智能机房的教学设备管理系统的设计.docx

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1、摘 要如今各所学校的教学设备管理处于一个初级的阶段，缺少了智能化。机房的设备需要有老师或同学到达课室才能够开启，下课之后也需要人工关闭设备，对于平常的使用不够便利。在老师的授课过程当中需要使用到学校机房当中的多媒体设备时，如果发现设备无法使用、机器出现故障，再去联系在学校多媒体课室附近值班的工作人员去处理，这当中就会花费比较多的时间，耽误了课堂上的时间，也耽误了学生学习的效率。优化教学环境，提升信息化，数字化多媒体智能机房的工作效率，这些都必须建立和设计一个可靠可行的中控系统来统一操作和管理。服务器-客户机，也就是Client-Server(C/S)结构的智能机房系统则是不二的选择。本次智能机

2、方的教学系统的毕业论文多展示的研究方向就是作为技能基本教学控制系统的一个基础研究，包含了空调设备的远程开启与关闭的控制、多媒体课室机房电脑的开启与关闭的控制、投影仪的远程开启关闭的控制、投影屏幕的开启与关闭的控制、设备使用时长的统计、以及设备故障时报的报警和移动终端APP的设计,我们可以根据手机app上面的显示，可以远程控制智能机房当中的设备，并且知道设备的运转情况和故障情况。关键词：C/S；机房；智能；多媒体；管理Design of Teaching Equipment Management System For Intelligent Computer RoomAbstractNowada

3、ys, the teaching equipment management of each school is in a primary stage, lack of intelligence. Machine room equipment needs to have teachers or classmates to reach the classroom to open, after class also need to manually turn off the equipment, for the usual use is not convenient. In the teachers

4、 teaching process need to use the school room in the multimedia equipment, if found that the equipment cant be used, machine failure, and then to contact the school multimedia classroom near the staff on duty to deal with, which will spend more time, delay the classroom time, but also delay the effi

5、ciency of students learning. To optimize the teaching environment, improve the efficiency of information and digital multimedia computer room, these must establish and design a reliable and feasible central control system to unify operation and management. Server-client, the client-server (C/S) stru

6、cture of the smart room system is the choice.The smartphone teaching system of the graduation thesis more show the direction of research is as the basic teaching skills a basic research of the control system, includes the air conditioning remote control rooms, multimedia classrooms opened and closed

7、 the computer opening and closing control remote open closed control, projectors, projection screen open and closed control, equipment when using long statistics, as well as the equipment failure times alarm and the design of the mobile terminal APP, we can according to the phone APP, according to t

8、he above can be remote control of intelligent computer room equipment, and know that running condition and fault condition of the equipment.Keywords: C/S；Multimedia Classroom；Intelligent；Multimedia；Management目 录1 前言11.1 课题研究背景以及现状分析11.1.1 课题研究背景11.1.2 现状分析11.2 本文研究内容21.2.1 研究目标21.2.2 研究内容21.2.3 拟解决的

9、关键问题32 智能机房的教学设备管理系统的设计思路原理和功能32.1 智能机房的教学设备管理系统的设计的简介32.2 智能机房的教学设备管理系统的结构和功能42.2.1 智能机房的教学设备管理系统的结构42.2.2 智能机房的教学设备管理系统的功能52.3 系统软件设计思路和原理63 硬件部分63.1 基于嵌入式设备使用系统的硬件设计概述63.2 STM3273.2.1 STM32F103C8T6简介73.2.3 STM32F103C8T6的特点83.3 光度感应器及其工作原理103.4 ESP8266部分113.5 电路设计124 软件设计124.1 软件开发工具包MDK134.2 TCP/

