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教學實訓設(shè)備Teaching Equipment

YG-IOTV2EP型物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新套件增強版

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新套件實驗系統(tǒng)增強版適合于支持無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)工程、嵌入式系統(tǒng)原理與應用、單片機技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)等系列課程的實驗教學。系統(tǒng)包含多種傳感器模型和無線組網(wǎng)模式，硬件資源由8個無線通信模塊、8個傳感器模塊、8個電源板模塊、Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)和其他配套設(shè)備組成。

一、產(chǎn)品介紹

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新套件實驗系統(tǒng)增強版適合于支持無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)工程、嵌入式系統(tǒng)原理與應用、單片機技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)等系列課程的實驗教學。系統(tǒng)包含多種傳感器模型和無線組網(wǎng)模式，硬件資源由8個無線通信模塊、8個傳感器模塊、8個電源板模塊、Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)和其他配套設(shè)備組成。軟件資源包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件、sniffer軟件、嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件與PC Server端軟件等。實驗資源則采用由簡單到復雜的設(shè)計模式，引導學生掌握物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)要領(lǐng)，為物聯(lián)網(wǎng)工程應用打下堅實的基礎(chǔ)。學生通過學習相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)實驗，實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實際應用。

 

二、系統(tǒng)特點

1、系統(tǒng)完整性：
       包括無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊和Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)，完整實現(xiàn)采集和控制。實驗內(nèi)容涉及嵌入式、無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)原理及應用。

2、先進性：
       將復雜的無線傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)有機的打散開，讓用戶直觀的了解到無線節(jié)點的組成單元。方便老師教學時有針對性的講解每個單元的功能及實現(xiàn)，讓學生更好的理解。
       電源底板模塊接口兼容目前市場上常用的無線芯片，包括CC2430、CC2431、CC2530、CC430、CEL工業(yè)模塊以及國內(nèi)常用的TinyOS的ATMEL128處理器。
       傳感器及控制模塊采用ID自動識別，可自由互換，在更換傳感器模塊后無需對節(jié)點重新編程或燒寫，無需人為干預，無線節(jié)點模塊會自動識別新接入的傳感器。

3、開放性：
       系統(tǒng)開放所有軟硬件設(shè)計資源。

三、系統(tǒng)組成

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗系統(tǒng)提供了基本的傳感器模塊、無線傳感網(wǎng)通信模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)、計算機服務(wù)器參考軟件等。用戶可自由選擇在PC端或嵌入式網(wǎng)關(guān)提供的軟件中操作。

1.無線傳感網(wǎng)節(jié)點
      無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊采用模塊化設(shè)計，各個模塊可自由組合形成針對不同應用的無線節(jié)點。系統(tǒng)包含多個無線傳感網(wǎng)節(jié)點模塊及一個無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器模塊。

