物联网实习报告

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，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。

word/media/image1.gif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

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，

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3、 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。

word/media/image16.gif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

系统电源管理方式

SLEEPCMD和SLEEPSTA功能寄存器

PCON（0x87）-——供电模式寄存器

7:1位 未使用。总写作0000 000

0位 供电模式控制。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，

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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，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。

word/media/image29.gifRSSI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 MC-S51开发环境；

Z—Stack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、Z—Stack协议中，设备节点接收到Zigbee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。

Log（D）=（A-【RSSI】dbm）/10N

5、 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。

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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

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基于寄存器操作方式word/media/image18.gif

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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。

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。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/69952a29f11dc281e53a580216fc700abb685295.html