10、IP传输控制协议144.3 C/S(Client-Server）结构154.4 投影故障处理控制程序部分165 实物测试与效果展示185.1模拟机房设备开启与关闭效果展现195.2 投影机工作故障功能效果展现226 总结与展望23参考文献25谢 辞26附 录281 前言1.1 课题研究背景以及现状分析1.1.1 课题研究背景如今各所学校的教学设备管理处于一个初级的阶段，缺少了智能化。机房的设备需要有老师或同学到达课室才能够开启，下课之后也需要人工关闭设备，对于平常的使用不够便利。而且基本上都是在设备出现故障之后再去维护，设备维修人员要一直长期驻扎在学校多媒体课室附近的现场。在老师的授课过程当中

11、需要使用到学校机房当中的多媒体设备或者普通多媒体课室当中的多媒体设备时，如果发现设备无法使用、机器出现故障，或者操作失误导致故障的时候，再去联系驻扎在学校多媒体课室附近现场的工作人员去处理，这当中就会花费比较多的时间耽误了课堂上的时间，也耽误了学生学习的效率。如果就现场工作人员也无法及时处理的话，那么将会延误更多课堂的时间，耽误了老师的教学工作，更加耽误了学生的学习。但是多媒体课室和现代教学楼课室都有非常多样的多媒，比如说空调投影仪，比如说电脑、音响等等，无论是哪一个部分出现了故障和在哪一个部分出现了操作的失误都会影响到，学生的课堂影响到，老师的教学工作。那么在这个时候，传统多媒体课室和教学机

12、房的弊端就凸显了出来，无法通过设备的维护和更换情况去系统评估设备的性能。为了提高机房教学设备的管理水平，我们需要使用智能化的教学设备管理系统。使用本系统可以根据开关门的时间提前开启和关闭机房内的投影、电脑、灯光、空调等设备，设备自动开启与关闭，不需要老师提前到课室开启，新来的老师不用担心不会开启设备，离开课室的时候也不用怕忘记了关设备。当设备发生故障时，系统会自动上报，设备维修人员就可以在上课前把设备修好，不耽误上课时间，在上课时设备突然发生故障，也可以手动上报。本系统还会记录教学设备的使用信息，并对使用的时长作出统计，到了设备需要报废时会发出提醒。相比于如今大多数的传统设备管理方式，本系统在

13、实用性与便利方面都有不少的进步。因此，实现学校智能机房的教学设备管理系统是信息时代发展的必然结果。1.1.2 现状分析进入21世纪以来，信息技术在我国内发生了飞速的发展。信息化的课堂就是其中的代表产物之一。为了适应社会的飞速发展，提高教学的水平、技术以及环境。广东省内的高等院校都对多媒体课室进行了大力的投资，多媒体课室的数量不断上升，用来满足日渐增长的信息化教学的要求。不断改善的教学环境和多功能多媒体的技术手段受到了非常多学生和老师的欢迎和认可。根据广东省高等学校十一五信息化建设参考标准评价指标体系，高等学校学生数量和教学计算机的数量比值应该不小于0.40，而实际上广东省内的大多数高校多媒体课

14、室已经占到了课室总量的超过80%，学生数量与教学计算机的数量更是远远高于广东省高等学校十一五信息化建设参考标准评价指标体系的要求。但在这些数据的背后，我们可以看到，这些越来越多的多媒体课室的数量会造成多媒体课室对于学校的管理上的难度，不仅仅是使用规划的难度，还有技术上面的难度。而这些随之而来的难度将会对学校多媒体课室管理带来很多的工作量。因此，我们去正确地使用多媒体课室的功能、避免失误操作和错误操作，来发挥多媒体课室的更大价值，更有效地提高教学的质量和教学的效率。成为现在所有高校和多媒体课室设计的一个重要问题。出现上述各种问题的原因很有可能是因为很多高校的多媒体设备，并不是同一时期购买的同一时

15、代的产品。而不同的产品型号、不同的厂商，不同的品牌和设计的差异，会给到我们的教师和同学们不一样的操作标准和操作流程，因此，失误操作和错误操作导致的机房的计算机设备和多媒体设备故障就成为了一个很大的问题。这些故障的产生轻则会影响课堂的秩序和教学的进度，以及授课的效率的影响，重则会产生学校财产的损失，甚至是对学生和教师人身安全的损害。 为了避免上述的故障和失误，对学校的经济和同学以及老师的人身安全。和财产的损害。除了要提高管理人员的技术水平，提高使用人员的操作规范之外，还要设计一种可以适用多种型号品牌和不同时期多媒体设备的中控系统。这样学校中大量的多媒体设备就能够得到及时和有效的、使用管理和维护了

