物聯網系統綜合設計》（實踐）課程考核方案學期：202204考期課程性質：□理論實踐適用專業：080905物聯網工程學分：6一、課程考查目的與要求1、考查目的：通過對物聯網系統的綜合設計考查，引導學生根據課程知識和興趣，在掌握基本物聯網硬軟件實踐技術的基礎上，結合行業發展和實際應用需求，綜合運用所學知識，提升分析和設計物聯網系統的能力。2、考查要求：根據實際的物聯網應用場景，通過設計具體方案，提交實驗報告。二、考查內容1、智能交通系統的設計方案一例，要求寫出該系統涉及的軟硬件環境和大致思路。2、智能農業系統的設計方案一例，要求寫出該系統需要的軟硬件環境和大致思路。注：如果設計方案符合軟件工程規范，有需求分析、系統設計、功能模塊設計、測試等環節，系統設計中用圖規范（具有用例圖、時間圖、數據流圖、流程圖等）的報告可以大幅加分。三、課程學習資料1、參考書籍：《物聯網導論》（第3版），劉云浩編著，科學出版社。《物聯網工程設計與實施》，黃傳河等編著，機械工業出版社。2、網絡資源：用相關關鍵字網絡自行查找。四、實驗報告要求1、格式：米用統一的格式模板。2、字數：1000字及以上。

物聯網系統綜合設計》實驗報告姓名專業考籍號身份證號實驗名稱：物聯網系統綜合設計所用軟件設備：文字編輯軟件（Word或者Latex）、畫圖軟件（Visio或者其他畫圖軟件）、任何能完成系統設計的編程工具實驗目的要求：1、進一步熟悉物聯網系統所需軟硬件設備。2、熟悉常用物聯網應用系統的設計思路和完成過程。3、了解系統設計中的技術細節。一、系統硬件設計無線傳感網絡由多個傳感器節點和一個中心節點構成，傳感器節點也稱設備，中心節點又稱協調器，系統總體硬件設計圖如圖1所示。本系統中的傳感器節點用TI公司的CC2530芯片，它是一種低功耗、低成本的無線微控制器,適用于IEEE802.15.4協議和ZigBee軟件應用。CC2530是一個真正的片上系統解決方案，它能夠以非常低的材料成本建立強大的網絡節點，它結合了領先的RF收發器的優良性能、業界標準的增強型8O51CPU、系統內可編程閃存、8KB、RAM、A/D轉換器以及許多其他強大的功能，并且其具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。圍繞著CC2530芯片，系統大致可分為三大模塊：CPU和內存相關的模塊，外設、時鐘和電源管理相關的模塊以及無線電相關的模塊。LCDGPRSLCDGPRS主控MCU選擇意法半導體公司STM32F103RBT6芯片，它是基于主控MCU選擇意法半導體公司STM32F103RBT6芯片，它是基于ARM推出的V7平臺的Cortex-M3內核的32位處理器。該處理器芯片有64個引腳、51個I/O口、128KBFlash、20KBSRAM、3個串口、2個SPI接口、1個CAN總線和1個USB接口。芯片的數據處理能力為1.25dMi/sMHZ，在72MHZ的工作頻率下，工作電流為36mA，待機時下降到2mA，是目前32位處理器市場上功耗最低的產品。其售價接近51單片機的售價，但它的數據處理能力達到了DSP的水平，具有較高的性價比和應用前景。GPRS無線傳輸選用西門子公司的MC35iGPRS模塊，主要通過主控制器的串口發送AT命令實現對模塊的控制,它主要完成與STM32之間的數據交換。該模塊內嵌TCP/IP協議棧，能通過移動公司GPRS網絡與Internet的PC機以及用戶手機進行數據交換；MS支持PDU以及Text模式短信息的發送與接收；內置5KBuffer，使得傳輸數據的最大數據包長度可達1.5K,完全滿足各路傳感器的信息傳輸需要；提供兩個全雙工串口，可實現兩個TCP通道的同時傳輸。二、系統軟件設計本系統采用星型網絡拓撲結構，有一個成為網絡協調器的中心控制器和若干從設備。協調器負責建立和維護網絡，它是全功能設備（FFD）,有穩定的電能供給，無需考慮功耗。從設備是采用電池供電的RFD,它只能直接與網絡協調器進行數據通信，從設備之間的通信只能通過協調器轉發。當協調器上電開始工作時，它就會檢測周圍環境，選擇合適信道。IEEE802.15.4規范定義了27個物理信道，信道編號從0至26,每個具體的信道對應著一個中心頻率，在我國使用的是2.4GHZ頻段，它定義了16個信道（11?26號信道）。信道確定后，再選擇一個PAN標識符，然后建立起自己的網絡。PAN標識符用來唯一確定本網絡，以和其他的PAN區分。當有數據要傳送時，設備便從休眠狀態中被喚醒，經過信道掃描，獲得了周圍協調器的有關信息，選擇一個合適的PAN,并開始建立連接，連接通過服務原語傳輸數據服務，使用的原語有請求原語、確認原語、指示原語、響應原語。如果連接建立成功，設備就會獲得一個16位的短地址碼，范圍在0X0000?0XFFFD之間。至此，zigbee網絡就已構建成功，設備和協調器之間便可進行通信了。在本系統中使用的開發環境是IAR7.6，采用的協議棧為TI的TI-MAC-1.3.1,軟件流程圖如圖2所示。

個傳感器傳到一個接收端，通信效率高。相對于現有的各種無線通信技術，ZigBee技術是最低功耗和成本的技術。由于ZigBee技術數據速率低和通信范圍小的特點，決定了ZigBee技術非常適合于承載數據流量較小的農業領域，ZigBee的技術特性也決定它是無線傳感器網絡的最好選擇，將其用于作物環境監測系統具有現實意義。運用zigbee技術通過實時采集農業種養殖場所（如溫室大棚、水養殖場等）里的溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤水分、含氧量等環境參數，根據農作物生長需要進行實時智能決策，并自動開啟或者關閉指定的環境調節設備。通過該系統的部署實施，可以為農業生態信息自動監測、對設施進行自動控制和智能化管理提供科學依據和有效手段。系統是通過可在大棚內靈活部署的各類無線傳感器和網絡傳輸設備，對農作物溫室內的溫度、濕度、光照、土壤溫度、C02濃度等與農作物生長密切相關環境參數進行實時采集。評分標準1、實驗報告各項目齊全，報告內容準確、具體，有分析、有自己的見解，能正確解答思考題，可得A等（優秀）成績。2、實驗報告各項目齊全，報告內容準確、較具體，有分析、有自己的見解，但不能正確解答思考題；或能正確解答思考題，但缺乏分析、缺乏自己的見解，可得B等（良好）成績。3、實驗報告各項目齊全，報告內容準確、較具體，但缺乏分析、缺乏自己的見解，不能正確解答思考題，得C等（中等）成績。4、實驗報告各項目齊全，報告