# 《物联网编程与应用 第2版》摘要 · 第1部分（PDF 第1–65页）

> 页码换算：**书页 = PDF页 − 3**（PDF 4 = 书 p1）。扫描件里没有前言和二维码索引，只有目录。
> 本部分结束于 **PDF 65 = 书 p62**，即**项目3 任务2 的【知识提炼】中间**（RadioButton“设置字体颜色”示例，表3-5 之后）。下一位读者从 PDF 66 / 书 p63 接着读（应为该示例的代码、CheckBox 知识点、能力拓展，以及书 p71 的项目3评价）。
> 参考工程目录：`/home/xuyue/Projects/IOT/物联网编程与应用配套/物联网编程与应用/项目N/任务一|二|三`（文件夹用中文数字）。

## 0. 目录（PDF 1–3）

| 项目 / 任务 | 书页 | PDF页 |
|---|---|---|
| 项目1 C#入门基础 | 1 | 4 |
| 　任务1 C#引入 | 1 | 4 |
| 　任务2 C#面向对象特性 | 13 | 16 |
| 　项目评价 | 21 | 24 |
| 项目2 智慧校园系统——环境监测模块 | 23 | 26 |
| 　任务1 LED显示屏的使用 | 23 | 26 |
| 　任务2 实时采集温度、湿度和光照度数据 | 36 | 39 |
| 　任务3 在LED显示屏中显示环境数据 | 42 | 45 |
| 　项目评价 | 51 | 54 |
| 项目3 智慧校园系统——智慧路灯控制模块 | 53 | 56 |
| 　任务1 使用ZigBee技术控制路灯开关 | 53 | 56 |
| 　任务2 实现人体红外传感器和路灯联动 | 58 | 61 |
| 　项目评价 | 71 | 74 |
| 项目4 入侵信息监测模块：任务1 采集红外对射入侵传感器数据 73；任务2 控制网络摄像机 78；任务3 控制报警灯 84；评价 89 | 73 | 76 |
| 项目5 灾情信息监测模块：任务1 采集火焰传感器数据 91；任务2 采集烟雾传感器数据 98；任务3 实时推送灾情信息 104；评价 110 | 91 | 94 |
| 项目6 数据存储模块：任务1 制作环境数据表 113；任务2 存储校园环境数据 119；任务3 查询校园安防数据 127；评价 131 | 113 | 116 |
| 项目7 情景控制模块：任务1 实现智慧教室 133；任务2 实现智慧寝室 141；任务3 实现智慧会议室 148；评价 156 | 133 | 136 |
| 项目8 智慧校园管理平台开发：任务1 制作管理平台的主界面 157；任务2 制作“校园环境”界面 159；任务3 实现“校园环境”数据采集及数据分析功能 164；任务4 实现“校园安防”功能模块 174；任务5 实现“校园安防”模块中显示历史图片的功能 181；评价 185 | 157 | 160 |
| 参考文献 | 187 | 190（超出187页的扫描件，可能缺页） |

（注意：扫描件只有187页，所以书页 ≥ 185 的内容可能不在 PDF 里。）

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## 项目1 C#入门基础（书 p1–22 / PDF 4–25）

**项目概述**：C# 是微软在 C 和 C++ 基础上衍生出的面向对象语言，基于 .NET。本项目先学 Python 示例程序，再逐步引入 C#，为后面的智慧校园开发做准备。

**学习目标**
- 了解 C# 与 Python 的语法区别。
- 了解 C# 的语法规范。
- 理解属性和 this 关键字。
- 养成良好的代码编写规范。
- 增强职业认识，提升职业素养，树立职业信心。

### 任务1 C#引入（书 p1–13 / PDF 4–16）

**任务描述**：分别用 Python 和 C# 写一个登录程序，通过对比了解 C# 的命名空间、属性、this 等面向对象概念。

**任务实施**

*1. Python 登录应用体验*（书 p2）：控制台程序“登录”，用 `usernameLst = list()` 和 `pwdLst = list()` 保存用户。
- `def ligon()`：用 input 读入用户名和密码，`if username in usernameLst and pwd in pwdLst` 时打印“登录成功”，否则打印“登录失败”。
- `def addUser()`：读入新用户名并 append，读入新密码并 append，打印“添加用户成功！”。
- `while(True)`：提示“请输入您要操作的内容(1.登录；2.新增用户，输入q退出程序)”；输入 '1' 调 `ligon()`，'2' 调 `addUser()`，'q' 执行 break。
- 参考代码见 `项目1/任务一/python/登录.py`，内容与书一致（参考代码里少了 `q` 分支）。**模拟器如果要支持这一步，需要一个 Python 控制台（stdin/stdout）。**

*2. C# 登录应用体验*（书 p2–7）
1. 新建 Windows 窗体应用程序，名称“登录”。
2. 把 Form1 改名为 Login，用工具箱搭出“登录”界面（图1-3：两个标签、两个文本框，按钮“登录 / 取消 / 增加用户”）。
3. 在“解决方案资源管理器”里选“添加 → 类”，新建 `PublicData`：
   ```csharp
   public class PublicData {
     public static string[] SysUserName = new string[4];//存储系统用户名
     public static string[] SysPwd = new string[4];//存储系统用户密码
     public static int intNum { get; set; }//当前数据存储的用户数量
     public static int intUser { get; set; }//记录当前用户索引号
   }
   ```
4. 在 Login 中加全局变量 `AddUser addfrm = new AddUser();` 和 `public bool IsLogin = false;`。
5. 写 `btnOk_Click`：遍历 `PublicData.SysUserName`；用户名和密码都匹配且不为空时，令 `IsLogin=true`，弹 `MessageBox.Show("登录成功，欢迎进入！","登录")`，并记下 `intUser = i`。书里接着是 `if (change) { this.Hide(); change = false; }`，然后 break。都不匹配时提示“无效的密码或用户名，请重试”，并执行 `txtPassword.Focus()`。
6. 写 `btnCancel_Click`：`IsLogin=false; this.Close();`
7. 写 `btnAdd_Click`：`addfrm.Show();`
8. 添加 Windows 窗体 `addfrm`（图1-6“增加用户”界面）。
9. 写 addfrm 的 `btnOk_Click`：当 `intNum<4` 且 `txtPass1.Text.Equals(txtPass2.Text) && txtPass2.Text != ""` 时，把 `txtNewUser1.Text` 和 `txtPass1.Text` 存进数组，`intNum++`，再 `this.Close()`。否则提示“用户名或密码错误，请重新输入”。数组满了提示“用户名已满不能增加”（标题都是“新增用户”）。
10. 写 addfrm 的 `btnCancel_Click`：`this.Close();`

**表1-1 “登录”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Login | 窗体 | Text | 登录 | |
| LblUsername | 标签 | Text | 用户名称 | |
| LblPwd | 标签 | Text | 密码 | |
| txtUserName | 文本框 | | | 输入用户名 |
| txtPwd | 文本框 | PasswordChar | * | 输入密码 |
| BtnOk | 按钮 | Text | 登录 | |
| BtnCancel | 按钮 | Text | 取消 | |
| BtnAdd | 按钮 | Text | 增加用户 | |

**表1-2 “增加用户”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| addfrm | 窗体 | Text | 增加用户 | |
| LblUsername | 标签 | Text | 用户名 | |
| LblPwd | 标签 | Text | 密码 | |
| LblCheckPwd | 标签 | Text | 确认密码 | |
| txtUserName | 文本框 | | | 输入用户名 |
| txtPwd | 文本框 | PasswordChar | * | 输入密码 |
| txtCheckPwd | 文本框 | PasswordChar | * | 确认密码 |
| BtnOk | 按钮 | Text | 确定 | |
| BtnCancel | 按钮 | Text | 取消 | |

