本书围绕物联网实用技术展开，从基础的理论知识到相关的操作技能，从模拟仿真软件、开
源硬件、物联网平台使用、真实商用场景介绍、实际应用案例介绍等多个方面、多个维度介绍了
物联网技术。
本书共 8 章，主要内容包括物联网概述、物联网模拟仿真软件介绍、无线传感器网络概述、
Arduino 概述、 Arduino 相关电子元件介绍、物联网云平台介绍、物联网智能家居系统介绍和物联
网智能农业系统应用。通过学习本书，读者可以对物联网中使用的各类相关技术有一定的了解和
认识。
本书适合作为高等院校物联网工程专业、网络工程专业、计算机科学与技术专业的教材，也
可以作为高职院校计算机类专业的教材，此外还可以作为 1+X 职业资格证书和上海市等级证书的
辅助参考教材。
？

本书围绕物联网技术展开，从基础的物联网定义、层次结构、关键技术、应用场景等内
容开始，介绍了无线传感器网和物联网之间的区别，分别讲解了 Cisco Packet Tracer 和华清远
见两款模拟仿真软件，引入了 Arduino 和树莓派两款开源硬件，搭建了智能家居和智慧农业
两个实际应用场景，此外还介绍了物联网平台的基本应用，从多个维度、多个方面对物联网
的相关理论知识和操作技能进行了详细的说明和介绍。
本书共 8 章：第 1 章主要介绍了物联网的基本概念，包括定义、由来、发展现状、层次
结构、关键技术、应用场景等；第 2 章主要介绍了 Cisco Packet Tracer 和华清远见两款模拟仿
真软件，通过模拟仿真的方式实现了设备的连接、配置，实现了相关场景功能；第 3 章主要
介绍了无线传感器网络的基本定义、来源、发展历程、标准等内容；第 4 章主要介绍了创客
文化、 Arduino 开源硬件的由来、 Arduino 编程语言、程序结构、数字 I/O 口和模拟 I/O 口的
基本使用， Fritzing 绘图软件的基本使用；第 5 章主要介绍了 Arduino 的相关外围设备及相关
应用，讲解了各类传感器，并实现了如 RFID 读卡实验、自动灌溉实验、 ESP8266 联网实验等；
第 6 章主要介绍了各类物联网云平台，并以阿里云物联网平台为例设计了 MQTT 的连接实验，
实现了数据的模拟上云操作；第 7 章主要以智能家居为例，介绍了智能家居系统的基本定义、
关键技术、发展现状，并使用华清远见模拟仿真软件完成了智能家居系统的模拟仿真，结合
Arduino 和 OneNET 平台实现了温湿度监测系统，介绍了杭州鸿雁电器有限公司在物联网智能
家居系统中的实际应用案例；第 8 章主要介绍了智慧农业的基本定义、传感器的类型，结合
华清远见仿真软件设计了智慧农业系统，结合 Arduino 和树莓派搭建了农业环境监控系统。
本书由王磊任主编，范明凯、刘云、荣漪涛任副主编，具体编写分工如下：第 1、 7 章由
刘云编写，第 2、 3 章由范明凯编写，第 4、 6 章由荣漪涛编写，第 5、 8 章由王磊编写并对全
书进行统稿。
本书在编写过程中得到了众多同行的支持和帮助，上海因仑信息技术有限公司的孙鹏、
上海紫越网络科技股份有限公司的李善勇，在教材编写过程中均给予了支持，此外，上海建
桥学院物联网工程系学生杨元淏、金日成、仲子良、陈颖彤和雷陈卉协助了部分实验内容的
整理，在此也表示感谢！
由于编者水平有限，不妥和疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。各位读者如在
教学及学习过程中有疑惑，可以直接通过邮件或微信联系编者，编者 Email 地址为： 03010@
gench.edu.cn，答疑微信号如下。
微信答疑
编 者
2021 年 2 月
？

第1章 ？物联网概论.............................................................1
1.1？物联网.............................................................................................................................1
1.1.1 物联网定义 ..........................................................................................................1
1.1.2 物联网的由来 ......................................................................................................2
1.1.3 国内外物联网发展概况 ......................................................................................3
1.1.4 工业物联网概述 ..................................................................................................9
1.2？物联网的层次架构.......................................................................................................11
1.2.1 感知层 ................................................................................................................12
1.2.2 网络层 ................................................................................................................14
1.2.3 应用层 ................................................................................................................15
1.3？物联网的技术特征.......................................................................................................16
1.3.1 全面感知 ............................................................................................................16
1.3.2 可靠传递 ............................................................................................................16
1.3.3 智能处理 ............................................................................................................17
1.4？物联网应用场景...........................................................................................................17
1.5？物联网的标准制定工作...............................................................................................20
1.6？物联网的安全性问题...................................................................................................21
1.6.1 感知层安全 ........................................................................................................22
1.6.2 网络层安全 ........................................................................................................23
1.6.3 应用层安全 ........................................................................................................23
习题........................................................................................................................................24
第2章 ？物联网模拟仿真软件介绍..........................................26
2.1 Cisco Packet Tracer软件简介.......................................................................................26
2.2 Cisco Packet Tracer基本使用.......................................................................................29
2.2.1 交换机模拟仿真实验 ........................................................................................29
2.2.2 路由器模拟仿真实验 ........................................................................................32
2.3 Cisco Packet Tracer物联网基本功能介绍...................................................................34