16、。1.2 本文研究内容1.2.1 研究目标设计一个系统让机房管理员可以根据机房使用的时间设定机房内电脑、投影仪等设备的提前开启和关闭；当设备发生故障时能手动上报和系统自动上报给管理员；记录教学设备的使用信息并进行统计，当设备需要报废时提醒设备管理员。1.2.2 研究内容（1）到了设定的时间如何使设备开启与关闭；（2）如何判断设备发生了故障；（3）记录设备开启与关闭的时间和使用时长；（4）对设备使用的时长进行统计并设定报废期限；（5）到达设备报废期限时如何上报管理员。1.2.3 拟解决的关键问题（1）定时时间的设定；（2）设备使用记录的储存；（3）设备使用时长的统计；（4）系统与管理员信息的交互

17、。2 智能机房的教学设备管理系统的设计思路原理和功能2.1 智能机房的教学设备管理系统的设计的简介在进入了20世纪20年代的今天，科学技术电子信息技术飞速发展。我国在诸多技术领域都已达到了世界先进的水平。智能信息时代正在到来，信息化的课堂就是其中的代表产物之一。为了适应社会的飞速发展，提高教学的水平、技术以及环境。广东省内的高等院校都对多媒体课室进行了大力的投资，多媒体课室的数量不断上升，用来满足日渐增长的信息化教学的要求。不断改善的教学环境和多功能多媒体的技术手段受到了非常多学生和老师的欢迎和认可。 随着多媒体课室和智能机房在高校的知中的占比越来越高，数量越来越多，为了可以切实的提高高校教师

18、使用多媒体机房计算机设备时的授课效率，提高学生上课的学习效率和课堂效率，降低多媒体课室设备机房的故障率，提高教师的操作水平和使用规范成为了一个非常重要的问题。因此，在现有的建设于不同年代的机房、采购的不同批次、不同品牌不同型号的设备、有着不同的操作规范和操作要求的情况给设备降低故障的概率，统一操作规范操作规程，来降低教师和学生不必要的时间的损失，甚至财产的损失，以及对于高校来说的财产损失，优化教学环境，提升信息化，数字化多媒体智能机房的工作效率，这些都必须建立和设计一个可靠可行的中控系统来统一操作和管理。早在国外，就已开始研发了智能机房系统，这个智能多媒体机房操作系统是建立在电子科技技术，信息

19、技术，通信技术，自动化技术等等的高度应用和同一的基础之上的。是将设计的软件和硬件设计的程序以及实际高校多媒体课室机房当中的设备进行有效的联系和控制。是电子信息技术网络通讯技术自动化技术与基础设施的协调统一的产智能机房系统是可以提高教师和同学们在使用过程中的效率进行多方面立体式的教学和知识的展现。提高机房系统的运转的效率，也可以适用于多种多样不同型号、不同批次、不同品牌、不同种类的设备。并且节约了人力资源和物力的资源，满足了日常生活当中和教学当中的需要，降低了能源的消耗，也减少了污染的排放，无论是对于时间、效率、基金、还是环境都是非常友好的。智能机房系统的普遍应用也必将推动我国在信息技术、通讯技

20、术、自动化技术、包括人工智能技术的发展。当然，万丈高楼平地起。在没有系统的理论知识和扎实的技术基础、底层的研发成果出来之前，都是纸上谈兵。我们必须先从一个完整的智能机房的中控系统的基础开始，设计一个可行的方案，也可以为日后智能控制系统发展做一个有力的铺垫。因此本次智能机房的教学系统的毕业论文多展示的研究方向就是作为技能基本教学控制系统的一个基础研究，包含了空调设备的远程开启与关闭的控制、多媒体课室机房电脑的开启与关闭的控制、投影仪的远程开启关闭的控制、投影屏幕的开启与关闭的控制、设备使用时长的统计、以及设备故障时报的报警和移动终端APP的设计,我们可以根据手机app上面的显示，可以远程控制智能