**小贴士**（关于 VS IDE，模拟器需要有对应的界面）
- “工具箱”面板在 VS 左侧，按栏目列出控件。双击控件就能加到窗体上，也可以拖上去。
- “属性”面板在 VS 右下方，用来设置控件属性，也用来管理控件事件。

**知识提炼**（书 p7–12）
1. **类**：类是创建对象的模板。用 `类修饰符 class 类名 { }` 声明，例如 `public class People { string name; int age; }`。静态类只能通过类名访问。继承写成 `class classChild : newClassName`。小贴士：继承时子类和基类之间必须用冒号。
2. **对象**：用 `new 类名()` 创建。示例 `Student` 类有字段 name、无参构造函数（name="unknown"）、带参构造函数和 `SetName` 方法；最后用 `MessageBox.Show(student1.name + " " + student2.name)` 输出。
3. **命名空间**：用 `using 命名空间名称;` 引入。示例 `namespace TestN { class A { PrintMsg() → MessageBox.Show("物联网编程与应用") } }`，在 Form1_Load 中 `new A().PrintMsg()`。
4. **注释**：单行用 `//`，多行用 `/* */`。示例是控制台程序，用到 `Console.WriteLine` 和 `Console.ReadLine`。
5. **属性**：用 get/set 控制对私有字段的读写，至少要有其中一个。示例 Student 类：`School` 只读（默认值 "浙江**职业中学"），`Name` 只写，`Age` 可读写；`Display()` 用 Console.WriteLine 输出；Main 中用 `Console.Write("学校："+stu1.School)`。
6. **this 关键字**：this 代表当前实例，静态方法中不能用。示例 `this.Age = age; this.Name = name;`。

**能力拓展**

*边想边做*（书 p12–13）：制作登录界面，登录成功后跳转，用属性读写，并在界面上显示当前登录的用户名。

提示：根据前面学的知识补全下面的代码，再输入完整代码并调试。
```csharp
public class Student
{
    private string name="admin";//设置默认用户
    private string pwd ="admin";//设置默认密码
    // 声明Name属性，可进行读写
    public string Name
    {
        set
        {
            name = value;
        }
        ____ //设置get属性
        {
            ____ //返回name值
        }
    }
    ____ // 声明pwd属性，可进行读写
    {
        ____ //设置set属性
        {
            ____ //赋值pwd值
        }
        get
        {
            return pwd;
        }
    }
}

private void BtnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (txtUsername.Text != "" &&txtPwd.Text != "")//判断输入内容是否为空
    {
        if (txtUsername.Text == stu.Name&&txtPwd.Text == stu.Pwd)
        {
            ____ //实例化main窗体
            ____ //将当前对象的stu对象赋值给main窗体对象的stu
            ____ //使用Show方法显示main窗体
            ____ //使用Hide方法将当前窗体对象隐藏
        }
        else
        {
            MessageBox.Show("登录失败，用户名或密码错误！", "登录");
        }
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("用户名或密码为空！", "登录");
    }
}
```
（参考答案大致为：`get` / `return name;` / `public string Pwd` / `set` / `pwd = value;` / `Main main = new Main();` / `main.stu = stu;` / `main.Show();` / `this.Hide();`。这里隐含要求：Login 窗体有字段 `Student stu = new Student();`，另有一个 `Main` 窗体，它有 public 字段 `stu`，并在界面上显示 `stu.Name`。书里没有给 Main 窗体的界面图或控件表。）

*自主探究*（书 p13）：把模块改成多用户登录系统，系统里有 10 个用户，要求：
1. 10 个用户能分别登录和退出。
2. 用对象存储用户数据，并用属性控制字段的读写。

### 任务2 C#面向对象特性（书 p13–21 / PDF 16–24）

**任务描述**：面向对象有封装、继承、多态三个特性。完成本任务后，学生能初步理解 C# 的装箱与拆箱、多态性，以及 List、Dictionary 的用法。

**任务实施**
1. 新建 Windows 窗体应用程序“C#基础”（存放在 项目1\任务2）。
2. 按图1-7 搭界面：groupBox1“简易计算器”里放 txtNum1、运算符下拉框、txtNum2、“=”按钮、结果框；groupBox2“类的多态性”里放一个多行文本框和“显示”按钮。
3. 写 `public Object Result(Object a, Object b, String type)`：先拆箱成 float，再 switch 处理 + - * /，default 返回 0，最后 `return (Object)result;`（装箱）。
4. “=”按钮 `btnCalculate_Click`：两个文本框都不为空时，`float.Parse` 两个数，`float res = (float)Result(a, b, cmboxType.Text)`，再令 `txtResult.Text = res.ToString()`。
5. 新建 `People` 类：`public virtual void Speak(TextBox Txtbox, string name) { Txtbox.Text += name; }`
6. 新建 `Chinese : People`，override 后执行 `base.Speak(Txtbox, name+"说的是汉语！\r\n")`。
7. 新建 `American : People`，override 后执行 `base.Speak(Txtbox, name+"说的是英语！\r\n")`。
8. 写“显示”按钮 `btnDisplay_Click`（书上第8步误写成“双击‘=’按钮”）：先建 `Dictionary<int,string>`，内容为 {1:"张三", 2:"李四", 3:"Mary", 4:"Jimmy"}；再建 `List<People>`，放 2 个 Chinese 和 2 个 American；最后遍历执行 `peoplelist[i].Speak(this.txtDispaly, dicName[i+1])`。
9. 运行：例如输入 1、+、2 后得 3；点“显示”后文本框输出“张三说的是汉语！/李四说的是汉语！/Mary说的是英语！/Jimmy说的是英语！”（图1-8）。

**表1-3 “C#入门基础”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | C#入门基础 | |
| groupBox1 | 组合框 | Text | 简易计算器 | |
| txtNum1 | 文本框 | | | 输入数字1 |
| txtNum2 | 文本框 | | | 输入数字2 |
| cmboxType | 下拉列表框 | | | 选择运算符 |
| btnCalculate | 按钮 | Text | = | 计算结果 |
| txtResult | 文本框 | ReadOnly | True | 显示计算结果 |
| groupBox2 | 组合框 | Text | 类的多态性 | |
| txtDispaly | 文本框 | | | |
| btnDisplay | 按钮 | Text | 显示 | |

（书中没写，但模板必须有：`cmboxType.Items` = "+","-","*","/"，`txtDispaly.Multiline = true`。参考工程里就是这样设置的。）

**知识提炼**（书 p16–20，示例大多是**控制台程序**，用 Console.WriteLine / Console.Read）
1. **装箱和拆箱**：装箱把值类型转成引用类型（`Object obj = str;`），拆箱把引用类型转回值类型（`string s = (string)obj;`）。示例里用 `Console.WriteLine("...{0}...{1}", str, obj)` 做格式化输出。
2. **多态**：
   - 重载（overload）：示例 `ClaArea.Area(double r)` 返回 `Math.PI*r*r`，`Area(double x, double y)` 返回 `x*y`。`Area(4)` 输出 50.26482，`Area(3,4)` 输出 12。
   - 虚方法（virtual）与重写（override）：`MyVirtualFun.Fun()` 输出“我是父类虚方法”，`OverrideFunction : MyVirtualFun` 重写后输出“我是子类方法”。
3. **List\<T\>**：表1-4 常见属性有 Count 和 Capacity（Capacity ≥ Count）。表1-5 常见方法有 Add、AddRange、Clear、Contains、CopyTo(T)、Find、IndexOf(T)、Insert、InsertRange、LastIndexOf(T)、Remove、Reverse()、Sort()、TrimExcess。示例依次调用：Add("A")、AddRange({"B","C","D"})、Capacity、Count、Contains("D")、Insert(2,"E")、CopyTo(array[10])、Remove("B")、Sort()、TrimExcess()、Clear()。
4. **Dictionary 类**：按键查找值，键必须唯一。格式 `Dictionary<key,value> DemoDic = new Dictionary<key,value>();`。示例用到 Add、按索引器取值 `Dic[2]`、ContainsKey(3)、Remove(2)、ContainsValue("张三")。

**能力拓展**

*边想边做*（书 p20–21）：“任务实施”中已经用过虚方法和 List。这里要定义形状父类，并用圆类实现其虚方法。按图1-9 创建界面：窗体标题“面积计算”；标签“请输入圆的半径：”加文本框 txtCircleR 和“添加”按钮；“显示面积”按钮；下方一个大的多行文本框 txtArea。按下面的提示实现功能。

