物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

內(nèi)容概要

　　《物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，闡述了其概念、原理及其應(yīng)用。其次介紹了WSN-500物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)，詳細(xì)描述了其軟、硬件平臺(tái)的功能。結(jié)合WSN-500物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)，編寫了一系列物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等內(nèi)容。　　本書可作為本科、?？莆锫?lián)網(wǎng)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的教材，既可以帶領(lǐng)初學(xué)者迅速入門，也可為研究人員提供較為詳細(xì)的參考。

書籍目錄

第1章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 1 1.1短距離無線通信及無線局域網(wǎng)技術(shù) 1 1.1.1短距離無線通信技術(shù)概述 1 1.1.2無線局域網(wǎng)與IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)族 1 1.2藍(lán)牙技術(shù) 2 1.2.1藍(lán)牙技術(shù)的工作原理 2 1.2.2藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu) 3 1.2.3藍(lán)牙的協(xié)議棧 4 1.2.4藍(lán)牙的特點(diǎn) 5 1.2.5藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 6 1.3Wi—Fi技術(shù) 7 1.3.1Wi—Fi技術(shù)的概念 7 1.3.2Wi—Fi網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和原理 8 1.3.3Wi—Fi技術(shù)的應(yīng)用 10 1.4ZigBee技術(shù) 10 1.4.1ZigBee技術(shù)概述 11 1.4.2ZigBee物理層 12 1.4.3ZigBee數(shù)據(jù)鏈路層 13 1.4.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)層 14 1.4.5ZigBee應(yīng)用層 17 1.4.6ZigBee技術(shù)的特點(diǎn) 18 1.5超寬帶（UWB）技術(shù) 19 1.5.1UWB技術(shù)的概念 19 1.5.2UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 20 1.5.3UWB技術(shù)的特點(diǎn) 22 1.5.4UWB技術(shù)的應(yīng)用 22 思考題 23 第2章WSN500軟、硬件研發(fā)平臺(tái) 24 2.1WSN500硬件平臺(tái) 24 2.1.1WSN500—GATEWAY嵌入式網(wǎng)關(guān) 27 2.1.2WSN500—CC2530BB節(jié)點(diǎn)電池底板 30 2.1.3WSN500—CC2530EM節(jié)點(diǎn)模塊 34 2.1.4WSN500—CCDebugger多功能仿真器 35 2.1.5WSN500—Sensor—Infrared熱釋電紅外線傳感器擴(kuò)展板 37 2.1.6WSN500—Sensor—Luminance亮度傳感器擴(kuò)展板 38 2.1.7WSN500—Sensor—Temperature/Humidity溫濕度傳感器擴(kuò)展板 39 2.1.8WSN500—Sensor—Accelerometer三軸加速度傳感器擴(kuò)展板 40 2.1.9WSN500—Sensor—Gases廣譜氣體傳感器擴(kuò)展板 40 2.1.10WSN500—Sensor—Pressure大氣壓力傳感器擴(kuò)展板 41 2.2WSN500軟件開發(fā)平臺(tái) 42 2.2.1IAREmbedded Workbench 42 2.2.2SmartRF Flash Programmer 43 2.2.3SmartRF Studio 44 2.2.4Packet Sniffer 44 2.2.5Z—Tool 45 2.2.6Z—Converter 45 2.2.7Wireless Sensor Network Monitor 45 2.2.8串口調(diào)試助手 46 2.2.9Z—StackV2.2.0 47 第3章實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用開發(fā)前的準(zhǔn)備工作 48 3.1硬件平臺(tái)的準(zhǔn)備工作 48 3.2軟件平臺(tái)的準(zhǔn)備工作 48 第4章物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 51 4.1無線微控制器基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 51 4.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 51 4.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 51 4.1.3實(shí)驗(yàn)原理 51 4.1.4實(shí)驗(yàn)步驟 52 4.1.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果 58 4.2外部中斷實(shí)驗(yàn) 58 4.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 58 4.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 58 4.2.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 59 4.2.4實(shí)驗(yàn)原理 59 4.2.5實(shí)驗(yàn)步驟 60 4.2.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果 60 4.3傳感器數(shù)據(jù)讀取實(shí)驗(yàn) 60 4.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 60 4.3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 60 4.3.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 60 4.3.4實(shí)驗(yàn)步驟 61 4.3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果 62 4.4網(wǎng)關(guān)控制實(shí)驗(yàn) 62 4.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 62 4.4.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 63 4.4.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 63 4.4.4實(shí)驗(yàn)原理 63 4.4.5實(shí)驗(yàn)步驟 65 4.5ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控實(shí)驗(yàn) 65 4.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求 65 4.5.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備 66 4.5.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 66 4.5.4實(shí)驗(yàn)原理 66 4.5.5實(shí)驗(yàn)步驟 68 4.5.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果 68 思考題 68 附錄 69 附錄A快速體驗(yàn)基于ZigBee2007/PRO的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng) 69 附錄B構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)分析儀 90 附錄C電路原理圖 101 參考文獻(xiàn) 108

