正版现货新书 智能产品设计 9787302657521 李正军

从三国时期的“木牛流马”到如今热门的“波士顿智能大狗”“小鹏汽车智能机器马”，人造物的智能化是人类造物活动孜孜以求的目标。智能产品的不断涌现，推动着人类社会生活迈入智慧化时代。

人类社会进入信息时代以来，随着计算机、物联网、大数据、人工智能等相关技术的不断发展，奠定了智慧政府、智慧交通、智慧医疗、智慧零售、智慧社区、智慧建筑、智慧家居等新兴事物出现的技术基础，改变着人们的生活方式。无人驾驶汽车、无人超市等不断出现在人们的生活中。各类智能产品为人们的日常生活提供了方便，提高了人们的生活质量和工作效率。智能产品的设计呈现出两种开发路径： 一是智能技术的产品化，主要体现在物联网、大数据、云计算、边缘计算、机器学习、深度学习、安全监控、自动化控制、计算机技术、精密传感技术、全球定位系统(Global Position System，GPS)定位技术等的综合应用； 二是传统产品的智能化，借势新一代人工智能，赋予传统产品以更高智慧，在智能制造装备、智能生产、智能管理等方面注入强劲生命力和发展动能。

智能产品设计与开发涉及的技术很多，包括微处理器的接口驱动开发技术、传感器的驱动开发技术、智能产品图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）设计技术、无线通信技术和应用开发技术等。本书首先对智能产品的开发和所用技术知识进行了讲述，然后通过智能手环的设计与开发、双水平智能家用呼吸机的设计与开发、智能家庭的案例，对智能产品设计与开发涉及的技术进行了详细的讲解。

本书共分8章。第1章对智能产品进行了概述，包括智能产品的含义、电子产品与智能产品、智能产品举例、智能产品的现状概述、智能产品发展与分析、智能产品发展的重点任务、智能产品开发相关技术、智能家电产品现状、智能家电产品未来发展方向和研究智能家电产品的目的和意义； 第2章讲述了智能产品交互设计，包括智能产品交互设计概述、智能产品交互设计的层次模型、智能产品交互设计的研究内容和结构体系、智能产品交互设计的关键技术、智能产品交互设计的研究热点和智能产品的设计原则与设计流程； 第3章讲述了智能产品的通信技术与应用，包括串行通信基础、RS232C串行通信接口、RS485串行通信接口、蓝牙通信技术、ZigBee无线传感器网络和W601 WiFi MCU芯片及其应用实例； 第4章讲述了人工智能和大数据技术，包括人工智能、智能系统、大数据技术； 第5章讲述了云计算和边缘计算，包括云计算、边缘计算概述、边缘计算的基本结构和特点、边缘计算的基础资源架构技术、边缘计算软件架构、边缘计算应用案例、边缘计算安全与隐私保护和APAX5580/AMAX5580边缘智能控制器； 第6章讲述了智能手环的设计与开发，包括概述、智能手环系统的整体设计及应用原理、智能手环系统硬件设计和智能手环系统软件设计； 第7章讲述了双水平智能家用呼吸机的设计与开发，包括概述、双水平智能家用呼吸机相关理论、微控制器简介和应用、双水平智能家用呼吸机硬件设计、双水平智能家用呼吸机软件设计、测试平台的搭建及测试和微信小程序的界面功能设计； 第8章讲述了物联网技术与智能家庭，包括智能家庭概述、物联网技术、智能家庭整体网络系统设计、智能家庭网络系统技术方案和智能家庭服务云平台设计。