21、机房当中的设备，并且知道设备的运转情况和故障情况。根据这些情况再来做相应处理，既节约了人工跑过来检测维修的时间，也避免了设备差异带来的操作失误，可以有效提升设备的使用效率和降低设备的使用成本，分析机房的实时使用情况，同时也对机房设备进行检测，采集实时使用时长数据并通过显示屏展现给老师。2.2 智能机房的教学设备管理系统的结构和功能2.2.1 智能机房的教学设备管理系统的结构服务器（电灯科技提供的服务端程序）客户机（APP）数据请求图2.1 两层C/S（Client-Server）结构如图2.1所示，本设计采用的是服务器-客户机，也就是Client-Server(C/S)结构。C/S结构通常采取

22、两层结构。服务器负责数据的管理，客户机负责完成与用户的交互任务1。Stm32f103c8t6继电器1（控制幕布升）继电器2（控制幕布降）继电器3（开或关投影机电源）源）继电器4（开或关空调）继电器5（开或关电脑）继电器6（开或关幕布探头）5V、12V电源接口时钟电路、复位电路存储器蜂鸣器LEDESP8266图2.2 设备管理系统的系统结构图如图2.2所示，本设计智能机房的教学设备管理系统的系统结构如上图，由STM32F103C8T6单片机、五个继电器、电源接口、时钟电路、复位电路、存储器、蜂鸣器和LED组成。其中五个继电器分别控制了投影机、投影幕布、幕布探头的开关、升降和机房电脑的开关，其中L

23、ED灯用来作为故障报警时的报警灯，以及模拟投影机开启工作发出投影光线时的状态。2.2.2 智能机房的教学设备管理系统的功能如下图2.3所示，机房教学设备管理系统的主要功能分为用户管理功能、故障管理报警功能、移动终端（APP）设计功能、使用时长管理功能、投影使用情况管理功能、PC控制管理功能、机房空调控制管理功能等七大模块。其中在本设计中主要演示的是投影使用情况管理功能和故障报警功能，其余功能模块以模拟演示的方式呈现。机房的教学设备管理系统用户管理功能设备故障管理系统移动终端管理功能使用时长管理功能投影使用情况管理功能电脑控制管理功能机房空调控制管理功能图2.3 设备管理系统功能图2.3 系统软

24、件设计思路和原理在本设计中，作为芯片的stm32f103c8t6单片机通过以太网接受到上位机的指令，通过人控制手机中的APP来开启和关闭课室机房中相应的设备。整个系统主要包括主控模块、网络通信模块、电源管理控制模块、状态检测及报障模块、A/D转换模块、单片机信号处理模块。上位机是通过以太网给单片机发送开启学校机房中相应的设备或关闭该设备的命令，APP则是通过单片机给所有的功能节点发送命令的，因此，智能机房中所有设备可通过上述流程同时开启或关闭。在本次毕业设计中，主要演示的是投影使用情况管理功能和故障报警功能，其余功能模块以模拟演示的方式呈现。在投影使用情况管理功能及其投影屏幕使用情况管理功能中

25、，对于投影的工作状态自动检测，使用广度传感器测量投影机的光路状态，经过采样保持电路，送到 A/D 转换器，实现对投影机光路状态的实时检测。3 硬件部分3.1 基于嵌入式设备使用系统的硬件设计概述本次设计的硬件部分主要涉及到实物中传感器与芯片之间的连接，可视为电路设计部分，主要根据芯片各引脚的属性以及功能进行设计。本此毕业设计作品智能机房的教学设备管理系统使用芯片为STM32F103C8T6，另外有五个继电器、电源接口、时钟电路、复位电路、存储器、蜂鸣器和LED组成。其中五个继电器分别控制了投影机、投影幕布、幕布探头的开关、升降和机房电脑的开关，其中LED灯用来作为故障报警时的报警灯，以及模拟投

