《物联网概论》实验教学大纲
课程名称:
| 物联网概论
| 课程编号:
| 420309
|
总 学 时:
| 16课时
| 总 学 分:
| 1学分
|
适用专业:
| 网络工程
| 开设时间:
| 第五学期
|
一、实验课程性质、目的与任务
《物联网概论》课程实验与《物联网概论》理论课程密切结合,是四年制本科计算机专业学生的实验课程,是理论教学必不可少的关联环节。所涉及的知识面较广,具有较强的综合性。通过实践教学,让学生加深对理论知识的理解和掌握,在实践中学习和消化理论知识,提高学生的工程实践能力,为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础。
实验采用韩伯电子公司HBE-Ubi-CC2431物联网实验箱,其核心芯片是TI公司CC2431芯片。实验内容涵盖了系统环境和工具使用、四种基本传感器的数据采集、RFID读写、无线传感器网络组网等主要知识点。实验目的是通过对实际设备的操作和编程,实践课堂所学的软硬件知识,加深对物联网原理的理解和关键技术的掌握。由于物联网实验具有较好的实际应用价值,因此也有助于同学们熟悉物联网应用领域、拓展创新思路、激发深度研发的兴趣。
为了帮助学生更深入地理解实验和更好地完成实验项目,针对每次实验,提供了详细的实验指导,其中包括对实验基本原理和关键点的详细阐述。每次实验课中均设置了若干小的实验题目,并设有思考问题,以帮助同学们加深认识,促进独立思考。该门实验课软件和硬件并重,需要有较多的知识储备,例如“C语言”、“计算机组成原理”、“操作系统”等多门课程的基础。希望同学们充分做好课前预习工作,在实验中多查阅TinyOS教材等相关参考资料,独立思考,积极尝试,增加获益。
二、实验教学基本要求
要求掌握物联网相关技术的原理,并学会用多种硬件设备和程序设计语言设计物联网应用。
上机实验要求:
1、准备好上机所需的程序;
2、上机输入和调试自己所编写的程序;
3、上机结束后,应整理出实验报告,实验报告应包括以下内容:实验项目名称;程序分析;程序清单;运行结果;对运行情况所作的分析以及本次调试程序所取得的经验,如果程序未能通过,应分析其原因。
三、实验项目与类型:
序号
| 实验项目
| 学时
| 实验性质
| 备注
|
验证
| 综合
| 设计
| 研究
探索
| 必做
| 选做
|
1
| 软硬件环境的使用及利用Task控制LED
| 3
| √
|
|
|
| √
|
|
2
| 四种基本传感器的应用方法
| 3
|
| √
|
|
| √
|
|
3
| RFID读写控制
| 4
|
| √
|
|
| √
|
|
4
| ZigBee协议应用
| 4
|
|
| √
|
| √
|
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| 合计
| 16
| 1
| 2
| 1
| 0
| 4
| 0
|
四、实验教学内容
实验1:软硬件环境的使用及利用Task控制LED 3学时
实验目的
熟悉Cygwin、TinyOS、Flash Programmer的使用,以及物联网节点的组成结构。
方法原理
参照实验指导书学习Cygwin、TinyOS、Flash Programmer的使用;按照实验指导书的步骤设计实验。
主要实验仪器及材料
计算机、一个无线传感器网络节点CC2431、下载线、TinyOS,Flash Programmer工具。
实验内容
理解节点的LED控制,尝试通过创建例题程序,控制节点的LED运行。完成利用Timer的LED控制。理解例程中使用的多个组件。
实验2:四种基本传感器的应用方法 3学时
实验目的
学习各传感器的工作原理和数据处理过程、组件和接口。
方法原理
参照实验指导书学习传感器的工作原理,SerialTest串口通讯程序的工作过程。
主要实验仪器及材料
计算机、一个无线传感器网络节点CC2431、下载线、TinyOS、Flash Programmer工具。
实验内容
4种传感器的测量方法。通过SerialTest串口通讯程序,直接确认串行传入的数据。
实验3:RFID读写控制 4学时
实验目的
理解RFID工作原理以及与无线传感器网络的关系,掌握RFID读卡器和RFID标签的使用方法。
方法原理
参照实验指导书学习RFID的工作原理。
主要实验仪器及材料
计算机、一个无线传感器网络节点CC2431、下载线、TinyOS、Flash Programmer工具。
实验内容
RFID读卡器和RFID标签的使用。
实验4:ZigBee协议应用 4学时
实验目的
理解及应用Tree路由,学会用Z-Stack协议栈开发ZigBee应用程序。
方法原理
参照实验指导书学习ZigBee传感器网络的通信协议和路由原理,以及系统的设计和开发方法。
主要实验仪器及材料
计算机、至少两个无线传感器网络节点CC2431、下载线、TinyOS、Flash Programmer工具、IAR编译器、SerialTest.exe程序。
实验内容
按顺序调用节点的多个传感器;创建利用多个传感器的实际多跳网络;创建利用多个传感器的Tree路由多跳网络;用Z-Stack协议栈开发ZigBee应用程序。
五、考核方法
1.教师对学生实验过程完成情况进行详细登记,记入实验成绩中。
2.学生完成实验后按要求撰写实验报告,根据实验报告确定每次实验的等级。
3.实验成绩按20%比例计入课程期评总成绩中。
六、实验指导书及主要参考书目
1、实验指导书
[1]《物联网实验教程》,徐勇军主编,机械工业出版社,2011年5月
2、 主要参考书
[1]《RFID与物联网:射频、中间件、解析与服务》,宁焕生编著,电子工业出版社,2008年2月。
[2]《物联网技术与应用》,张春江等,人民邮电出版社,2011年1月
主撰人: 沈亚敏
审核人: 彭智朝
2012.6