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课 程 设 计 报 告 (实 训 报 告)

课程名称 物联网传输综合实践

指导教师 解某某

设计起止日期 2021.12.20-2021.12.25

系 别 信息与通信***

专 业 物联网工程 班级/学号 物联 1801/***93

学生姓名 云天鹤

成 绩

目录

实验一 温湿度及光照采集实验 1

1、实验目的 1

2、实验内容 1

3、实验设备 1

4、实验原理及说明 1

5、实验步骤 3

6、实验连接图 5

实验二 Z-Stack 星状网通信实验 6

1、实验目的 6

2、实验内容 6

3、实验设备 6

4、实验原理及说明 6

5、实验步骤 8

6、实验连接图 12

7、实验结果 13

实验分析与总结 13

附录：代码 14

一?实验目的



实验一 温湿度及光照采集实验

1、学习使用 cc2530 及相应模块采集温湿光电信号?

2、学习针对对温湿光电传感器的编程?

二?实验内容

读取温度?温度和光照强度数据,并同过 LCD 显示?

三?实验设备

装有 IAR 的 PC 机一台:

2530 仿真器,usb 线 (A 型转 B 型);

无线节点模块,带 LCD 的智能主板,温湿度及光电传感器模块?

四?实验原理及说明

本实验将使用 CC2530 读取温湿度传感器 SHT10 的温度和湿度数据,并通过CC2530 内部的 ADC 得到光照传感器的数据?最后将采样到的数据转换然后在 LCD 上显示?其中对温湿度的读取是利用 CC2530 的 I/O(P1.0 和 P1.1)模拟一个类 IIC

的过程?对光照的采集使用内部的 AINO 通道?

光照和温湿度传感器

SHT10 是一款高度集成的温湿度传感器芯片,提供全标定的数字输出?它采用专利的 CMOSens 技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性?传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件?一个用能隙材料制成的测温元件,并在同一芯片上,与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接?

SHT10 引脚特性如下:

VDD, GND SHT10 的供电电压为 2.4~5.5V?传感器上电后,要等待 11ms 以越过“怀眠”状态?在此期间无需发送任何指令?电源引脚(VDD, GND) 之间可增加一个 100nF 的电容,用以去耦滤波?

SCK 用于微处理器与 SHT10 之间的通讯同步?由于接口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小 SCK 频率?

DATA 三态门用于数据的读取?DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变状态,并仅在SCK 日钟上升沿有效?数据传输期间,在SCK 时钟高某某时,DATA 必须保持稳定

?为避免信号冲突,微处理器应驱动 DATA 在低电平?需要一个外部的上拉电阻(例如: 10kΩ) 将信号提拉至高某某?上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中

?

向 SHTI0 发送命令:

用一组“启动传输”时序,来表示数据传输的初始化?它包括:当 SCK 时钟高某某时 DATA 翻转为低电平,紧接着 SCK 变为低电平,随后是在 SCK 时钟高某某时

DATA 翻转为尚由平?后续命令包含三个地址位(目前只支持“000),和五个命令位?SHT10 会以下述方式表示已正确地接收到指令:在第8 个SCK 时钟的下降沿之后,将 DATA 拉为低电平(ACK 位)?在第 9 个 SCK 时钟的下降沿之后,释放 DATA (恢复高某某)?

测量时序(RH 和 T):

发布一组测量命令(‘***’表示相对湿度 RH, ***' 表示温度 T) 后, 控制照要等待测量结束? 这个过程需要大约 11/55/210ms, 分别对应8/12/14bit 测量?确切的时间随内部晶振速度,最多有土 15%变化?SHTxx 通过下

拉 DATA 至低电平并进入空闲模式,表示测量的结束?控制器在再次触发 SCK 时钟

前,必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据?检测数据可以先被存储,这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据?接着传输 2 个字节的测量数据

和 1 个字节的 CRC 奇偶校验?uC 需要通过下拉 DATA 为低电平,以确认每个字节? 所有的数据从 MSB 开始,右值有效(例如:对于 12bit 数据,从第 5 个 SCK 时钟起算作 MSB;而对于 8bit 数据,首字节则无意义)?用 CRC 数据的确认位,表明通讯结

束?如果不使用 CRC-8 校验,控制器可以在测量值 LSB 后,通过保持确认位 ack 高

电平,来中止通讯? 在测量和通讯结束后,SHTxx 自动转入休眠模式? 通讯复位时序:

如果与SHTxx 通讯中断,下列信号时序可以复位串口:当DATA 保持高某某时, 触发 SCK 时钟 9 次或更多?在下一次指令前,发送一个“传输启动”时序?这些时序只复位串口,状态寄存器内容仍然保留?更多 SHT10 信息,请参考相应文档?

