物联网实习报告.docx

1、物联网实习报告一、物联网概述物联网“IOT：Internet Of Things”的概念最早是由美国麻省理工大学于 1999 年提出的。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术等的物流网络，是指将各种信息传感设备，如 RFID 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。2009 年 8 月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。物联网把新一代 IT 技术充分运用在各行各业

2、之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。二：物联网的结构划分与特征 1、感知层：全面感知、利用 RFID、传感器和二维码等随机地获取物体的信息，包含物理层 PHY 和 MAC 层。 2、网络层：可靠传递，通过各

3、种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。 3、应用层：智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。三：物联网的应用场合与典型案例 物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。 例如：1、城市租赁自行车 在北京、上海、南京等地有不少“城市租赁车”网点，凭一张用户 ID 卡，不到 30 秒就可以完成刷卡取车的全部过程，而还车也同

4、样简单，这就是运用物联网 RFID 技术在城市交通领域除交通卡之外的又一个应用创新。 2、与移动互联结合的智能家居 智能家居使得物联网的应用更加生活化，智能家居控制系统具有网络远程控制、摇控器控制、触摸开关控制、自动报警和自动定时等功能，普通电工即可安装，变更扩展和维护非常容易，个性化与智能化的家居环境带给每个家庭不一样的便捷体验。 3、参与式城市建设息由传感器产生、搜集，然后自动（可以是主动的也可以是被动的）上传至某个区域节点或中心节点。而“参与式感知”则更加注重“人”的参与，数据由用户创建、筛选或者控制，然后上传。也就是说“参与式感知”以人为主，用户出于个人或经济兴趣，有意识的响应感知需求

5、，用户既是数据的提供者又是数据的消费者。五：物联网的发展前景 物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。作为信息产业发展的第三次革命，物联网涉及的领域越来越广，其理念也日趋成熟，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐成为物联网发展的演进目标。而对于“ 智慧城市“的建设而言，物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为城市管理者解决问题的重要手段。本次

6、课程设计的 zigbee 技术具有短距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的特点。并且具有强大的组网功能，可以组成星型网、簇新网、网状网。可以作为协调节点、路由节点、终端节点，实现数据的传输。中断方式控制 LED 外设实验 一、 实验目的1、 了解 CC2530 的中断系统工作原理，掌握 CC2530 相关中断寄存器参数设置方法。2、 掌握基于直接寄存器操作方式的中断程序控制流程和处理步骤，并实现对外设的中断控制。二、 实验设备硬件：计算机；ZT-EVB 开发板套件；ZT-DEBUGGER 仿真器；USB 数据线；软件：IAR Embedded Workbench for MC-S51

7、开发环境。三、 实验要求1、 基于 CC2530 中断系统工作原理 I/O 口寄存器配制方法，编写 I/O 状态控制的中断处理程序。2、 通过直接寄存器的中断方式控制外设状态改变，实现 ZT-EVB 开发板上 LED 外设的亮灭变化过程。四、 基础知识1、 实验硬件接口电路；2、 实验所需寄存器配置；片内寄存器 PxSEl（x=1,2,0）用来设置 I/O 口为 8 位通用 I/O 口模式或者外设特殊功能 I/O 口模式。若要改变 I/o 口方向，需要设置寄存器 PxDIR（x=0,1,2） ，当 PxDIR 的指定为设置为1 时，对于引脚 I/O 口模式为“输出”，设置为 0 时，I/O 口

8、模式设置为“ 输出”。3、 该实验所用到的寄存器为P0IFG，用来监测 P0 端口中断状态的标志寄存器；P0 0:1 位 端口 0，通用 I/0 端口。可从 SFR 位寻址。P1 0:7 位 端口 1，通用 I/0 端口。可从 SFR 位寻址。P2 0:4 位 端口 2，通用 I/0 端口。可从 SFR 位寻址。P2 5:7 位 端口 2，未使用。P0IEN，为端口 0 中断屏蔽寄存器，设置中断方式；0：中断禁用；1：中断使能。PICTL，为控制端口中断使能和中断触发模式的寄存器；0：输入的下降沿引起中断；1：输入的上升沿引起中断。PxDIR，定义 I/O 端口为输入/输出0：输入；1 ：输出

9、4、 注意中断标志位的设置，以及执行完中断程序后，需要进行清中断标志。五、 实验步骤1、 实验准备，完成 ZT-EVB 开发板硬件接口及相关配置。2、 设计中断方式流程图，开始LED 初始化按键初始化死循环结束中断开始检测中断标志位是否被置位改变 LED 灯状态，清除中断标志为中断结束YNN3、 建立工程文件。启动 IAR，调试，下载并运行程序。4、调试过程：刚开始发现灯始终不亮，检查拨码开关，发现接触不良，将拨码开关按住则灯亮。六、 实验结果1、 每次按下 ZT-EVB 开发板上 KEY0 键，导致 D13 当前状态的改变，连续按 KEY0 键，实现灯 D13 亮灭状态的翻转。2、 当前运行

