專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗
T D ο
背景技術(shù)：
當前全國各大高等院校分別陸續(xù)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，在高校物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中，除了需要大量高水平的師資還需要建設(shè)專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)實驗室。建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)實驗室對實驗設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量上都有很大的需求。但是，目前現(xiàn)存的物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備大多采用模塊分離設(shè)計，非常不利于本科生實驗室的管理；大部分實驗設(shè)備針對性較強(只針對某一項技術(shù)或應(yīng)用而設(shè)計)，不適用于本科生的教學實驗；對基礎(chǔ)教學支持較弱，不能滿足物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)課程的實踐需求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，能夠滿足本科生的教學實驗，適應(yīng)本科生物聯(lián)網(wǎng)課程的實踐需求。本實用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，包括相互通信連接的第一模塊、第二模塊和第三模塊，所述第一模塊包括嵌入式無線網(wǎng)關(guān)和分別與該嵌入式無線網(wǎng)關(guān)傳信連接的WIFI模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器、3G模塊和圖像傳感器，所述第二模塊包括微控制器A和分別與該微控制器A傳信連接的溫濕度傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、紅外傳感器、光敏模塊、步進電機、通用編輯接口 A和Zi gBee模塊A，所述第三模塊包括微控制器B和分別與該微控制器B傳信連接的通用編程接口 B、ZigBee模塊B、FRID模塊、12864液晶顯 示器和矩陣鍵盤。作為本實用新型的進一步改進，所述WIFI模塊、3G模塊和圖像傳感器分別通過USB2.0總線與所述嵌入式無線網(wǎng)關(guān)傳信連接，所述ZigBee協(xié)調(diào)器與所述嵌入式無線網(wǎng)關(guān)通過RS232通用串行總線進行通信。作為本實用新型的進一步改進，所述圖像傳感器支持JPEG壓縮和可變分辨率采集。作為本實用新型的進一步改進，所述振動傳感器、紅外傳感器、光敏模塊和步進電機與所述微控制器A通過I/O接口進行數(shù)據(jù)傳輸，所述ZigBee模塊A與所述微控制器A通過通用串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述溫濕度傳感器與所述微控制器A通過單總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述溫度傳感器與所述微控制器A通過TWI總線進行數(shù)據(jù)傳輸。作為本實用新型的進一步改進，所述矩陣鍵盤與所述微控制器B通過通用I/O接口進行數(shù)據(jù)傳輸，所述12864液晶顯示器與所述微控制器B通過8位并行數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述FRID模塊與所述微控制器B通過SPI串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述ZigBee模塊B與所述微控制器B通過通用串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型的有益效果是:該物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺將各個實驗節(jié)點集成在同一平臺內(nèi)，并針對本科生教學做了針對性設(shè)計，解決了從基礎(chǔ)教學到專業(yè)教學再到教學研發(fā)等各個階段的實驗需求，增加了對基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)的擴展，實現(xiàn)了對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學實踐環(huán)節(jié)的無縫支持。

圖1為本實用新型模塊結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，作以下說明I——嵌入式無線網(wǎng)關(guān)2——WIFI模塊 3——ZigBee協(xié)調(diào)器4——3G模塊
5——溫濕度傳感器6——通用編輯接口 A
7-ZigBee 模塊 A8-ZigBee 模塊 B
9——通用編程接口 B10——溫度傳感器
II——微控制器A12——步進電機 13——FRID模塊14——微控制器B 15--振動傳感器 16-紅外傳感器
17——光敏模塊18——12864液晶顯示器
19一一矩陣鍵盤20——圖像傳感器
101——第一模塊102——第二模塊 103——第三模塊
具體實施方式