光照强度采集:

光照采集主要是通过用 CC2530 内部的 ADC 来得到 OURS -C2530 开发板上的光照传感器输出电压?传感器输出电压(连接到 CC2530 的 AINO)?

五?实验步骤:

给智能主板供电(USB 外接电源或 2 节干电池)?(建议先阅读“第二章物联

网创新实验系统 OURS- IOTV2 -2530”相关章节)

将一个无线节点模块插入到带 LCD 的智能主板的相应位置?

将温湿度及光电传感器模块插入到智能主板的传感及控制护展口位置?

将 C530 真器的一端通过 USB 线(型转 B 型)连接到 PC 机,另端通过 1OPin

下载线连接到智能主板的 C2530 JTAG 口(J203)?

将智能主板上电源开关按至开位置?按下仿真器上的按钮,仿真器上的指示灯为绿色时,表示连接成功?

图 1?连接成功

使用 IAR7.51 打开 “...\OURS_CC2530LIB\1ib10 (HumiTempLight)\

IAR_files"下的 HumiTempLight.eww 文件,下载运行程序?

图 2?下载运行程序

观察 LCD 上温度?湿度和光照强度的变化?

图 3?LCD 上的温度?湿度和光照强度

用一个物体挡住光照传感器的光线,观察 LCD 上光照强度数据的变化?9?向

温湿度传感器吹-一口气体, 观察 LCD 上温湿度数据的变化?

图 4?用一个物体挡住光照传感器的光线

9?向温湿度传感器吹一口气体,观察 LCD 上温湿度数据的变化?

图 5?吹一口气

六?试验连接图:



图 6?HumiTempLight 连接图

一?实验目的

实验一 Z-Stack 星状网通信实验

学习建立 Z-Stack(ZigBee 2007)星状网拓扑结构?

二?实验内容

Z-Stack 星状网中多点数据采集和控制输出?

三?实验设备

装有 IAR 和物联网综合演示系统(WSNPlatform)的 PC 机一台;

装有物联网中间件(IOTService)的 PC 机一台;

物联网创新实验系统(OURS-IOTV2-2530)1 套?

四?实验原理及说明(1)Zigbee2007 简介

ZigBee2007 规范定义了 ZigBee 和 ZigBee Pro 两个特性集,全新的 ZigBee 2007 规范建立在 ZigBee2006 之上,不但提供了增强型的功能而且在某些网络

条件下还具有向后兼容性?

ZigBee 特性集提供了树寻址?按需距离矢量路由协议(AODV)网状路由?单某某

?广播和群组通信以及安全等特性?相比之下 ZigBee Pro 用随机寻址取代了树寻址,虽然包括了 ZigBee 2006 和 2007 规范中所使用的 AODV 路由,但是却提供了

多对一源路由备选方案?ZigBee Pro 还增加了有限的广播寻址功能,并增加了对“高级”安全性的支持功能?ZigBee 和 ZigBee Pro 特性集均对可选频率捷变和拆分提供了更多的支持?

ZigBee 树寻址功能按照等级分配地址?ZigBee Pro 采用随机寻址法随机地为设备分配地址,并通过不断监控和达到“管理”流量将冲突挑选出来?ZigBee 不仅受益于可靠?独特的寻址方法,而且不存在经常性的监控通信与处理地址冲

突的开销?但 Pro 却得益于调整功能,如当通讯限制会导致一个由多个(5 个以上)调频(Hop)组成的网络时;或当一个网络由多个移动终端设备组成时,该优势

是以不断增加的启动延迟为代价,因为 ZigBee Pro 必须要允许一定的时间以解决地址冲突问题,而对树寻址而言则并非必须?

ZigBee 和 ZigBee Pro 路由均使用 Ad Hoc 方式的按需距离矢量路由协议(AODV),但是只有 Pro 可支持对多以路由选项?在牺牲一个交大协议栈的前提下, 多对一源路由实现了快速路由建立,此时多个设备(如传感器)均向一个接收器(Sink)报告(如网关设备)?对于自主双向和点对点通信(如灯控开关和灯)来说,

多对一特写就变得哪么高效了,并且在一些情况下会变得不合时宜?

ZigBee 和 ZigBee Pro 均支持集群寻址,但是 Pro 增加了对有限广播集群寻址支持,可在所有集群成员相对紧密临近时防止整个网络出现不必要的溢流

(Flooding)?该特性在降低大型网络的网络宽通信开销方面及其有用,但随之而

来的是占用更多宝贵的节点空间?