無線傳感網(wǎng)節(jié)點（1套設(shè)備8個節(jié)點）
無線節(jié)點模塊         TI CC2530F256，2.4GHz，6層郵票孔設(shè)計PCB板，預留外接天線底座，默認使用Antenova板載天線（標配） 無線節(jié)點模塊引腳兼容芯片系列：
  • CC430，900M，陶瓷天線/棒狀天線
  • CC2430, 2.4GHz，陶瓷天線/棒狀天線
  • CC2431, 2.4GHz，陶瓷天線/棒狀天線
  • CEL模塊，工業(yè)模塊，可以接小功率或大功率模塊
Tiny OS 核心模塊，CROSSBOW的CC2420+ATMEG128
傳感控制模塊 可以連接系列傳感模塊，引腳兼容。 傳感采集以及反饋控制模塊： 標配：
  • 溫度傳感器：量程：-40℃～+123.8℃；分度：0.1℃（標配）；
  • 濕度傳感器：量程：0～100%，分度：0.1%（標配）；
  • 光照度傳感器：量程：0～10000lx，分度：1 lx（標配）；
  • 電壓采集：雙通道 量程：-20V～+20V；分度：0.01V（標配）；
  • 加速度傳感器：三軸加速度 測量值：X軸：-2–+2g，Y軸：-2–+2g，Z軸：-2–+2g；（標配）
  • 酒精濃度傳感器：量程：1~100；分度：1（標配）；
  • 超聲波傳感器：量程最大值：100cm；分度：1cm；（標配）；
  • 電機控制模塊：通過IO擴展芯片PCA9554擴展出來的八個IO口（標配）
  • 電機模塊：模塊通過外部的兩個IO口來控制直流電機的正反轉(zhuǎn)，模塊通過外部的四個IO口來控制步進電機的正反轉(zhuǎn)（標配）;
  • Cortex M3嵌入式模塊：TI LM3S9B96 附帶 J-Link V8仿真器（標配）
  • 串轉(zhuǎn)網(wǎng)模塊：嵌入式以太網(wǎng)串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將TCP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或UDP數(shù)據(jù)包與RS232接口數(shù)據(jù)實現(xiàn)透明傳輸，32 位 ARM CPU，集成 10/100M 自適應以太網(wǎng)接口, 串口通信最高波特率高達 230.4Kbps, 支持 AUTO MDI/MDIX, 支持ETHER ET、ARP、IP、UDP、TCP協(xié)議，具有TCP Server, TCP Client, UDP工作模式，通過軟件輕松配置（標配）
選配：
  • 電流傳感器：量程：0A～+3A；分度：0.01A；（選配）
  • 觸力傳感器：量程最大值：1500g；分度：1g；測量使用次數(shù)：2萬次（選配）
  • 磁阻傳感器：采用單軸磁場變化傳感器來感應單一方向的磁變化量.量程：-2 – 2 gauss；分度：1m gauss；說明：不能置于強磁場（>4 gauss）中，在強磁場中將對傳感器形成長久破壞（選配）
  • GPIN模塊：通過IO擴展芯片PCA9554擴展出來的IO口為用戶提供通過程序來控制，選擇，使用的IO口（選配）
  • 16、IO擴展模塊：IO擴展模塊是為了方便二次開發(fā)，把2530的19個IO口全部引出（選配）
  • 17、電壓輸出模塊：1組，0V～+10V；分度：0.1V；（選配）
  • 18、繼電器模塊：4組24V AC/DC@0.5A 長開觸點，帶瞬間電壓抑制（選配）
  • 19、RFID模塊：RFID核心模塊采用北京易火眼科技的YHY502CTG模塊，使用ISO14443A協(xié)議; 最大感應距離：10cm;誤差率：0.0016%;可擦寫次數(shù)：10萬次（選配）
  • 20、Packet Sniffer：2.4GHz Sniffer可對空氣中的無線信號進行監(jiān)聽、過濾和數(shù)據(jù)解碼，并將其按照一定的數(shù)據(jù)包格式顯示在GUI界面，也可將這些數(shù)據(jù)以二進制文件格式存儲。配合Packet Sniffer軟件可以對PHY、 MAC、 NETWORK/SECURITY、 APPLICATION、 FRAMEWORK和APPLICATION PROFOCES等各層協(xié)議上的信息包進行分析和解碼；顯示出錯的包以及接入的錯誤；指示觸發(fā)包；在接收和注冊過程中可連續(xù)顯示包?？梢岳肞acket Sniffer分析Zigbee建立網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的過程。（選配）
  • 串口模塊：1組，DB9 公頭，1200 至 115K 波特率，支持雙向RS-232通信，支持 RTS/CTS 硬件握手及奇偶校驗（選配）
  • 溶解氧模塊：測量范圍:0~20mg/L（選配）
  • PH值模塊：測量范圍0~14（選配）
  • 電導率模塊：測量范圍 0~1744 us/cm（選配）
  • 位移模塊：測量范圍0~50mm（選配）
  • 空氣清潔度傳感器模塊：H2進行等級劃分處理空氣質(zhì)量,測量范圍 1~30 PPM（選配）
  • 氧氣模塊：測量范圍0~100%（選配）
  • 甲烷傳感器模塊：進行等級的劃分來處理甲烷。（選配）
  • 二氧化碳模塊：進行等級的劃分來處理二氧化碳。測量范圍350~10000ppm（選配）
一氧化碳傳感器模塊：進行等級劃分處理CO，測量范圍30?1000 PPM（選配）
CORTEX-M3 嵌入式模塊（標配）
M3 CPU 80 MHz LM3S9B96 ，256 K Flash, 96 K SRAM, and integrated EthernetMAC+PHY, USB OTG, and CAN communications
FLASH 1 MB serial Flash memory
電壓參考 Precision 3.00 V voltage reference
ROM 程序 SAFERTOS™ operating system in microcontroller ROM
音頻 I2S stereo audio codec，Line In/Out、Headphone Out、Microphone In
以太網(wǎng) 10/100 BaseT Ethernet
USB 口 USB On-The-Go (OTG) Connector：Device, Host, and OTG modes