10、效果与预期一致，程序正确七、 实验拓展及思考建立全局变量 k、j，利用移位，实现其他按键对灯的中断控制。通过本实验了解了 zigbee 的寄存器功能，掌握程序运行的基本思路及过程，通过单步调试以及数据查看功能，掌握了开发板数据的处理过程，是对单片机知识的拓展，掌握利用中断功能实现具体功能。本次也可以利用中断功能实现流水灯的开发。利用定时器，产生特点频率的方波，输到蜂鸣器上实现电子钢琴的开发。 系统低功耗休眠唤醒中断控制实验一、 实验目的1、 理解低功耗的概念及其在无线传输设备中的重要性；2、 了解 CC2530 全功能模式、空闲模式、 PM1、PM2、PM3 这 5 种模式。3、 掌握通过中断

11、唤醒休眠模式，并通过直接寄存器操作方法实现设备低功耗工作模式。二、实验设备硬件：计算机；ZT-EVB 开发板套件；ZT-DEBUGGER 仿真器；USB 数据线；软件：IAR Embedded Workbench for MC-S51 开发环境。三、实验要求1、要求模拟“ 休眠唤醒采集数据 休眠”的工作模式序列。通过一个按键和 LED 的工作状态来演示工作状态和休眠模式的不同现象，采用按键中断方式唤醒休眠模式下的CPU，使之进入工作模式。2、要求通过 LED 的亮灭状态和按键功能的暂停与恢复，来直观描述 CC2530 的 CPU 在高功耗工作模式和低功耗休眠模式的切换。四、基础知识系统电源管理

12、方式全功能模式 电压调节器数字核心处于工作状态空闲模式 出 CPU 核停止运行，其他与全功能相同PM1 调节器数字核心工作，32KHZ RCOSC 运行PM2 稳压器关闭，32KHZ RCOSC 运行PM3 稳压器关闭，所以振荡器都不运行SLEEPCMD 和 SLEEPSTA 功能寄存器OSC32K_CALDIS0 : 使能 32KHZ RC 振荡器校准1 ：禁用 32KHZ RC 振荡器校准MODE1:0供电模式设置00：主动/ 空闲模式01：供电模式 102：供电模式 203：供电模式 3PCON（0x87）- 供电模式寄存器7:1 位 未使用。总写作 0000 0000 位 供电模式控制

13、。写 1 到该位来，强制设备进入 Sleep mode 设置的供电模式。该位读出来一直是 0.注意：mode=0x00 且 IDLE=1 将停止 CPU 内核活动当 CPU 活动时，所有的使能中断将清除这位，设备重新进入主动模式。五、 实验步骤1、 实验准备，完成 ZT-EVB 开发板硬件接口及相关配置。2、设计中断方式流程图，4、 建立工程文件。启动 IAR，调试，下载并运行程序。5、 调试过程：发现 D13 和 D14 总是同时亮灭，进过检查发现 D13 和 D14 短路。故从别组借一块开发板。六、实验结果及思考1、 ZT-EVB 开发板上电后，灯 D13 亮，灯 D14 闪烁 5 次后，

14、灯 D13 和灯 D14 都熄灭，当按下 KEY0 键后，灯 D13 亮，灯 D14 闪烁 5 次后，灯 D13 和灯 D14 都熄灭。2、在灯 D14 闪烁期间按下 KEY7 键，则灯 D7 状态翻转，灯 D14 不闪烁，再按 Key7，则灯 dD7 状态不发生任何变化。3、当前运行效果与预期一致，程序正确。实验成功。4、通过本实验了解到 zigbee 的 5 种工作模式，并学会利用中断功能完成体统低功耗休眠唤醒。开始LED 初始化开中断，灯 D13 亮灯 D14 闪烁 5 次，扫描检测 KEY7 是否按下，并做相应处理结束中断开始进入 PM3 休眠模式，熄灭灯 D13，等待唤醒在休眠模式下

15、唤醒L 灯 D13 亮唤醒中断结束 RSSI 无线通信实验（路由器）一、实验目的1、学习在协议栈中修改硬件驱动，并成功设置好串口的方法；2、学习协议栈的事件处理机制，创建并处理自己的事件；3、掌握协议栈中无线收发数据的处理机制。4、了解 ZigBee 无线信道的频段分布特点及信道号与载波频率间的关系。5、熟悉无线射频寄存器（RF ）的设置方法，了解射频数据收发过程与信道设置的内在联系。6、了解通过直接寄存器操作方式实现无线信道设置的方法。二、实验设备硬件：计算机；ZT-EVB 开发板套件；ZT-DEBUGGER 仿真器；USB 数据线；软件：IAR Embedded Workbench for

16、 MC-S51 开发环境；ZStack 协议开发包；串口调试程序。三、实验要求1、根据协议栈栈函数调用机制和寄存器操作方式实现 RSSI 无线通信实验。 2、屏蔽帧过滤功能。终端模块 B 向中心节点协调器 A 透明传输数据包，协调器 A 接收终端 B 的数据后，读取并处理 RSSI 值，将 16 进制的 RSSI 值运算结果转换成字符形式，通过串口转发至计算机并显示。3、利用 RSSI 值衰减与距离的关系，计算通信节点的距离，通过改变终端 B 与协调器 A的间距，观察 RSSI 值的变化规律。4、根据 RSSI 值判断空间干扰的强弱程度和数据执行有效的条件。 四、基础知识1、串口通信与数模转换

