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智能產品設計 版權信息
- ISBN：9787302657521
- 條形碼：9787302657521 ; 978-7-302-65752-1
- 裝幀：70g膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
智能產品設計 本書特色
智能產品的概念可以從兩個角度理解，從功能角度，智能產品可以定義為一類具有感知、計算、數據存儲、通信和交互等智能化特征(部分或全部)的產品和裝備；從構成角度，智能產品可以定義為一類由產品(物)、傳感器、通信單元、微處理器和控制器等組成的嵌入式系統。根據技術發展水平可以將智能技術分為自動化、信息化、互聯網化和智能化4個層次，與之相對應，智能產品的發展也經歷4個階段，這4個階段分別以產品、服務、體驗、場景為中心。本書系統講述了智能產品設計與開發應用實例，包括： 緒論； 智能產品交互設計； 智能產品的通信技術與應用； 人工智能和大數據技術； 云計算和邊緣計算； 智能手環的設計與開發； 雙水平智能家用呼吸機的設計與開發； 物聯網技術與智能家庭。 教學資源如下： 教學大綱 教學課件 習題解答 考試試卷說明：關注“人工智能科學與技術”微信公眾號，在 “知識”→“資源下載”→“配書資源”菜單獲取下載鏈接(或到清華大學出版社網站本書頁面獲取下載鏈接)。 全面系統論述智能產品的理、方法與開發！ 山東大學張承慧教授 | 美國匹茲堡大學方雷教授 | 哈爾濱工業大學佟為明教授等專家聯袂推薦！ 張承慧 山東大學講席教授、控制科學與工程學院院長，教育部長江學者特聘教授國家基金委創新研究群體帶頭人，全國創新爭先獎獲得者，IEEE Fellow《智能產品設計》由具有多年教學經驗豐富的教師編寫。人類社會進入信息時代以來，隨著計算機、物聯網、大數據、人工智能等相關技術的不斷發展，奠定了智慧政府、智慧交通、智慧醫療、智慧零售、智慧社區、智慧建筑、智慧家居等新興事物出現的技術基礎，改變著人們的生活方式。本書首先對智能產品的開發和所用技術知識進行了講述，然后通過智能手環的設計與開發、智能家用呼吸機的設計與開發、智能家庭的案例，對智能產品設計與開發涉及的技術進行了詳細的講解。 方雷 美國匹茲堡大學教授，美國斯坦福大學博士 《智能產品設計》一書主要講述了智能產品的設計與開發，通過典型的應用實例，由淺入深地闡述了智能產品的設計、開發和涉及的技術。內容精煉、圖文并茂、循序漸進、重點突出，以理論為基礎，以應用為主導，章節內容前后安排邏輯性強、層次分明，是一本易教易學的教材。 佟為明 哈爾濱工業大學電氣工程與自動化學院教授，龍江科技英才獲得者 《智能產品設計》一書以智能手環的設計與開發、雙水平智能家用呼吸機的設計與開發、物聯網技術與智能家庭典型的案例，結合國內外主流智能產品，給出了智能產品的硬件設計和軟件設計實例；通過實例，可以很好地鍛煉學習者的硬件理解能力和軟件編程能力，起到舉一反三、持續精進的效果。 蔣攀峰 賽默飛世爾科技(中國)有限公司創新中心研發總監 《智能產品設計》一書采取項目引領，任務驅動的方式，強調教、學、做一體，注重讀者工程實踐能力的培養。對于書中的每一個案例，在闡述原理的基礎上，圍繞應用講述其設計精髓，并給出完整的設計技術路線，以期達到拋磚引玉的效果。 李希志 青島海信日立空調系統有限公司預研技術部變頻技術所所長 《智能產品設計》一書配套提供教學大綱、教學課件、習題解答和考試試卷等全方位、立體化的教學資源，輕松助力智能產品設計的教學與項目開發。 一線知名專家執筆，理論實踐并重
智能產品設計 內容簡介
為響應《教育部辦公廳關于組織開展戰略性新興領域“十四五”高等教育教材體系建設工作的通知》要 求,新一代信息技術(人工智能)新興教材有人工智能引論、模式識別、機器學習、深度學習、計算機視覺、自 然語言處理、人工智能芯片與系統、智能產品設計等20種。本書正是在這個背景下編寫的。智能產品的 概念可以從兩個角度理解,從功能角度,智能產品可以定義為一類具有感知、計算、數據存儲、通信和交互 等智能化特征(部分或全部)的產品和裝備;從構成角度,智能產品可以定義為一類由產品(物)、傳感器、通 信單元、微處理器和控制器等組成的嵌入式系統。根據技術發展水平可以將智能技術分為自動化、信息 化、互聯網化和智能化4個層次,與之相對應,智能產品的發展經歷4個階段,這4個階段分別以產品、服 務、體驗、場景為中心。本書主要講述了智能產品的設計與開發,通過典型的應用實例,由淺入深地闡述了 智能產品的設計、開發和涉及的技術。全書共分8章,主要內容包括:緒論、智能產品交互設計、智能產品 的通信技術與應用、人工智能和大數據技術、云計算和邊緣計算、智能手環的設計與開發、雙水平智能家用 呼吸機的設計與開發、物聯網技術與智能家庭。 本書可作為高等院校人工智能、自動化、機器人、自動檢測、機電一體化、電子與電氣工程、計算機應 用、信息工程、物聯網等相關專業的專科生、本科生及研究生的教學參考書。對于智能產品開發的愛好者 來說,本書也是一本深入淺出、貼近社會應用的技術讀物。
智能產品設計 目錄
第1章 緒論…………………………………………………………………………………… 1
1.1 智能產品概述 ……………………………………………………………………… 1
1.1.1 智能產品的含義…………………………………………………………… 2
1.1.2 智能產品的特征…………………………………………………………… 3
1.1.3 智能產品的市場…………………………………………………………… 4
1.2 電子產品與智能產品 ……………………………………………………………… 4