  2.Cortex A8雙核多功能嵌入式網(wǎng)關(guān)
        Cortex A8嵌入式網(wǎng)關(guān)的核心CPU采用美國TI(德州儀器)OMAP3530雙核CPU，600MHz ARM Cortex-A8主處理器430MHz TMS 320C 64x+ DSP協(xié)處理器，POWERVR SG™ 2D/3D加速引擎。獨立的電源管理模塊，采用集成度極高的TI公司TPS65930芯片，實現(xiàn)核心板電源管理的智能化和低功耗，核心板可以與網(wǎng)關(guān)母板分離，直接插拔，并可以獨立工作。

高端嵌入式網(wǎng)關(guān)（標配）
CPU OMAP3530(ARM Cortex-A8 600M + 430MHz TMS 320C 64x+ DSP) POWERVR SG™ 2D/3D加速引擎 TPS65930電源管理
DDR RAM 256M DDR RAM
FLASH 256M NAND FLASH
以太網(wǎng) 10/100M 自適應以太網(wǎng)控制器 DM9000
SD/MMC 高速SD/MMC 接口一路
SDIO 預留SDIO接口可以外接WIFI和藍牙
USB HOST 4路 USB2.0 HOST接口
USB OTG 1路USB OTG接口
RS232接口 3路RS232
液晶屏 7寸 TFT LCD（包含觸摸屏和有機玻璃外殼） 16：9 顯示，分辨率：800 × 480
音頻 一組AC97標準音頻接口
觸摸屏 四線電阻式觸摸屏
LED顯示 4個LED工作狀態(tài)指示
按鍵 4個功能按鍵
無線接入模塊
無線接入模塊 BT/GPRS/3G(選配)

 

3.物聯(lián)網(wǎng)綜合演示系統(tǒng)
      采用物聯(lián)網(wǎng)中間件架構(gòu)，實現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢。開放PC應用層調(diào)用接口，讓學生可以自己編程設(shè)計，實現(xiàn)相應的效果。

PC端上位機拓撲顯示

PC端上位機無線節(jié)點資源控制

PC端上位機無線節(jié)點數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)視圖

PC端上位機無線節(jié)點數(shù)據(jù)采集波形視圖

PC端上位機智能家居控制

PC端上位機智能農(nóng)業(yè)控制

4、嵌入式網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集
      嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件包括WINCE6.0系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)采集控制軟件實現(xiàn)傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢，同時也開放應用層調(diào)用接口，讓學生可以自己編程設(shè)計。

 

