一、 概述

无线传感器网络综合实验系统可用于“无线传感网络”和“物联网工程”等系列课程的实验教学。实验箱主要面向各高校开展基于ZigBee技术的无线传感网基础教学和创新研发，用户可以根据所需的应用在该套件上进行深入学习和自主开发，并可在本地直接观测无线节点的数据采集、网络状态、无线通信质量等情况的实时变化。

物联网教学实验系统包含物联网基础套件、物联网扩展开发套件和物联网综合应用套件，提供的硬件资源包括ZigBee基础节点、标准型节点、扩展型节点、嵌入式网关、传感器型节点、风扇模组、灯光模组、智能插座模组和其他配套设备，用户可根据不同的教学需求选配不同的模块。

实验资源则采用由简单到复杂的设计模式，引导学生掌握物联网开发要领，为物联网工程应用打下坚实的基础。学生通过学习相关的物联网实验，实现对物联网专业基础知识的学习和理解，熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。

二、主要组成

1、标准型节点：

• 射频底板+人机交互板架构，可插拔；
• TIZigBee2007/PRO标准芯片CC2530F256；
• 无线数据传输速率为250 Kbps；
• 人机交互板：提供3.2英寸液晶屏，一个蜂鸣器，3个独立按键和4个彩色LED灯；
• 底板：提供温度传感器、光照传感器、声音传感器、三轴加速度传感器、热释电传感器、USB口、下载调试接口、串口通信接口、各种常用按键及指示灯；
• 符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，频段范围2045-2483.5M，可在16个频段间自由切换；
• 支持TIZ-Stack协议栈，支持TI Z-Stack自带的轮询操作系统及多任务处理；
• 支持路由中继功能、网络节点自动修复功能；
• 基于IAR 51的工程仿真调试环境；
• 节点底板Mini USB供电和锂电池供电；
• 工作电压2.0-3.6V，超低功耗，支持休眠及唤醒功能。

2、传感器型节点：

• 采用底板+传感器模块架构，可插拔；
• TIZigBee2007/PRO标准芯片CC2530F256；
• 无线数据传输速率为250 Kbps；
• 支持TIZ-Stack协议栈；符合IEEE802.15.4/ZigBee标准规范，频段范围2045-2483.5M，可在16个频段间自由切换；
• 提供了SPI、IIC、RS485、ADC、输入/输出等扩展接口，与传感器模块搭配使用
• 可选配的传感器模块有：温湿度传感器、红外测距传感器、力敏传感器、硅光电池传感器、酒精传感器、热电偶传感器、声音传感器、RFID传感器、光敏二/三极管、可燃气体传感器、温敏电阻、光敏电阻等。

3、扩展型节点：

• MCU：增强型8051MCU，256KFlash
• 2.4G ISM工作频率；
• 传输速度250Kbps，可编程的输出功率高达4.5dBm，接收灵敏度-97dBm；
• 提供一路直流电机驱动电路，一个继电器；4路输入通道，4路输出通道；
• 板载2个LED指示灯灯及2个用户按键、预留多种标准传感器接口（4-20mA，0-10V，差分放大电路）；
• 支持RS232,RS485,CAN等多种通信方式；
• 支持IEEE 802.15.4标准以及ZigBee、ZigBee PRO和ZigBee RF4CE标准；
• 兼容不同类型的MCU控制器。

4、嵌入式网关：

• 采用CPU板+通信板+人机交互面板架构；
• 处理器：LPC4357（32-bit ARM Cortex-M4/M0异构双核），主频204MHz；
• 存储器：32MB SDRAM，2MB SPI Nor Flash， Micro SD；
• LCD：5寸，24位真彩色，800x480分辨率，支持触摸输入；
• 无线通信：Wi-Fi，GPRS，ZigBee，Bluetooth 4.0
• 串行接口：100M以太网，USB 2.0，RS232
• 提供音频接口、立体声音频输入/输出接口、JTAG接口、用户LED及按键，预留纽扣电池座，断电后系统时间不丢失；
• 支持DC 5V电压供电。

5、灯光模式组

• LED彩灯，红蓝绿三种光源可调，可通过智能终端远程控制光源开关、调节光源颜色；
• 功 率：3W；
• 电 压：5V。

6、风扇模式组

• 采用DA07015T12U风扇，可以本地PC控制风扇的转速，也可以通过智能终端远程控制，可以预设控制动作，打破传统验证性实验设备采集到传感器的数据以后无反馈的弊端，增强学生的主观能动性；²
• 额定电压：DC12V，
• 额定电流：0.7A；
• 接口类型：主板4pin口；
• 转速监测：支持。

7、智能插座模式组

• 采用ZigBee实现插座与局域网之间的通信；
• 实时检测设备的工作电流、电压及累计用电量；
• 可通过远程智能终端控制插座的通断。

8、软件介绍

软件采用我公司自主研发的WSN监控软件，该软件是Windows下的采集监控程序，配合节点使用，可以在PC机上进行数据采集及分析。

软件启动界面

串口发送接收界面

星型网络拓补结构图

Mesh网络拓扑结构图

光照信息

温度信息

三轴加速传感器

麦克风传感器

三、特点

• 可以通过软件实时检测设备的工作电流、电压及累计用电量，用电情况一目了然；
• 自配多种典型传感器， 并且可任意外接通用传感器，帮助学生更快速了解无线传感网传输特点和机制，更利于创新和扩展实验的开发；
• 自带灯光、风扇、插座等执行机构，采集到数据以后可以预设控制动作，打破传统验证性实验设备采集到传感器的数据以后无反馈的弊端，增强学生的主观能动性；
• 支持IEEE 802.15.4国际标准2.4GHz频段 规范，支持ZigBee-Pro协议栈；
• 覆盖物联网感知层核心技术—无线传感网从数据采集到网络传输直至数据汇总和显示；
• 本地实时观测采样数据，具有的灵活性和实际使用价值；
• 液晶屏实现数据显示和控制功能，便于老师和学生理解，使教学具有更强的直观性。