結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細說明，但本實用新型的保護范圍不限于下述實施例，即但凡以本實用新型申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋范圍之內(nèi)。如圖1所示，為一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺的模塊結(jié)構(gòu)示意圖，包括相互通信連接的第一模塊101、第二模塊102和第三模塊103，第一模塊101包括嵌入式無線網(wǎng)關(guān)I和分別與該嵌入式無線網(wǎng)關(guān)傳信連接的WIFI模塊2、ZigBee協(xié)調(diào)器3、3G模塊4和圖像傳感器20，第二模塊102包括微控制器All和分別與該微控制器A傳信連接的溫濕度傳感器5、溫度傳感器10、振動傳感器15、紅外傳感器16、光敏模塊17、步進電機12、通用編輯接口 A6和ZigBee模塊A7，第三模塊103包括微控制器B14和分別與該微控制器B傳信連接的通用編程接口 B9、ZigBee模塊B8、FRID模塊13、12864液晶顯示器18和矩陣鍵盤19。其中，嵌入式無線 網(wǎng)關(guān)I采用ARMll處理器配合嵌入式Linux操作系統(tǒng)，通過RS232串行總線與ZigBee協(xié)調(diào)器3進行連接，用于收發(fā)由微控制器傳來的傳感器數(shù)據(jù)。WIFI模塊2、3G模塊4和圖像傳感器20分別通過USB2.0總線與嵌入式無線網(wǎng)關(guān)I傳信連接，WIFI模塊2支持標準IEEE 802.1lg和IEEE 802.1lb,圖像傳感器20支持JPEG壓縮和可變分辨率采集，3G模塊支持WCDMA，主要用于接入3G網(wǎng)絡(luò)。ZigBee協(xié)調(diào)器3，主芯片采用TICC2530F256，256K Flash，無線頻率2.4GHz，支持無線協(xié)議ZigBee2007，可視傳輸距離
1.6km (使用2dBi增益全向天線)，通過RS232通用串行總線與嵌入式無線網(wǎng)關(guān)I進行通信連接，主要負責嵌入式無線網(wǎng)關(guān)I與微控制器進行通信。所述振動傳感器15、紅外傳感器16、光敏模塊17和步進電機12與微控制器All通過I/o接口進行數(shù)據(jù)傳輸，ZigBee模塊A7與微控制器All通過通用串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸，溫濕度傳感器5與微控制器All通過單總線進行數(shù)據(jù)傳輸，溫度傳感器10與微控制器All通過TWI總線進行數(shù)據(jù)傳輸。所述矩陣鍵盤19與微控制器B14通過通用I/O接口進行數(shù)據(jù)傳輸，12864液晶顯示器18與微控制器B14通過8位并行數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，F(xiàn)RID模塊13采用基于RC522芯片的高頻(13.56MHZ)讀卡器模塊，通過SPI串行總線與微控制器B14進行數(shù)據(jù)傳輸，主要用于RFID相關(guān)實驗，ZigBee模塊B8與微控制器B14通過通用串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。上述三個部分可以根據(jù)實驗需求既可以單獨工作也可以相互之間自由組合。第一模塊可以單獨完成如下實驗任務(wù):ARM體系結(jié)構(gòu)與編程實驗一:通用IO接口實驗ARM中斷系統(tǒng)實驗
·[0022]定時器/計數(shù)器實驗Flash讀寫實驗SDcard讀寫實驗串行通信總線實驗ARM體系結(jié)構(gòu)與編程實驗二:交叉編譯環(huán)境搭建嵌入式Linux操作系統(tǒng)裁剪移植嵌入式WinCE操作系統(tǒng)裁剪移植Android 系統(tǒng)移植嵌入式Web Server移植Wifi通信實驗GSM/3G通信實驗圖像采集實驗嵌入式Web服務(wù)器實驗驅(qū)動開發(fā)實驗:驅(qū)動認知實驗簡單I/O接口設(shè)備驅(qū)動通用USART串行總線驅(qū)動實驗字符設(shè)備驅(qū)動實驗[0041]塊設(shè)備驅(qū)動實驗第二模塊和第三模塊可以完成如下實驗:微控制器實驗:通用I/O控制實驗定時器/計數(shù)器實驗看門狗定時器實驗中斷實驗通用串行總線控制實驗EEPROM數(shù)據(jù)持久化實驗Flash程序空間讀寫實驗數(shù)字電子時鐘設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)字萬年歷設(shè)計與實現(xiàn)數(shù)字頻率發(fā)生器設(shè)計與實現(xiàn)傳感器及反向控制實驗數(shù)字溫度檢測實驗
·[0056]數(shù)字濕度檢測實驗振動檢測實驗紅外熱源檢測實驗光線檢測實驗步進微控電機控制實驗智能窗簾控制實驗RFID 實驗:RFID認知實驗RC522讀卡器配置實驗Mifare卡注冊激活Mifare卡讀寫實驗Mifare卡加密/解密防碰撞實驗Zigbee 實驗:CC2530基礎(chǔ)實驗Zigbee信道控制實驗Zigbee自動組網(wǎng)實驗Zigbee網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計實驗Zigbee2OO7協(xié)議棧應(yīng)用實驗無線數(shù)據(jù)收發(fā)實驗AES加密與解密實驗Flash讀寫實驗物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[0080]嵌入式Web Server設(shè)計與實現(xiàn)嵌入式Linux shell的設(shè)計與實現(xiàn)多功能智能窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)杰普物聯(lián)網(wǎng)綜合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)杰普智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)除了上述針對不同課程的實驗以外，物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺還可以完成對實際應(yīng)用場景的模擬，能夠在環(huán)境監(jiān)控、智能家居、智能農(nóng)業(yè)等方面實現(xiàn)良好實驗室模擬系統(tǒng)。