通信综合实验系统实验一

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1、通信综合实验系统主编：刘勇黑龙江大学电子工程学院通信工程专业实验室目录-15--15-通信综合实验系统简介第一章无线传感器网络系统概述随着微机电系统(Micro-Electro-MechanismSystem,MEMS)、片上系统（SOC，SystemonChip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。很多人都认为，这项技

2、术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同远在1970年的因特网，那时因特网仅仅连接了不到200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通讯协议和寻址方案。而现在，大多数传感器网络只连接了不到100个节点，更多的节点以及通讯线路会使其变得十分复杂难缠而无法正常工作。另外一个原因是单个传感器节点的价格目前还并不低廉，而且电池

3、寿命在最好的情况下也只能维持几个月。不过这些问题并不是不可逾越的，一些无线传感器网络的产品已经上市，并且具备引人入胜的功能的新产品也会在几年之内出现。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。【网络协议】无线传感器网络多采用五层协议标准：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。【主

4、要用途】虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：1.环境的监测和保护2医疗护理3军事领域4其他用途无线传感器网络还被应用于其他一些领域。比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。目前，国内外研究人员已经开发出多种无线传感器网络节点，其实这些节点的组成部分是类似的，只是其应用背景不同，对节点性能的要求也不尽相同，因此所采用的硬件组件有

5、很大差异。在无线传感器网络中应用最多的是ZigBee和普通射频芯片。ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。以上特点决定ZigBee-15-通信综合实验系统简介技术非常适合应用在无线传感器网络中。目前市场上常见的支持ZigBee协议的芯片制造商有Chipcon公司和Freescale半导体公司，Figure8公司还专门开发了ZigBee协议栈。Chipcon公司的CC2420芯片应用较多，Toles节点和XYZ节点都是采用该芯片；Chipcon公司提供包含Figur

6、e8公司开发的ZigBee协议的完整开发套件。Freescale半导体公司提供ZigBee的2.4GHz无线传输芯片有MC13191、MC13192、MC13193；该公司还提供配套的开发套件。传感器种类很多，可以检测温湿度、光照、噪声、振动、磁场、加速度等物理量。-15-物联网创新实验系统讲义第二章通信综合实验系统物联网创新实验系统集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式，可实现多种物联网构架，面向各大高校及大专院校的专业教学及创新和竞赛，提供了众多实验例程，便于学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。物联网创新实验系统包括硬件设备、软件资源、实验资源三大部分。硬件设备包括

7、微型无线传感器、通用传感器及被控对象、嵌入式网关、GPRS网络设备和其他配套设备。软件资源包括无线传感器网络软件，嵌入式网关软件，PC数据管理与分析软件，实验资源包括基于控制器的基础实验、传感器信息采集实验、无线信号收发实验、Zigbee网络通讯实验、及组件控制实验等，通过对这三部分资源的充分学习，可为物联网工程应用打下坚实的基础，并能通过不同传感器的特性，不同网络的组成形式，开发出更多实用性强的物联网应用模式。1、硬件设备1.1微型无线传感器微型无线传感器分为温度，湿度，光电，触力等多种传感器。每个节点由MCU/