北京杰創(chuàng)永恒科技有限公司
一、 概述
無線傳感器網絡綜合實驗系統(tǒng)可用于“無線傳感網絡"和“物聯(lián)網工程"等系列課程的實驗教學。實驗箱主要面向各高校開展基于ZigBee技術的無線傳感網基礎教學和創(chuàng)新研發(fā),用戶可以根據(jù)所需的應用在該套件上進行深入學習和自主開發(fā),并可在本地直接觀測無線節(jié)點的數(shù)據(jù)采集、網絡狀態(tài)、無線通信質量等情況的實時變化。
物聯(lián)網教學實驗系統(tǒng)包含物聯(lián)網基礎套件、物聯(lián)網擴展開發(fā)套件和物聯(lián)網綜合應用套件,提供的硬件資源包括ZigBee基礎節(jié)點、標準型節(jié)點、擴展型節(jié)點、嵌入式網關、傳感器型節(jié)點、風扇模組、燈光模組、智能插座模組和其他配套設備,用戶可根據(jù)不同的教學需求選配不同的模塊。
實驗資源則采用由簡單到復雜的設計模式,引導學生掌握物聯(lián)網開發(fā)要領,為物聯(lián)網工程應用打下堅實的基礎。學生通過學習相關的物聯(lián)網實驗,實現(xiàn)對物聯(lián)網專業(yè)基礎知識的學習和理解,熟悉和掌握物聯(lián)網的構成及實際應用。
二、主要組成
1、標準型節(jié)點:
- 射頻底板+人機交互板架構,可插拔;
- TIZigBee2007/PRO標準芯片CC2530F256;
- 無線數(shù)據(jù)傳輸速率為250 Kbps;
- 人機交互板:提供3.2英寸液晶屏,一個蜂鳴器,3個獨立按鍵和4個彩色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標準規(guī)范,頻段范圍2045-2483.5M,可在16個頻段間自由切換;
- 支持TIZ-Stack協(xié)議棧,支持TI Z-Stack自帶的輪詢操作系統(tǒng)及多任務處理;
- 支持路由中繼功能、網絡節(jié)點自動修復功能;
- 基于IAR 51的工程仿真調試環(huán)境;
- 節(jié)點底板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:
- 采用底板+傳感器模塊架構,可插拔;
- TIZigBee2007/PRO標準芯片CC2530F256;
- 無線數(shù)據(jù)傳輸速率為250 Kbps;
- 支持TIZ-Stack協(xié)議棧;符合IEEE802.15.4/ZigBee標準規(guī)范,頻段范圍2045-2483.5M,可在16個頻段間自由切換;
- 提供了SPI、IIC、RS485、ADC、輸入/輸出等擴展接口,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、可燃氣體傳感器、溫敏電阻、光敏電阻等。
3、擴展型節(jié)點:
- MCU:增強型8051MCU,256KFlash
- 2.4G ISM工作頻率;
- 傳輸速度250Kbps,可編程的輸出功率高達4.5dBm,接收靈敏度-97dBm;
- 提供一路直流電機驅動電路,一個繼電器;4路輸入通道,4路輸出通道;
- 板載2個LED指示燈燈及2個用戶按鍵、預留多種標準傳感器接口(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標準以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE標準;
- 兼容不同類型的MCU控制器。
4、嵌入式網關:
- 采用CPU板+通信板+人機交互面板架構;
- 處理器:LPC4357(32-bit ARM Cortex-M4/M0異構雙核),主頻204MHz;
- 存儲器: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;
- 無線通信:Wi-Fi,GPRS,ZigBee,Bluetooth 4.0
- 串行接口:100M以太網,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,預留紐扣電池座,斷電后系統(tǒng)時間不丟失;
- 支持DC 5V電壓供電。
5、燈光模式組
- LED彩燈,紅藍綠三種光源可調,可通過智能終端遠程控制光源開關、調節(jié)光源顏色;
- 功 率:3W;
- 電 壓:5V。
6、風扇模式組
- 采用DA07015T12U風扇,可以本地PC控制風扇的轉速,也可以通過智能終端遠程控制,可以預設控制動作,打破傳統(tǒng)驗證性實驗設備采集到傳感器的數(shù)據(jù)以后無反饋的弊端,增強學生的主觀能動性;2
- 額定電壓:DC12V,
- 額定電流:0.7A;
- 接口類型:主板4pin口;
- 轉速監(jiān)測:支持。
7、智能插座模式組
- 采用ZigBee實現(xiàn)插座與局域網之間的通信;
- 實時檢測設備的工作電流、電壓及累計用電量;
- 可通過遠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)點使用,可以在PC機上進行數(shù)據(jù)采集及分析。
軟件啟動界面
串口發(fā)送接收界面
星型網絡拓補結構圖
Mesh網絡拓撲結構圖
光照信息
溫度信息
三軸加速傳感器
麥克風傳感器
三、特點
- 可以通過軟件實時檢測設備的工作電流、電壓及累計用電量,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,幫助學生更快速了解無線傳感網傳輸特點和機制,更利于創(chuàng)新和擴展實驗的開發(fā);
- 自帶燈光、風扇、插座等執(zhí)行機構,采集到數(shù)據(jù)以后可以預設控制動作,打破傳統(tǒng)驗證性實驗設備采集到傳感器的數(shù)據(jù)以后無反饋的弊端,增強學生的主觀能動性;
- *支持IEEE 802.15.4國際標準2.4GHz頻段 規(guī)范,支持ZigBee-Pro協(xié)議棧;
- 覆蓋物聯(lián)網感知層核心技術—無線傳感網從數(shù)據(jù)采集到網絡傳輸直至數(shù)據(jù)匯總和顯示;
- 本地實時觀測采樣數(shù)據(jù),具有的靈活性和實際使用價值;
- 液晶屏實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和控制功能,便于老師和學生理解,使教學具有更強的直觀性。