虽然存在一些细微的差异,但 ZigBee 和 ZigBee Pro 之间最主要的特性差异是对高级别安全性的支持?高级别安全性提供了一个点对点连接之间建立链路密匙的机制,并且当网络设备在应用层无法得到信任时增加了更多的安全性?像许

多 Pro 特性那样,高级安全特性对于某些应用而言非常有用,但在有效利用宝贵节点空间 fangmian 却付出很大代价?

尽管 ZigBee 和 ZigBee Pro 在大部分特性上相同,但只有在有限条件下二者的设备才能在同一网络中同时使用?如果所建立的网络(由协调器建立)为一个

ZigBee 网络,哪么 ZigBeePro 设备将只能以有限的终端设备的角色连接和参与到该网络中,即该设备将通过一个父级设备(路由器或协调器)与网络保持通讯,

且不参与到路由或允许更多设备连接到网络中?同样,如果网络最初建立为一个

Pro 网络,那么 ZigBee 设备也只能以有限的终端设备的角色参与到该网络中来

?

(2)Z-Stack(ZigBee 2007)星状网

在星状网中,设备类型为协调器和终端设备,且所有的终端设备都直接与协调器通信?网络中协调器负责网络的建立和维护外,还负责与上位机进行通信,包括向上位机发送数据和接收上位机的数据并无线转发给下面各个节点?协调器对应的工程文件为 CollectorEB?终端设备主要根据协调器发送的命令来执行数据采集或控制被控对象?终端设备对应的工程文件为 SensorEB?

将 Z-Stack(ZigBee 2007)协议栈设置为星状网时,只需要改变协议栈中的NWK 文件夹下的 nwk_globals.h 文件中一下代码:

#elif ( STACK_PROFILE_ID == HOME_CONTROLS )

…

#define NWK_MODE NWK_MODE_STAR //设置为星状网

…

五?实验步骤:

给智能主板供电(USB 外接电源或 2 节干电池)?(建议先阅读“第二章物联

网创新实验系统 OURS- IOTV2 -2530”相关章节)

将一个无线节点模块插入到带 LCD 的智能主板的相应位置?

3?将 2.4G 的天线安装在无线节点模块上?

4. 将所有的传感及控制模块分别插入到智能主板或电源板的相应位置上? 注意,RS232

5?将 CC2530 仿真器的一端通过 USB 线(A 型转 B 型)连接到 PC 机,另一端通过 10Pin 下载线连接到智能主板或电源板的 CC2530 JTAG 口(J203)

6?将智能主板(或电源板)上电源开关拨至开位置?按下仿真器上的按钮,仿真器上的指示灯为绿色时,表示连接成功?

图 7?连接成功

7 、按照下列要求打开 CC2530DB 文件下的.eww 文件， 地址如下： “…\OURS_CC2530LIB\lib17(APP4_ZigBee(ZStack))\APP4_ZigBee(ZStack)\OU RS-SensorDemo\Projects\zstack\IAR_file\SensorDemo\CC2530DB” 下 的

SensorDemo.eww 文件?

8、选择 Workspace 下的下拉列表中的 CollectorEB（协调器）工程配置， 编译下载到一个模块中（该模块必须为智能主板或插有 RS232 扩展板的模块， 如果选择的是智能主板模块，该模块的扩展板最好不要是数据采集模块）。

9、选择 Workspace 下的下拉列表中的 SensorEB（终端设备）工程配置，编译依次下载到其他模块中。

10、关掉智能主板或电源板上电源，拔下仿真器。

11、将“串口-网口” 9、 “ 串口-网口” 配置

过程如下：新版的跳线在一块，并且有电源指示

（1）. 用一个跳线端子将“ 串口-网口” 转换器 CFG 引脚短接。（要求“ 串口-网口” 转换器必须在断电情况下）

（2）.将 “ 串口-网口”转换器的一端通过直通串口线连接到 PC 机的串口， 另一端通过交叉网线连接到 PC 机的网口（或通过直通网线连接到路由器，进入装有物联网中间件（ IOTService） PC 机的所在网络）； 用一根 USB 线（ A 型转 B 型） 将“ 串口-网口” 转换器与 PC 机 USB 口（或电源分配器）相连，以予之供电。

注意：该 PC 机需与装有物联网中间件（ IOTService）的 PC 机同在一个局域网内或同为一台 PC 机

（3）.在附带光盘 “ \IOT-CC2530\OURS-CC2530\soft\串口转网口-新版本\设置软件”中找到联网转接器设置程序 TCPIP-232-V3.2.1.exe 并双击打开，

