物聯網工程教學開放實驗平臺的製作方法

2023-06-01 19:16:21

專利名稱：物聯網工程教學開放實驗平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於物聯網技術領域，具體的說是涉及一種物聯網工程教學開放實驗
T D ο
背景技術：
當前全國各大高等院校分別陸續開設物聯網工程專業，在高校物聯網建設過程中，除了需要大量高水平的師資還需要建設專業的物聯網實驗室。建設物聯網實驗室對實驗設備的數量和質量上都有很大的需求。但是，目前現存的物聯網實驗設備大多採用模塊分離設計，非常不利於本科生實驗室的管理；大部分實驗設備針對性較強(只針對某一項技術或應用而設計)，不適用於本科生的教學實驗；對基礎教學支持較弱，不能滿足物聯網基礎課程的實踐需求。
發明內容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種物聯網工程教學開放實驗平臺，能夠滿足本科生的教學實驗，適應本科生物聯網課程的實踐需求。本實用新型為了解決其技術問題所採用的技術方案是:一種物聯網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關和分別與該嵌入式無線網關傳信連接的WIFI模塊、ZigBee協調器、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傳信連接的溫溼度傳感器、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關傳信連接，所述ZigBee協調器與所述嵌入式無線網關通過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壓縮和可變解析度採集。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接口進行數據傳輸，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據傳輸，所述溫溼度傳感器與所述微控制器A通過單總線進行數據傳輸，所述溫度傳感器與所述微控制器A通過TWI總線進行數據傳輸。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接口進行數據傳輸，所述12864液晶顯示器與所述微控制器B通過8位並行數據總線進行數據傳輸，所述FRID模塊與所述微控制器B通過SPI串行總線進行數據傳輸，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據傳輸。本實用新型的有益效果是:該物聯網工程教學開放實驗平臺將各個實驗節點集成在同一平臺內，並針對本科生教學做了針對性設計，解決了從基礎教學到專業教學再到教學研發等各個階段的實驗需求，增加了對基礎實驗環節的擴展，實現了對物聯網工程專業教學實踐環節的無縫支持。