1.2.1 什么是電子產品…………………………………………………………… 4
1.2.2 電子產品與智能產品的聯系……………………………………………… 5
1.2.3 智能產品和電子產品的區別……………………………………………… 5
1.3 智能產品舉例 ……………………………………………………………………… 6
1.3.1 智能機器人………………………………………………………………… 7
1.3.2 智能運載工具……………………………………………………………… 7
1.3.3 智能終端…………………………………………………………………… 7
1.3.4 自然語言處理……………………………………………………………… 8
1.3.5 計算機視覺產品…………………………………………………………… 8
1.3.6 生物特征識別產品………………………………………………………… 8
1.3.7 VR/AR 產品 ……………………………………………………………… 9
1.3.8 人機交互產品……………………………………………………………… 9
1.3.9 老年人健康監護系統 …………………………………………………… 10
1.3.10 其他常見的智能產品…………………………………………………… 10
1.4 智能產品的現狀概述……………………………………………………………… 12
1.5 智能產品發展與分析……………………………………………………………… 13
1.5.1 智能產品發展現狀 ……………………………………………………… 13
1.5.2 智能產品的產業鏈 ……………………………………………………… 14
1.5.3 智能產品發展趨勢 ……………………………………………………… 15
1.6 智能產品發展的重點任務………………………………………………………… 16
1.6.1 提升高端智能產品的有效供給 ………………………………………… 16
Ⅳ
1.6.2 加強智能產品核心關鍵技術的創新 …………………………………… 17
1.6.3 推動重點領域智能化的提升 …………………………………………… 18
1.7 智能產品開發相關技術…………………………………………………………… 19
1.7.1 嵌入式系統 ……………………………………………………………… 19
1.7.2 無線通信技術 …………………………………………………………… 22
1.7.3 Android應用技術 ……………………………………………………… 23
1.7.4 HTML5應用技術 ……………………………………………………… 24
1.7.5 人工智能技術 …………………………………………………………… 25
1.8 智能家電產品現狀………………………………………………………………… 27
1.9 智能家電產品未來發展方向……………………………………………………… 28
1.10 研究智能家電產品的目的和意義 ……………………………………………… 29
習題 ……………………………………………………………………………………… 30
第2章 智能產品交互設計 ………………………………………………………………… 31
2.1 智能產品交互設計概述…………………………………………………………… 31
2.1.1 智能產品的分類 ………………………………………………………… 31
2.1.2 智能產品的交互設計 …………………………………………………… 32
2.2 智能產品交互設計的層次模型…………………………………………………… 33
2.2.1 本體層 …………………………………………………………………… 33
2.2.2 行為層 …………………………………………………………………… 34
2.2.3 價值層 …………………………………………………………………… 34
2.3 智能產品交互設計的研究內容和結構體系……………………………………… 34
2.3.1 設計大數據驅動的智能產品交互設計 ………………………………… 36
2.3.2 需求驅動的設計 ………………………………………………………… 36
2.3.3 知識驅動的設計 ………………………………………………………… 37
2.3.4 智能產品交互設計方案生成與衍化 …………………………………… 38
2.3.5 智能產品交互設計標準生成 …………………………………………… 40
2.3.6 智能產品交互設計的評價方法 ………………………………………… 41
2.4 智能產品交互設計的關鍵技術…………………………………………………… 42
2.5 智能產品交互設計的研究熱點…………………………………………………… 42
2.6 智能產品的設計原則和設計流程………………………………………………… 44
2.6.1 安全性 …………………………………………………………………… 44
2.6.2 智能化 …………………………………………………………………… 44
2.6.3 易用性 …………………………………………………………………… 45
2.6.4 設計流程 ………………………………………………………………… 45
習題 ……………………………………………………………………………………… 46
Ⅴ
第3章 智能產品的通信技術與應用 ……………………………………………………… 47
3.1 串行通信基礎……………………………………………………………………… 47
3.1.1 串行異步通信數據格式 ………………………………………………… 47
3.1.2 連接握手 ………………………………………………………………… 48