2.4 Cisco Packet Tracer物联网智能家居系统模拟仿真...................................................45
2.5？华清远见模拟仿真软件介绍.......................................................................................52
2.5.1 华清远见模拟仿真软件特色介绍 ....................................................................52
2.5.2 华清远见模拟仿真软件安装和初步使用 ........................................................55
2.5.3 物联网温湿度报警模拟仿真实验 ....................................................................63
习题........................................................................................................................................70
第3章 ？无线传感器网络概述................................................71
3.1？无线传感器网络...........................................................................................................71
3.2？无线传感器网络的特征...............................................................................................72
3.3？无线传感器网络通信协议标准...................................................................................73
3.4？近距无线通信技术.......................................................................................................74
3.4.1 ZigBee技术.........................................................................................................74
3.4.2 Wi-Fi技术 ...........................................................................................................76
3.4.3 6LoWPAN技术...................................................................................................76
3.4.4 Bluetooth技术.....................................................................................................77
3.4.5 LoRa技术 ...........................................................................................................78
3.4.6 RFID技术 ...........................................................................................................79
3.5？无线传感器网络与物联网区别...................................................................................80
3.6？华清远见ZigBee模拟仿真实验 ...................................................................................82
3.7？华清远见Bluetooth模拟仿真实验 ...............................................................................84
3.8？华清远见Wi-Fi模拟仿真实验......................................................................................86
3.9？使用ZigBee协议实现数据模拟上传操作 ...................................................................88
3.10 IAR编程环境安装 ......................................................................................................93
3.10.1 IAR Embedded Workbench for Arm基本使用 ................................................94
3.10.2 IAR Embedded Workbench for 8051基本使用 ...............................................98
习题......................................................................................................................................103
第4章 ？Arduino概述......................................................104
4.1？创客文化.....................................................................................................................104
4.2 Arduino的由来............................................................................................................106
4.3 Arduino开发板及其扩展板........................................................................................107
4.3.1 Arduino开发板型号 .........................................................................................107
4.3.2 Arduino扩展板 .................................................................................................110
4.4 Arduino UNO基本结构及主芯片介绍......................................................................113
4.5 Arduino IDE软件平台介绍........................................................................................116
4.6 Arduino语言基础和程序结构....................................................................................120
4.6.1 数字I/O口的基本使用 .....................................................................................121
4.6.2 模拟I/O口的基本使用 .....................................................................................122
4.7？图形化开发软件Fritzing介绍 ....................................................................................123
4.8 Arduino简单应用........................................................................................................130
4.8.1 LED灯控制实验...............................................................................................130
4.8.2 按钮控制LED灯实验.......................................................................................132
习题......................................................................................................................................135
第5章 ？Arduino相关电子元件介绍..................................... 137
5.1？电子元件介绍.............................................................................................................137
5.2？各类传感器.................................................................................................................140
5.3？综合应用案例.............................................................................................................162
5.3.1 RFID读卡实验 .................................................................................................162
5.3.2 自动灌溉 ..........................................................................................................165
5.3.3 蓝牙模块应用 ..................................................................................................167
5.3.4 ESP8266联网应用 ...........................................................................................171
习题......................................................................................................................................181
第6章 ？物联网云平台介绍................................................183
6.1？物联网云平台.............................................................................................................183
6.1.1 中国移动OneNET平台....................................................................................184
6.1.2 中国联通物联网平台2.0 .................................................................................185
6.1.3 华为OceanConnect物联网平台.......................................................................186
6.1.4 中兴ThingxCloud兴云 .....................................................................................187
6.1.5 阿里云物联网平台 ..........................................................................................187
6.1.6 腾讯的QQ物联.................................................................................................189
6.1.7 百度智能云平台 ..............................................................................................190
6.1.8 小米IoT开发者平台.........................................................................................191
6.1.9 IBM Watson物联网平台..................................................................................191
6.1.10 微软Azure IoT................................................................................................192
6.1.11 西门子MindSphere.........................................................................................192
6.1.12 海尔U+智慧生活平台 ...................................................................................193
6.1.13 涂鸦智能平台 ................................................................................................194
6.2？阿里云物联网平台注册.............................................................................................194
6.2.1 注册阿里云平台 ..............................................................................................194
6.2.2 阿里云添加产品设备 ......................................................................................198
6.3 MQTT软件的基本使用..............................................................................................202
习题......................................................................................................................................214
第7章 ？物联网智能家居系统介绍........................................ 215
7.1？物联网智能家居系统概述.........................................................................................215
7.2？物联网智能家居系统模拟仿真.................................................................................219
7.3？基于Arduino的智能家居温湿度系统........................................................................229
7.4？鸿雁智能家居系统应用案例.....................................................................................244
习题......................................................................................................................................253
第8章 ？物联网智慧农业系统应用........................................254
8.1？智慧农业应用系统概述.............................................................................................254
8.2？物联网智慧农业系统模拟仿真.................................................................................259
8.3？基于Arduino和树莓派智慧农业系统........................................................................273
8.3.1 树莓派基本介绍 ..............................................................................................273
8.3.2 基于树莓派和DHT11数据上云操作 ..............................................................284
8.3.3 基于Arduino和树莓派智慧农业环境监控系统 .............................................291
习题......................................................................................................................................311
参考文献......................................................................... 312


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王磊 ：学习工作经历：2006年6月 天津理工大学 本科毕业；2015年6月 西北工业大学 硕士毕业；2003年至今 上海建桥学院信息技术学院工作。教学经历：2005年开始从事教学工作，承担过的课程包括网络综合布线与测试，互联网及其应用，计算机应用基础，计算机网络技术，信息安全，单片机原理与接口技术，物联网应用技术等。？

本书内容丰富、结构合理，并配有丰富的微课资源。？