四、軟件資源和實驗資源

1、軟件資源

軟件包 備注
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 遵循Zigbee標準的基于TI Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)的OURS-Stack Zigbee協(xié)議棧，遵循Zigbee 2007/PRO，可完全實現(xiàn)Zigbee星狀、樹狀、MESH網(wǎng)拓撲
Packet Sniffer軟件 Packet Sniffer是一款專門的協(xié)議分析軟件，可以對PHY、MAC、NETWORK/SECURITY、APPLICATION、FRAMEWORK和APPLICATION PROFOCES等各層協(xié)議上的信息包進行分析和解碼；顯示出錯的包以及接入的錯誤；指示觸發(fā)包；在接收和注冊過程中可連續(xù)顯示包?？梢岳肞acket Sniffer分析Zigbee建立網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的過程
嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件 嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件包括WINCE6.0系統(tǒng)軟件、嵌入式網(wǎng)關(guān)WinCE6.0 BSP包、WinCE6.0內(nèi)核裁剪工程、應用程序開發(fā)SDK包、網(wǎng)絡(luò)采集顯示控制DEMO
PC Server端軟件 采用物聯(lián)網(wǎng)中間件架構(gòu)，實現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示、傳感器采集、資源控制、數(shù)據(jù)保存及歷史數(shù)據(jù)查詢、遠程通過Internet訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)等

2、實驗資源

實驗從無線網(wǎng)絡(luò)處理器的基本實驗，逐步進階到無線數(shù)據(jù)采集通信的高級實驗，再到嵌入式網(wǎng)關(guān)及PC上位機實驗，既能滿足基礎(chǔ)的教學要求，又能加強學生的實際應用能力。