3.1.3 確認 ……………………………………………………………………… 48
3.1.4 中斷 ……………………………………………………………………… 49
3.1.5 輪詢 ……………………………………………………………………… 49
3.1.6 差錯檢驗 ………………………………………………………………… 49
3.2 RS-232C 串行通信接口…………………………………………………………… 49
3.2.1 RS-232C 端子 …………………………………………………………… 50
3.2.2 通信接口的連接 ………………………………………………………… 51
3.2.3 RS-232C 電平轉換器 …………………………………………………… 51
3.3 RS-485串行通信接口 …………………………………………………………… 52
3.3.1 RS-485接口標準 ………………………………………………………… 53
3.3.2 RS-485收發器 …………………………………………………………… 54
3.3.3 應用電路 ………………………………………………………………… 55
3.3.4 RS-485網絡互連 ………………………………………………………… 55
3.4 藍牙通信技術……………………………………………………………………… 58
3.4.1 藍牙通信技術概述 ……………………………………………………… 58
3.4.2 無線多協議 SoC 芯片 …………………………………………………… 63
3.4.3 nRF5340的主要規格參數 ……………………………………………… 63
3.4.4 nRF5340的開發工具 …………………………………………………… 65
3.4.5 低功耗藍牙芯片 nRF51822及其應用電路 …………………………… 66
3.5 ZigBee無線傳感器網絡 ………………………………………………………… 68
3.5.1 ZigBee無線傳感器網絡通信標準 ……………………………………… 68
3.5.2 ZigBee開發技術 ………………………………………………………… 70
3.6 W601 Wi-FiMCU 芯片及其應用實例 ………………………………………… 72
3.6.1 W601/W800/W801/W861概述 ……………………………………… 72
3.6.2 ALIENTEK W601開發板……………………………………………… 76
3.6.3 W601LED 燈硬件設計 ………………………………………………… 78
3.6.4 W601LED 燈軟件設計 ………………………………………………… 80
習題 ……………………………………………………………………………………… 82
第4章 人工智能和大數據技術 …………………………………………………………… 83
4.1 人工智能…………………………………………………………………………… 83
Ⅵ
4.1.1 人工智能概述 …………………………………………………………… 83
4.1.2 人工智能的發展過程 …………………………………………………… 85
4.1.3 人工智能研究的基本內容 ……………………………………………… 86
4.1.4 人工智能的編程工具 Python和 TensorFlow ………………………… 88
4.1.5 人工智能的計算方法 …………………………………………………… 91
4.1.6 人工智能的應用 ………………………………………………………… 92
4.2 智能系統…………………………………………………………………………… 93
4.2.1 智能系統的主要特征 …………………………………………………… 94
4.2.2 智能系統的發展前景 …………………………………………………… 94
4.3 大數據技術………………………………………………………………………… 98
4.3.1 大數據概述 ……………………………………………………………… 98
4.3.2 大數據的應用…………………………………………………………… 101
4.3.3 大數據關鍵技術………………………………………………………… 102
4.3.4 大數據計算模式………………………………………………………… 103
4.3.5 大數據與云計算及物聯網……………………………………………… 104
4.3.6 大數據處理架構 Hadoop ……………………………………………… 105
4.3.7 Spark …………………………………………………………………… 105 _x00B_習題……………………………………………………………………………………… 106
第5章 云計算和邊緣計算………………………………………………………………… 107
5.1 云計算 …………………………………………………………………………… 107
5.1.1 云計算概述……………………………………………………………… 107
5.1.2 云計算的基本特點……………………………………………………… 107
5.1.3 云計算的總體架構……………………………………………………… 109
5.1.4 云計算的總體分層架構………………………………………………… 111
5.1.5 云計算的關鍵技術……………………………………………………… 112
5.1.6 云計算的服務模式……………………………………………………… 116
5.1.7 云計算的應用市場……………………………………………………… 119
5.2 邊緣計算概述 …………………………………………………………………… 121
