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1、 物联网实验指导手册企想信息技术 / 目录第一篇 基本组网与参数读写实验1实验一ZigBee星型组网实验1实验二ZigBee模块参数读写实验7第二篇ZigBee传感数据采集与控制实验16实验一DS18B20温度传感器数据采集实验20实验二温湿度传感器数据采集实验25实验三光敏传感器采集数据实验29实验四烟雾传感器采集数据实验34实验五可燃气体传感器采集数据实验36实验六人体感应传感数据采集实验40实验七蜂鸣器控制实验43实验八LED灯控制实验45实验九数码管控制实验48实验十直流电机控制51实验十一步进电机控制实验54实验十二继电器控制输出56实验十三干簧管/按钮开关量输入实验59实验十四利用
2、ZigBee网络节点图进行采集和控制实验63实验十五生成传感器数据曲线图72实验十六ZigBee无线定位实验76第三篇蓝牙无线传感网实验88实验一蓝牙组网实验88实验二蓝牙数据采集与控制实验95第四篇WiFi无线传感网实验99实验一WiFi组网实验99实验二WiFi数据采集与控制实验109第五篇GPRS无线传感网实验112实验一GPRS网络连接配置实验112实验二GPRS数据采集与控制实验120第六篇GPRS Modem基础实验123第七篇RFID射频识别基础与应用实验133实验一低频LF读写实验演示137实验二高频HF读写实验演示139实验三超高频UHF读写实验146实验四TCP/IP通信模
3、块设置148实验五TCP/IP方式读写卡实验155第八篇无线传感实验平台159功能设计159实验一智能家居应用演示实验162实验二智能温室大棚应用演示实验172实验三RFID智能货架应用演示实验176第九篇智能家居与综合布线模拟系统180总体功能设计180硬件设备180软件系统185实验一ZIGBEE（CC2530）组网185实验二传感器数据采集与控制187实验三新传感器模块的开发188第十篇综合实验191实验一Zigbee/以太网简易网关应用实验191实验二无线传感网综合控制应用实验202实验三ZIGBEE智能家居模拟应用开发实验210实验四ZIGBEE温室大棚模拟应用开发实验215附录一
4、CH-GWB301蓝牙/WiFi/GPRS节点参考指令220附录二 物联网平台设备说明书.2362.1ZigBee实验套件设备使用说明234ZigBee协调器235ZigBee路由器/参考节点/定位节点237ZigBee传感控制终端节点239新版ZigBee主控节点（协调器）241新版ZigBee节点2432.2 蓝牙、WiFi、GPRS传感控制节点设备使用说明245蓝牙传感控制节点245WiFi传感控制节点249GPRS传感控制节点2522.3GPRS Modem通信设备使用说明2562.4 射频识别RFID实验套件设备使用说明258RFID普通读写器258RFID货架专用读写器2622.5
5、 无线传感实验平台265第一篇 基本组网与参数读写实验实验一 ZigBee星型组网实验（一）实验目的 了解ZigBee星型网络通信原理与相关技术 了解ZigBee星型网络组建的基本过程和方法（二）实验设备 1个ZigBee协调器、多个ZigBee终端节点 操作台：提供电源、PC、USB口、RS232串口、RJ45以太口，以与多种传感器和输入输出控制器件 软件：上位机软件（三）实验容利用1个ZigBee协调器、多个传感控制节点组建一个简单的星型网络，并观察射频顶板上LED指示灯的变化利用上位机软件，查看生成的网络拓扑。（四）实验过程1. 将ZigBee协调器用RS232串口与上位机PC连接。 2
6、. 运行上位机软件“ZigBee基础实验平台软件”，在“选择串口”后的下拉列表中选择相应的串口(与实验台上的串口标号保持一致),并打开串口。如图11打开串口所示。 图11打开串口3. 点击菜单栏中“参数配置”，查看参数配置，串口参数设置如图12所示。图12串口配置参数4. 打开“串口调试工具”，将ZigBee协调器上电，当射频顶板上红灯亮起时，依次打开ZigBee终端节点，当节点射频顶板上绿灯亮起时，表示节点已成功加入网络。此时查看工具窗口中的返回数据，如图13所示。图13返回数据5. 打开ZigBee协调器，然后，依次打开传感控制节点，依次加入协调器所建立的ZigBee网络，生成简单的星型网
7、络拓扑结构，如图14所示。图14 ZigBee网络节点图与网络拓扑（五）知识学习1. ZigBee信道IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。两者均基于直接序列扩频（DirectSequenceSpread Spectrum，DSSS）技术。ZigBee使用了3个频段，定义了27个物理信道，其中868MHz频段定义了一个信道；915MHz频段附近定义了10个信道，信道间隔为2MHz；2.4GHz频段定义了16个信道，信道间隔为5MHz。具体信道分配如下表：信道编号中心频率/MHz信道间隔/MHz频率上限/MHz频率下限/MHzk=08