对本书中所引用的参考文献的作者，在此一并表示真诚的感谢。

由于编者水平有限，加上时间仓促，书中错误和不妥之处在所难免，敬请广大读者不吝指正。

编者

2024年1月

为响应《教育厅办公厅关于组织开展战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设工作的通知》要 求,新一代信息技术(人工智能)新兴教材有人工智能引论、模式识别、机器学习、深度学习、计算机视觉、自 然语言处理、人工智能芯片与系统、智能产品设计等20种。本书正是在这个背景下编写的。智能产品的 概念可以从两个角度理解,从功能角度,智能产品可以定义为一类具有感知、计算、数据存储、通信和交互 等智能化特征(部分或全部)的产品和装备;从构成角度,智能产品可以定义为一类由产品(物)、传感器、通 信单元、微处理器和控制器等组成的嵌入式系统。根据技术发展水平可以将智能技术分为自动化、信息 化、互联网化和智能化4个层次,与之相对应,智能产品的发展经历4个阶段,这4个阶段分别以产品、服 务、体验、场景为中心。本书主要讲述了智能产品的设计与开发,通过典型的应用实例,由浅入深地阐述了 智能产品的设计、开发和涉及的技术。全书共分8章,主要内容包括:绪论、智能产品交互设计、智能产品 的通信技术与应用、人工智能和大数据技术、云计算和边缘计算、智能手环的设计与开发、双水平智能家用 呼吸机的设计与开发、物联网技术与智能家庭。

李正军  山东大学教授，硕士研究生导师。1984年毕业于山东大学数学系，同年留山东大学数学系任教；先后担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制学院微机原理课程负责人。中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。发表科研与教学论文50余篇，出版著作15部，并获山东大学优秀教师等荣誉称号。承担省部级与企业科研课题30余项，主要研究方向包括嵌入式系统、计算机控制技术、现场总线应用技术、电力电子技术等。

