智能硬件设计与维护是电子信息相关专业一门专业必修课程，在整个电子信息体系中占有重要地位，并且已成为其他理工专业的热门选修课。智慧安防、智慧能源管控、智慧教室、智慧宿舍等智慧校园智能硬件落地场景，为《智能硬件设计与维护》课程提供了丰富的教学案例及维护场景。《智能硬件设计与维护》课程以智慧校园内具体智慧化场景的智能硬件的设计方法、设计过程及维修维护技巧为课程主要内容组织教材编写，教学与智慧校园相辅相成，以教学促进智慧校园智慧化提升，以智慧校园真实案例丰富施教进程，并在施教过程中，促进学生动手实践，培育大国工匠精神。课程以智慧校园能源管控系统中用到触摸灯控开关、远程控制断路器及电流过载保护器为主要载体，适当降低难度后形成教学案例，以智慧教室和智慧宿舍内的其它实例为触类旁通案例，以生活中的一些小智能硬件为举一反三案例，让同学们反复练习，从被动设计实践到孰能生巧，逐渐形成动手实践能力和迁移能力，达到学科规定的相关行业企业首岗能力目标。本书概念严谨、逻辑推理严密，语言精练，可以作为计算机类专业或电子信息类相关专业的专科教材，也可供从事电子信息行业硬件工作的科技工作者参考。

本书的主要特点有：（1）以智慧校园真实场景和案例为基础，接地气；（2）以纯国产立创EDA软件为设计工具，简单易用，并且具有丰富的线上共享资源库，支持国产，拒绝卡脖子；（3）知识点有机结合，打通《电路基础》、《计算机辅助设计》、《单片机原理》、《C语言编程》、《C#软件设计》等课程，按需讲解知识点、够用即止，培养学生自主查找资料并应用于实际开发实践的能力，避免了学一门课忘一门课、理论深度太深无法掌握、学不能致用等尴尬场地；（4）设计与维护有机结合，以设计促维护，实现智能硬件设计能力与系统维护能力的有机统一，相互相成，设计过程中学习维护技巧，维护过程促进设计细节的思考和系统改善策略的行成，培育大国工匠精神；（5）重实践但不轻视理论，在实践中穿插理论教学，在理论教学中提高实践方法和思维能力，课程配备焊台、风枪、万用表等基础工具，并为学生提供电子元器件支持，让同学们有亲自动手设计、制作、调试智能硬件的动手机会，鼓励优秀作品参加各类挑战杯比赛。

随着电子技术的迅猛发展，智能硬件产品遍布社会的各个角落，从军用电子智能硬件、工业智能硬件到民用智能硬件，各类产品层出不穷，比如婴儿智能摇篮、智能玩具，成人智能手环、遥控车、无人机，老年人智能血压计、智能看护仪等。可以说只要有人的地方，就有智能硬件产品的存在，智能硬件在为人们的生活带来方便的同时，也提高了人们的生活舒适度，智能硬件逐渐被大众接纳，走进了老百姓的生活中。智能硬件在智慧安防、 .慧能源管控、 智慧教室、智慧宿舍等智慧校园场景的具体应用，为智能硬件设计与维护课程提供了丰富的教学案例和实训场景。《智能硬件设计与维护》课程以智慧校园和相关行业内具体智慧化场景的智能硬件的设计方法、设计过程及维修维护技巧为主要内容，以智能硬件在智慧校园、智能家居、智能建筑等领域的真实案例丰富施教进程，并在施教过程中，促进读者动手实践，培育大国工匠精神。课程以智慧校园能源管控系统中用到的触摸灯控开关系统、远程控制断路器系统及读卡计费系统为主要载体，适当降低难度并确保实践教学安全性后形成教学案例，以智慧宿舍内的相似实例为案例，举一反三，以生活中的一些小智能硬件为触类旁通案例，让同学们反复设计、练习，从被动设计实践到熟能生巧，逐渐形成动手实践能力和迁移能力，达到学科规定的相关行业企业首岗能力目标。本书的主编由方武和曹振华两位老师担任，郭继伟、李文娟、李慧姝、杨佳奇为副主编。本书的主要特点如下：（1）以智能硬件在智慧校园、智能家居、智能建筑等真实场景应用为基础，接地气，易实践。（2）以纯国产立创EDA软件为设计工具，简单易用，并且具有丰富的线上共享资源库，支持国产，拒绝卡脖子。（3）知识点全面且有机结合，打通电路基础计算机辅助设计单片机原理C语言程序设计C#软件设计等课程，按需讲解知识点、够用即止，培养读者自主查找资料并应用于实际开发实践的能力，避免了读者陷入学一门课忘一门课、理论深度太深无法掌握、学不能致用等尴尬境地。（4）设计与维护有机结合，以设计促维护，实现智能硬件设计能力与系统维护能力的有机统一，相辅相成，设计过程中学习维护技巧，维护过程中促进设计细节的思考和系统改善策略的形成，培育大国工匠精神。（5）重实践但不轻视理论，在实践中穿插理论教学，在理论教学中提高实践方法和思维能力。课程配备焊台、风枪、万用表等基础工具，并为读者提供电子元器件支持，让同学们有亲自动手设计、制作、调试智能硬件的机会，鼓励优秀作品参加各类挑战杯比赛。（6）全流程按企业开发步骤展开，教学即是实战，从设计、制版、采购、贴片、维修到软件开发、调试等，开发难度适当降低，但工艺技能点面面俱到。本教程的编写得到了深圳市嘉立创电子服务有限公司杨林杰、贺定球、吴波等工程师的大力支持，嘉立创PCB打样平台为读者定期提供免费打样机会，减轻读者的经济压力；信息技术学院物联网应用技术专业卢爱红、冯蓉珍、李文娟、杨佳奇等多位博士在视频录制、教学案例梳理等方面提供支持，冯蓉珍等老师在教材统稿方面提供了大力支持，在此一并感谢。为了方便教学，本书还配有电子课件等资料，任课老师可以发邮件至hustpeiit@163.com索取。

