物联网硬件综合课程设计

武汉理工大学物联网

课 程 设 计

题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名

指导教师

物联网硬件综合设计 计算机科学与技术学院

物联网工程 物联网1001班

2013 年 6 月 30 日

武汉理工大学物联网

物联网硬件综合

一、实验目的

1.1掌握智能家居体验馆各系统的软件、硬件部署，绘制出硬件部署图，各节点按照“武汉理工项目设备编号.xlsx”统一编号。

1.2掌握各节点程序的烧写方法，能够搭建实验平台并在物联网高级教学实验箱上进行烧写实验。

1.3掌握串口助手的使用方法，能够使用串口助手发送控制命令。 1.4掌握所有软件的部署和开发平台。

二、实验设备及环境

2.1各节点程序 2.2服务器端程序 2.3客户端程序 2.4 PC机 2.5平板电脑

三、各个模块对应的传感器及对应的参数

3.1环境监测模块：噪声、温湿度、雨滴、光照、远红外、烟雾传感器等。

环境检测网关 : G0011 N0001 噪声传感器 ：G0011 N0005 温湿度传感器：G0011 N0010 雨滴传感器 ：G0011 N0015 光照传感器 : G0011 N0020 远红外传感器：G0011 N0025 远红外传感器：G0011 N0026 烟雾传感器 ：G0011 N0035

3.2智能家居：灯光、窗帘、雨篷、排气扇、沙发等。

反向控制网关：G0019 N0001 状态检测网关：G0019 N0001 环境检测网关 : G0011 N0001 雨滴传感器 ：G0011 N0015 光照传感器 : G0011 N0020 压力传感器：G0019 N0099 灯光A ：G0019 N0091 灯光B ：G0019 N0093 投影仪 ：G0019 N00B0

雨棚 ：G0019 N0098 窗帘A0 ：G0019 N00A0 窗帘A1 ：G0019 N00A1 窗帘A2 ：G0019 N00A2 窗帘A3 ：G0019 N00A3

3.3智能家电：电视、空调、投影。

反向控制网关： G0019 N0001 电流检测网关 ： GF1F1 N0001

电流检测器： GF1F1 N0003(冰箱) 电流检测器： GF1F1 N0004(电视机)

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电流检测器： GF1F1 N0005（投影仪） 投影仪 ： G0019 N00B0

3.4短信控制:冰箱、电视、空调等。

反向控制网关： G0019 N0001 红外转发器 : G0019 N0088

四、各个模块的实现模拟图

4.1环境监控模块

图1：环境监测模块部署图 具体过程分析:

如上图所示，这个环境监测模块主要由四个部分构成：移动终端（手机、平板电脑）、服务器、环境监测网关节点以及相应的传感器节点（雨滴传感器、温湿度传感器、光照传感器、远红外传感器、烟雾传感器等）。 移动终端通过具体的控制界面来监测传感器测量的数据，客户端发送监测命令给服务器，服务器转发命令给环境监测网关，监测网关利用ZigBee协议发送转码的指令给相应的节点，这样这些节点就可以开始监测外界环境。与此同时传感器节点将监测的到数据转成ZigBee协议下的数据格式，回传给环境监测网关，再传送到客户端，这样用户就可以在客户端观察到监测到的信息。

实例说明：

我们可以发现客户端上有监测温湿度的相关界面，当我们打开监测时，实际上就是给了一个监测指令，这个指令通过WIFI无线网络发送给服务器，服务器发送给环境监测网关，网关把这个数据信息进行指令转码，再通过ZigBee协议发送给温湿度传感器节点，接着温湿度传感器对环境进行检测。

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温湿度传感器节点将监测到的信息回传给客户端过程就是一个发送的逆过程。 4.2智能家居模块

图2：智能家居模块部署图 具体过程分析:

如上图所示，这个智能家居模块主要有五个部分构成：移动终端（手机、PAD等）、服务器、三个网关（反向控制网关、环境监测网关、状态监测网关）、相应传感器（雨滴传感器、光照传感器、压力传感器等）以及智能家居（排气扇、冰箱、窗帘、灯泡、沙发等）。

移动终端中相应的界面，通过控制这些界面的对应按钮我们可以控制最终的智能家居。一旦客户端有操作指令，这个指令通过WIFI网络传送到服务器，服务器再传送给对应的网关节点，而相应的网关节点就把指令转码，利用ZibBee协议将转码后的指令给对应的智能家居终端。

网关与智能家居交互的的过程中，排气扇是通过反向控制网关发送信息直接控制。雨棚的控制，用户需要知道雨棚的开或关，同时我们需要监测到是否有雨，因此需要反向控制网关的同时还需要环境监测网关来控制雨滴传感器，从而来控制雨棚。排气扇与灯光的控制，用户需要知道环境的光照强度，从而来决定是否需要 实例说明：

