專業技能訓練子庫模塊模塊九:傳感技術技能訓練任務9.1傳感實訓認知訓練目錄任務9.3運輸傳感器應用倉庫傳感器應用任務9.2任務9.4無線傳感網技術訓練任務9.4無線傳感網技術訓練實驗注意事項實驗步驟實驗過程結論實驗目的實驗原理實驗設備及工具9.4.1：Zigbee技術應用實驗目的1、了解Zigbee通訊原理2、了解Zigbee的應用場景3、了解Zigbee傳輸數據實驗內容1、通過Zigbee無線方式，傳輸采集到的是否有人信息2、通過串口助手查采集數值實驗原理人體紅外是利用輻射原理來感測是否有人，采用紅外傳感器接收人體輻射的紅外線能量，轉換為電信號輸出。實驗原理本實驗采用的HC-SR501,引腳定義如下:通過單片機PB12腳與模塊的OUT相連。實驗原理ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據這個協議規定的技術，是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術。主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。實驗原理ZigBee模塊環境適應性強

ZigBee模塊體積小，易嵌入低功耗，持續工作時間長

ZigBee模塊通信距離達2Km

ZigBee模塊可遠程配置、批量管理，極大降低工作強度

組網容量大,兼容多種行業應用協議

項目適應性強，使用靈活實驗設備及工具智慧物流信息技術實訓平臺USB轉TTL實驗步驟【步驟一】連接Zigbee模塊：將USB轉TTL模塊與Zigbee模塊進行連接，USB一端連接電腦。實驗步驟【步驟二】打開配置軟件：在使用之前進行Zigbee模塊的配置，將接收端配置成協調器。這是Zigbee的組網方式決定的，一個網絡只能有一個協調器。打開下面的配置軟件：實驗步驟【步驟三】配置參數：【1】選擇端口【2】打開端口【3】加載參數。實驗步驟【步驟四】配置參數：特別注意【3】網絡編號、【6】物理信道，下面配置終端節點也要相同的網絡號。注意【4】配置成廣播方式、【5】配置成協調器。實驗步驟下面進行終端設備的配置，在zigbee通訊中，協調器建立網絡，終端節點負責加入。實驗步驟【步驟五】終端節點配置，將終端節點連接在電腦上，注意，終端和路由器的角色是通過軟件配置來決定的。實驗步驟【步驟六】：終端節點的參數配置：詳見下表：注意【1】網絡號和協調器一樣【節點類型】選擇終端設備【物理通道】選擇和協調器一致。實驗步驟【步驟七】保存參數配置：配置完成，點擊保存參數。實驗步驟【步驟八】將配置好的模塊分別插到協調器和終端節點上。終端設備協調器實驗步驟【步驟九】實訓平臺上電，插上電源線，打開實驗箱電源，確認實驗模塊上電正常。實驗步驟【步驟十】連接仿真器到采集端：將仿真器接到如圖所示的JTAG接口。實驗步驟【步驟十一】連接串口線：將串口線一端接到網關板上，一端接到PC端，如圖所示：實驗步驟【步驟十二】打開實驗文件，路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\單片機開發\Zigbee實驗\sensor】。實驗步驟【步驟十三】程序編譯：點擊圖示編譯，編譯程序.點擊圖示編譯圖標，進行代碼編譯。（代碼編譯是將編輯好的源文件進行語法檢查、代碼優化生成目標代碼的過程）。實驗步驟【步驟十四】程序下載：點擊圖示下載，將程序下載到板卡中.查看編譯信息，沒有報錯為代碼編譯通過。（注意有Error，必須改正，需要在日志上點擊對應的信息，雙擊會定位到有問題的代碼行，按照錯誤日志進行排查，Warning一般是語法警告信息，可以忽略，不影響代碼執行，但是嚴謹起見，按照log提示進行整改）。實驗步驟下面進行網關端程序燒錄。實驗步驟【步驟十五】打開實驗文件，路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\單片機開發\Zigbee實驗\gateway//注意文件路徑。實驗步驟【步驟十六】程序編譯：點擊圖示編譯，編譯程序.點擊圖示編譯圖標，進行代碼編譯。（代碼編譯是將編輯好的源文件進行語法檢查、代碼優化生成目標代碼的過程）。實驗步驟【步驟十七】程序下載：點擊圖示下載，將程序下載到板卡中.查看編譯信息，沒有報錯為代碼編譯通過。（注意有Error，必須改正，需要在日志上點擊對應的信息，雙擊會定位到有問題的代碼行，按照錯誤日志進行排查，Warning一般是語法警告信息，可以忽略，不影響代碼執行，但是嚴謹起見，按照log提示進行整改）。實驗步驟【步驟十八】打開APP，并切換到采集頁面。實驗步驟【步驟十九】打開【采集模塊】端，界面如下，用手去觸摸人體紅外模塊，查看界面顯示是否有人。實驗總結1、本實驗需要燒錄終端采集節點程序，同時也需要更新匯聚網關節點程序，使得通訊能夠進行。2、本實驗室使用的Zigbee透傳的方式進行數據傳輸，方便快捷，在不改變數據原有格式的情況下進行數據轉發，實現無線通訊。實驗過程注意事項1、插拔仿真器時候請注意斷電2、必須燒錄采集端程序和網關程序后才能完成整個通訊過程3、注意協調器和終端節點的信道要一致，網絡號要一致9.4.2：WIFI技術應用實驗目的1、了解WIFI的工作原理2、了解WIFI的應用場景3、了解使用WIFI傳輸數據實驗內容1、將采集溫濕度、光照的數據通過WIFI傳輸到上位機2、模擬一個倉儲環境系統，實現采集溫濕度、光照、煙霧、人體紅外顯示實驗原理Wi-Fi是Wi-Fi聯盟制造商的商標做為產品的品牌認證，是一個創建于IEEE802.11標準的無線局域網技術。WIFI模塊WIFI聯盟標志實驗原理該模塊硬件上集成了MAC、基頻芯片、射頻收發單元、以及功率放大器；內置低功耗運行機制，可以有效實現模塊的低功耗運行；支持WiFi協議以及TCP/IP協議，用戶僅需簡單配置，即可實現UART設備的聯網功能。實驗原理這4種無線技術：