26、影机开启工作发出投影光线时的状态。3.2 STM32STM32是一款经典MCU（单片微型计算器），它提供了一个32位产品系列，该产品系列具有很高的性能、实时功能、数字信号处理以及低功耗，低电压操作，同时保持了完整的集成和易于开发的特性2。使该系列产品成为卓越的平台，无论是针对独特的项目，还是针对整个平台的决策，STM32系列之间的便捷移植性都会缩短产品的设计时间和上市周期。STM32系列是广泛用于各种产品中的一些最受欢迎的微控制器。他们还拥有来自多个微控制器开发论坛的出色支持基础。STM32微控制器提供了大量的串行和并行通信外围设备，可以与各种电子组件接口，包括传感器，显示器，照相机，电动机等

27、。所有STM32变体都带有内部闪存和RAM。STM32提供的性能范围相当广泛。一些最基本的变体包括STM32F0和STM32F1子系列，这些子系列的时钟频率仅为24 MHz，并提供多达16个引脚的封装。在另一个性能极限下，STM32H7的工作频率高达400 MHz，并提供多达240个-引脚的封装。3.2.1 STM32F103C8T6简介STM32F103C8T6同样也是属于STM32系列32位Flash的微控制器，是中密度性能线，采用48引脚LQFP封装的ARM Cortex-M3 32位微控制器。STM32 F1系列是基于STM32 F1系列的第一批STM32微控制器。ARM Cortex

28、-M3内核并考虑了其主流ARM微控制器。随着CPU速度，内部存储器大小和各种外围设备的发展，F1系列随着时间的推移而发展。F5线有五条：连接性（STM32F105 / 107），性能（STM32F103），USB访问（STM32F102），访问（STM32F101），值（STM32F100）。STM32是72 MHz处理器。完整的零件号STM32F103C8T6解码为C8 = 128 KB闪存，20 KB RAM，48针LQFP。STM32 F1xx开发板提供了广泛的范围。在这里，我们将使用一个简单的板，也称为BLUEPILL。一个非常高效且经济的模块，易于使用。STM32F103C8T6工作

29、电压范围为2V至3.6V，配有64KB的闪存和20KB的SRAM、CRC计算单元、96位唯一ID，2个12位、1s A / D的转换器（最多可达10个通道），并有7通道的DMA控制器和3个通用的定时器和1个高级控制的定时器，还有37个快速I / O端口、以及串行线调试（SWD）和JTAG接口、2个SPI，2个I2C，3个USART，1个USB和1个CAN接口3。其环境工作温度范围为零下四十摄氏度到零上八十五摄氏度。3.2.2 ST32F103C8T6单片机的优势 在过去的十几年里，Arduino已经成为快速原型制作、业余爱好项目、或者是一个初学者的首选开发板，帮助他们开始电子事业。但我们都知道

30、Arduino电路板的局限性，就是它的缓慢,只有16兆赫,内部硬件没有足够的处理能力或RAM和Flash运行一个基于FreeRTOS应用程序，即使能够运行，效果也不理想。因此，STM32F103C8T6微控制器的开发板就成为了上佳之选，它被人们称为“蓝色药丸”。该STM32微控制器基于意法半导体公司制造的ARM Cortex-M3架构。STM32F103C8T6是一个非常强大的微控制器，它的CPU是32位的，如下图3.1显示了一个典型的STM32蓝色药丸板的正面和背面。正如我们所看到的，电路板的布局非常简单。图3.1 STM32F103C8T6各部分注释图3.2.3 STM32F103C8T6

