物联网课程设计.doc

物联网导论课程设计报告

设计题目：基于物联网的远程入侵报警装置设计

班级： 计科四班

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目录

一、绪论 3
1.1物联网的发展概述 3
1.2设计远程防盗报警装置的目的 3
1.3设计远程防盗报警装置的意义 3
二、开发环境搭建与各模块设计 4
2.1 搭建开发环境 4
2.2点对点通信的实现 5
2.3人体红外传感器的设计 7
三、详细设计 9
3.1点对点通信模块的代码实现以及线路连接图 9
3.2 人体红外传感器模块的代码实现以及线路连接图 12
3.3 远程报警装置的代码实现以及线路连接图 15
四、实验结果与讨论 16
4.1 点对点通信模块 16
4.2 人体红外线传感器模块 17
4.3 远程报警装置模块 17
五、设计总结 18

一、绪论
1.1物联网的发展概述
物联网的英文名称是Internet of Things,缩写IOT。
物联网就是把传感器装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及家用电器等各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接通信。可实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话，这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。
通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。物联网将现实世界数字化,应用范围十分广泛。物联网的应用领域主要包括以下几个方面：运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景。
1.2设计远程防盗报警装置的目的
1.掌握物联网综合实验系统的软件、硬件部署方法。
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。
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。
4.掌握所有软件的部署和开发平台。
1.3设计远程防盗报警装置的意义
防盗报警系统是指当非法侵入防范区时，引起报警的装置，它是用来发出出现危险情况信号的。防盗报警系统就是用探测器对建筑内外重要地点和区域进行布防。它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法人侵时，及时向有关人员示警。譬如门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的人侵，红外探测器可感知人 员在楼内的活动等。一旦发生人侵行为，能及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号
二、开发环境搭建与各模块设计
2.1 搭建开发环境
此次实验用的是破解版的IAR开发环境，下面将介绍IAR开发环境的安装及添加文件到工程以及调试运行的过程：
1.打开参考文件中一个可执行文件，如下图1:

图1
2.点击install,根据创建向导安装IAR开发环境步骤安装，安装成功后，打开一个如下图2的窗口:

图2
3.选择File->open->workbase，在弹出的对话框中“文件名”中选择将要用到的文件，默认工程类型为eww。然后选择Project->Rebuild All 编译工程，等待编译完成。
4.将连接好的硬件平台上电（CC2530 务必按下开关上电），然后按下仿真器上的按键。接下来选择Project->Download and debug 下载并调试程序。
5.下载完后，如果想调试程序，可以点击“Debug”->”Go”，会发现板上的灯有变化。也可单步调试，点击工具栏上的按钮终止调试。到此，程序已经下载到了cc2530 芯片的flash内，按下ZX2530A 上的复位按钮或者将板子重新上电后也可看到程序的运行效果。
2.2点对点通信的实现
实验内容
接收节点上通电后进行初始化，然后通过指令ISRXON 开启射频接收器，等待接收数据，直到正确接收到数据为止，通过串口打印输出。发送节点上电后和接收节点进行相同的初始化，然后将要发送的数据输出到TXFIFO 中，再调用指令ISTXONCCA 通过射频前端发送数据。
实验设备及工具
硬件：ZX2530A 型 CC2530 节点板2 块、USB 接口的仿真器，PC 机Pentium100 以上。
软件：PC 机操作系统WinXP、IAR 集成开发环境、串口监控程序。
实验原理
在本实验中，发送节点将数据通过射频模块发送到指定的接收节点，接收节点通过射频模块收到数据后，通过串口发送到pc 机在串口调试助手中显示出来。如果发送节点发送的数据目的地址与接收节点的地址不匹配，接收节点将接收不到数据。
2.2.4 实验步骤
（1)准备两个CC2530 射频板，分别接上出厂电源；将其中一个CC2530 射频板通过RS-232 交叉串口线连接到PC 机串口。
（2)在PC 机上打开串口终端软件，设置好波特率为9600。
（3)双击本实验程序“无线射频实验\1.点对点通信”双击p2p.eww，打开本实验工程文件。
（4)打开 main.c 文件，下面对一些定义进行介绍。
PAN_ID 个域网ID 标示，用来表示不同在网络，在同一实验中，接收和发送节点需要配置为相同的值，否则两个节点将不能正常通信。
SEND_ADDR 发送节点的地址
RECV_ADDR 接收节点的地址
NODE_TYPE 节点类型：0 接收节点，1：发送节点，在进行实验时一个节点定义为发送节点用来发送数据，一个定义为接收节点用来接收数据。
（5)修改main.c 文件中的NODE_TYPE 的值为0，保存，然后选择Project->Rebuild All 重新编译工程。
（6)将仿真器连接到串口与PC 机相连接的CC2530 节点中，点击菜单Project->Download and debug 下载程序到接收节点板。
（7)修改main.c 文件中的NODE_TYPE 的值为1，然后点击保存，然后选Project->Rebuild All重新编译工程。
（8)接下来将接收节点断电，取下仿真器连接到另外一个节点上，点击菜单Project->Download and debug 下载程序到发送节点板。
（9)确保接收节点的串口与pc 的串口通过交叉串口线相连。
（10)先将接收节点通电，查看PC 机上的串口输出，接下来将发送节点通电。
（11)从PC 机上串口调试助手观察接收节点收到的数据。
可以修改发送节点中发送数据的内容，然后编译并下载程序到发送节点，然后从串口调试助手观察收到的数据。可以修改接收节点的地址，然后重新编译并下载程序到接收节点，然后从发送节点发送数据，观察接收节点能否正确接收数据。
2.3人体红外传感器的设计
实验内容
本实验实例代码通过读取红外人体传感器的控制信号，实现LED 灯的控制。当检测到有
人入侵时，点亮led 灯，当人离开后关闭led 灯。
下图为人体传感器模块与CC2530 的接口电路：