第1章绪论

1.1智能产品概述

1.1.1智能产品的含义

1.1.2智能产品的特征

1.1.3智能产品的市场

1.2电子产品与智能产品

1.2.1什么是电子产品

1.2.2电子产品与智能产品的联系

1.2.3智能产品和电子产品的区别

1.3智能产品举例

1.3.1智能机器人

1.3.2智能运载工具

1.3.3智能终端

1.3.4自然语言处理

1.3.5计算机视觉产品

1.3.6生物特征识别产品

1.3.7VR/AR产品

1.3.8人机交互产品

1.3.9老年人健康监护系统

1.3.10其他常见的智能产品

1.4智能产品的现状概述

1.5智能产品发展与分析

1.5.1智能产品发展现状

1.5.2智能产品的产业链

1.5.3智能产品发展趋势

1.6智能产品发展的重点任务

1.6.1提升高端智能产品的有效供给

1.6.2加强智能产品核心关键技术的创新

1.6.3推动重点领域智能化的提升

1.7智能产品开发相关技术

1.7.1嵌入式系统

1.7.2无线通信技术

1.7.3Android应用技术

1.7.4HTML5应用技术

1.7.5人工智能技术

1.8智能家电产品现状

1.9智能家电产品未来发展方向

1.10研究智能家电产品的目的和意义

习题

第2章智能产品交互设计

2.1智能产品交互设计概述

2.1.1智能产品的分类

2.1.2智能产品的交互设计

2.2智能产品交互设计的层次模型

2.2.1本体层

2.2.2行为层

2.2.3价值层

2.3智能产品交互设计的研究内容和结构体系

2.3.1设计大数据驱动的智能产品交互设计

2.3.2需求驱动的设计

2.3.3知识驱动的设计

2.3.4智能产品交互设计方案生成与衍化

2.3.5智能产品交互设计标准生成

2.3.6智能产品交互设计的评价方法

2.4智能产品交互设计的关键技术

2.5智能产品交互设计的研究热点

2.6智能产品的设计原则和设计流程

2.6.1安全性

2.6.2智能化

2.6.3易用性

2.6.4设计流程

习题

第3章智能产品的通信技术与应用

3.1串行通信基础

3.1.1串行异步通信数据格式

3.1.2连接握手

3.1.3确认

3.1.4中断

3.1.5轮询

3.1.6差错检验

3.2RS232C串行通信接口

3.2.1RS232C端子

3.2.2通信接口的连接

3.2.3RS232C电平转换器

3.3RS485串行通信接口

3.3.1RS485接口标准

3.3.2RS485收发器

3.3.3应用电路

3.3.4RS485网络互连

3.4蓝牙通信技术

3.4.1蓝牙通信技术概述

3.4.2无线多协议SoC芯片

3.4.3nRF5340的主要规格参数

3.4.4nRF5340的开发工具

3.4.5低功耗蓝牙芯片nRF51822及其应用电路

3.5ZigBee无线传感器网络

3.5.1ZigBee无线传感器网络通信标准

3.5.2ZigBee开发技术

3.6W601 WiFi MCU芯片及其应用实例

3.6.1W601/W800/W801/W861概述

3.6.2ALIENTEK W601开发板

3.6.3W601 LED灯硬件设计

3.6.4W601 LED灯软件设计

习题

第4章人工智能和大数据技术

4.1人工智能

4.1.1人工智能概述

4.1.2人工智能的发展过程

4.1.3人工智能研究的基本内容

4.1.4人工智能的编程工具Python和TensorFlow

4.1.5人工智能的计算方法

4.1.6人工智能的应用

4.2智能系统

4.2.1智能系统的主要特征

4.2.2智能系统的发展前景

4.3大数据技术

4.3.1大数据概述

4.3.2大数据的应用

4.3.3大数据关键技术

4.3.4大数据计算模式

4.3.5大数据与云计算及物联网

4.3.6大数据处理架构Hadoop

4.3.7Spark

习题

第5章云计算和边缘计算

5.1云计算

5.1.1云计算概述

5.1.2云计算的基本特点

5.1.3云计算的总体架构

5.1.4云计算的总体分层架构

5.1.5云计算的关键技术

5.1.6云计算的服务模式

5.1.7云计算的应用市场

5.2边缘计算概述

5.2.1边缘计算简介

5.2.2边缘计算发展历史

5.2.3边缘计算发展契机

5.2.4边缘计算发展现状

5.3边缘计算的基本结构和特点

5.3.1边缘计算的基本结构

5.3.2边缘计算的基本特点

5.4边缘计算的基础资源架构技术

5.4.1边缘计算与前沿技术的关联和融合

5.4.2边缘存储架构

5.5边缘计算软件架构

5.5.1微服务

5.5.2边缘计算的软件系统

5.6边缘计算应用案例

5.6.1智慧城市和无人零售

5.6.2自动驾驶汽车

5.6.3智能工厂

5.7边缘计算安全与隐私保护

5.7.1安全概述和目标

5.7.2安全威胁分析

5.8APAX5580/AMAX5580边缘智能控制器

5.8.1APAX5580边缘智能控制器

5.8.2AMAX5580边缘智能控制器

5.8.3APAX5580/AMAX5580边缘智能与I/O一体化控制器主要

特点

5.8.4APAX5580/AMAX5580边缘智能控制器的优势

5.8.5APAX5580/AMAX5580的应用软件

5.8.6APAX5580/AMAX5580边缘智能控制器的应用

习题

第6章智能手环的设计与开发

6.1概述

6.1.1智能手环的研究背景及意义

6.1.2国内外研究现状

6.1.3智能手环的设计内容

6.2智能手环系统的整体设计及应用原理

6.2.1智能手环系统整体方案的设计

6.2.2心率检测