31、的特点STM32F103C8T6包含主要的MCU-STM32F103C8T6在一个四轴平面封装中。复位开关-复位单片机。microUSB端口-用于串行通信和电源。引导选择跳线-用于选择引导内存的BOOT0和BOOT1跳线。32.768KHz振荡器- RTC时钟。用于使用ST-Link进行编程和调试。3.3V稳压器(底部)-将5V转换为3.3V，为MCU供电。在板的长边，有连接各种模拟和数字IO和电源相关的引脚。如下图3.2所示，显示了主板的引脚配置以及每个引脚支持的不同功能。STM32F103C8T6有多达112个的快速的I/O端口，另外根据模型的不同，有：26个、37个、51个、80个和11

32、2个I/O端口4，所有这些端口都会映射到16个外部中断向量。DMA是一个12通道的DMA控制器。STM32 F103C8T6支持的外设有:SPI、定时、DAC、UART、IIC和ADC5。除了模拟输入外，它们均可接受高达5V的输入。STM32F103C8T6内核的最高工作频率是72MHz和1.25DMIPS/MHz。STM32F103C8T6的三个12位us级A/D转换器(16通道):A/D测量范围:0-3.6v，双采样和保持能力，和集成在芯片上的温度传感器。2通道12位D/A转换器6。时钟、复位和电源管理2.0-3.6v电源和I/O接口驱动电压。开机复位(POR)，关机复位(PDR)，可编程

33、电压检测器(PVD)，单循环乘法和硬件除法。STM32F103C8T6内部40 kHz RC振荡电路，用于CPU时钟的锁相环，32kHz晶体振荡器与校准的RTC。集成32-512KB闪存，6-64KB SRAM内存。4-16MHz晶体振荡。预埋前工厂化调整的8MHz RC振荡电路。图3.2 STM32F103C8T6引脚图解STM32F103C8T6的功耗非常低，低功耗模式有三种，分别是:休眠模式、停止模式和待机模式。用于RTC和备份寄存器的VBAT。调试模式有串行调试(SWD)和JTAG接口。STM32F103C8T6最多有11个定时器:4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或

34、脉冲计数器。STM32F103C8T6有2个16位6通道高级控制定时器:最多6个通道可用于PWM输出。STM32F103C8T6有2个计时器(独立/窗口)7。Systick计时器:一个24位的反向计数器。两个16位基定时器用于驱动DAC。STM32F103C8T6的三个SPI接口(18 Mbit/s)，两个和IIS重用。能源接口(2.0 b)。USB 2.0全速端口。SDIO接口。ECOPACK软件包是STM32F103xx系列单片机ECOPACK软件包形式8。智能机房设备管理系统中STM32F103C8T6引脚电路原理图如图3.3所示。图3.3 STM32F103C8T6引脚电路原理图3.3

35、 光度感应器及其工作原理光度传感器通常用于移动设备，如手机、平板电脑和笔记本电脑。即使它是一个装在设备上的模块或者机器，但它依然可以像人眼一样识别和感知周围环境当中的光线。从而让单片机接收到周围光线的信号，从而控制自身设备光源亮暗的显示在大白天或明亮的环境下，由于进入光度传感器的光量，手机可以关闭背光。另一方面，由于背光耗电，影响了续航时间，这时在晚上打开它，它的便携产品就很有用，而且会进入相对节电的模式。在手机组件中，显示部分约使用300mW 400mW。长时间高亮度显示，增加了功耗，大大降低了电池寿命。但是，我们依旧可以通过调光来降低功耗。3.4 ESP8266部分ESP8266ESP82

36、66是一款低成本的Wi-Fi微芯片，如下图3.4所示，具有完整的TCP/IP协议栈和微控制器功能，由中国上海的Espressif系统公司生产。92014年8月，第三方制造商ai -Thinker制造的ESP-01模块首次引起了西方制造商的注意。这个小模块允许微控制器连接到Wi-Fi网络，并使用hayes风格的命令进行简单的TCP/IP连接。然而，一开始芯片上几乎没有英文文档和它所接受的指令。10非常低的价格,有很少的外部组件模块,这表明它可能最终会很便宜,吸引了许多黑客探索模块,芯片和软件,以及中国翻译文档。11图3.4 ESP8266Wi-Fi微芯片ESP8285是一款内置1mib闪存的ES