傳輸距離方面

NB-IoT>LoRa>WIFI>ZigBee

功耗來方面

WIFI>LoRa≈ZigBee≈NB-IoT，后三者僅靠電池供電即可

傳輸速率方面

WIFI>ZigBee>LoRa>NB-IoT實驗設備及工具智慧物流信息技術實訓平臺WIFI模塊實驗步驟【步驟一】打開管理網頁，首先用PC的無線網卡連接USR-C215。等連接好后，打開瀏覽器，在地址欄輸入02回車,輸入用戶名和密碼。賬號：admin密碼：admin實驗步驟【步驟二】設置成服務器模式：進入管理頁面，配置參數：本實驗我們將WIFI設置成服務器模式。實驗步驟【步驟三】設置傳輸方式：配置參數：本實驗我們將WIFI設置成透傳模式。實驗步驟先下載采集端程序，注意采集端的數據是通過UART口傳到網關，網關通過WIFI傳到PC端。實驗步驟【步驟四】實訓平臺上電，插上電源線，打開實驗箱電源，確認實驗模塊上電正常。實驗步驟【步驟五】連接仿真器到網關：將仿真器接到如圖所示的JTAG接口。實驗步驟【步驟六】打開實驗文件，路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\單片機開發\Zigbee實驗\sensor】。實驗步驟【步驟七】程序編譯：點擊圖示編譯，編譯程序.點擊圖示編譯圖標，進行代碼編譯。（代碼編譯是將編輯好的源文件進行語法檢查、代碼優化生成目標代碼的過程）。實驗步驟【步驟八】程序下載：點擊圖示下載，將程序下載到板卡中.查看編譯信息，沒有報錯為代碼編譯通過。（注意有Error，必須改正，需要在日志上點擊對應的信息，雙擊會定位到有問題的代碼行，按照錯誤日志進行排查，Warning一般是語法警告信息，可以忽略，不影響代碼執行，但是嚴謹起見，按照log提示進行整改）。實驗步驟下面進行網關端程序燒錄。實驗步驟【步驟九】打開實驗文件，路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\單片機開發\Zigbee實驗\gateway//注意文件路徑。實驗步驟【步驟十】程序編譯：點擊圖示編譯，編譯程序.點擊圖示編譯圖標，進行代碼編譯。（代碼編譯是將編輯好的源文件進行語法檢查、代碼優化生成目標代碼的過程）。實驗步驟【步驟十一】程序下載：點擊圖示下載，將程序下載到板卡中.查看編譯信息，沒有報錯為代碼編譯通過。（注意有Error，必須改正，需要在日志上點擊對應的信息，雙擊會定位到有問題的代碼行，按照錯誤日志進行排查，Warning一般是語法警告信息，可以忽略，不影響代碼執行，但是嚴謹起見，按照log提示進行整改）。實驗步驟【步驟十二】打開上位機程序：路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\上位機。實驗步驟【步驟十三】打開上位機程序：打開物流倉儲管理實驗，點擊進入。實驗步驟【步驟十四】設置參數：進入后會有要求參數設置，這里我們可以進行溫濕度和光照值設定，同時點擊布防，如果發生異常，將會看到報警信息。實驗步驟【步驟十五】進入界面，查看實時數據。可以看到，紅色的部分為異常值，超出我們設定值。實驗總結1、本實驗需要燒錄終端采集節點程序，同時也需要更新匯聚網關節點程序，使得通訊能夠進行。2、本實驗室使用的Zigbee透傳的方式進行數據傳輸，方便快捷，在不改變數據原有格式的情況下進行數據轉發，實現無線通訊。3、本實驗中，我們將WIFI設置成服務器模式。實驗過程注意事項1、插拔仿真器時候請注意斷電2、必須燒錄采集端程序和網關程序后才能完成整個通訊過程9.4.3：藍牙技術應用實驗目的1、了解藍牙通訊原理2、了解藍牙的應用場景3、了解藍牙傳輸數據實驗內容1、燒錄藍牙模塊的程序，使得藍牙模塊和STM32單片機通訊2、手機端安裝APP發送on2off2控制開發模組上的LED燈的亮滅實驗原理藍牙的核心是短距離無線電通訊，它的基礎來自于跳頻擴頻（FHSS）技術，由好萊塢女演員HedyLamarr和鋼琴家GeorgeAntheil在1942年8月申請的專利上提出。