓扑结构的设计与优化。 5G通信对智能家居的潜在影响。 第三章：智能家居系统架构设计 本章将深入探讨智能家居系统的整体架构，包括分层设计、模块划分以及不同层次之间的交互机制，为读者提供系统设计的方法论。 3.1 智能家居系统分层架构 感知层： 负责采集环境信息和用户指令，包含各类传感器和输入设备。 网络层： 负责设备之间的通信和数据传输，涵盖无线和有线通信技术。 平台层（中间件）： 负责设备管理、数据处理、消息转发、协议转换等核心功能。 应用层： 为用户提供服务，包括设备控制、场景模式、信息展示、数据分析等。 服务层： 提供增值服务，如远程监控、安防报警、能源管理、个性化推荐等。 3.2 系统模块划分与功能设计 设备管理模块： 设备的注册、发现、状态监控、固件升级。 通信模块： 消息的编码、解码、路由、重传。 数据处理模块： 数据清洗、聚合、存储、分析。 场景联动模块： 基于规则或AI的自动化场景触发与执行。 用户交互模块： 提供图形化界面、语音交互接口。 安全与隐私模块： 身份认证、数据加密、访问控制。 3.3 平台选择与技术栈 自主开发平台 vs. 第三方IoT平台（如阿里云IoT、腾讯云IoT、AWS IoT等）。 常用开发语言与框架（如Python, Java, Node.js, C/C++, MQTT, CoAP）。 数据库选择（SQL, NoSQL）与数据模型设计。 3.4 系统集成与互操作性 如何实现不同品牌、不同协议设备的互联互通。 标准协议（如Matter）的重要性与应用。 API设计与集成策略。 第四章：智能家居设备开发与集成 本章将详细介绍如何开发和集成智能家居设备，包括硬件选型、嵌入式开发、固件编程以及与平台的对接。 4.1 嵌入式系统基础 微控制器（MCU）的选择与应用（如ESP32, STM32）。 嵌入式Linux系统在智能家居中的应用。 RTOS（实时操作系统）在设备控制中的作用。 4.2 传感器与执行器接口开发 I2C, SPI, UART等通信接口的使用。 模拟信号与数字信号的转换。 驱动程序的编写与调试。 4.3 设备固件开发 设备端软件的设计原则：低功耗、高可靠性、安全性。 网络连接的实现：Wi-Fi, Bluetooth配网。 MQTT/CoAP协议在设备端的实现。 OTA（Over-The-Air）固件升级机制。 4.4 设备与IoT平台的对接 设备注册与认证流程。 数据上报与指令下发的实现。 设备影子（Device Shadow）机制的应用。 4.5 智能设备选型与改造 市面上主流智能设备的分析。 如何评估和选择适合的智能设备。 非智能设备改造为智能设备的方案（如智能插座、智能开关）。 第五章：智能家居应用开发与用户体验 本章将重点关注智能家居应用的开发，包括移动端App、Web端管理平台的设计，以及如何通过优秀的用户体验提升用户满意度。 5.1 移动端App开发 iOS和Android平台原生开发或跨平台开发。 UI/UX设计原则：简洁、直观、易用。 常用UI组件库和开发框架。 与后端平台的API交互。 5.2 Web端管理平台开发 企业级或家庭集中管理后台的设计。 设备监控、用户管理、场景配置、数据报表功能。 响应式Web设计，适应不同屏幕尺寸。 5.3 语音交互与智能助手集成 如何集成第三方语音助手（如Alexa, Google Assistant, 小爱同学）。 自定义语音指令的设计与实现。 语音交互的用户体验优化。 5.4 场景模式设计与实现 预设场景（回家、离家、睡眠、观影）的设计。 用户自定义场景的创建与管理。 基于AI的智能场景推荐。 5.5 数据可视化与用户反馈 能源消耗、环境数据等信息的图表展示。 用户行为分析，为个性化服务提供依据。 收集用户反馈，持续优化产品。 第六章：智能家居安全与隐私保护 安全性与隐私是智能家居发展的生命线。本章将深入探讨智能家居系统的安全威胁、防护策略以及隐私保护的必要性。 