37、P8266，允许构建能够连接Wi-Fi。的单片机设备。2014年，Espressif系统公司发布了一个软件开发工具包(SDK)，可以直接对芯片进行编程，因此无需单独的微控制器。从那时起，已经有许多官方的SDK从Espressif发布;Espressif维护两个版本的SDK一个基于FreeRTOS，另一个基于回调。可以替代Espressif官方SDK的是基于Max Filippov维护的GNU Compiler Collection (GCC)工具链的开源ESP-Open-SDK。3.5 电路设计 在本次对智能机房的毕业设计中，设计了机房PC、空调、投影仪、屏幕等设备的开启与关闭的远程控制。另外

38、，如上面提到的，机房中最重要的计算机设备同样也可以实现远程的开启与关闭。4 软件设计根据设计思路，智能机房的教学设备管理系统的软件流程大体分为设备故障报警中的投影仪故障报警功能以及APP端设备开启与关闭控制及使用时长显示功能。其中，设备故障报警中的投影仪故障报警功能中基于光度感应器原理的设计流程框图如下图4.1所示：否是开始上电初始化是否感应到投影机的光线？工作正常结束蜂鸣器报警、APP显示投影故障图4.1 投影仪故障报警功能流程框图另外，智能机房的教学设备管理系统的APP端设备开启与关闭控制及使用时长显示功能框图如下图4.2所示。开始上电初始化显示结束故障检测定时设置使用时长检测图4.2 A

39、PP上功能显示模块图4.1 软件开发工具包MDK针对STM32所运用的软件开发工具包SDK为Arm Keil MDK。Keil MDK适用在完成所有STM32设备的软件开发解决方案。包括 C/C+ Compiler, IDE/Debugger, CMSIS, RTOS。Keil MDK是针对各种STM32微控制器家族的最全面的软件开发解决方案，提供创建、构建和调试嵌入式应用程序所需的一切。MDK包括真正的Arm编译器和易于使用的Keil uVision IDE/Debugger，它与STM32CubeMX和软件包接口。MDK还提供各种专业的中间件组件。Keil MDK能完美支持Cortex-M

40、 V8、Cortex-M、Cortex-A、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件，还可使用在安全性较高要求的应用中和工程需要编译器长期支持的环境。它不仅拥有业行领先的ARM C/C+编译工具链，还能提供前期虚拟器模型，满足新架构下的软件验证。Keil MDK拥有稳定的Keil RTX，小封装实时操作系统（带源码）12，适用于Vision4 IDE集成开发环境，调试器和仿真环境，还能给TCP/IP网络套件提供多种的协议和各种应用、保证IoT应用安全连接到互联网需要、提供带标准驱动类的USB设备和USB主机栈、为带图形用户接口的嵌入式系统提供了完善的GUI库支持。134.2 TCP/IP

41、传输控制协议TCP/IP或传输控制协议/Internet协议是用于互连Internet上的网络设备的一组通信协议。整个Internet协议套件一组规则和过程-通常被称为TCP/IP，尽管套件中还包含其他协议。TCP/IP协议套件充当Internet应用程序与路由/交换结构之间的抽象层。TCP/IP通过提供端到端通信来指定如何在Internet上交换数据，这些通信可以识别如何将其分解为数据包，在目的地进行寻址，传输，路由和接收。TCP/IP几乎不需要中央管理，它旨在使网络可靠，并能够从网络上任何设备的故障中自动恢复。Internet协议套件中的两个主要协议具有特定的功能。TCP定义应用程序如何创

42、建跨网络的通信通道。它还可以管理消息如何组合成较小的数据包，然后再通过Internet进行传输，并按正确的顺序在目标地址处重新组合。IP定义了如何寻址和路由每个数据包以确保其到达正确的目的地。网络上的每台网关计算机都会检查这个IP地址，以确定将消息转发到的位置。子网掩码是告诉计算机或其他网络设备的IP地址的哪一部分用于表示网络，以及哪一部分用于表示网络上的主机。TCP/IP使用客户机-服务器通信模型，其中用户或机器(客户机)由网络中的另一台计算机(服务器)提供服务(如发送网页)。总的来说，TCP/IP协议套件被划分为无状态，这意味着每个客户机请求都被认为是新的，因为它与以前的请求无关。无状态释