17、功能的基本知识UART 串口通信模式提供全双工传送，接收器中的位同步不影响发送功能。传送的一个UART 字节中包含一个起始位、8 个数据位、1 个作为可选项第 9 位数据或奇偶校验位再加1 个或者 2 个停止位。虽然真实数据包含 8 位或 9 位，但是数据传送只涉及一个字节。CC2530 内部集成两个 UART，每个 UART 有两组可选的接口位置。2、依据协议栈任务事件处理机制建立通讯功能I、端点、簇、属性及配置文件属性是设备之间通讯数据的状态描述，是反映物理特征或状态的一个数据实体，多个属性汇聚成簇，包含一个或者多个簇的代码功能称为端点。II、ZStack 协议中，设备节点接收到 Zigb

18、ee 数据帧后，将根据该帧的目的端点去寻找该帧的任务，并调用相应的处理函数。3 RSSI 的概念及信号的产生RSSI 接收信号指示强度，是无线通讯中用来判断链接质量的重要参数，在无线电定位和无线电测距方便具有广泛应用。实验中，当接收无线数据包后，接收信号强度由硬件获得，ZIGBEE 芯片中的协处理器将 RSSI 值写入 CC2530 的 RSSI 寄存器中，使之在接收完一帧数据后添加到接受帧中。4、 自由空间模型 假定无线信号的传播环境为理想情况，在发送设备和接收设备之间有一条没有障碍的直线路径。在发射机距离为 D 的情况下，接收机的信号强度RSSI测距采用简化的 Shadowing 模型。L

19、og（D ）= （A- 【RSSI 】dbm）/10N5、 利用该公式可以实现在组网中一终端设备的位置，实现定位追踪等功能，还能用来检测信号。五、实验步骤1、 实验准备，完成 ZT-EVB 开发板硬件接口及相关配置。完成上电。2、 设计 AD 采样无线收发实验流程图开始（路由器）设备加入网路成功发送数据包开始（路由）初始化无线模块等待其他模块发送数据包路由基于寄存器操作方式基于事件处理机制3、 建立工程文件。启动 IAR，调试，下载并运行程序。I：修改 IP 地址；II：调用程序；III：打开工程文件，安装 TI 的 Z-Stack 协议；VI：修改协议栈中串口4、观测串口助手，并分析串口调试

20、助手接收缓存区数据信息。六、实验调试与实验结果1、 执行上述过程后步骤后，在协调器串口助手上看到 RSSi 数据。2、 增大路由器 B 板与协调器 A 板的距离观察到 RSSI 值明显变小，反之减小 AB 板距离发现 RSSI 值变大，与预期一致。3、 关闭路由器电源，发现 B 板串口助手数据停止变化，说明信号中断，实验成功七、实验总结本次 RSSI 无线通信实验（路由器） ，我们组的开发板作为路由器进行数据发送，根据老师提供的程序，进行调试，完成了本次实验。对无线信号传输的工作过程有了一定认识，虽然程序代码看不明白，但大体上知道工程文件的组成，为以后完成项目的开发打下基础。明白了在无线信号传

21、输过程中的信道占用，分配，组网连接等过程。利用时序传输等实现多个路由一个协调器的数据传输。结束定时再次触发发送事件 结束物联网实验总结及个人体会：通过本次物联网课程设计，更深入了解了物联网的发展现状以及其广泛的应用。不知不觉间，我们已经享受了物联网带来的便利，待物联网与个人移动通信系统完美结合并广泛应用后，我们的生活将发生翻天覆地的变化，这极大地挑战了人们的认知观和世界观。它被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力” ，是继通信网之后的另一个万亿级市场。它与互联网的结合不仅扩展了互联网的容量，增加了它的应用，更是为自己找到了一个良好

22、的发展平台，互联网为物联网将来的发展提供了广阔的空间。 在本周进行的三个实验使我对 ZIGBEE 的功能得到一定认识。我们学习利用IAR Embedded Wordbench 软件，建立工程，编写、调试和下载程序，通过 CC2530 开发板的现象来分析程序的功能。运行软件驱动硬件工作之后，我开始对这次实验产生了浓厚兴趣。在熟悉了软件和硬件的基本操作后，我都要去查资料或者请教老师同学。最后一周的综合实验，是小组合作共同完成的。我体会到了 Zigbee 技术的功能强大，也体会到了团队合作的快乐和价值。我认识和了解了热门的 Zigbee 技术，提高了 C51 的程序编写和调试能力。更重要的是，这次实训提高了我们所必需的实践能力和职场所需的团队合作能力，培养了我们认真严谨的科学态度。这些东西将让我们终身受益！致谢感谢老师在我们遇到问题时耐心仔细的教导，帮助我们解决问题。同时感谢同学之间的合作，特别是 ADC 数据传输实验中来自同学的帮助。