6.1 智能家居面临的安全威胁 设备被劫持、数据泄露、隐私侵犯。 网络攻击：DDoS攻击、中间人攻击。 物理安全漏洞。 6.2 安全设计原则与防护策略 身份认证与授权： 用户认证、设备认证、最小权限原则。 数据加密： 通信加密（TLS/SSL）、数据存储加密。 访问控制： 角色管理、权限细分。 安全审计与监控： 日志记录、异常检测。 固件安全： 代码审计、漏洞扫描、安全更新。 6.3 隐私保护的法律法规与最佳实践 GDPR、CCPA等相关法律法规解读。 用户数据收集、使用、存储的合规性。 透明度原则与用户知情权。 差分隐私、匿名化等技术在隐私保护中的应用。 6.4 安全漏洞的检测与响应 渗透测试与漏洞扫描。 应急响应计划的制定与演练。 构建安全的生态系统。 第七章：智能家居解决方案实践 本章将通过具体的案例分析，展示如何将前述理论知识应用于实际的智能家居解决方案设计与开发。 7.1 智慧社区解决方案 物业管理、社区安防、能源监控、智能停车等。 多系统集成与协同工作。 7.2 智慧养老解决方案 老人监护、健康监测、紧急呼叫、生活辅助。 人性化设计与情感关怀。 7.3 智能酒店解决方案 客房自动化、访客管理、能耗优化、个性化服务。 提升住客体验与运营效率。 7.4 智能办公空间解决方案 环境控制、会议管理、访客接待、能源管理。 提高工作效率与舒适度。 7.5 DIY智能家居项目实践 小型智能家居系统的设计与搭建，例如： 基于ESP32的智能灯光控制系统。 使用树莓派搭建家庭智能中控。 通过传感器实现室内环境监测与自动化调节。 第八章：智能家居行业发展与未来展望 本章将对智能家居行业的未来发展趋势进行预测，并对开发者提出建议，帮助读者把握行业脉搏，持续学习与创新。 8.1 行业标准与生态建设 Matter等开放标准的重要性。 构建开放、合作的智能家居生态。 8.2 新兴技术在智能家居中的应用 AIoT（人工智能与物联网融合）的深入发展。 数字孪生技术在智能家居中的潜力。 可穿戴设备与智能家居的联动。 8.3 智能化程度的提升与个性化服务 从“被动响应”到“主动服务”的转变。 深度学习与用户画像，提供千人千面的智能体验。 8.4 绿色智能家居与可持续发展 能源管理与节能减排。 环保材料与可持续的生产制造。 8.5 智能家居从业者的发展路径与学习建议 技术更新迭代快，持续学习的重要性。 跨学科知识的重要性（硬件、软件、网络、AI、UX）。 关注行业动态，参与社区交流。 结语 智能家居技术的进步，正在深刻地改变着我们的生活方式。本书力求为读者提供一个全面、深入的学习平台，从基础理论到实践应用，帮助您构建扎实的专业知识体系，应对未来的挑战与机遇。愿本书成为您投身智能家居开发领域，创造更智能、更美好生活的有力助手。

评分☆☆☆☆☆

作为一名职业教育的讲师，我在寻找能够真正满足学生实际需求、紧跟行业发展趋势的教材时，总是煞费苦心。《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》这本书的名字，让我看到了它在教学方面的巨大潜力。我特别希望这本书能够提供一套完整、科学的教学体系，能够帮助职业院校的学生掌握智能家居系统的开发与应用技能。书中是否能够详细介绍智能家居系统的整体架构设计，包括前端感知层、中间网络层、后端平台层以及应用服务层，并对每一层的功能和技术进行深入阐述？同时，我关注书中是否能融入最新的物联网技术，如人工智能在智能家居中的应用、大数据分析、边缘计算等，让学生接触到行业的前沿知识。我还需要书中具备足够多的实践案例和项目设计，能够让学生在课堂上或课后进行实操，培养他们的动手能力和解决实际问题的能力。如果这本书能够成为我们教学的有力支撑，那将是对我巨大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