5.2.1 邊緣計算簡介…………………………………………………………… 121
5.2.2 邊緣計算發展歷史……………………………………………………… 123
5.2.3 邊緣計算發展契機……………………………………………………… 126
5.2.4 邊緣計算發展現狀……………………………………………………… 127
5.3 邊緣計算的基本結構和特點 …………………………………………………… 128
5.3.1 邊緣計算的基本結構…………………………………………………… 129
5.3.2 邊緣計算的基本特點…………………………………………………… 129
Ⅶ
5.4 邊緣計算的基礎資源架構技術 ………………………………………………… 130
5.4.1 邊緣計算與前沿技術的關聯和融合…………………………………… 131
5.4.2 邊緣存儲架構…………………………………………………………… 136
5.5 邊緣計算軟件架構 ……………………………………………………………… 137
5.5.1 微服務…………………………………………………………………… 138
5.5.2 邊緣計算的軟件系統…………………………………………………… 140
5.6 邊緣計算應用案例 ……………………………………………………………… 141
5.6.1 智慧城市和無人零售…………………………………………………… 142
5.6.2 自動駕駛汽車…………………………………………………………… 144
5.6.3 智能工廠………………………………………………………………… 146
5.7 邊緣計算安全與隱私保護 ……………………………………………………… 150
5.7.1 安全概述和目標………………………………………………………… 150
5.7.2 安全威脅分析…………………………………………………………… 151
5.8 APAX-5580/AMAX-5580邊緣智能控制器…………………………………… 153
5.8.1 APAX-5580邊緣智能控制器 ………………………………………… 153
5.8.2 AMAX-5580邊緣智能控制器 ………………………………………… 153
5.8.3 APAX-5580/AMAX-5580邊緣智能與I/O 一體化控制器主要
特點……………………………………………………………………… 154
5.8.4 APAX-5580/AMAX-5580邊緣智能控制器的優勢 ………………… 155
5.8.5 APAX-5580/AMAX-5580的應用軟件 ……………………………… 155
5.8.6 APAX-5580/AMAX-5580邊緣智能控制器的應用 ………………… 155
習題……………………………………………………………………………………… 157
第6章 智能手環的設計與開發…………………………………………………………… 159
6.1 概述 ……………………………………………………………………………… 159
6.1.1 智能手環的研究背景及意義…………………………………………… 161
6.1.2 國內外研究現狀………………………………………………………… 161
6.1.3 智能手環的設計內容…………………………………………………… 163
6.2 智能手環系統的整體設計及應用原理 ………………………………………… 164
6.2.1 智能手環系統整體方案的設計………………………………………… 164
6.2.2 心率檢測………………………………………………………………… 164
6.2.3 三軸加速度傳感器……………………………………………………… 166
6.2.4 三軸加速度傳感器工作原理…………………………………………… 167
6.2.5 藍牙通信………………………………………………………………… 167
6.2.6 GPS定位技術 ………………………………………………………… 167
6.2.7 體溫測量………………………………………………………………… 168
Ⅷ
6.2.8 安卓 App端 …………………………………………………………… 168
6.3 智能手環系統硬件設計 ………………………………………………………… 169
6.3.1 硬件總體設計…………………………………………………………… 169
6.3.2 心率采集模塊設計……………………………………………………… 170
6.3.3 運動狀態采集模塊電路設計…………………………………………… 171
6.3.4 藍牙串口通信模塊電路設計…………………………………………… 171
6.3.5 GPS定位模塊設計 …………………………………………………… 173
6.3.6 顯示模塊電路設計……………………………………………………… 174
6.4 智能手環系統軟件設計 ………………………………………………………… 174
6.4.1 軟件設計語言與開發環境……………………………………………… 175
6.4.2 系統整體工作流程及初始化…………………………………………… 175
6.4.3 心率檢測部分程序設計………………………………………………… 176
6.4.4 運動狀態采集模塊軟件設計…………………………………………… 180
6.4.5 藍牙串口通信部分程序設計…………………………………………… 186
6.4.6 GPS 定位部分程序設計 ……………………………………………… 187
6.4.7 OLED 顯示模塊程序設計 …………………………………………… 189
6.4.8 Android手機端 App設計 …………………………………………… 190