图3
其中SIP3 连接人体传感器模块，Z2_SENSOR 连接到CC2530 的P0.7 引脚。当传感器模块检测到有人入侵时，从SIP3 的第二个引脚输出低电平，此时图上的LED 被点亮，然后程序中从Z2_SENSOR 引脚读取io 口的状态判断是否有人入侵，同时点亮ZX2530 底板上的LED2。
实验设备及工具
硬件：ZX2530 型底板及CC2530 节点板一块、人体传感器节点板一块、USB 接口仿真机器、pc 机
软件：PC 机操作系统WINXP，IAR 集成开发环境
实验原理
普通人体会发射10um 左右的特定波长红外线，用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。
实验步骤
（1)准备好带有人体红外感应传感器的CC2530 射频板，将仿真器连接到该CC2530 射频板上，接上出厂电源；
（2)打开例程“传感器实验\4.人体红外传感器”，双击Infrared.eww，打开本实验工程文件；
（3)选择Project->Rebuild All 重新编译工程；
（4)上电CC2530 节点板，然后按下连接好的仿真器的复位按键；接下来点击IAR 菜单Project->Download and debug，将程序下载程序到CC2530 射频板上。
（5)将cc2530 射频板上电并复位，运行刚才下载的程序。
（6)人体靠近节点或者用手在节点面前晃动，观察LED 变化；几秒后，将传感器模块遮挡，观察LED 灯的变化。
三、详细设计
3.1点对点通信模块的代码实现以及线路连接图
主程序核心代码如下：
#define NODE_TYPE 1 //0:接收节点，1：发送节点
static basicRfCfg_t basicRfConfig;
void rfSendData(void)
{
uint8 pTxData[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'c', 'c', '2', '5', '3', '0', '\r', '\n'};
uint8 ret;
printf("send node start up...\r\n"
hal_led_on(1);
halMcuWaitMs(100);
hal_led_off(1);
halMcuWaitMs(900);
} else {
hal_led_on(1);
halMcuWaitMs(1000);
hal_led_off(1);
}
}
}
// Config basicRF
basicRfConfig.panId = PAN_ID;
basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL;
basicRfConfig.ackRequest = TRUE;
#ifdef SECURITY_CCM
basicRfConfig.securityKey = key;
#endif
// Initialize BasicRF
#if NODE_TYPE
basicRfConfig.myAddr = SEND_ADDR;
#else
basicRfConfig.myAddr = RECV_ADDR;
#endif
if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED) {
HAL_ASSERT(FALSE);
}
#if NODE_TYPE
rfSendData();
#else
rfRecvData();
#endif
}
其中通过更改下列代码中的1或0来分别下载至发送器或接受器：
#define NODE_TYPE 1 //0:接收节点，1：发送节点
该程序主要实现发送端给接收端发送‘Hello cc2530’。
线路连接图
点对点通信模块的线路连接图如下图：