實驗列表（提供實驗指導書及實驗源碼）
無線傳感網(wǎng)實驗 實驗一：建立CC2530開發(fā)環(huán)境
實驗二：GPIO控制實驗 
實驗三：LCD控制試驗 
實驗四：CC2530外部中斷實驗
實驗五：CC2530時鐘源選擇實驗
實驗六：CC2530功耗模式選擇實驗
實驗七：CC2530睡眠定時器使用實驗
實驗八：CC2530串口通信實驗 
實驗九：CC2530 ADC實驗 
實驗十：溫濕度及光照采集實驗 
實驗十一：簡單無線通信實驗 
實驗十二：CC2530無線通信丟包率測試實驗
實驗十三：802.15.4-2.4GHz各信道信號強度測試實驗
實驗十四：Z-Stack點到點通信實驗（無線串口） 
實驗十五：Z-Stack點到點通信實驗（最大吞吐量測試）
實驗十六：Z-Stack點到點通信實驗（兩終端數(shù)據(jù)包間隔互發(fā)） 
實驗十七：Z-Stack星狀網(wǎng)通訊實驗 
實驗十八：Z-Stack MESH網(wǎng)通訊實驗
實驗十九：Z-Stack Zigbee PRO通訊實驗
嵌入式網(wǎng)關(guān)實驗 （WinCE 6.0） 實驗一：搭建WinCE6.0開發(fā)環(huán)境 
實驗二：建立WinCE 6.0平臺并導出SDK
實驗三：HelloWorld實驗 
實驗四：SD卡實驗 
實驗五：液晶屏壞點測試實驗
實驗六：簡單聊天室實驗（CE版）
實驗七：串口實驗 
實驗八：Web Server實驗
實驗九：數(shù)據(jù)采集實驗 
實驗十：網(wǎng)關(guān)多點數(shù)據(jù)采集實驗
PC Server實驗 實驗一：C/S架構(gòu)建立通訊實驗
實驗二：C/S架構(gòu)節(jié)點組網(wǎng)實驗 
實驗三：C/S架構(gòu)實時數(shù)據(jù)采集實驗
實驗四：C/S架構(gòu)節(jié)點資源控制實驗 
實驗五：B/S架構(gòu)Web服務(wù)系統(tǒng)搭建實驗
實驗六：B/S架構(gòu)節(jié)點拓撲結(jié)構(gòu)顯示實驗
實驗七：B/S架構(gòu)節(jié)點信息顯示及控制實驗
綜合實訓 車位管理系統(tǒng) 
機械零部件質(zhì)量檢測分揀系統(tǒng)
基于三軸加速度振動感應和GIS/GPS的列車路軌狀態(tài)無線監(jiān)控系統(tǒng)
老年人室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng) 
溫室環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng) 
輸液監(jiān)控系統(tǒng) 
橋梁健康檢測系統(tǒng)
智能泊車導航與管理系統(tǒng)
旅游景區(qū)監(jiān)控管理體統(tǒng) 
智能嬰兒監(jiān)護系統(tǒng) 
移動健康監(jiān)護系統(tǒng) 
智能教室系統(tǒng) 
多維警戒-重點裝備智能監(jiān)控系統(tǒng)
衛(wèi)星場站天線及前端機房環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng) 
機場電磁衛(wèi)士系統(tǒng) 
云南野生菌培育系統(tǒng) 
硒砂瓜灌溉系統(tǒng) 
農(nóng)業(yè)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
開放實驗室管理系統(tǒng) 
山體滑坡、泥石流實時監(jiān)測系統(tǒng)
軌道節(jié)能控制技術(shù)研究系統(tǒng) 
智能垃圾處理系統(tǒng) 
室內(nèi)物品管理系統(tǒng) 
冷庫環(huán)境監(jiān)測與預警系統(tǒng)
遠程抄表繳費系統(tǒng) 
公交車進站預報系統(tǒng) 
溺水自動報警系統(tǒng) 
基于ZigBee的不良駕駛行為監(jiān)測報警系統(tǒng)
基于ZigBee的汽車胎壓無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
電網(wǎng)電塔監(jiān)控系統(tǒng) 
實驗室管理系統(tǒng) 
輸液室智能選座及監(jiān)測管理系統(tǒng)
智能嬰兒車 
基于物聯(lián)網(wǎng)的活動范圍受限人員監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 
智能幼兒園 
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能限電控制系統(tǒng)
智能公交系統(tǒng) 
基于物聯(lián)網(wǎng)的糧庫糧情遠程監(jiān)控系統(tǒng)
基于ZigBee的智能圖書館監(jiān)控系統(tǒng) 
智能偏心傘 
農(nóng)業(yè)溫室大棚溫度自動調(diào)控系統(tǒng)
基于物聯(lián)網(wǎng)茶園精準灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計與制作
基于無線傳感網(wǎng)的高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)
基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng) 
基于物聯(lián)網(wǎng)的市政路燈在線監(jiān)測系統(tǒng) 
停車場智能燈控系統(tǒng) 
基于zigbee技術(shù)的森林防火預警系統(tǒng)
基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的公交電子站牌及監(jiān)控系統(tǒng)
開放型實驗室靈動助理 
小天使——幼兒英語助學系統(tǒng) 
陪護寶——門診醫(yī)療輸液管理系統(tǒng)
護花使者——幼兒園智能監(jiān)護系統(tǒng) 
打車精靈 
星夜護航——室內(nèi)盲人導航創(chuàng)意系統(tǒng)
健身伴侶——健身房環(huán)境監(jiān)測與健身指導系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)——智能社區(qū) 
花卉種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車間產(chǎn)品存放監(jiān)控系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)在智能家居老人小孩監(jiān)護中的應用
汽車行駛記錄儀 
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能道路系統(tǒng)
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能導盲犬構(gòu)建
基于物聯(lián)網(wǎng)的教室燈光智能控制
基于Zigbee的小區(qū)環(huán)境監(jiān)測 
基于Zigbee的智能溫室系統(tǒng) 
遠程道路智能管理系統(tǒng) 
智能教室管理系統(tǒng) 
泳池溺水報警定位系統(tǒng)
基于zigbee的奶牛場監(jiān)測控制系統(tǒng)
基于物聯(lián)網(wǎng)的棒材自動計數(shù)系統(tǒng) 
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的滑坡聲發(fā)射信號監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計