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1.5.2 UWB無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) UWB超寬帶的帶寬，按美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的定義，即是比中心頻率高25％或者是大于1.5GHz的帶寬。舉個(gè)例子來說，對于一個(gè)中心頻率在4GHz的信號跨越從3.5（或更低）～4.5 GHz（或更高）的范圍，才能稱得上是一個(gè)UWB信號（如圖1.17所示）。UWB無線系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括產(chǎn)生脈沖信號串（發(fā)送源）的方法、脈沖串的調(diào)制方法、適用于UWB有效的天線設(shè)計(jì)方法及收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)方法等。 （1）UWB脈沖信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生脈沖寬度為ns級的信號源是UWB技術(shù)的前提條件。單個(gè)無載波窄脈沖信號有兩個(gè)突出的特點(diǎn)，即激勵(lì)信號的波形為具有陡峭前沿的單個(gè)短脈沖和激勵(lì)信號從直流（DC）到微波波段包括很寬的頻譜。 目前產(chǎn)生脈沖源的方法有兩種：一是利用光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號的光電方法，這是最有發(fā)展前景的一種方法；二是對半導(dǎo)體PN結(jié)反向加電，使其達(dá)到雪崩狀態(tài)，并在導(dǎo)通的瞬間取陡峭的上升沿作為脈沖信號的電子方法。后者目前應(yīng)用得最廣泛，但由于采用電脈沖信號作為觸發(fā)，其前沿較寬，觸發(fā)精度受到限制，特別是在要求精確控制脈沖發(fā)生時(shí)間的場合達(dá)不到控制的精度。 沖激脈沖通常采用高斯單周期脈沖，寬度在ns級，具有很寬的頻譜。實(shí)際通信中使用的是一長串的脈沖，由于時(shí)域中的信號有重復(fù)周期性，將會(huì)造成頻譜離散化，對傳統(tǒng)無線電設(shè)備和信號產(chǎn)生干擾，需要通過適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)整來降低這種干擾的影響。 （2）信息的調(diào)制 脈沖的幅度、位置和極性變化都可以用于傳遞信息。適用于UWB的主要單脈沖調(diào)制技術(shù)包括脈沖幅度調(diào)制（PAM）、脈沖位置調(diào)制（PPM）、通斷鍵控（OOK）、二相調(diào)制（BPM）和跳時(shí)、直擴(kuò)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制TH／DS—BPSK等。其中，脈沖位置調(diào)制（PPM）和脈沖幅度調(diào)制（PAM）是超寬帶無線電的兩種主要調(diào)制方式。 PPM又稱時(shí)間調(diào)制（7M），是用每個(gè)脈沖出現(xiàn)的位置超前或落后于某一標(biāo)準(zhǔn)或特定的時(shí)刻來表示某個(gè)特定信息的，因此對調(diào)制信號需要在接收端用匹配濾波的技術(shù)來正確接收，即對調(diào)制信息用交叉相關(guān)器在達(dá)到零相差的時(shí)候進(jìn)行檢測，否則達(dá)不到正確接收的目的。 PAM是用信息符號控制脈沖幅度的一種調(diào)制方式，它既可以改變脈沖幅度的極性，也可以僅改變脈沖幅度的絕對值大小。通常所講的PAM只改變脈沖幅度的絕對值。

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