沙发上的压力传感器是否受到压力，这就可以判断是否有人坐在上面。又或者我们可以根据光照强度的大小事先设定一个我们需要的值，一旦光照大于或者小于这个值，那么服务器就会自动的产生一些命令，如打开窗帘，电灯，将光照值恢复到我们想要的值（和现在的空调有异曲同工作用），而且我们也可以通过客户端程序对其进行控制

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4.3智能家电模块

图3：智能家电模块部署图 具体过程分析:

如上图所示，这个智能家居模块主要有五个部分构成：移动终端（手机、PAD等）、服务器、两个网关（反向控制网关、电流检测网关）、电流检测器以及智能家电（电视、冰箱、空调、投影仪等）。 移动终端中相应的界面，通过控制这些界面的对应按钮我们可以控制最终的智能家电。一旦客户端有操作指令，这个指令通过WIFI网络传送到服务器，服务器再传送给反向控制网关节点，网关节点就把指令转码，利用ZibBee协议将转码后的指令给对应的智能家居终端，已达到控制家电的作用。

网关与智能家居交互的的过程中，反向控制网关主要是对红外转发器进行控制的网关，它在接收到服务器给它的命令后将其转换，发送给红外转发器，每一条指令对应相应的操作，红外转发器可以控制电视、冰箱、空调、投影仪的能。而且各家电还可以通过把各自的电流检测器监测到的信息通过ZigBee协议传到电流检测网关，进而将信息传到移动终端，用户可以得知电器的开关及电器的其他状况。 实例说明：

当用户打开移动终端，可以观察空调的开关，此时如果空调是关着的可以通过移动终端上的相应软件控制空调将空调打开，并设置空调的温度。

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4.4短信控制模块

图4：短信控制模块部署图 具体过程分析:

如上图所示，这个GPRS短信控制模块由五个部分构成：移动终端（手机）、GPRS短信接收装置、反向控制网管、红外转发装置以及智能家居终端(电视、空调、冰箱等家居)。

移动终端通过编写短信，然后GPRS接收数据，在通过反向控制网关接收来自GPRS短信模块的命令代码，根据所收到的指令进行对红外转发器产生相应的命令，利用ZigBee通信协议发送给红外转发装置，最后红外转发装置发射对应数据，从而达到控制智能家电的目的。

实例说明：

手机可以编写“打开空调”，然后通过转码发给GPRS收发器，转码成适合在链路上传输的格式，然后发给反向控制网关，在转码成ZigBee协议下的数据格式，在通过红外转发装置发送给空调。

五、软件实现过程流程示意

5.1实验环境

（1）安装cc-debug仿真器驱动；

（2）安装cp210x驱动，将USB口模拟成串口；

（3）安装Setup_SmartRFProgr_1.10.2.exe，芯片烧写工具。 5.2实验步骤

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5.2.1实验设备的连接

（1）环境监测网关的烧写：将文件“01_Sniffer监听网关.hex”烧写在网关中。

具体步骤为：

（2）找到环境监测网关，如图2所示。

图2： 环境监测网关

（3）连接 环境监测网关 的Mini USB接口。连接cc-debug仿真器。复位仿真器

图3 图4 图5

（4）在PC机上用SmartRF Flash Programmer软件 将组号设为0011 节点号设置为0001（注意： 节点的地址 组号为： 0011， 节点号为：0001），如图6

图6

（5）将网关程序即将文件“01_Sniffer监听网关.hex”烧写到cc2530

中，如下图图7所示：

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图7

（6）按上述步骤依次完成其它传感器的烧写。

5.2.2打开桌面上的ZigbemPC软件，接收并分析各传感器的数据，如下

图图9 ，

5.2.3PC机客户端或者Android客户端通过Wifi连接到服务器，显示环

境参数数据。

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六、总结

这是一次关于物联网专业的课程设计，虽然以前也有过类似的课程设计但以前的课设中老师都没有考虑我们的接受能力和我们本身的专业能力直接就让我们编写没有学过的看都看不懂的程序代码，结果不仅老师希望的目的没有达到，而且还让我对自己的物联网专业产生了一些恐惧的心里。

这次的课设内容与以前不同，是从物联网的应用——智能家居的整体布局来学习，让我们这些虽然是学物联网专业却没有多少专业能力的人，感觉能应对，而且在这其中学会了如何将电脑上编写好的网关程序和传感器节点程序烧进硬件试验箱中。我深刻的了解了智能家居中四大模块的工作模式，对其中的硬件的应用设备的布局和信息传送方式有了很深的理解，对如何应用平板电脑和手机的移动终端控制家电和其他智能家居和传感器节点如何将信息传到移动终端并进行显示也有了较清楚的了解。这次课设让我对智能家居的整体布局和家居间的信息传递有了较为整体的认识。相信这次的课设会对我以后的学习和工作有很大的帮助。

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本科生课程设计成绩评定表

及格（60-69分）、60分以下为不及格

指导教师签名：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6kbi.html