8、68.3868.6868.0k=1,2,310906+2(k-1)2928. 0902. 0k=11,12,13262401+5(k-11)52483.52400.0其中在2.4GHz的物理层，数据传输速率为250kb/s；在915MHz的物理层，数据传输速率为40kb/s；在868MHz的物理层，数据传输速率为20kb/s。在同一个ZigBee网络中，要求每个节点（包括协调器、路由器和终端节点）都必须保证通道的一致性。2. ZigBee的PANIDPANID其全称是Personal Area Network ID，网络的ID（即网络标识符），是针对一个或多个应用的网络，用于区分不同的ZigB
9、ee网络，所有节点的PANID唯一，一个网络只有一个PANID，它是由协调器生成的，PANID是可选配置项，用来控制 ZigBee路由器和终端节点要加入那个网络。PANID是一个16位标识，围为0x00000xFFFF。3. ZigBee物理地址ZigBee 设备有两种类型的地址：物理地址和网络地址。物理地址是一个64 位 IEEE 地址，即 MAC 地址，通常也称为长地址。64 位地址是全球唯一的地址，设备将在它的生命周期中一直拥有它。它通常由制造商或者被安装时设置。这些地址由 IEEE 来维护和分配。16位网络地址是当设备加入网络后分配的，通常也称为短地址。它在网络中是唯一的，用来在网络中
10、鉴别设备和发送数据，当然不同的网络16位短地址可能一样的。4. ZigBee设备类型ZigBee设备类型有三种：协调器、路由器和终端节点。（1） ZigBee协调器（Coordinator）它是整个网络的核心，是ZigBee网络的第一个开始的设备，它选择一个信道和网络标识符（PANID），建立网络，并且对加入的节点进行管理和访问，对整个无线网络进行维护。在同一个ZigBee网络中，只允许一个协调器工作，当然它也是不可缺的设备。如图15所示为ZigBee协调器。图15 ZigBee协调器（2） ZigBee路由器（Router）ZigBee路由节点，它的作用是提供路由信息。如图1-6所示为一路由
11、节点。图16 ZigBee路由器（3） ZigBee 终端节点（End-Device）ZigBee终端节点，它有没有路由功能，完成的是整个网络的终端任务。如图17所示为一ZigBee终端节点。图17 ZigBee终端节点5. ZigBee网络的形成首先，由ZigBee协调器建立一个新的ZigBee网络。一开始，ZigBee协调器会在允许的通道搜索其它的ZigBee协调器。并基于每个允许通道中所检测到的通道能量与网络号，选择唯一的16位PAN ID，建立自己的网络。一旦一个新网络被建立，ZigBee路由器与终端设备就可以加入到网络中了。网络形成后，可能会出现网络重叠与PAN ID冲突的现象。协调
12、器可以初始化PAN ID冲突解决程序，改变一个协调器的PAN ID 与信道，同时相应修改其所有的子设备。通常，ZigBee设备会将网络中其它节点信息存储在一个非易失性的存储空间-邻居表中。加电后，若子节点曾加入过网络，则该设备会执行孤儿通知程序来锁定先前加入的网络。接收到孤儿通知的设备检查它的邻居表，并确定设备是否是它的子节点，若是，设备会通知子节点它在网络中的位置，否则子节点将作为一个新设备来加入网络。而后，子节点将产生一个潜在双亲表，并尽量以合适的深度加入到现存的网络中。通常，设备检测通道能量所花费的时间与每个通道可利用的网络可通过ScanDuration扫描持续参数来确定，一般设备要花费
13、1分钟的时间来执行一个扫描请求，对于ZigBee路由器与终端设备来说，只需要执行一次扫描即可确定加入的网络。而协调器则需要扫描两次，一次采样通道能量，另一次则用于确定存在的网络。6. ZigBee星型网络当一个具有完整功能的设备（FFD）第一次被激活后，它就会建立一个自己的网络，将自身成为一个PAN主协调器。所有星型网络的操作独立于当前其它星型网络的操作，这就说明了在星型网络结构中只有一个唯一的PAN主协调器，通过选择一个PAN ID确保网络的唯一性，目前，其它无线通信技术的星型网络没有次啊用这种方式。因此，一旦选定了一个PAN ID，PAN主协调器就会允许其它从设备加入到它的网络中，无论是具
14、有完整功能的设备，还是简化功能的设备都可以加入到这个网络中。实验二 ZigBee模块参数读写实验（一）实验目的了解ZigBee节点设备类型、信道、PANID、物理地址和网络地址等的含义与读写操作方法。（二）实验设备 ZigBee套件：协调器、传感控制节点 操作台：提供电源、PC、USB口、RS232串口、RJ45以太口 软件：上位机软件（三）实验容 读取协调器物理地址 读取Channel ID 读取PANID 读取设备长短地址匹配 读取网络节点数（四）实验过程1. 将ZigBee协调器通过串口R232与上位机连接。2. 运行上位机软件“ZigBee基础实验平台软件”，选择相应的串口，并打开串口
15、。3. 协调器上电，射频顶板红灯亮起，然后次为ZigBee终端节点上电。4. 打开“ZigBee串口调试工具”，如图18所示。图18 ZigBee串口调试工具5. 读取协调器MAC地址 在发送指令框示例指令中，选择“获取CB MAC地址”，发送指令02 07 CB 00 00 CB 54 00 00 51，如图一9所示图19获取CB MAC地址返回数据：00 0F CB 00 00 CB 54 00 08 C0 FF FF FF FF FF FF FF 6C，即读取到的协调器物理地址为C0 FF FF FF FF FF FF C06. 读取Channel ID选择“获取Channel ID”，发送指令02 07 CB 0
