#信息技术教材#智能家居

实验活动——搭建智能家居模型

一、实验目的及任务

1.认识物联网与互联网的联系与作用，明白手动控制家居设备与物联网下自动控制家居设备的区别；

2.认识物联网的基本组成，了解智能终端设备对家居设备的感知与控制；

3.认识人工智能技术下的智能家居应用，认识人脸识别、语音识别技术，并模拟实现人脸识别下的家居安防应用与语音识别下的家居设备智能控制应用。

二、实验内容

智能家居的功能实现主要包括三个步骤。

①手动控制智能家居；

②智能终端控制智能家居；

③结合人脸识别的智能家居系统。

三、实验准备

编程软件：mPython编程软件

实验设备：计算机、移动终端设备与实验模块（见下表）

四、预备知识

①微信小程序

微信小程序是一种智能终端小程序，不需要下载和安装就可以使用。在微信中搜索“掌控板物联网”就可以找到控制智能开发板的小程序，使用“微信用户一键登录”或“手机号码登录”，就能进入小程序的界面。点击“添加掌控板”并按步骤添加后，可以自行配置控制界面的组件，如开关、按钮、图表等。

具体的微信小程序的操作，见如下示例：

②智能终端控制家居设备原理与功能展示示意图

五、实验步骤

1.手动控制智能家居

任务介绍：用乐动掌控上的按键与触摸按键来控制家居中的窗帘（马达模拟）、灯光、音乐等。

学习目标：明白手动控制智能家居的过程和方式。

实验设备与模块：乐动掌控*1、旋钮电位器*1、风扇*1、光环板*1、MP3*1、马达*1、舵机*1、分支模块*1

实验步骤：

Ⅰ.传感器采集数据及控制器执行家居设备控制——根据传感器采集的数据控制执行器，如通过旋转旋钮电位器不同的角度，控制灯光的亮度，用按键控制音乐的播放和停止。程序设计与电路连接如下图所示。

程序设计图：

电路连接图：

2.智能终端控制智能家居

任务介绍：通过连接上互联网，可以使用智能终端的“微信小程序”控制家居应用，不移动也可以控制家居产品，离开家还能够实现远程控制家居应用。

学习目标：认识互联网下的智能家居应用，明白物联网下智能家居与传统家居的区别。

实验设备与模块：乐动掌控*1、旋钮电位器*1、风扇*1、光环板*1、MP3*1、马达*1、舵机*1、分支模块*1

实验步骤：

Ⅰ.程序编写——用手机微信小程序控制门的开打、音乐的播放、灯的亮度变化等。

Ⅱ.用手机微信小程序控制门的开打、音乐的播放、灯的亮度变化，效果演示图如下图所示（微信小程序控制灯的亮度变化）。

3. 结合人脸识别的智能家居系统

任务介绍：使用AI摄像头上的人脸识别来打开门禁，实现识别到主人后发出语音“主人，欢迎回家”，并且打开灯光和音乐的效果。

学习目标：明白人工智能技术下的智能家居应用与物联网技术的异同点。

实验设备与模块：乐动掌控*2、AI摄像头、旋钮电位器*1、风扇*1、光环板*1、MP3*1、马达*1、舵机*1、分支模块*1

实验步骤：

人脸识别应用的实现过程包括人脸的记忆过程和人脸的识别过程，具体主要包括采集人脸数据、训练人脸模型、输入待识别的人脸、输出识别结果四个环节。

智能摄像头想要识别人脸，首先需要对人脸进行记忆，这个过程包括采集人脸数据，通过人脸的数据分析建立人脸模型，这时摄像头就记住了人脸；其次是人脸的识别过程，将待识别的人脸输入到建立的人脸模型中，人脸模型会根据输入的人脸进行数据匹配，并返回匹配的相似度结果，相似度高于阈值即为识别成功。

Ⅰ.硬件连接

要让AI摄像头实现通过人脸识别打开门禁的智能应用，首先要让AI摄像头对人脸进行记忆，如图所示为智能开发板与AI摄像头的连接图。

Ⅱ. AI摄像头进行人脸记忆的程序设计.

参考程序：