他們從鋼琴的按鍵數量上得到啟發，通過使用88種不同載波頻率的無線電控制魚雷，由于傳輸頻率是不斷跳變的，因此具有一定的保密能力和抗干擾能力。實驗原理藍牙技術開始于愛立信在1994年創制的方案，該方案旨在研究移動電話和其他配件間進行低功耗、低成本無線通信連接的方法。實驗原理BLE的物理帶寬只有1M，實際傳輸速度在1～6KB之間。實驗原理當藍牙設備彼此相連（比如你的無線耳機和手機連接）時，它們被稱為主仆關系（master-slaverelationship），一個設備是主設備，另一個是仆設備。主設備向仆設備發送信息，仆設備聽主的信息。（主說仆聽）一個主設備可以有7個仆設備，這也是為什么你的耳機能同時連電腦、手機、游戲機、電視等設備。當他們組成一個網絡的時候，被稱之為「piconet」（微網）。實驗原理實驗設備及工具藍牙節點手機實驗步驟【步驟一】將APP安裝到手機上：文件路徑：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\藍牙實驗。實驗步驟【步驟二】安裝到手機上，此時打開手機上的APP得到如下界面。實驗步驟【步驟三】模塊上電：將藍牙模組上電，注意電源是5V，連接如下圖所示：實驗步驟【步驟四】連接仿真器，將仿真器和電腦板卡進行連接。實驗步驟上位機的操作就安裝好了，下面我們燒錄藍牙模塊的程序。實驗步驟【步驟五】編譯程序.點擊圖示編譯圖標，進行代碼編譯。（代碼編譯是將編輯好的源文件進行語法檢查、代碼優化生成目標代碼的過程）程序路徑如下：I:\物流信息實驗箱\智慧物流信息技術實訓平臺\藍牙實驗\藍牙控制燈閃爍。實驗步驟【步驟六】程序下載：點擊圖示下載，將程序下載到板卡中.查看編譯信息，沒有報錯為代碼編譯通過。（注意有Error，必須改正，需要在日志上點擊對應的信息，雙擊會定位到有問題的代碼行，按照錯誤日志進行排查，Warning一般是語法警告信息，可以忽略，不影響代碼執行，但是嚴謹起見，按照log提示進行整改）。實驗步驟【步驟七】：將模塊斷電重啟，程序開始運行。實驗步驟【步驟八】發送指令，依次點擊【藍牙開關】，【搜索設備】搜索到的藍牙列表如下圖，標識3處就是我們的模塊的ID。實驗步驟【步驟九】連接設備，點擊標識3處的設備名稱，進行設備連接，一定要等到顯示【連接成功】，才能進行下面的操作。實驗步驟【步驟十】連接設備，此時我們在輸入框里輸入“off2”，發送后，看看模塊上LED2燈已經熄滅。實驗步驟【步驟十一】連接設備，此時我們在輸入框里輸入“on2”，發送后，看看模塊上LED2燈已經打開。實驗總結本實驗通過藍牙傳輸指令，實現無線數據的傳輸，了解藍牙的通訊方式，及數據的傳輸方式。實驗過程注意事項1、插拔仿真器時候請注意斷電2、燒錄程序后需要重新上電，藍牙才能啟動3、手機端發送的是字符指令，不是16進制指令9.4.4：4G技術應用實驗目的1、了解4G在物聯網傳輸中的作用2、了解4G的應用場景實驗內容實現通過4G網絡將采集的數據傳輸到服務器端進行顯示實驗原理The

4thGeneration

ofMobileCommunicationTechnologyStandards,也就是第四代移動通信技術標準。4G這個概念對我們來說早已不新鮮了。從2013年12月4日，我們國家正式發放4G牌照，到現在已經6年了，我們馬上進入5G時代。實驗原理4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像，它的圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線