方武，1981.7，苏州经贸职业技术学院信息技术学院副院长，副教授，博士，企业博士后，研究生毕业于中国地质大学（武汉），专注于嵌入式系统、人工智能技术及机器视觉方面的技术研究。近五年主持近年来主持江苏省科技计划产学研项目1项，江苏省高校自然科学研究面上项目 1 项，市厅级科研项目 2 项，院级课题 2 项，横向课题 3 项。作为骨干成员参与国家自然科学基金项目 2 项，湖北省部级项目 2 项，江苏省部级项目 1 项，苏州市 厅级项目 2 项，横向课题 4 项。发表相关论文 18 余篇；获得授权发明专利 6 项，新型实用专利 6项，软件著作权 4 项。

项目一　智慧能控触摸灯控开关系统设计/005任务1-1　智慧能控触摸灯控开关系统设计任

务书/006

任务1-2　智慧能控触摸灯控开关系统设计知

识强化/009

任务1-3　智慧能控触摸灯控开关系统原理图

设计/023

任务1-4　智慧能控触摸灯控开关系统PCB图

设计/027

任务1-5　智慧能控触摸灯控开关系统用料采

购/036

任务1-6　智慧能控触摸灯控开关系统集成

/038

任务1-7　智慧能控触摸灯控开关系统验收交

付/049

任务1-8　行业拓展案例　智慧宿舍雨滴报警

系统设计/051

任务1-9　行业拓展案例　家庭小夜灯开关设

计/052





项目二　智慧能控远程断路器系统设计/054任务2-1　智慧能控远程断路器系统设计任务

书/055

任务2-2　智慧能控远程断路器系统设计知

识强化/058

任务2-3　智慧能控远程断路器系统原理图

设计/073

任务2-4　智慧能控远程断路器系统PCB图

设计/075

任务2-5　智慧能控远程断路器系统集成及

维护推理/081

任务2-6　智慧能控远程断路器系统程序设

计/085

任务2-7　智慧能控远程断路器系统验收交

付/109

任务2-8　行业拓展案例　基于51单片机的

远程电控系统设计/111

任务2-9　行业拓展案例　家庭智能新风控

制系统设计/112





项目三　智慧能控读卡计费系统设计/114任务3-1　智慧能控读卡计费系统设计任务

书/115

任务3-2　智慧能控读卡计费系统设计知识

强化/117

任务3-3　智慧能控读卡计费系统原理图设

计/122

任务3-4　智慧能控读卡计费系统PCB图设

计/124

任务3-5　智慧能控读卡计费系统集成及维

护推理/127

任务3-6　智慧能控读卡计费系统程序设计

及在线调试/129

任务3-7　智慧能控读卡计费系统验收交付

/153

任务3-8　行业拓展案例　基于51单片机的

RFID门禁系统设计/155

任务3-9　行业拓展案例　基于STM32单片机

RFID考勤系统设计/156





　　　　学期总结/157总结A　成果讲评/158

总结B　期末答疑/158





　　　　附录/160附录A　制板工厂参观/161

附录B　设计平台/162

附录C　开源平台/163

附录D　常用工具之万用表/164

附录E　 SMT贴片工艺/165

附录F　 C语言基本语法/167

附录G　 C#语言基本语法/172

附录H　课程标准/177





　　　　参考文献/200