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DICE-WSN-IOTS物联网创新实验系统/物联网试验箱



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物联网是通过各种传感设备,把物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,可广泛应用于各行各业,如各种传感器嵌入装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,形成物联网,通过无线信息的收发,便于通讯和监管,不用数据线,成本低,使用便利

DICE-WSN-IOTS物联网创新实验系统集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式,可实现多种物联网构架,面向各大高校及大专院校的专业教学及创新和竞赛,提供了众多实验例程,便于学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。

DICE-WSN-IOTS物联网创新实验系统包括硬件设备、软件资源、实验资源三大部分。硬件设备包括微型无线传感器、通用传感器及被控对象、嵌入式网关、GPRS网络设备和其他配套设备。软件资源包括无线传感器网络软件,嵌入式网关软件,PC数据管理与分析软件,实验资源包括基于控制器的基础实验、传感器信息采集实验、无线信号收发实验、Zigbee网络通讯实验、及组件控制实验等,通过对这三部分资源的充分学习,可为物联网工程应用打下坚实的基础,并能通过不同传感器的特性,不同网络的组成形式,开发出更多实用性强的物联网应用模式。 

 

1、 硬件设备

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1.1微型无线传感器

微型无线传感器分为温度,湿度,光电,触力等多种传感器。每个节点由MCU/RF部分、传感器部分和电源管理部分组成,包括智能三项传感节点与智能触力传感节点。

(1) 智能三项传感节点

支持温度,湿度,光电三种传感器,支持2.4G无线组网,配备按键输入和LED输出,支持电池工作,并配套电池充电功能。

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(2) 智能触力传感节点

支持压力传感器,支持2.4G无线组网,配备按键输入和LED输出,支持电池工作,并配套电池充电功能。


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1.2通用传感器以及被控对象

通用传感器以及被控对象包括通用调试器母板,红外模拟传感器母板,超声波模拟传感器母板,酒精浓度传感器母板,电机控制器母板等。每种母版均支持对微型无线传感器的程序更新与调试,母板可独立控制自身硬件,也可联合微型无线传感器进行联网,实现网络化控制。

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通用调试器母板

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超声波模拟传感器母板

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酒精浓度传感器母板

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红外模拟传感器母板

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电机控制器母板

       1.11.2各硬件设备具体性能详见下表。

序号

硬件名称

硬件说明

1

智能三项传感节点

带有无线组网功能的温度,湿度,光电传感器节点

2

智能触力传感节点

带有无线组网功能的触力传感器节点

3

通用调试器母板

提供2MCU的调试接口,通用型的无线传感调试系统

4

红外传感器母板

支持通用型调试模板功能 槽型红外传感器 半导体蜂鸣器

5

超声波传感器母板

支持通用型调试模板功能 超声波传感器

6

酒精浓度传感器母板

支持通用型调试模板功能 酒精传感器

7

电机控制器母板

支持通用型调试模板功能 直流与步进电机

8

无线网络电源

同时支持8个无线模块的供电或充电

 

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无线网络电源充电模块

1.3嵌入式网关

嵌入式网关采用DICE-PXA270D系统。

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核心板

CPU 

Intel XScale PXA270 520MHz 

SDRAM 

64Mbyte 

FLASH 

32Mbyte 

以太网

100M Ethernet controller (LAN91C111) 

CPLD 

Xilinx 95144 (117 User IO) 

接口 

160 PIN 接口

底板

以太网接口 

100M 以太网接口1 个 

视频

4.3寸 TFT LCD(包含触摸屏和有机玻璃外壳)

音频 

AC97标准音频输入输出接口

USB HOST 

个 ,可支持 USB鼠标、键盘、标准U盘、USB蓝牙、USB摄像头

USB CLIENT 

个 ,支持PC与设备同步

串行接口 

个 UART0是系统的调试端口;UART1是带有流控制的5线串行接口,可以连接GPRS/GSM-ModemUART2是标准的3线串口 

JTAG 接口 

标准20pin CPU JTAG接口,标准10pin XILINX CPLD JTAG

SD 卡接口 

支持 SD 卡或 MMC 卡 

数码显示 

4 LED指示灯 1个七段数码管

实时时钟 

独立RTC电路

按键

6个用户功能按键,1个复位键

电源 

外接 5V/ 3A 直流电源 

总线扩展接口 

40pin的总线扩展口支持16bIOTS的系统总线扩展,提供9位地址线,16bIOTS数据线,另外提供系统总线的读写控制线和5V电源。用户也可以使用扩展口上的GPIO,自定义使用模式

LCD扩展口

30pin的液晶屏扩展口支持16bIOTS LCD扩展,支持最大分辨率为800×600TFT LCD, 扩展口上还提供直流5V的供电,可用于液晶屏系统供电。

 

1.4  GPRS Modem

采用Q2686, 实现GPRS网络通讯。

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1.5其他配套设备

包括程序下载器,下载线,串口线,并口线,JTAG板,WSN供电器等配套设备。

 

2、 软件资源

2.1无线传感网软件

无线传感器网络采用2.4G ISM频段,通过软件可实现点对点,以及一点对多点的多形式组网控制。

2.2嵌入式网关软件

嵌入式网关软件包括WINCE6.0系统软件。

2.3 PC数据管理与分析软件

该软件能在PC上实现数据的管理与维护,通过数字和图表的方式,可多方位显示无线传感器网络的状态,及控制传感网上的设备,还有配套的波形存储与分析工具。

 

3、实验资源

实验从无线网络处理器的基本实验,逐步进阶到无线数据采集通信的高级实验,即能满足基础的教学要求,又能加强学生的实际应用能力。

3.1基于CC2430的实验

CC2430TI 2.4G无线网络的主流控制器,是微型无线传感器的核心控制器。

实验1:建立实验环境IAR

实验2LED跑马灯实验

实验3:定时器实验

实验4:串口通讯实验

实验5AD实验

实验6:中断实验

实验7:温湿度传感器实验

实验8光电传感器实验

实验9:压力传感器实验

实验10:简单无线收发实验

实验11:广播通讯实验

实验12Z-Stack 点对点通讯

实验13Z-Stack 星状网通讯

实验14Z-Stack 树状网通讯

实验15Z-Stack MESH网通讯

 

3.2 基于C8051F120的实验。

C8051F120,内嵌128KB FLASH,主频最高可达100MHz,是通用型传感器与被控制对象的核心控制器。

实验1:建立实验环境KeilC

实验2LED灯控制

实验3:串口通讯实验

实验4AD实验

实验5:中断实验

实验6:定时器实验

实验7:红外传感器实验

实验8:超声波传感器实验

实验9:酒精浓度传感器实验

实验10:继电器控制实验

实验11:直流电机控制实验

实验12:步进电机控制实验

 

3.3嵌入式网关实验

基于WinCE5.0WinCE6.0的实验包括:

实验1:开发环境的建立

实验2HELLO实验

实验3:串口实验

实验4USB口实验

实验5SD卡读写实验

实验6:网口通讯实验

实验7LCD+触摸屏实验

实验8GPRS实验

实验9WEB Server实验

实验10M2M实验

实验11:数据采集实验

 

3.4 传感网综合实验

实验1:网关多点数据采集

实验2PC多点数据采集

实验3:智能家居

实验4:智能农业

实验5:网络化无线传感器控制

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