另外，物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺還配備專業(yè)的教學軟件及其相關(guān)教程，并且完全開放實例和應(yīng)用軟件代 碼。
權(quán)利要求1.一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，其特征在于:包括相互通信連接的第一模塊(101)、第二模塊(102)和第三模塊(103)，所述第一模塊包括嵌入式無線網(wǎng)關(guān)(I)和分別與該嵌入式無線網(wǎng)關(guān)傳信連接的WIFI模塊(2 )、ZigBee協(xié)調(diào)器(3 )、3G模塊(4)和圖像傳感器(20)，所述第二模塊包括微控制器A (11)和分別與該微控制器A傳信連接的溫濕度傳感器(5)、溫度傳感器(10)、振動傳感器(15)、紅外傳感器(16)、光敏模塊(17)、步進電機(12)、通用編輯接口 A (6)和ZigBee模塊A (7)，所述第三模塊包括微控制器B (14)和分別與該微控制器B傳信連接的通用編程接口 B (9)、ZigBee模塊B (8)、FRID模塊(13)、12864液晶顯示器(18)和矩陣鍵盤(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，其特征在于:所述WIFI模塊(2)、3G模塊(4)和圖像傳感器(20)分別通過USB2.0總線與所述嵌入式無線網(wǎng)關(guān)(I)傳信連接，所述ZigBee協(xié)調(diào)器(3)與所述嵌入式無線網(wǎng)關(guān)(I)通過RS232通用串行總線進行通 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，其特征在于:所述圖像傳感器(20)支持JPEG壓縮和可變分辨率采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，其特征在于:所述振動傳感器(15)、紅外傳感器(16)、光敏模塊(17)和步進電機(12)與所述微控制器A (11)通過I/O接口進行數(shù)據(jù)傳輸，所述ZigBee模塊A (7)與所述微控制器A (11)通過通用串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述溫濕度傳感器(5)與所述微控制器A(Il)通過單總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述溫度傳感器(10)與所述微控制器A (11)通過TWI總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，其特征在于:所述矩陣鍵盤(19)與所述微控制器B (1 4)通過通用I/O接口進行數(shù)據(jù)傳輸，所述12864液晶顯示器(18)與所述微控制器B (14)通過8位并行數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述FRID模塊(13)與所述微控制器B (14)通過SPI串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸，所述ZigBee模塊B (8)與所述微控制器B (14)通過通用串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺，包括相互通信連接的第一、二、三模塊，第一模塊包括嵌入式無線網(wǎng)關(guān)和分別與其傳信連接的WIFI模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器、3G模塊和圖像傳感器，第二模塊包括微控制器A和分別與其傳信連接的溫濕度傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、紅外傳感器、光敏模塊、步進電機、通用編輯接口A和ZigBee模塊A，第三模塊包括微控制器B和分別與其傳信連接的通用編程接口B、ZigBee模塊B、FRID模塊、12864液晶顯示器和矩陣鍵盤。該物聯(lián)網(wǎng)工程教學開放實驗平臺將各個實驗節(jié)點集成在同一平臺內(nèi)，并針對本科生教學做了針對設(shè)計，解決了從基礎(chǔ)教學到專業(yè)教學再到教學研發(fā)等各個階段的實驗需求，增加了基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)的擴展，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學實踐環(huán)節(jié)的無縫支持。
文檔編號G09B23/18GK203134226SQ20132014290
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者丁長明, 薛軍娥, 任青松, 安海龍, 普劍, 儲晶凱, 王羽 申請人:昆山杰普軟件科技有限公司