我一直对智能家居的未来充满好奇，并尝试过一些市面上的智能家居产品，但总觉得它们在智能化和人性化方面还有很大的提升空间。《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》这本书，让我看到了深入了解智能家居“幕后”世界的可能性。我希望能从中了解到，如何将各种设备进行有效的联动，实现真正意义上的“智能”。书中是否能探讨更高级的智能场景设计，比如基于用户习惯的自适应调节，或者跨设备、跨平台的无缝体验？我也很想知道，在构建复杂的智能家居系统时，如何确保系统的稳定性和可靠性，以及如何处理可能出现的故障和安全隐患。对于用户体验的优化，例如语音交互的自然度、App界面的友好性等方面，书中是否也有相关的开发思路和方法论？我希望这本书能为我打开一扇窗，让我看到智能家居更广阔的发展前景和创新的可能性。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚踏入智能家居技术领域的初学者，在学习过程中常常感到迷茫，不知道从何处着手。看到《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》这本教材，我希望能从中获得扎实的基础知识。我对书中关于物联网技术在智能家居中的基础理论部分非常感兴趣，例如传感器的工作原理、嵌入式系统的开发、数据采集与传输等。我希望这本书能够用通俗易懂的语言，解释那些抽象的技术概念，并配以清晰的图示和代码示例。另外，我也期望书中能够介绍一些常见的智能家居硬件模块和开发板，以及如何使用它们来构建简单的智能家居原型。对于初学者来说，动手实践至关重要，如果书中能提供一些循序渐进的实验项目，帮助我们一步步掌握技能，那就太棒了。我希望这本书能成为我入门智能家居开发的“敲门砖”，让我能够信心满满地迈出第一步。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在智能家居行业摸爬滚打的工程师，我一直渴望找到一本真正能够系统梳理行业脉络、同时又能兼顾实践操作的教材。当看到《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》这本书时，我的期待值可以说是拉满了。我希望能在这本书中找到对现有智能家居产品和解决方案的深度剖析，不仅仅是市面上常见的那些“喊一句就能亮灯”的简单应用，而是能深入到背后的技术架构、通信协议、数据安全等方面。我尤其关心书中是否能详细介绍不同品牌、不同协议（如Zigbee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth Mesh等）的优缺点对比，以及它们在实际系统集成中可能遇到的挑战和解决方案。另外，我非常期待书中能够提供一些关于如何进行智能家居系统选型、设计、调试的案例分析，最好能涵盖从单品连接到全屋智能场景的构建过程，这样对于我们这些一线开发者来说，无疑是宝贵的实操指导。希望这本书能像一本武林秘籍，为我们揭示智能家居领域更深层次的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

从一个数码爱好者，到希望能够自己动手搭建智能家居系统的“发烧友”，我一直在寻找能够引导我走向更深层次开发的资源。《智能家居系统开发/职业教育“十三五”规划教材·物联网应用技术专业智能家居方向》这本教材，听起来就充满了实用性。我非常希望能在这本书中找到关于不同智能家居通信协议的详细技术讲解，例如如何理解和配置MQTT、CoAP等物联网通信协议，以及如何在不同协议之间进行互联互通。我还对智能家居安全方面的内容特别感兴趣，例如如何对数据进行加密，如何防范网络攻击，以及如何构建一个安全的智能家居网络环境。此外，如果书中能够提供一些关于如何开发智能家居APP的指导，包括UI/UX设计原则，以及与后端服务器进行数据交互的API调用方式，那对我来说将是无价之宝。我渴望这本书能够成为我从“用户”到“开发者”的桥梁，让我能真正实现DIY智能家居的梦想。