一、 概述

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可用于“無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)”和“物聯(lián)網(wǎng)工程”等系列課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)箱主要面向各高校開(kāi)展基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感網(wǎng)基礎(chǔ)教學(xué)和創(chuàng)新研發(fā)，用戶可以根據(jù)所需的應(yīng)用在該套件上進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和自主開(kāi)發(fā)，并可在本地直接觀測(cè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、無(wú)線通信質(zhì)量等情況的實(shí)時(shí)變化。

物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包含物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)套件、物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展開(kāi)發(fā)套件和物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用套件，提供的硬件資源包括ZigBee基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)點(diǎn)、擴(kuò)展型節(jié)點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、傳感器型節(jié)點(diǎn)、風(fēng)扇模組、燈光模組、智能插座模組和其他配套設(shè)備，用戶可根據(jù)不同的教學(xué)需求選配不同的模塊。

實(shí)驗(yàn)資源則采用由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的設(shè)計(jì)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)要領(lǐng)，為物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解，熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實(shí)際應(yīng)用。

二、主要組成

1、標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)點(diǎn)：

• 射頻底板+人機(jī)交互板架構(gòu)，可插拔；
• TIZigBee2007/PRO標(biāo)準(zhǔn)芯片CC2530F256；
• 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率為250 Kbps；
• 人機(jī)交互板：提供3.2英寸液晶屏，一個(gè)蜂鳴器，3個(gè)獨(dú)立按鍵和4個(gè)彩色LED燈；
• 底板：提供溫度傳感器、光照傳感器、聲音傳感器、三軸加速度傳感器、熱釋電傳感器、USB口、下載調(diào)試接口、串口通信接口、各種常用按鍵及指示燈；
• 符合IEEE802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，頻段范圍2045-2483.5M，可在16個(gè)頻段間自由切換；
• 支持TIZ-Stack協(xié)議棧，支持TI Z-Stack自帶的輪詢操作系統(tǒng)及多任務(wù)處理；
• 支持路由中繼功能、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)修復(fù)功能；
• 基于IAR 51的工程仿真調(diào)試環(huán)境；
• 節(jié)點(diǎn)底板Mini USB供電和鋰電池供電；
• 工作電壓2.0-3.6V，超低功耗，支持休眠及喚醒功能。

2、傳感器型節(jié)點(diǎn)：

• 采用底板+傳感器模塊架構(gòu)，可插拔；
• TIZigBee2007/PRO標(biāo)準(zhǔn)芯片CC2530F256；
• 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率為250 Kbps；
• 支持TIZ-Stack協(xié)議棧；符合IEEE802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，頻段范圍2045-2483.5M，可在16個(gè)頻段間自由切換；
• 提供了SPI、IIC、RS485、ADC、輸入/輸出等擴(kuò)展接口，與傳感器模塊搭配使用
• 可選配的傳感器模塊有：溫濕度傳感器、紅外測(cè)距傳感器、力敏傳感器、硅光電池傳感器、酒精傳感器、熱電偶傳感器、聲音傳感器、RFID傳感器、光敏二/三極管、可燃?xì)怏w傳感器、溫敏電阻、光敏電阻等。

3、擴(kuò)展型節(jié)點(diǎn)：

• MCU：增強(qiáng)型8051MCU，256KFlash
• 2.4G ISM工作頻率；
• 傳輸速度250Kbps，可編程的輸出功率高達(dá)4.5dBm，接收靈敏度-97dBm；
• 提供一路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，一個(gè)繼電器；4路輸入通道，4路輸出通道；
• 板載2個(gè)LED指示燈燈及2個(gè)用戶按鍵、預(yù)留多種標(biāo)準(zhǔn)傳感器接口（4-20mA，0-10V，差分放大電路）；
• 支持RS232,RS485,CAN等多種通信方式；
• 支持IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE標(biāo)準(zhǔn)；
• 兼容不同類型的MCU控制器。

4、嵌入式網(wǎng)關(guān)：

• 采用CPU板+通信板+人機(jī)交互面板架構(gòu)；
• 處理器：LPC4357（32-bit ARM Cortex-M4/M0異構(gòu)雙核），主頻204MHz；
• 存儲(chǔ)器：32MB SDRAM，2MB SPI Nor Flash， Micro SD；
• LCD：5寸，24位真彩色，800x480分辨率，支持觸摸輸入；
• 無(wú)線通信：Wi-Fi，GPRS，ZigBee，Bluetooth 4.0
• 串行接口：100M以太網(wǎng)，USB 2.0，RS232
• 提供音頻接口、立體聲音頻輸入/輸出接口、JTAG接口、用戶LED及按鍵，預(yù)留紐扣電池座，斷電后系統(tǒng)時(shí)間不丟失；
• 支持DC 5V電壓供電。

5、燈光模式組

• LED彩燈，紅藍(lán)綠三種光源可調(diào)，可通過(guò)智能終端遠(yuǎn)程控制光源開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)光源顏色；
• 功 率：3W；
• 電 壓：5V。

6、風(fēng)扇模式組

• 采用DA07015T12U風(fēng)扇，可以本地PC控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，也可以通過(guò)智能終端遠(yuǎn)程控制，可以預(yù)設(shè)控制動(dòng)作，打破傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)備采集到傳感器的數(shù)據(jù)以后無(wú)反饋的弊端，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性；2
• 額定電壓：DC12V，
• 額定電流：0.7A；
• 接口類型：主板4pin口；
• 轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)：支持。

7、智能插座模式組

• 采用ZigBee實(shí)現(xiàn)插座與局域網(wǎng)之間的通信；
• 實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的工作電流、電壓及累計(jì)用電量；
• 可通過(guò)遠(yuǎn)程智能終端控制插座的通斷。

8、軟件介紹

軟件采用我公司自主研發(fā)的WSN監(jiān)控軟件，該軟件是Windows下的采集監(jiān)控程序，配合節(jié)點(diǎn)使用，可以在PC機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析。

軟件啟動(dòng)界面

串口發(fā)送接收界面

星型網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖

Mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

光照信息

溫度信息

三軸加速傳感器

麥克風(fēng)傳感器

三、特點(diǎn)

• 可以通過(guò)軟件實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的工作電流、電壓及累計(jì)用電量，用電情況一目了然；
• 自配多種典型傳感器， 并且可任意外接通用傳感器，幫助學(xué)生更快速了解無(wú)線傳感網(wǎng)傳輸特點(diǎn)和機(jī)制，更利于創(chuàng)新和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)；
• 自帶燈光、風(fēng)扇、插座等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采集到數(shù)據(jù)以后可以預(yù)設(shè)控制動(dòng)作，打破傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)備采集到傳感器的數(shù)據(jù)以后無(wú)反饋的弊端，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性；
• *支持IEEE 802.15.4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2.4GHz頻段 規(guī)范，支持ZigBee-Pro協(xié)議棧；
• 覆蓋物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)—無(wú)線傳感網(wǎng)從數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)絡(luò)傳輸直至數(shù)據(jù)匯總和顯示；
• 本地實(shí)時(shí)觀測(cè)采樣數(shù)據(jù)，具有的靈活性和實(shí)際使用價(jià)值；
• 液晶屏實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和控制功能，便于老師和學(xué)生理解，使教學(xué)具有更強(qiáng)的直觀性。