1) 定义一个 Shape 类：
```csharp
class Shape
{
    ____ //定义虚方法Area，无返回值，参数为TextBox类型
    {
    }
}
```
2) 定义一个 Circle 类，继承 Shape：
```csharp
class Circle: Shape
{
    double area;
    public Circle(double R)
    {
        ____ //实现构造函数，将R变量赋值给当前变量r
    }
    ____ //重写父类Area方法
    {
        area= Math.PI____; //实现面积计算
        txtArea.Text =txtArea.Text+ area.ToString()+"\r\n";
    }
}
```
3) 在“添加”按钮的 Click 事件里按提示补全代码：
```csharp
private void btnAdd_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Shape CirTemp;
    if (txtCircleR.Text != "")
    {
        ____; //实例化Circle类
        ____; //将Shape对象加入list列表
        txtCircleR.Text = "";
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("输入半径大小");
    }
}
```
（书中代码有缺陷：Circle 没有声明字段 `r`，需要补 `double r;`。Area 方法的参数名应为 `txtArea`。“显示面积”按钮的代码书里没给，应为遍历 list 并调用 `Area(txtArea)`。窗体还需要字段 `List<Shape> list = new List<Shape>();`。）

*自主探究*（书 p21）：定义形状类，在其中封装 X 和 Y 两个变量，并定义一个虚方法；再定义一个继承形状类的矩形类，实现该虚方法，输出 X×Y 的值。用 List 存 5 个矩形对象，循环输出矩形面积。

### 项目1 项目评价（书 p21–22 / PDF 24–25）

**1. 项目评价指标**（表中没有分值）

| 任务 | 评价指标 | 具体要求 |
|---|---|---|
| 任务1 | 类与对象的概念 | 学会创建自定义类、实例化对象，理解类与对象 |
| 任务1 | 窗体界面 | 窗体控件正确，布局美观 |
| 任务1 | 单击事件 | 按钮单击事件的正确使用 |
| 任务1 | 属性、this | 理解属性、this关键字 |
| 任务2 | 拆箱与装箱 | 能正确使用拆箱与装箱 |
| 任务2 | 多态性 | 重载、虚函数、重写的正确使用 |
| 任务2 | List | 了解List的使用 |
| 任务2 | Dictionary | 了解Dictionary的使用 |
| 职业素养 | 代码书写规范 | 应该遵从结构化的要求，采用缩进的格式 |
| 职业素养 | 注释书写规范 | 做到清晰、准确地描述内容。对于程序中复杂的部分必须有注释加以说明。注释量要适中，避免过多或过少导致阅读困难 |
| 职业素养 | 变量命名规范 | 选择有意义的英文进行命名，使变量名能清楚地表达其含义。尽量少使用人名、地名和汉语拼音。应使用那些约定俗成的缩写。多个单词组成的变量名，每个单词的首字母应该大写 |

**2. 个人学习总结**：只有两块空白，“项目学习情况：”和“心得与反思：”，供学生填写。

### 项目1：书与参考工程的差异，以及模拟器要注意的点
- **任务1 控件命名不一致**。参考工程 `项目1/任务一/C#/frmlogin`：
  - 密码框叫 `txtPassword`（表1-1 写 txtPwd，但书上代码用的是 txtPassword）。
  - 标签是 `label1/label2`，Text 为“用户名称(&U)”和“密码(&P)”（带助记符 &）。
  - btnOk 的 Text 是“确定”（书上是“登录”）。
  - Login 的 Load 事件 `frmExam5_8_Load` 预置了用户 `admin/admin`，书中没有这一步。没有它，第一次运行时没有可登录的用户。
  - “增加用户”窗体类名是 `AddUser`（Name 为 "frmExam_5_82"），书上叫 addfrm。文本框是 `txtNewUser1/txtPass1/txtPass2`，与表1-2 的 txtUserName/txtPwd/txtCheckPwd 不一致，但和书上代码一致。**模板应以代码中用到的名字为准。**
- **书中 `btnOk_Click` 用了未声明的变量 `change`**，属于书的错误。参考工程没有这个变量，另有一个 `btnChange_Click`，它先 `btnOk.PerformClick()`，登录成功再 `this.Hide()`。但设计器里没有 btnChange 按钮，这段是死代码。
- 任务1 需要**多窗体**支持：`new AddUser()`、`Show()`、`Hide()`、`Close()`；拓展练习还要跨窗体传对象（main.stu）。也要支持 `static` 类成员和自动属性。
- 任务2 参考工程中按钮叫 `BtnCalculate`（B 大写），handler 是 `BtnCalculate_Click`；书上是 btnCalculate。窗体 Text 为“c#入门基础”。
- 知识提炼的示例全是**控制台程序**（Console.WriteLine/Write/ReadLine/Read 和 `{0}` 格式化）。平台如果想让学生运行这些示例，需要一个控制台输出面板。
- 任务1 第一部分是 **Python** 控制台程序。
- 书中把运算符 "-" 排成了 "–"（en dash），抄写时要改回 ASCII 减号。

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## 项目2 智慧校园系统——环境监测模块（书 p23–52 / PDF 26–55）

**项目概述**：LED 显示屏是校园的信息发布平台。本项目用温湿度传感器和光敏电阻传感器采集数据，并显示在校园 LED 显示屏上。

**学习目标**
- 掌握串口通信的基本概念和工作原理。
- 了解 LED 显示屏的工作原理及数据推送方法。
- 掌握传感器的工作原理及数据采集方法。
- 熟悉温湿度传感器、光敏电阻传感器的工作原理。
- 理解模拟量采集器 ADAM4017 的功能及使用方法。
- 遵循代码编写规范，养成正确的变量命名与注释习惯，培养思维逻辑能力。
- 增强职业认识，提升职业素养，树立职业信心。

### 任务1 LED显示屏的使用（书 p23–36 / PDF 26–39）

**任务描述**：模拟智慧校园信息发布系统，用 C# 写程序通过串口把信息发送到 LED 显示屏。学生要学会向 LED 显示屏发送信息、使用 groupBox 控件，并了解 C# 的错误处理方法。

**任务实施**
1. 把 LED 显示屏通过串口接到 PC（没有硬件的读者跳过）。
2. 新建 Windows 窗体应用程序“LED显示屏”（项目2\任务1）。
3. 从配套资源中把 `DeviceCtrlLibrary.dll` 和 “API” 目录下的全部 dll 复制到 `bin\Debug`。API 目录有 ComLibrary.dll、ICS.Acquisition.dll、ICS.Common.dll、ICS.Models.dll、IPCameraDll.dll、LEDLibrary.dll、MyCamer.dll。
4. 添加引用 `DeviceCtrlLibrary.dll`。**没有硬件的读者添加仿真动态库文件，不用添加 API 文件夹里的 dll。**
5. 把自定义控件加入工具箱：右击工具箱“常规”，选“选择项”，点“浏览”，加载 `WinFormsDeviceControlLibrary.dll`。加载后“常规”下出现 4 个控件：**Alarm、Lamp、LED、ShowMsg**（图2-5）。
6. 按图2-6 搭界面：上方是大块 LED 控件；下方 groupBox“LED控制”中有“串口”下拉框、“打开”按钮、“推送LED信息”文本框和“推送”按钮。
7. 添加 using：`System.IO.Ports`、`DeviceCtrlLibrary`，以及 `WinFormsDeviceControlLibrary`（注释写“引用外部窗体类所在的命名空间”）。
8. `btn_Open_Click`：`DeviceCtrlHelper.ledHelper.OpenLedCom(com_Port.Text);`
9. `btn_Send_Click`：`string res = DeviceCtrlHelper.ledHelper.SendLedString(txt_SendText.Text);` 如果 `res.IndexOf("Error") >= 0`，执行 `MessageBox.Show(res)`，否则执行 `led.setLedText(res)`。
10. `com_Port_Click`：先 `com_Port.Items.Clear()`，再 `foreach (string item in SerialPort.GetPortNames()) com_Port.Items.Add(item);`
11. 运行：选串口（图中是 COM2），输入“欢迎学习物联网”，先点“打开”再点“推送”。仿真环境下 LED 控件会大字显示这段文字（图2-7）。

