關鍵字：無線傳感器,教學儀器,實驗儀器
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5.2.1 概述
針對學校的無線傳感器網絡實驗室的建設需求，我們提供了一套完整的無線傳感器網絡實驗室的解決方案，為高等院校計算機、電子信息等相關專業進行無線傳感器網絡教學及科研提供一個完整的、一體化的軟硬件環境，實現對無線傳感器網絡教學和實驗的系統。
本方案提倡教師在詳細介紹無線傳感器理論和實驗室設備使用方法之后，由學生組隊進行項目的創意。并將創意以項目的形式提交至G-Forge系統，以文檔的形式提出項目的目標、原理、構架和所需要的資源，并提交項目開發計劃。開發的全程全部使用G-Forge軟件進行版本的控制，工程的管理以及軟件的測試。開發完成后，由教師、學生共同完成對于項目的答辯。
無線傳感器網絡課程實驗的實驗室由一臺應用服務器來進行學生機管理和服務。遠端的數據服務器提供G-Forge軟件生命周期管理，進行項目的控制和管理。整個實驗室與互聯網或校園網相連。工作站作為學生進行無線傳感設備的編程調試平臺。
5.2.2 實驗目的
1、行業領先的無線傳感器節點，2.4GHz（zigbee）和433MHz，可配置為基站或節點；
2、采用Sun Fire X4200服務器（選配），并預裝了Solaris操作系統及G-Forge系統；
3、創新的自主項目研究型教學方案，深入淺出的配套教材；
4、豐富的傳感器配套種類，具有極大的延伸性與可擴展性；
5、為客戶量身定制、全方位覆蓋諸多科研領域的新型創新實驗室解決方案；
5.2.3 實驗項目
1、Tinyos基礎實驗
1）學習TinyOS的安裝步驟以及各種開發工具（如：AVRStdio）的安裝和使用方法，學會如何定制開發環境和驗證系統軟件和硬件。
2) 學習如何做網絡系統設定、檢查系統設定、及使用執行并以范例程序建立一個project 、Compile 、燒錄及測試無線傳感器節點。
3) 學習建立利用MyEclipse6.0.建立nesC語言的IDE開發環境。
4) 學習nesC的結構(Configuration、Component、Implementation)、進一步學習如何以范例程序撰寫一個nesC程序、以NCC Compile程序、以及控制節點 LED閃爍狀態。
5) 學習如何以事件方式從傳感器讀取數據。
6) 學習如何以nesC程序設定及做多任務、多點讀取無線傳感器節點的輸入。
7) 學習如何以范例程序撰寫做兩節點、增加變量、并讀取射頻RF場強發射值并顯示之。
8）學習在計算機端以范例程序使用Linux指令，以Cygwin在Ms-Windows環境下做模擬(Emulation),再由傳感器節點送數據給傳基站(Base Station)并傳給計算機端，學習如何將傳感器數據在計算機屏幕上顯示。
9）了解計算機與基站之間串聯式傳輸。執行Oscilloscope RF、TOSbase，學習如何將傳感器數據在計算機屏幕上顯示。(將TOSbase程序下載到Base Station,將Oscilloscope RF程序下載到節點)同時接收多路傳感器數據并顯示在計算機屏幕上。
2、網絡傳感器節點實驗進階（RF433）
1）組包發送實驗 ； 5）點對點無線通信實驗；
2）接收和地址譯碼實驗； 6）射頻休眠實驗；
3）應答ACK幀實驗； 7）星狀網通信實驗；
4）無線信道監聽實驗； 8）多跳通信實驗；
3、各種傳感器的應用
1）超聲波測量傳感網絡實驗； 5) 光強測量傳感網絡實驗；
2) 磁場傳感網絡實驗； 6）直流電機控制網絡實驗；
3) 繼電器控制網絡實驗； 7）步進電機控制網絡實驗；
4) 熱釋電傳感網絡實驗； 8）RFID應用網絡實驗；
9）利用節點n個節點組成一個溫濕度傳感網絡，可以對某處（如：倉庫等）的環境進行檢測，并以定時采樣的方式將環境參數存儲到上位機，亦可利用上位機實時觀察網絡中節點的環境參數，并設置報警等。
4、網絡傳感器節點實驗進階（zigbee）
1） 建立zigbee開發環境
·編譯器IAR7.30B安裝；
·zigbee協議棧安裝；
·EEE地址燒寫軟件以及TI提供的工具軟件的安裝；
2）CC2430單片機基礎實驗。
·LED點亮、熄滅和周期閃爍實驗；
·按鍵控制實驗；
·定時器T1的使用實驗；
·定時器T2的使用實驗；
·定時器T3的使用實驗；
·定時器T4的使用實驗；
·外部中斷實驗；
·片內溫度傳感器實驗；
·串口發送和接收數據實驗；
·電源管理實驗；
·看門狗實驗。
3）CC2430無線通訊實驗
·CC2430點對點實驗；
·CC2430一點對多點實驗；
4）Zstack-1.4.3-1.2.1協議的使用
·Zstack協議棧編譯；
·使用SmartRF04在線下載調試；
·64位IEEE地址的讀出和寫入；
·分析協議棧中重要的API；
5）zigbee網絡實驗
·利用多個節點組成星形網；
·利用多個節點組成樹形網；
·利用多個節點組成網狀網；
6）利用上位機軟件觀察空間網絡的拓撲結構；
·根據拓撲線路描繪狀況得到所有節點的組網狀況；
·設置上位機軟件來獲取網絡中任意節點的傳感器值（如：溫度，適度，光照等）；
5.2.4 應用實驗項目（選配）
該系統由一個基于嵌入式系統和無線傳感器網絡的礦井人員定位環境監測系統組成。移動無線傳感器網絡節點和固定無線傳感器網絡節點各自均具備探測環境各種指數的功能(根據要求,也可加入溫度、濕度和各種有害氣體的探測)和超限警報提示的能力。它們自動組成網絡, 在監測區域形成一個探測網。并將探測到的信息通過基站接收機節點輸入信息收集和數據庫服務器。服務器負責綜合、處理信息并將它們存入數據庫。監控臺以圖形方式實時監測井下全部無線傳感器節點，并且把檢測數據實時顯示。在圖上能夠看到每個節點當時的各種環境指標的大小，具有環境指數超標報警功能和信息中斷的顯示。 |
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