圖1為本實用新型模塊結構示意圖。結合附圖，作以下說明I——嵌入式無線網關2——WIFI模塊 3——ZigBee協調器4——3G模塊
5——溫溼度傳感器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
結合附圖，對本實用新型作詳細說明，但本實用新型的保護範圍不限於下述實施例，即但凡以本實用新型申請專利範圍及說明書內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範圍之內。如圖1所示，為一種物聯網工程教學開放實驗平臺的模塊結構示意圖，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包括嵌入式無線網關I和分別與該嵌入式無線網關傳信連接的WIFI模塊2、ZigBee協調器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傳信連接的溫溼度傳感器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 網關I採用ARMll處理器配合嵌入式Linux作業系統，通過RS232串行總線與ZigBee協調器3進行連接，用於收發由微控制器傳來的傳感器數據。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關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壓縮和可變解析度採集，3G模塊支持WCDMA，主要用於接入3G網絡。ZigBee協調器3，主晶片採用TICC2530F256，256K Flash，無線頻率2.4GHz，支持無線協議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關I進行通信連接，主要負責嵌入式無線網關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接口進行數據傳輸，ZigBee模塊A7與微控制器All通過通用串行總線進行數據傳輸，溫溼度傳感器5與微控制器All通過單總線進行數據傳輸，溫度傳感器10與微控制器All通過TWI總線進行數據傳輸。所述矩陣鍵盤19與微控制器B14通過通用I/O接口進行數據傳輸，12864液晶顯示器18與微控制器B14通過8位並行數據總線進行數據傳輸，FRID模塊13採用基於RC522晶片的高頻(13.56MHZ)讀卡器模塊，通過SPI串行總線與微控制器B14進行數據傳輸，主要用於RFID相關實驗，ZigBee模塊B8與微控制器B14通過通用串行接口進行數據傳輸。上述三個部分可以根據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:ARM體系結構與編程實驗一:通用IO接口實驗ARM中斷系統實驗
·[0022]定時器/計數器實驗Flash讀寫實驗SDcard讀寫實驗串行通信總線實驗ARM體系結構與編程實驗二:交叉編譯環境搭建嵌入式Linux作業系統裁剪移植嵌入式WinCE作業系統裁剪移植Android 系統移植嵌入式Web Server移植Wifi通信實驗GSM/3G通信實驗圖像採集實驗嵌入式Web伺服器實驗驅動開發實驗:驅動認知實驗簡單I/O接口設備驅動通用USART串行總線驅動實驗字符設備驅動實驗[0041]塊設備驅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數據持久化實驗Flash程序空間讀寫實驗數字電子時鐘設計與實現數字萬年曆設計與實現數字頻率發生器設計與實現傳感器及反向控制實驗數字溫度檢測實驗
·[0056]數字溼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卡註冊激活Mifare卡讀寫實驗Mifare卡加密/解密防碰撞實驗Zigbee 實驗:CC2530基礎實驗Zigbee信道控制實驗Zigbee自動組網實驗Zigbee網絡路由設計實驗Zigbee2OO7協議棧應用實驗無線數據收發實驗AES加密與解密實驗Flash讀寫實驗物聯網綜合實驗嵌入式網絡視頻監控系統設計與實現[0080]嵌入式Web Server設計與實現嵌入式Linux shell的設計與實現多功能智能窗簾控制系統的設計與實現傑普物聯網綜合環境監測系統的設計與實現傑普智能家居系統的設計與實現除了上述針對不同課程的實驗以外，物聯網工程教學開放實驗平臺還可以完成對實際應用場景的模擬，能夠在環境監控、智能家居、智能農業等方面實現良好實驗室模擬系統。另外，物聯網工程教學開放實驗平臺還配備專業的教學軟體及其相關教程，並且完全開放實例和應用軟體代 碼。
權利要求1.一種物聯網工程教學開放實驗平臺，其特徵在於: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關(I)和分別與該嵌入式無線網關傳信連接的WIFI模塊(2 )、ZigBee協調器(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傳信連接的溫溼度傳感器(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.根據權利要求1所述的物聯網工程教學開放實驗平臺，其特徵在於: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關(I)傳信連接，所述ZigBee協調器(3)與所述嵌入式無線網關(I)通過RS232通用串行總線進行通 目。
3.根據權利要求2所述的物聯網工程教學開放實驗平臺，其特徵在於:所述圖像傳感器(20)支持JPEG壓縮和可變解析度採集。
4.根據權利要求1所述的物聯網工程教學開放實驗平臺，其特徵在於: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接口進行數據傳輸，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據傳輸，所述溫溼度傳感器(5)與所述微控制器A(Il)通過單總線進行數據傳輸，所述溫度傳感器(10)與所述微控制器A (11)通過TWI總線進行數據傳輸。
5.根據權利要求1所述的物聯網工程教學開放實驗平臺，其特徵在於:所述矩陣鍵盤(19)與所述微控制器B (1 4)通過通用I/O接口進行數據傳輸，所述12864液晶顯示器(18)與所述微控制器B (14)通過8位並行數據總線進行數據傳輸，所述FRID模塊(13)與所述微控制器B (14)通過SPI串行總線進行數據傳輸，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據傳輸。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯網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關和分別與其傳信連接的WIFI模塊、ZigBee協調器、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溼度傳感器、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。該物聯網工程教學開放實驗平臺將各個實驗節點集成在同一平臺內，並針對本科生教學做了針對設計，解決了從基礎教學到專業教學再到教學研發等各個階段的實驗需求，增加了基礎實驗環節的擴展，實現了物聯網工程專業教學實踐環節的無縫支持。
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 優先權日2013年3月26日
發明者丁長明, 薛軍娥, 任青松, 安海龍, 普劍, 儲晶凱, 王羽 申請人:崑山傑普軟體科技有限公司