**表2-1 “LED显示屏”窗体中控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | LED显示屏 | |
| LED | 自定义控件 | | | 显示LED推送的信息 |
| groupBox1 | 组合框 | Text | LED控制 | 将功能控件放在同一个框里 |
| Label1 | 标签 | Text | 串口 | |
| Label2 | 标签 | Text | 推送LED信息 | |
| btn_Open | 按钮 | Text | 打开 | 打开（关闭）串口 |
| btn_Send | 按钮 | Text | 推送 | 向LED显示屏发送信息 |
| com_Port | 下拉列表框 | | | 显示串口号 |
| txt_SendText | 文本框 | | | 输入要发送的信息 |

**小贴士（仿真相关）**
- 书 p27 原文：“本项目使用的是硬件测试功能，若要使用仿真功能，请将资源文件下的 DeviceCtrlLibrary.dll 文件复制到 D:\物联网编程与应用\项目2\任务1\LED显示屏\LED显示屏\bin\Debug 文件夹下。”也就是说，**仿真版和硬件版用的是同名的 DeviceCtrlLibrary.dll，API 完全相同**，只是换一个 dll。
- 结果判断约定：SendLedString 失败时返回带 "Error" 的字符串，代码用 `IndexOf("Error")` 判断。

**知识提炼**（书 p28–34）
1. **串口通信及串口波特率**：串口即 Serial Port / COM 接口，按位顺序传输。接口标准有 RS-232C、RS-422、RS-423、RS-485，涉及 DTE 和 DCE。波特率例子：9600bit/s 约等于每秒 1200 字节。两端波特率必须一致，否则会出现乱码。
2. **SerialPort 类**：
   - 表2-2 常见属性：BaseStream、BaudRate、BytesToRead、BytesToWrite、CDHolding、CtsHolding、DataBits、Encoding、ParityReplace、ReadBufferSize、ReadTimeout、ReceivedBytesThreshold、StopBits、WriteBufferSize、WriteTimeout、PortName。
   - 表2-3 常见方法：Close、Open、Read、ReadByte、ReadChar、ReadLine、ReadTo、Write、WriteLine。
   - 发送示例：`new SerialPort()`，PortName="COM1"，BaudRate=9600，Open，用 `Encoding.Unicode.GetBytes("ABC")` 转字节再转 Base64，WriteLine 后 Close。接收示例：ReadLine 后 `Convert.FromBase64String`，再 `Encoding.Unicode.GetString`，最后 MessageBox 显示。
3. **C# 基本数据类型**（表2-4）：decimal、bool、char、byte、sbyte、short、int、long、ushort、uint、ulong、float、double、string，表中列出了各类型的位数和范围。
4. **变量**：区分大小写；以字母开头；只能由字母、数字、下划线和 @ 组成；不能与关键字或库函数同名（书中举 `char use;` 不合法、`char @use;` 合法，其实 use 不是 C# 关键字，这是书的错误）。作用域分字段、局部变量、循环变量。示例：全局 `int i=5`，`BtnShow_Click` 中弹出全局 i，再调 `showi()` 弹出局部 `i=1`。
5. **运算符**：
   - 表2-5 算术：+ - * / % ++ --。示例 a=8, b=3：a*b=24，a/b=2，a%b=2。
   - 表2-6 比较：== != > < >= <=。
   - 表2-7 逻辑：&& || !。
   - 表2-8 赋值：= += -= *= /= %=。
6. **错误处理 try-catch**：除以 0 时程序会弹出“未经处理的异常…尝试除以零”的对话框（图2-8），加 try-catch 后改为 `MessageBox.Show("程序出现不可预知的错误："+ex.Message)`。（书中误写为 `Catch(EventArgs ex)`，应为 `catch (Exception ex)`。）
7. **动态链接库文件**：DeviceCtrlLibrary.dll 和 WinFormsDeviceControlLibrary.dll 是编者提供的 dll，功能见“设备控制类库使用说明.doc”，使用前必须先加载、引用。

**能力拓展**

*边想边做*（书 p34–36）：做一个在 LED 上显示计算结果的小应用。参考界面图2-9，窗体标题“LED显示计算结果”：
- 上方是 LED 控件。
- 中部 groupBox“简单计算器”：`[textBox1] + [textBox2] = [textBox3]` 和“计 算”按钮。
- 下部 groupBox“打开串口”：“串口”下拉框和“打开串口”按钮。

提示1：补全代码后，双击“计算”按钮，把代码输入代码编写窗口。
```csharp
private void btn_Calculation_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int add_1 = 0;            //定义变量
    int ____;                 //定义变量
    int ____;                 //定义变量
    int ____;                 //定义变量
    string right = DeviceCtrlHelper.ledHelper.SendLedString("你答对了！");
    string erro = DeviceCtrlHelper.ledHelper.SendLedString("你答错了！");
    if (IsOpen)
    {
        if (textBox1.Text != "" && textBox2.Text != "" && textBox2.Text != "")
        {
            try
            {
                //将textBox1中的文本转换成数值
                add_1 = int.Parse(textBox1.Text);
                add_2 = ____;
                add_3 = ____;
                counter = ____;//求和
                if (counter == add_3)
                {
                    if (right.IndexOf("Error") >= 0)
                    {
                        MessageBox.Show(right);    //出错提示
                    }
                    else
                    {
                        led.setLedText(right); //LED显示屏输出信息
                        MessageBox.Show("你答对了！");
                    }
                }
                else
                {
                    if (erro.IndexOf("Error") >= 0)
                    {
                        ____;    //出错提示
                    }
                    else
                    {
                        ____;    //LED显示屏输出信息
                        MessageBox.Show("你答错了！");
                    }
                }
            }
            catch (Exception)
            {
                //输入格式出错提醒
                MessageBox.Show("请正确的格式。", "提醒");
            }
        }
        else
        {
            //没有输入提醒
            MessageBox.Show("请你输入！，", "提醒");
        }
    }
    else
    {
        //没有设置串口提醒
        MessageBox.Show("请设置好串口", "警告");
    }
}
```
（几点说明：第三个判断原文就是重复的 `textBox2.Text != ""`，应为 textBox3；变量名 add_2、add_3、counter 由后文推出；`IsOpen` 需要“打开串口”按钮来设置，书中没给这段代码；right/erro 在判断 IsOpen **之前**就调用了 SendLedString，串口未打开时仿真库可能返回 Error，也可能抛异常，模拟器需要定义这种行为。）

提示2：btn_Calculation 单击事件流程图（图2-10）的文字描述：
- 开始，初始化变量，判断 IsOpen 是否为 true。
  - 否：提示信息“串口参数没有设置好”，结束。
  - 是：判断三个文本框是否都不为空。
    - 否：提示信息“请你输入信息”，结束。
    - 是：把三个文本框的文本转成数值，求和，再判断求和结果与输入的数据是否相等。
      - 正确：判断串口通信是否正常。否则提示“串口出错信息”；正常则向 LED 屏输出正确信息，并弹出程序提示“你答对了”。
      - 不正确：判断串口通信是否正常。否则提示“串口出错信息”；正常则向 LED 屏输出答错信息，并弹出程序提示“你答错了”。
- 所有分支都到“结束”。

*自主探究*（书 p36）：给该模块增加乘法和除法计算功能。

### 任务2 实时采集温度、湿度和光照度数据（书 p36–42 / PDF 39–45）

**任务描述**：用 C# 写程序，把传感器采集的数据显示在计算机上。学生要学会使用 Label 标签和 Button 按钮。（有“扫码看视频”。）

**任务实施**
1. 把模拟量采集器 ADAM4017 接到 PC 串口（没有的跳过）。
2. 新建 Windows 窗体应用程序“模拟量采集”（项目2\任务2）。
3. 把 DeviceCtrlLibrary.dll 和 API 目录下的全部 dll 复制到 bin\Debug。
4. 添加引用 DeviceCtrlLibrary.dll（没有硬件的读者添加仿真 dll，不加 API）。
5. 按图2-11 搭界面：左边 groupBox“数据显示”里有光照度、温度、湿度三组“标签+文本框”，右侧一个竖长的“获取”按钮；下方 groupBox“配置”里有“串口”下拉框和“开启”按钮。
6. 添加 using：`System.IO.Ports`、`DeviceCtrlLibrary`、`DeviceCtrlLibrary.Model`。
7. 定义全局变量 `bool IsOpen=false;` 和 `ADAM4017ResModel ResModel;`。
8. `frm_analog_Load`（窗体 Load 事件）：清空 com_port，把 `SerialPort.GetPortNames()` 的结果全部加进去。
9. `btn_Open_Click`：如果 `!IsOpen`，执行 `DeviceCtrlHelper.adam4017Helper.Open(com_port.Text)`，按钮文字改为“关闭”，`IsOpen=true`；否则执行 `adam4017Helper.Close()`，按钮文字改为“开启”，`IsOpen=false`。
10. `btn_get_Click`：`ResModel = DeviceCtrlHelper.adam4017Helper.SetData();`，然后令 `txt_light.Text = ResModel.lightValue`、`txt_humidity.Text = ResModel.humidityValue`、`txt_temperature.Text = ResModel.temperatureValue`。