图4
3.2 人体红外传感器模块的代码实现以及线路连接图
主程序核心代码如下：
unsigned tt;
for(tt = 0;tt<n;tt++);
for(tt = 0;tt<n;tt++);
for(tt = 0;tt<n;tt++);
for(tt = 0;tt<n;tt++);
for(tt = 0;tt<n;tt++);
for(tt = 0;tt<n;tt++);
}
//32M晶振初始化
void xtal_init(void)
{
CLKCONCMD &= ~0x40; //晶振
while(!(SLEEPSTA & 0x40)); //等待晶振稳定
CLKCONCMD &= ~0x47; //TICHSPD128分频，CLKSPD不分频
SLEEPCMD |= 0x04; //关闭不用的RC振荡器
}
//LED灯初始化
void led_init(void)
{
P1SEL = 0x00; //P1为普通 I/O 口
P1DIR |= 0x05; //P1.0 P1.1 输出
led1 = 0;
led2 = 1;
}
void io_init(void)
{
P0SEL &= ~0x80; //设置P0.7为普通io口
P0DIR &= ~0x80; //设置P0.7为输入
}
//主函数
void main(void)
{
EA=0;//禁用中断
xtal_init();
led_init();
io_init();
while(1) {
if (P0_7 != 0) {
led2 = 0;
} else {
led2 = 1;
}
Delay(10);
}
}
线路连接图
人体红外传感器模块的线路连接图如下图：

图5
3.3 远程报警装置的代码实现以及线路连接图
主要程序代码如下：
在点对点通信的代码基础上作如下程序更改:
void rfSendData(void)
{
//修改了这里，把传输的数据改为了warning a man coming
uint8 pTxData[] = {'w', 'a', 'r', 'n', 'i', 'n', 'g', '!', ' ', 'a', ' ', 'm', 'a','n', ' ','c', 'o','m', 'i','n', 'g', '\r', '\n'};
uint8 ret;
printf("send node start up...\r\n");
// Keep Receiver off when not needed to save power
basicRfReceiveOff();
// Main loop
while(TRUE){
//修改了这里，把添加了一个循环，如果P0_7 != 0 则说明有人
while (P0_7 != 0) {
ret = basicRfSendPacket(RECV_ADDR, pTxData, sizeof pTxData);
//修改了这里，添加了如果有人则让灯亮的逻辑led1这个常量在最上面定义了 led1 =0;
if (ret == SUCCESS) {
hal_led_on(1);
halMcuWaitMs(100);
hal_led_off(1);
halMcuWaitMs(900);
} else {
hal_led_on(1);
halMcuWaitMs(1000);
hal_led_off(1);
}
线路连接图
远程报警装置的线路连接图如下图：

图6
四、实验结果与讨论
4.1 点对点通信模块
在将代码分别下载调试之后，运行：发送节点将数据发送出去后，接收节点接收到数据，并通过串口调试助手打印输出。结果如图：

图7
4.2 人体红外线传感器模块
人体靠近节点或者用手在节点面前晃动，LED灯闪烁；几秒后，将传感器模块遮挡，LED灯灭，结果如图：

图8 图9
4.3 远程报警装置模块
当有人体接近报警装置时，报警装置通过射频通信将报警信息发送到接收端，并由上位机串口助手打印出来，结果如图：

图10

五、设计总结

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，来提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，可以说得是困难重重，在设计的过程中才发现了自己有那么多的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故得到了许多新的知识。最后，感谢一起完成本次实验的同学及精心指导的老师。
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