6.2.3三轴加速度传感器

6.2.4三轴加速度传感器工作原理

6.2.5蓝牙通信

6.2.6GPS定位技术

6.2.7体温测量

6.2.8安卓App端

6.3智能手环系统硬件设计

6.3.1硬件总体设计

6.3.2心率采集模块设计

6.3.3运动状态采集模块电路设计

6.3.4蓝牙串口通信模块电路设计

6.3.5GPS定位模块设计

6.3.6显示模块电路设计

6.4智能手环系统软件设计

6.4.1软件设计语言与开发环境

6.4.2系统整体工作流程及初始化

6.4.3心率检测部分程序设计

6.4.4运动状态采集模块软件设计

6.4.5蓝牙串口通信部分程序设计

6.4.6GPS 定位部分程序设计

6.4.7OLED 显示模块程序设计

6.4.8Android手机端App设计

习题

第7章双水平智能家用呼吸机的设计与开发

7.1概述

7.1.1双水平智能家用呼吸机研究背景及目的

7.1.2双水平智能家用呼吸机的研究现状

7.1.3双水平智能家用呼吸机的研究内容

7.2双水平智能家用呼吸机相关理论

7.2.1双水平智能家用呼吸机简介

7.2.2双水平智能家用呼吸机专业术语介绍

7.3微控制器简介和应用

7.3.1微控制器简介

7.3.2微控制器应用

7.4双水平智能家用呼吸机硬件设计

7.4.1双水平智能家用呼吸机硬件结构设计

7.4.2双水平智能家用呼吸机功能模块搭建

7.5双水平智能家用呼吸机软件设计

7.5.1实时操作系统μC/OSIII的使用

7.5.2双水平智能家用呼吸机程序设计

7.5.3双水平智能家用呼吸机工作模式实现

7.6测试平台的搭建及测试

7.6.1基于ASL5000型主动模拟肺的研究测试平台的搭建

7.6.2双水平智能家用呼吸机测试

7.7微信小程序的界面功能设计

7.7.1首页界面功能设计

7.7.2服务界面功能设计

7.7.3设备界面功能设计

7.7.4治疗界面功能设计

习题

第8章物联网技术与智能家庭

8.1智能家庭概述

8.1.1智能家庭研究背景

8.1.2智能家庭解决方案

8.1.3智能家庭研究现状 

8.2物联网技术

8.2.1物联网的定义

8.2.2物联网的特点

8.2.3物联网的基本架构

8.2.4物联网的技术架构

8.2.5物联网的应用模式

8.2.6物联网与互联网的关系

8.2.7实时定位技术

8.2.8物联网的应用

8.3智能家庭整体网络系统设计

8.3.1IHNS整体架构

8.3.2IHNS分层架构

8.4智能家庭网络系统技术方案

8.4.1IHNS技术线路图

8.4.2IHNS关键技术

8.5智能家庭服务云平台设计

习题

参考文献

为响应《教育厅办公厅关于组织开展战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设工作的通知》要 求,新一代信息技术(人工智能)新兴教材有人工智能引论、模式识别、机器学习、深度学习、计算机视觉、自 然语言处理、人工智能芯片与系统、智能产品设计等20种。本书正是在这个背景下编写的。智能产品的 概念可以从两个角度理解,从功能角度,智能产品可以定义为一类具有感知、计算、数据存储、通信和交互 等智能化特征(部分或全部)的产品和装备;从构成角度,智能产品可以定义为一类由产品(物)、传感器、通 信单元、微处理器和控制器等组成的嵌入式系统。根据技术发展水平可以将智能技术分为自动化、信息 化、互联网化和智能化4个层次,与之相对应,智能产品的发展经历4个阶段,这4个阶段分别以产品、服 务、体验、场景为中心。本书主要讲述了智能产品的设计与开发,通过典型的应用实例,由浅入深地阐述了 智能产品的设计、开发和涉及的技术。全书共分8章,主要内容包括:绪论、智能产品交互设计、智能产品 的通信技术与应用、人工智能和大数据技术、云计算和边缘计算、智能手环的设计与开发、双水平智能家用 呼吸机的设计与开发、物联网技术与智能家庭。

李正军  山东大学教授，硕士研究生导师。1984年毕业于山东大学数学系，同年留山东大学数学系任教；先后担任“211工程”重点建设项目“现场总线技术实验室”负责人、控制学院微机原理课程负责人。中国电气工业协会设备网现场总线分会理事、中华人民共和国机械行业标准《低压电气通信规约》审稿人，全国电器设备网络通信接口标准化委员会委员。发表科研与教学论文50余篇，出版著作15部，并获山东大学优秀教师等荣誉称号。承担省部级与企业科研课题30余项，主要研究方向包括嵌入式系统、计算机控制技术、现场总线应用技术、电力电子技术等。

张承慧  山东大学讲席教授、控制科学与工程学院院长，教育厅长江学者特聘教授

国家基金委创新研究群体带头人，全国创新争先奖获得者，IEEE Fellow

《智能产品设计》由具有多年教学经验丰富的教师编写。人类社会进入信息时代以来，随着计算机、物联网、大数据、人工智能等相关技术的不断发展，奠定了智慧政府、智慧交通、智慧医疗、智慧零售、智慧社区、智慧建筑、智慧家居等新兴事物出现的技术基础，改变着人们的生活方式。本书首先对智能产品的开发和所用技术知识进行了讲述，然后通过智能手环的设计与开发、智能家用呼吸机的设计与开发、智能家庭的案例，对智能产品设计与开发涉及的技术进行了详细的讲解。

方雷  美国匹兹堡大学教授，美国斯坦福大学博士                    

《智能产品设计》一书主要讲述了智能产品的设计与开发，通过典型的应用实例，由浅入深地阐述了智能产品的设计、开发和涉及的技术。内容精炼、图文并茂、循序渐进、重点突出，以理论为基础，以应用为主导，章节内容前后安排逻辑性强、层次分明，是一本易教易学的教材。

佟为明  哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院教