**小贴士**：ADAM4017 是研华科技的 16 位、8 通道模拟量输入模块，可以采集电压、电流等模拟量输入信号。

**表2-9 “模拟量采集”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| frm_analog | 窗体 | Text | 模拟量采集 | |
| grp_show | 组合框 | Text | 数据显示 | |
| grp_config | 组合框 | Text | 配置 | |
| txt_light | 文本框 | | | 输入/显示光照度值 |
| txt_temperature | 文本框 | | | 输入/显示温度值 |
| txt_humidity | 文本框 | | | 输入/显示湿度值 |
| btn_get | 按钮 | Text | 获取 | 控制数据获取 |
| btn_Open | 按钮 | Text | 开启 | 打开串口 |
| com_port | 下拉列表框 | | | 显示串口 |
| lbl_light | 标签 | Text | 光照度 | |
| lbl_temperature | 标签 | Text | 温度 | |
| lbl_humidity | 标签 | Text | 湿度 | |

**知识提炼**（书 p39–41）
1. **Label 标签**：显示用户不能编辑的文本或图像，不能获得焦点。表2-10 常见属性有 Name、Text、Enabled、AutoSize、BackColor（可设为 Color.Transparent）、BorderStyle（None / FixedSingle / Fixed3D）、Visible、ForeColor、Font、Image、TextAlign（仅在 AutoSize=false 时有效）。
2. **Button 按钮**：
   - 表2-11 常见属性：Name、Text、Image、FlatStyle、DialogResult（OK、Cancel、Abort、Retry、Ignore、Yes、No）、Enabled、Visible、Font、BackColor、Image。
   - 表2-12 常见事件（书中表头误写为“方法”）：Click、MouseDown、MouseUp。
   - 窗体的 **AcceptButton**（按 Enter 相当于点击该按钮）和 **CancelButton**（按 Esc 相当于点击该按钮）。
   - 示例“Label显示示例”（项目2\任务2）见表2-13：Form1 的 Text 为“Label显示”；btnDisplay 是按钮，Text 为“显示”；label1 是标签。代码 `btnDisplay_Click` 中执行 `this.label1.Text = "显示内容";`，运行后 label1 显示“显示内容”（图2-12、2-13）。

**表2-13 “Label显示”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | Label显示 | |
| btnDisplay | 按钮 | Text | 显示 | |
| label1 | 标签 | | | |

**能力拓展**

*边想边做*（书 p41–42）
1) 用标签和文本框实现图片的显示与隐藏（图2-14）。点“显示”按钮显示图片，点“隐藏”按钮隐藏图片，图片素材在资源文件“项目2\图片\”中。界面：窗体标题“练习”，大图区域（企鹅图片），下方“显示”和“隐藏”两个按钮。实现上可用 Label.Image 加 Visible，或用 PictureBox。**配套资源里没有“项目2\图片”文件夹，平台需要自备一张图片。**
2) 任务实施中已经能获取光照度、温度和湿度。要让模块实时获取这些环境值，可以用时间控件。按下面的提示实现：
   - 提示1：按表2-14 设置时间控件的关键属性（值由学生填）。

     | 属性 | 值 |
     |---|---|
     | 名称 | timer1 |
     | Interval | ? |
     | Enabled | ? |

     小贴士：Interval 表示多长时间执行一次 timer1_Tick 事件，单位是 ms，这里设多少比较合理？
   - 提示2：补全下面的代码。
     ```csharp
     private void btn_get_Click(object sender,EventArgs e)
     {
         if(btn_get.Text=="获取")
         {
             timer1.Start(); //启动时间控件
             btn_get.Text="____";
         }
         else
         {
             timer1.____;
             btn_get.Text="____";
         }
     }
     ```
   - 提示3：参考“任务实施”中的代码，为 timer1 编写代码（即在 timer1_Tick 中调用 SetData 并刷新 3 个文本框）。

*自主探究*（书 p42）：为模块增加以下功能：
1. 实时采集大气压的数值。
2. 每 2s 更新显示一次温度值、湿度值、光照度值和大气压值。

（仿真库的 `ADAM4017ResModel` 确实有 `airPressureValue`，还有 airQualityValue、CO2Value、windValue。`adam4017Helper.Open` 的签名为 `Open(string PortName, int Temperature_Port=0, int Humidity_Port=1, int Light_Port=2, int AirPressure_Port=3, int AirQuality_Port=4, int CO2_Port=5, int Wind_Port=6)`。所以这个练习在模拟器里可以做，模拟器应提供大气压数据。）

### 任务3 在LED显示屏中显示环境数据（书 p42–51 / PDF 45–54）

**任务描述**：结合 LED 显示屏推送，把温湿度传感器和光敏传感器的数据推送到 LED 屏显示。学生要学会使用 comboBox 和 TextBox。（有“扫码看视频”。）

**任务实施**
1. 把 ADAM4017 和 LED 显示屏接到串口服务器，再把串口服务器接到 PC。
2. 新建项目“LED推送模拟量”（项目2\任务3）。
3. 把自定义控件 WinFormsDeviceControlLibrary.dll 加入工具箱。
4. 复制 DeviceCtrlLibrary.dll 和 API 下的 dll 到 bin\Debug（没有硬件的读者用仿真 dll，不加 API）。
5. 添加引用 DeviceCtrlLibrary.dll。
6. 按图2-15 搭界面：顶部是黑色 LED 控件；左边 groupBox“数据显示”里有光照度、温度、湿度三个文本框和竖长的“获取”按钮；右边 groupBox“配置”里有“模拟量串口”下拉框、“LED串口”下拉框和“开启”按钮。
7. 添加 using：System.IO.Ports、DeviceCtrlLibrary、DeviceCtrlLibrary.Model。
8. 定义全局变量：`bool IsOpen=false;`、`ADAM4017ResModel ResModel;`、`String LED_MSG="";`。
9. `frm_LED_Load`：清空 com_adamPort 和 com_ledPort，用 foreach 把 GetPortNames 的结果同时加入两个下拉框。
10. `btn_Open_Click`：如果 `!IsOpen`，执行 `adam4017Helper.Open(com_adamPort.Text)` 和 `ledHelper.OpenLedCom(com_ledPort.Text)`，`btn_open.Text="关闭"`，`IsOpen=true`；否则执行 `adam4017Helper.Close()` 和 **`DeviceCtrlHelper.ledHelper.Close()`**，`btn_open.Text="开启"`，`IsOpen=false`。
11. `btn_get_Click`：先 `LED_MSG=""`，SetData 后填好 3 个文本框，再拼接
    `LED_MSG += ("当前环境信息"+" "+"光照度:"+ResModel.lightValue+"lx温度:"+ResModel.temperatureValue+"℃湿度:"+ResModel.humidityValue+"%");`
    然后 `String Res = DeviceCtrlHelper.ledHelper.SendLedString(LED_MSG);`，`if(!(Res.IndexOf("Error")>=0)) led.setLedText(Res);`

**表2-15 “LED推送模拟量”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| frm_LED | 窗体 | Text | LED推送模拟量 | |
| grp_show | 组合框 | Text | 数据显示 | |
| grp_config | 组合框 | Text | 配置 | |
| txt_light | 文本框 | | | 输入/显示光照度值 |
| txt_temperature | 文本框 | | | 输入/显示温度值 |
| txt_humidity | 文本框 | | | 输入/显示湿度值 |
| btn_get | 按钮 | Text | 获取 | 控制数据的获取 |
| btn_Open | 按钮 | Text | 开启 | 打开串口 |
| com_adamPort | 下拉列表框 | | | 显示串口 |
| com_ledPort | 下拉列表框 | | | 显示串口 |