43、放了网络路径，因此可以连续使用它们。然而，传输层是有状态的。它只传输一条消息，其连接保持不变，直到接收到消息中的所有数据包并在目的地重新组装。TCP / IP具有4层，包括：网络访问层该层对应于OSI模型的数据链路层和物理层的组合。它寻找硬件寻址，并且该层中存在的协议允许物理传输数据。ARP是Internet层的协议，但是将其声明为Internet层或网络访问层的协议存在冲突。TCP/IP也可以用作私有计算机网络（Intranet或Extranet）中的通信协议，如下图4.3，表示的各层结构图。7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层 TCP,UDP,SCTP,DCCP3 网络层 ARP,IP

44、v4,IPv6,ICMP,IPsec2 数据连接层以太网、无线LAN、PPP （双绞线电缆、无线、光纤）1 物理层图4.3 TCP/IP它被描述为位于第3层，并由第2层协议封装。第二层为Internet层，该层与OSI网络层的功能并行。它定义了负责在整个网络上进行逻辑数据传输的协议。第三层为主机到主机层。该层类似于OSI模型的传输层。它负责端到端通信和数据的无错误传递。它使上层应用程序免受数据复杂性的影响。该层中存在的两个主要协议是：（1）传输控制协议（TCP）在终端系统之间提供可靠且无错误的通信是众所周知的。它执行数据的排序和分段。它还具有确认功能，并通过流控制机制控制数据流。这是一个非常有

45、效的协议，但是由于这些功能而导致大量开销。开销增加导致成本增加；（2）用户数据报协议（UDP）另一方面，不提供任何此类功能。如果您的应用程序不需要可靠的传输，则它是首选协议，因为它非常具有成本效益。与TCP是面向连接的协议不同，UDP是无连接的。第四层为应用层，该层执行OSI模型的前三层的功能：应用程序，表示和会话层。它负责节点到节点的通信并控制用户界面规范。该层中存在的一些协议是：HTTP，HTTPS，FTP，TFTP，Telnet，SSH，SMTP，SNMP，NTP，DNS，DHCP，NFS，X Window，LPD。对比协议在应用层有关这些协议的一些信息。4.3 C/S(Client-S

46、erver）结构本设计智能机房的教学设备管理系统采用的是服务器-客户机，也就是Client-Server(C/S)结构。如下图4.4所示。客户/服务器（C/S）系统彻底改变了系统开发方法。与基于大型机的事务处理系统相比，C/S系统的推动因素是更低的性价比。数据挖掘是识别公司事务和运营数据库（也称为数据仓库）中的模式的过程。随着大多数财富 500强公司迅速向客户端服务器系统发展，数据挖掘方法应适用于C/S系统变得越来越重要。在当前的论文中，我们描述了在C/S系统中使用的不同数据挖掘方法。14客户机（APP）服务器（电灯科技提供的服务端程序）数据请求图4.4 两层C/S（Client-Server

47、）结构C/S系统为满足网络计算的需要而提供必要的功能。为了防止的本地系统组织的迟钝和不灵活带来的麻烦，C/S（客户端/服务器）系统必须保留应用程序的一部分松散耦合、通过消息传递进行的通信必须继续支持客户机和之间所需的通信粒度(通常是方法调用)服务器、必须调整对共享资源的访问、以处理客户端和服务器试图访问相同的资源(这通常发生在客户端和服务器是(在同一台机器上运行)或多个客户端试图通过服务器。此外，C/S（客户端/服务器）系统必须提供一个标准化的系统可以使用网络服务来提供对所有服务的位置透明访问。随着C/S（客户端/服务器）系统变得更加强大和完善，计算社区也变得更加强大和完善。他们有许多明显的优点，因此也有许多应用程序自然地映射到C/S（