習題……………………………………………………………………………………… 192 _x00B_第7章 雙水平智能家用呼吸機的設計與開發…………………………………………… 193
7.1 概述 ……………………………………………………………………………… 193
7.1.1 雙水平智能家用呼吸機研究背景及目的……………………………… 193
7.1.2 雙水平智能家用呼吸機的研究現狀…………………………………… 194
7.1.3 雙水平智能家用呼吸機的研究內容…………………………………… 195
7.2 雙水平智能家用呼吸機相關理論 ……………………………………………… 195
7.2.1 雙水平智能家用呼吸機簡介…………………………………………… 195
7.2.2 雙水平智能家用呼吸機專業術語介紹………………………………… 197
7.3 微控制器簡介和應用 …………………………………………………………… 198
7.3.1 微控制器簡介…………………………………………………………… 198
7.3.2 微控制器應用…………………………………………………………… 199
7.4 雙水平智能家用呼吸機硬件設計 ……………………………………………… 200
7.4.1 雙水平智能家用呼吸機硬件結構設計………………………………… 200
7.4.2 雙水平智能家用呼吸機功能模塊搭建………………………………… 201
7.5 雙水平智能家用呼吸機軟件設計 ……………………………………………… 208
7.5.1 實時操作系統μC/OS-III的使用 ……………………………………… 208
7.5.2 雙水平智能家用呼吸機程序設計……………………………………… 210
Ⅸ
7.5.3 雙水平智能家用呼吸機工作模式實現………………………………… 222
7.6 測試平臺的搭建及測試 ………………………………………………………… 230
7.6.1 基于 ASL5000型主動模擬肺的研究測試平臺的搭建 ……………… 230
7.6.2 雙水平智能家用呼吸機測試…………………………………………… 233
7.7 微信小程序的界面功能設計 …………………………………………………… 240
7.7.1 首頁界面功能設計……………………………………………………… 240
7.7.2 服務界面功能設計……………………………………………………… 241
7.7.3 設備界面功能設計……………………………………………………… 242
7.7.4 治療界面功能設計……………………………………………………… 242 _x00B_習題……………………………………………………………………………………… 244
第8章 物聯網技術與智能家庭…………………………………………………………… 245
8.1 智能家庭概述 …………………………………………………………………… 245
8.1.1 智能家庭研究背景……………………………………………………… 245
8.1.2 智能家庭解決方案……………………………………………………… 247
8.1.3 智能家庭研究現狀 …………………………………………………… 248
8.2 物聯網技術 ……………………………………………………………………… 248
8.2.1 物聯網的定義…………………………………………………………… 248
8.2.2 物聯網的特點…………………………………………………………… 249
8.2.3 物聯網的基本架構……………………………………………………… 250
8.2.4 物聯網的技術架構……………………………………………………… 251
8.2.5 物聯網的應用模式……………………………………………………… 252
8.2.6 物聯網與互聯網的關系………………………………………………… 252
8.2.7 實時定位技術…………………………………………………………… 253
8.2.8 物聯網的應用…………………………………………………………… 254
8.3 智能家庭整體網絡系統設計 …………………………………………………… 255
8.3.1 IHNS整體架構 ………………………………………………………… 255
8.3.2 IHNS分層架構 ………………………………………………………… 256
8.4 智能家庭網絡系統技術方案 …………………………………………………… 256
8.4.1 IHNS技術線路圖 ……………………………………………………… 256
8.4.2 IHNS關鍵技術 ………………………………………………………… 257
8.5 智能家庭服務云平臺設計 ……………………………………………………… 257
習題……………………………………………………………………………………… 258
參考文獻……………………………………………………………………………………… 260
展開全部
智能產品設計 作者簡介
李正軍 山東大學教授，碩士研究生導師。1984年畢業于山東大學數學系，同年留山東大學數學系任教；先后擔任“211工程”重點建設項目“現場總線技術實驗室”負責人、控制學院微機原理課程負責人。中國電氣工業協會設備網現場總線分會理事、中華人民共和國機械行業標準《低壓電氣通信規約》審稿人，全國電器設備網絡通信接口標準化委員會委員。發表科研與教學論文50余篇，出版著作15部，并獲山東大學優秀教師等榮譽稱號。承擔省部級與企業科研課題30余項，主要研究方向包括嵌入式系統、計算機控制技術、現場總線應用技術、電力電子技術等。
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