（表中没有列 LED 控件，按代码它应叫 `led`；界面上也有光照度、温度、湿度和“模拟量串口”“LED串口”这些标签，表中同样没列。）

**知识提炼**（书 p45–49）
1. **comboBox 下拉列表框**：点下三角或按 F4 展开，展开或折叠时触发 DropDownOpened / DropDownClosed。可以用 Items 静态添加，也可以用 `Items.Add` 动态添加，用 `Items.Clear` 清空。Text 属性是当前选中的内容，DropDownStyle 控制样式。
   - 示例“下拉设置字体样式”（项目2\任务3），图2-16 窗体“字体样式”：标签“字体样式”加下拉框，下方 label2 显示“字体[宋体]”。
   - `Form1_Load`：`String[] type = {"宋体","黑体","楷体"}`，foreach 后执行 `this.comboBox1.Items.Add(items)`，再 `SelectedIndex = 0`。
   - `comboBox1_SelectedIndexChanged`（书上写“找到 Click 事件”，实际是 SelectedIndexChanged）：switch 0/1/2 时执行 `this.label2.Font = new Font(comboBox1.Items[i].ToString(), 12); this.label2.Text = "字体["+ comboBox1.Items[i].ToString()+"]";`
   - 运行效果见图2-17，例如“字体[黑体]”。

   **表2-16 各控件相关属性及命名**

   | 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 |
   |---|---|---|---|
   | Form1 | 窗体 | Text | 字体样式 |
   | label1 | 标签 | Text | 字体样式 |
   | label2 | 标签 | Text | 字体[字体名] |
   | comboBox1 | 下拉列表框 | Items | “宋体”“黑体”“楷体” |

   （表里已经静态设了 Items，Form1_Load 又动态加了一遍，会出现重复项，属于书的错误。模拟器要能渲染 宋体、黑体、楷体 字体，即 `new Font(name, size)`。）
2. **TextBox 文本框**：
   - 表2-17 常见属性：Text（默认最多 2048 字符，MultiLine 时 32KB）、MaxLength、MultiLine、HideSelection、ReadOnly、PasswordChar、ScrollBars、SelectionLength、SelectionStart、SelectedText、Lines、Modified、TextLength、WordWrap。
   - 表2-18 常见方法：AppendText、Clear、Focus、Copy、Cut、Paste、Undo、ClearUndo、Select(start,length)、SelectAll。
   - 表2-19 常见事件：GotFocus、LostFocus、TextChanged、Click。
   - 示例“添加用户”（项目2\任务3），图2-18：账号、密码、“添加用户”按钮和多行“用户信息”框。`Form1_Load` 中执行 `this.tbox_Password.UseSystemPasswordChar = true;`。`btn_Add_Click` 中执行 `this.txtUserMessage.Text += "账号："+user+"\t"+"密码："+pass+"\r\n";`，书中 **user/pass 没有定义**，应先取 `tbox_Username.Text` 和 `tbox_Password.Text`。运行效果见图2-19，例如“账号：test 密码：123”。

   **表2-20 各控件相关属性及命名**

   | 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 |
   |---|---|---|---|
   | Form1 | 窗体 | Text | 添加用户 |
   | label1 | 标签 | Text | 账号： |
   | label2 | 标签 | Text | 密码： |
   | label3 | 标签 | Text | 用户信息： |
   | tbox_Username | 文本框 | | |
   | tbox_Password | 文本框 | UseSystemPasswordChar | true |
   | txtUserMessage | 文本框 | | |
   | btn_Add | 按钮 | Text | 添加用户 |

   （txtUserMessage 应设 Multiline=true。）

**能力拓展**

*边想边做*（书 p49–50）：制作用户登录界面，点“登录”按钮后用 messagebox 显示用户名和密码（图2-20：窗体“登录界面”，标题“用户登录界面”，用户名和密码各一个文本框，一个“登录”按钮）。提示：设置密码文本框的相关属性。

**表2-21 各控件的属性**（书中原表就有问题，照录）

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 |
|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | 登录界面 |
| txtUsername | 文本框 | Text | 用户名： |
| txtPassword | 文本框 | Text | 密码： |
| label_title | 标签 | Text | 用户登录界面 |
| tbox_Username | 文本框 | | |
| btnLogin | 按钮 | Text | 登录 |

（txtUsername 和 txtPassword 实际应是**标签**；表中漏了 `tbox_Password`（文本框），代码里用到了它。）

补充代码：
```csharp
private void btnLogin_Click(object sender, EventArgs e)
{
    MessageBox.Show("用户名："+this.tbox_Username.Text+"\r\n"+"密码："+this.tbox_Password.Text);
}
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    this.tbox_Password.UseSystemPasswordChar = true;
    //设置文本框的UseSystemPasswordChar属性为True
}
```
运行效果见图2-21：输入 test 和 ***，弹窗显示“用户名：test / 密码：123”。

*自主探究*（书 p50–51）：增加功能：用户名为“admin”且密码为“123456”时提示“登录成功”，否则提示“登录失败”（图2-22、图2-23）。注意图中输入的是 user1，看起来与题目要求不一致。

### 项目2 项目评价（书 p51–52 / PDF 54–55）

**1. 项目评价指标**（没有分值）

| 任务 | 评价指标 | 具体要求 |
|---|---|---|
| 任务1 | LED显示屏的使用 | 按照教程完成界面和功能 |
| 任务1 | 制作LED显示计算结果 | 完成界面设计 |
| 任务1 | 制作LED显示计算结果 | 完成程序功能设计 |
| 任务2 | 窗体界面 | 界面布局合理，美观大方，符合使用者习惯 |
| 任务2 | 功能实现 | 环境值能正确获取 |
| 任务2 | 功能实现 | 环境值能正确显示 |
| 任务2 | 功能实现 | 实时时间控制正常 |
| 任务3 | 窗体界面 | 界面布局合理，美观大方，符合使用者习惯 |
| 任务3 | 功能实现 | LED屏能正常显示 |
| 任务3 | 功能实现 | 环境值能正确推送到LED屏 |
| 任务3 | 功能实现 | 能实时推送信息 |
| 职业素养 | 注释书写规范 | 做到清晰、准确地描述内容。对于程序中复杂的部分必须有注释加以说明。注释量要适中，避免过多或过少导致阅读困难 |
| 职业素养 | 变量命名规范 | 选择有意义的英文进行命名，使变量名能清楚地表达其含义。尽量少使用人名、地名和汉语拼音。应使用那些约定俗成的缩写。多个单词组成的变量名，每个单词的首字母应该大写 |
| 职业素养 | 界面常用控件命名约定 | 窗体控件命名以控件名称缩写前3个字母开头，以具有代表含义的词来命名，其形式为：控件缩写（前3个字母）+命名（具有代表含义的单词） |