在联网转接器设置程序窗口，两种设置方法：

1、串口设置操作方法：本模块 ip 地址：栏中填写转换器设备的 IP 地址，需与装有物联网中间件 （ IOTService）PC 机的 IP 地址在同一网段。 192.168.0.122

子网掩码：255.255.255.0

默认网关：栏中填写装有物联网中间件（ IOTService） PC 机的 IP 地址

工作时串口波特率：115200 模块自身端口： 20108

连接目标 IP： 栏中填写装有物联网中间件 （ IOTService）PC 机的

IP 地址

COM 口：填写 PC 机得串口号

点击“ 串口设置” 即完成配置。

如图所示：

图 8、串口设置

2、网络设置操作方法：

点击“ 搜索” ，查找网络中的模块，选择模块，填写左侧的参数； 本模块 ip 地址：栏中填写转换器设备的 IP 地址，需与装有物联网中间件（ IOTService）PC 机的 IP 地址在同一网段。

子网掩码：栏中填入： 255.255.255.0

默认网关：栏中填写装有物联网中间件（ IOTService） PC 机的 IP 地址:192.168.0.100

工作时串口波特率：栏中填写： 115200 模块自身端口：栏保持默认 20108

连接目标 IP：栏中填写装有物联网中间件 （ IOTService）PC 机的

IP 地址：192.168.0.100

点击“ 网络设置” ，设置完成后模块会重启，过一会再点“ 搜索” 查看设置结果即可。

如果“ 串口-网口” 转换器配置成功，界面如下图所示：

注意： 转换器设备的 IP 地址需与装有物联网中间件（ IOTService） PC 机的 IP 地址同在一个局域网内。

拔下与“ 串口-网口” 转换器相连的 USB 线（即断电），同时取下跳线端子。“ 串口-网口” 转换器就配置完成了， 可以用它将协调器与 IOTService 服务相连， 进行数据通讯。

如下图：

图 9、串口-网口配置

10、 将“ 串口-网口” 转换器的一端通过交叉串口线连接到 CollectorEB

（协调器）工程模块的串口，另一端通过交叉网线连接到 PC 机的网口（或通过直通网线连接到路由器，进入装有物联网中间件（ IOTService） PC 机的所在网络）；用一根 USB 线（ A 型转 B 型）将“ 串口-网口” 转换器与 PC 机 USB 口（或电源分配器）相连，以予之供电。

注意： 该 PC 机需与装有物联网中间件 （ IOTService） 的 PC 机同在一个局域网内或同为一台 PC 机。

图 10、最终连接如图

11、 首先打开 CollectorEB 工程模块的电源， 当协调器上的 LED1 和 LED2 都处于点亮状态时，再依次打开其他模块的电源，其他模块的 LED1 处于闪烁状

态、 LED2 处于常某某， 表示加入网络成功。

13、 找到物联网综合演示系统（ WSNPlatform） 的桌面快捷方式图标

并双击打开 在连接到服务窗口的“ 地址” 栏中填写装有物联网中间件

（ IOTService） PC 机的 IP 地址，“ 端口” 栏默认，点击“ 连接” ，出现如下图所示星状网络界面：

注意： 装有物联网中间件（ IOTService）的 PC 机需与装有 WSNPlatform

的 PC 机同在一个局域网内或同为一台 PC 机。

图 11、连接成功

14、双击任意一个节点图标（如 31089），即可进入数据采集和被控对象的

控制。 在做实验时， 如有多组同时实验， 为了避免干扰（ 这里的干扰指的是： 同样 P 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 单一转换

while(!ADC_SAMPLE_READY()); // 等待转换完成

ADC_ENABLE_CHANNEL(ADC_AIN0); // 禁止AIN0

adc0_value[0] = ADCL; // 读取 ADC 值adc0_value[1] = ADCH; // 读取 ADC 值adc0_value[0] = adc0_value[0]>>2;

num = (adc0_value[1]*256+adc0_value[0])*3.3/8192; //有一位符号位,取 2^13; num /= 4;

num=num*913; //转换为 Lx

sprintf(s, (char*)"%d%d%d%d lx", ((INT16)((int)num/1000)),

((INT16)((int)num%1000/100)),((INT16)((int)num%100/10)),((INT16)((int)num%10)));

//将光照结果转换为字符串

GUI_PutString5_7(48,48,(char *)s); //显示结果LCM_Refresh();

}

}

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