**2. 个人学习总结**：“项目学习情况：”和“心得与反思：”两块空白。

### 项目2：书与参考工程的差异，以及模拟器要注意的点
- **串口列表的填充时机不同**：书中任务1 在 `com_Port_Click` 里填，任务2、3 在窗体 `Load` 里填；参考工程三个任务都在下拉框的 **Click** 事件里填（任务1 的 handler 名是 `com_port_Click`，绑定到 `com_Port.Click`）。**模拟器的 ComboBox 必须支持 Click 事件**，要在点击、展开之前触发，这样 Items 才能在展开前更新。`SerialPort.GetPortNames()` 需要返回虚拟串口列表，例如 COM1–COMn。
- **IsOpen 写法不同**：书中是 `bool IsOpen=false` 加 `if(!IsOpen){...IsOpen=True}`；参考工程是 `bool IsOpen = true`，先 `IsOpen = !IsOpen` 再判断，事件内容都包在 try/catch 中。书上写成了 `True/False`（首字母大写），C# 编译会报错，模拟器的编译错误提示要能指出这一点。
- **控件名差异**：
  - 任务2、3 参考工程的窗体名都是 Form1（书为 frm_analog / frm_LED）。
  - 组合框名是 groupBox1/2（书为 grp_show / grp_config），标签是 label1–5（书为 lbl_*）。
  - 任务3 的按钮在书上和参考工程里都叫 **`btn_open`**（小写 o），但表2-15 写的是 btn_Open。
  - LED 自定义控件实例名为 **`led`**（类型 `WinFormsDeviceControlLibrary.LED`），表2-1 写的是“LED”。
- **`DeviceCtrlHelper.ledHelper.Close()`**：书中任务3 第10步调用了它，但参考工程没有调用，《设备控制类库使用说明》中 LED 部分也只列了 `OpenLedCom(string)` 和 `SendLedString(string)`，仿真 dll 很可能没有这个方法。模拟器可以二选一：提供一个空实现以兼容书上的代码，或者给出明确的编译错误。建议提供空实现。
- **SendLedString 的约定**：成功时返回传入的字符串，失败时返回 `"Error:发送失败"`（见使用说明）。LED 控件 `setLedText(string)` 负责显示，控件内部还有 `LedTimer`，推测会滚动显示。
- **工具箱里的 4 个自定义控件**：Alarm、Lamp、LED、ShowMsg（图2-5）。ShowMsg 在本范围内没有出现，从 dll 符号看它包含 txt_showMsg、btn_red、btn_green、btn_Clear 和 AddText，后续项目可能用到。
- 任务2 能力拓展需要 **Timer**（Interval、Enabled、Start/Stop、Tick）和图片显示（Label.Image 或 PictureBox，以及 Visible）。
- 任务3 知识提炼需要 `Font` 构造函数和中文字体，还需要 `UseSystemPasswordChar`、`\t` 制表符的显示，以及多行 TextBox。
- 知识提炼中的 SerialPort 直接收发示例（Base64 + Unicode）超出了“学生不学协议”的范围，可以只作阅读材料。如果要能运行，需要模拟 `new SerialPort()`、Open、WriteLine、ReadLine 和 Close。

---

## 项目3 智慧校园系统——智慧路灯控制模块（书 p53–72 / PDF 56–75，本部分只覆盖到书 p62）

**项目概述**：ZigBee 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。智慧路灯控制模块借助 ZigBee 远程控制路灯开关。

**学习目标**
- 了解智慧路灯控制模块在提升校园管理效率中的作用与重要性。
- 熟悉 ZigBee 协调器、串口服务器等硬件设备的连接与配置方法。
- 掌握 C# 在物联网编程中的应用，包括窗体应用程序的创建、控件的使用与事件处理等。
- 了解并学会使用 DeviceCtrlLibrary 等自定义控件及 API 接口。
- 具备环境监测与联动控制的能力。
- 具备良好的团队合作精神与沟通能力，能够与团队成员有效协作，共同完成任务。
- 面对智慧路灯控制系统开发中遇到的问题，能够独立思考、分析问题，并提出有效的解决方案。

### 任务1 使用ZigBee技术控制路灯开关（书 p53–58 / PDF 56–61）

**任务描述**：用 C# 写程序，通过 ZigBee 无线技术实现路灯的无线开关控制。学生要了解 ZigBee 技术，学会使用 if 语句。（有“扫码看视频”。）

**任务实施**
1. 把 ZigBee 协调器的串口接到 PC（没有硬件的跳过）。
2. 新建项目“ZigBee控制路灯”，保存位置为 项目3\任务1。参考工程和后文路径都叫“ZigBee路灯”。
3. 把自定义控件 WinFormsDeviceControlLibrary.dll 加入工具箱。
4. 复制 DeviceCtrlLibrary.dll 和 API 下的 dll 到 bin\Debug。
5. 添加引用 DeviceCtrlLibrary.dll（没有硬件的读者用仿真 dll）。
6. 按图3-1 搭界面：左边是灯泡（Lamp 控件），下面有“开”“关”两个**单选按钮**；右边 groupBox“配置”里有“路灯”下拉框和“打开”按钮。
7. 添加 using：`System.IO.Ports`、`DeviceCtrlLibrary`。
8. 定义方法：
   ```csharp
   //控制开关灯
   private void LampOnOff(int RelayNum, bool IsOpen)
   {
       DeviceCtrlHelper.zigBeeHelper.OnOff(RelayNum, IsOpen);
       lamp1.OnOff(IsOpen);
   }
   ```
9. `Form1_Load`：清空 com_port，再加入 GetPortNames 的结果。
10. `btn_Open_Click`：如果 `btn_open.Text.Equals("打开")`，执行 `zigBeeHelper.Open(com_port.Text)` 并把按钮文字改为“关闭”；`else if (btn_open.Text.Equals("关闭"))` 时执行 `zigBeeHelper.Close()` 并改回“打开”。
11. “开”单选按钮的 CheckedChanged：`rb_Open_CheckedChanged` 中调用 `LampOnOff(1, true)`。
12. “关”单选按钮的 CheckedChanged：调用 `LampOnOff(1, false)`。书中这个方法名**误写为 rb_Open_CheckedChanged**，应为 `rb_Close_CheckedChanged`。

**表3-1 “ZigBee路灯”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | ZigBee路灯 | |
| groupBox1 | 组合框 | Text | 配置 | |
| lamp1 | 自定义路灯控件 | | | |
| rb_Open | 单选按钮 | Text | 开 | 开灯 |
| rb_Close | 单选按钮 | Text | 关 | 关灯 |
| com_port | 下拉列表框 | | | 获取PC串口 |
| btn_Open | 按钮 | Text | 打开 | 打开串口 |
| lbl_Lamp | 标签 | Text | 路灯 | |

**知识提炼**（书 p56–57）：**if 语句**
- 两种形式：`if(expression) statement` 和 `if(expression) statement else statement`。
- 示例：`if(i>1) y=x/i; else { x=i; y=x*x; }`。
- 悬空 else：没有大括号时，else 与最近的、还没有 else 的 if 关联；加大括号后 else 属于外层 if。

**能力拓展**

*边想边做*（书 p57–58）
1) **闰年判断**：在文本框输入年份，点“判断”按钮。是闰年则在右边标签显示“是闰年”，否则显示“不是闰年”。界面见图3-2 到图3-4：窗体标题“闰年判断”，标签“请输入年份”，一个文本框，右侧标签初始为“是否闰年？”，下方“判断”按钮。示例：1700 显示“不是闰年”，2000 显示“是闰年”。
   - 提示1：字符型数值不能直接赋给数值型变量，要先转换，如 `int a = int.Parse("12")` 或 `int a = Convert.ToInt16("12")`。
   - 提示2：闰年条件是能被 4 整除但不能被 100 整除，或者能被 400 整除。
2) **路灯按时间自动开关**：要求 18:00 到次日 7:00 开灯，其余时间关灯。用时间控件 Timer（从工具箱选取）完成，每分钟判断一次；程序运行后，打开串口时开启时间控件。
   - 提示1：按表3-2 设置时间控件的关键属性（值留空由学生填）。

     | 属性 | 值 |
     |---|---|
     | 名称 | timer1 |
     | Interval | ____ |
     | Enabled | ____ |
   - 提示2：补全代码，再双击时间控件 timer1 进入代码窗口输入。
     ```csharp
     private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
     {
         int h = DateTime.Now.Hour;//获取当前系统时间小时数
         if( ____ ) //判断时间
             ____      //开关灯
         else
             ____      //开关灯
     }
     ```
     参考答案：Interval=60000；`h >= 18 || h < 7`；`LampOnOff(1, true);` / `LampOnOff(1, false);`。**模拟器要用到 `DateTime.Now`，最好允许在模拟器里设置或加速虚拟时钟，否则学生白天测不到开灯。**

*自主探究*（书 p58）：为模块增加以下功能：
1. 实时采集大气压的数值。
2. 根据大气压控制路灯开关。

### 任务2 实现人体红外传感器和路灯联动（书 p58–? / PDF 61–?，本部分读到书 p62）

**任务描述**：人体红外传感器基于多普勒原理，人靠近感应区域时，开关会无接触、无压力、无火花地迅速发出电气指令。本任务模拟楼梯灯：有人经过时楼梯灯亮，无人时自动熄灭。学生要学会使用单选按钮和复选框，理解数组的作用。（有“扫码看视频”。）

**任务实施**
1. 把数字量采集器 ADAM4150 和 ZigBee 协调器接到串口服务器，再把串口服务器接到 PC。
2. 新建项目“人体红外ZigBee联动”（项目3\任务2）。
3. 添加自定义控件 WinFormsDeviceControlLibrary.dll。
4. 复制 DeviceCtrlLibrary.dll 和 API 下的 dll 到 bin\Debug。
5. 添加引用 DeviceCtrlLibrary.dll（没有硬件的读者用仿真 dll）。
6. 再添加一次自定义控件（书中这一步与第3步重复）。
7. 按图3-5 搭界面：左边是灯泡（lamp1），下方“开”“关”两个按钮；右边 groupBox“配置”里有“路灯”下拉框、“环境采集”下拉框、“人体开关”复选框和“打开”按钮。
8. 添加 using：`System.IO.Ports`、`DeviceCtrlLibrary`。
9. `Form1_Load`：分别清空 com_lamp 和 com_environment，并用 GetPortNames 填充。
10. `LampOnOff(int RelayNum, bool IsOpen)`：与任务1 相同，即 `zigBeeHelper.OnOff` 加 `lamp1.OnOff`。
11. `btn_open_Click`：与任务1 相同，按 Text 在“打开”和“关闭”之间切换，用的是 `zigBeeHelper.Open(com_lamp.Text)` 和 `Close()`。
12. `ch_bodyInfrared_Click`（复选框“人体开关”的 **Click** 事件）：
    - 如果 `ch_bodyInfrared.Checked`：执行 `DeviceCtrlHelper.adam4150Helper.Open(com_environment.Text)`，`timer1.Start()`，并把 `btn_lampOpen.Enabled` 和 `btn_lampClose.Enabled` 设为 false（禁用手动开关）。
    - 否则：执行 `adam4150Helper.Close()`，`timer1.Stop()`，两个按钮的 Enabled 设回 true。
13. `btn_lampOpen_Click`：调用 `LampOnOff(1, true)`。
14. `btn_lampClose_Click`：调用 `LampOnOff(1, false)`。书中第14步标题误写为选中“开”按钮。
15. `timer1_Tick`（书上写成“双击 timer1 进入 Click 事件”，实际是 Tick）：
    ```csharp
    //时间控件实时判断是否感应到人，如果感应到人则开路灯，否则关闭
    private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
    {
        if(DeviceCtrlHelper.adam4150Helper.SetData().bodyInfraredValue)
            LampOnOff(1, true);
        else
            LampOnOff(1, false);
    }
    ```

**表3-3 “人体红外ZigBee联动”界面控件的属性**

| 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 | 控件功能 |
|---|---|---|---|---|
| Form1 | 窗体 | Text | 人体红外ZigBee联动 | |
| groupBox1 | 组合框 | Text | 配置 | |
| lbl_lamp | 标签 | Text | 路灯 | |
| lbl_environment | 标签 | Text | 环境采集 | |
| com_lamp | 下拉列表框 | | | 显示路灯串口 |
| com_environment | 下拉列表框 | | | 显示环境串口 |
| ch_bodyInfrared | 复选框 | Text | 人体开关 | 控制人体红外传感器是否启动 |
| btn_Open | 按钮 | Text | 打开 | 打开串口 |
| lamp1 | 自定义路灯控件 | | | |
| btn_lampOpen | 按钮 | Text | 开 | 手动控制开灯 |
| btn_lampClose | 按钮 | Text | 关 | 手动控制关灯 |
| timer1 | 时间控件 | Interval | 5000 | |
| timer1 | 时间控件 | Enabled | False | |

**知识提炼**（书 p61– ，本部分读到 p62）
1. **RadioButton 单选按钮**：可以显示文本、Image 或两者。同一容器（Form、GroupBox、Panel）中的 RadioButton 构成一组，组内互斥；CheckBox 可以多选。Checked 获取或设置状态，Appearance 可以把外观设成切换式按钮或标准选项按钮。表3-4 常见属性：Appearance、AllowDrop、AutoCheck、AutoSize、BackColor、BackgroundImage、BackgroundImageLayout、Bottom、CanFocus、CanSelect、Checked、Enabled、Focused、ForeColor、FontHeight、Image、Text、TextAlign、Visible。
   - **单选按钮示例**“单选按钮”（项目3\任务2），图3-6 窗体“设置字体颜色”：左侧竖排 4 个单选按钮（黑色、红色、蓝色、黄色），右侧 label1 显示“字体颜色[黑色]”。

   **表3-5 “设置字体颜色”窗体界面各控件相关属性及命名**

   | 控件名称 | 控件类型 | 属性名 | 属性值 |
   |---|---|---|---|
   | Form1 | 窗体 | Text | 设置字体颜色 |
   | radioButton_Black | 单选按钮 | Text | 黑色 |
   | radioButton_Red | 单选按钮 | Text | 红色 |
   | radioButton_Blue | 单选按钮 | Text | 蓝色 |
   | radioButton_Yellow | 单选按钮 | Text | 黄色 |
   | label1 | 标签 | Text | 字体颜色[颜色名] |

**>>> 本部分在此结束（PDF 65 / 书 p62）。下一页（PDF 66 / 书 p63）应接着给出该示例的代码步骤，然后是 CheckBox 复选框知识点、任务2 的能力拓展和自主探究，以及项目3 评价（书 p71 / PDF 74）。<<<**

### 项目3（到书 p62 为止）：书与参考工程的差异，以及模拟器要注意的点
- **任务1 控件不同**：书中用单选按钮 `rb_Open/rb_Close` 和 CheckedChanged 开关灯；参考工程 `项目3/任务一/ZigBee路灯` 用的是**按钮** `btn_lampOpen/btn_lampClose` 和 Click，与任务2 一样。参考工程没有 rb_*，groupBox 名为 `groupbox1`（小写 b），标签 `label1` 的 Text 为“路    灯”。另外书中表3-1 写 `btn_Open`，代码写 `btn_open`，参考工程也是 `btn_open`。
- 用单选按钮做开关时要注意：CheckedChanged 在选中和取消选中时**都会**触发。rb_Open 被取消（因为选了 rb_Close）时，如果只写 `LampOnOff(1,true)` 就会出问题。书上的写法只在“两个 handler 各自绑定、不判断 Checked”的情况下“恰好能用”：选“关”时两个事件都会触发，先触发谁决定最终状态。**模拟器必须按真实 WinForms 顺序触发 CheckedChanged**：先是被取消的那个，再是被选中的那个。这样书上的代码会在“开灯”和“关灯”各执行一次后停在正确状态。
- 参考工程中串口列表在 `com_lamp_Click` / `com_environment_Click`（ComboBox 的 Click）中填充，书中则在 Form1_Load 中填充。参考工程的所有 handler 都包了 try/catch。
- 参考工程的 timer1 是 Interval=5000，Enabled 为默认 false，与表3-3 一致。
- `zigBeeHelper.OnOff(RelayNum, IsOpen)`：使用说明写继电器通道为 0~1，书和参考工程都用 1。`zigBeeHelper.Close()` 在使用说明里误拼为 `Colse()`，仿真 dll 里实际是 `Close`。
- `adam4150Helper.SetData()` 返回 `ADAM4150ResModel`，包含 bool 型的 bodyInfraredValue、fireValue、smokeValue、infraredValue。`adam4150Helper.Open(string PortName, int BodyInfrared_Port=0, int Fire_Port=1, int Smoke_Port=2, int Infrared_Port=3)`；另有 `adam4150Helper.OnOff(int DO, bool IsOpen)`（DO 0~4）。**模拟器要提供“人体红外”的虚拟触发开关，学生用它模拟有人经过。**
- `Lamp` 控件的方法是 `lamp1.OnOff(bool)`，图片资源在 `开发文档/图片资源/控件图片/LampOn.png` 和 `LampOff.png`。
- 复选框用的是 **Click** 事件而不是 CheckedChanged。Click 触发时 Checked 已经切换过了，模拟器要保证这个时序。
- 任务1 能力拓展用到 `DateTime.Now.Hour`；自主探究“根据大气压控制路灯”要用 adam4017 的 airPressureValue（string 类型，要 Parse），所以需要同时打开 ADAM4017 和 ZigBee 两个虚拟串口。