物联网教学实训和创新综合实验室方案台湾凌阳.docx

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物联网教学实训和创新综合实验室方案台湾凌阳

****大学----台湾凌阳

物联网教学、实训及创新综合实验室方案

合作甲方：

****大学

合作乙方：

台湾凌阳大学计划

二零一一年月日

一、物联网工程综合实验室构成

（一）物联网实验室功能结构框图：

申购学院：

序号

类别

仪器设备名称

型号

数量

单价

小计

备注

教学平台

物联网教学实验开发系统

SP-WSNCE15A

数量均可调

实训平台

物联网智能家居

SP-WSNCE14A

项目创新

物联网-智能温室控制实训系统

SP-WSNCE18A

物联网-智能车辆管理系统

SP-WSNCE17A

体验馆

智能家居体验馆

SP-WSNCE19A

真实环境

总计

（二）物联网综合实验室---学生创新实训实验室方案

1、物联网教学开发设计平台（型号：

SP-WSNCE15A）

实验室规模40套,每人一套

SP-WSNCE15A是一款通过传感器、射频识别技术及多种传感器的物联网教学开发设计平台。

1箱具备12大节点，配备多种传感器模块，每个节点可以拆开独立供电，可灵活应用于二次开发，采用标准化设计，教学科研兼用，应用范围广泛。

⏹节点模块：

温湿度传感器模块；光照传感器模块；火焰传感器、烟雾传感器、热释电传感器、灰尘传感器、雨滴传感器、三轴加速度、三轴电子罗盘、红外测距；

⏹执行节点：

语音播放、继电器控制。

⏹适用范围：

物联网工程专业、通信、嵌入式、电子信息、计算机、自动化、机电一体化等专业的教学及科研中使用。

1）CC2430核心板12块（可与主板分离单独使用）

◆采用CC2430主芯片，CC2430采用高性能和低功耗的8051微控制器内核

◆集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机，具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性，

◆超低功耗，在休眠模式时仅0.9μA的流耗，在待机模式时少于0.6μA的流耗。

◆核心板上面使用SMA接口2db增益放大天线，提高Zigbee的通讯距离。

2）CC2430主板12块（可与主板分离单独使用）

◆预留USB转UART接口，方便用户使用USB调试串口数据

◆可以使用电池、5V直流电源、实验箱等直接供电

◆预留TIDebug标准调试接口

◆预留标准传感器接口

3）CC2430USB调试器1个

◆与IARforMCS-51集成开发环境无缝连接；

◆USB接口，使用方便，下载速度快，更可采用USB供电（供电电流500mA）仿真时省去外接电源麻烦；

◆在线调试、断点、单步、变量/寄存器观察等功能；

◆可通过IAR直接对目标芯片下载程序，亦可使用IAR生成HEX文件后采用SmartRF烧录程序；

◆板上带有总线芯片，防止误烧片子，更加安全可靠

4）传感器节点10块（可从下面12个传感器节点+3个控制节点共15个节点中任意选配10个）

◆温湿度传感器模块

1.采用SHT10温湿度传感器芯片

2.2.4~5.5V超宽电源供电

3.超低功耗，自动休眠功能

4.相对湿度和温度的测量兼有露点输出

5.全部校准，数字输出

◆光照传感器模块

6.采用高灵敏度光感应传感器

◆火焰传感器

◆烟雾传感器

7.用于烟雾的检测，适用于火灾现场的及时监控

◆气体传感器

8.用于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、氢气、等烷烃类气体的探测

9.模拟电压输出

◆热释电传感器

10.用于探测红外特征辐射，可感知人体，小动物的热源，

11.适合做热释红外物体运动检测

◆灰尘传感器

◆雨滴传感器

◆三轴加速度传感器

12.采用手机专用3轴加速度传感器

13.X/Y/Z三轴速度测量

14.宽电压1.7~3.6V输入，超低功耗

15.I2C或者SPI标准总线接口，适应不同单片机

16.测量范围±2g或者±8g

17.运动侦测功能

◆三轴电子罗盘

◆红外测距

18.采用SHRAP2Y0A02专用红外测距模块

19.测量有效距离20cm~150cm

20.模拟电压信号输出

◆语音识别节点

21.采用SPCE061a语音专用识别芯片

22.特定人语音识别

23.可识别5条语音指令

2）执行节点3个

◆语音播放

24.采用SPCE61A语音播放主用芯片

◆步进电机控制

◆继电器控制

3）嵌入式网关部分

◆1.SAMSINGS3C2440，主频400Mhz~533Mhz

◆2.7寸TFT真彩触摸屏

◆3.内存：

SDRAM64M字节

◆4.NORFlash：

8Mbyte

◆5.NANDFlash：

64M字节

◆6.NorFlsahNanFlash通过跳线两种方式启动

◆7.2个串口

◆8.一个USB转串口（SPCP25A），解决学生笔记本电脑没有串口无法调试的问题

◆9.CMOS摄像头接口，可接配套OV7720摄像头模组。

◆10.1路IRDA红外线数据通讯口

◆11.1个10M/100M网口

◆12.2个USB1.1HOST接口

◆13.1个USB1.1Device接口；

◆14.1个音频接口，立体声音频输出接口/音频输入接口

◆15.1个SD卡接口

◆16.RTC（带有后备锂电池）

◆17.1个标准JTAG接口

◆18.5V开关电源供电，带电源开关和指示灯

◆19.1个EEPROM（AT24C08，IIC）；

◆20.1个SPI接口Flash芯片（AT93C46，可以做SPI驱动实验）

◆21.4个小按键，4个高亮LED；

◆22.1个蜂鸣器（带使能控制的短路块）

◆23.预留四路ADC接口（AD实验）

◆24.SPII2C总线引出

◆25.GPRS总线接口预留（兼容凌阳GPRS模块）

◆26.GPS总线接口预留（兼容凌阳GPS模块）

◆27.总线接口引出

◆28.SATA硬盘接口输出，外接2.5英寸串口移动硬盘，实现海量数据存储

◆29.VGA，TV接口输出，可以接显示器，电视机

◆30.GPIO预留16个，方便扩展

软件配套部分设计

1）基于CC2430基础硬件实验

◆建立IAR环境实验

◆LED闪烁控制实验

◆定时器中断

◆外部中断

◆A/D实验

◆单片机串口发数

◆在PC用串口控制LED

◆在PC用串口收发数据

◆RTC数据显示到PC串口实验

◆系统睡眠/唤醒实验

◆看门狗使用实验

◆定时器T1/T2/T3/T4定时实验

◆PWM调制实验

2）基于CC2430并配备传感器的传感器实验

◆温湿度传感器实验

◆气体传感器实验

◆烟雾传感器实验

◆热释红外传感器实验

◆光敏传感器实验实验

◆火焰传感器实验实验

◆语音传感器实验实验

3）Zigbee2006协议栈基础实验

◆Zigbee2006协议栈下任务建立实验

◆Zigbee2006协议栈下温湿度驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下气体传感器驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下烟雾传感器驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下热释电红外传感器驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下光敏传感器传感器驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下火焰传感器驱动实验

◆Zigbee2006协议栈下语音传感器驱动实验

4）基于CC2430的无线网络实验：

◆Z-Stack点对点通讯

◆Z-Stack星状通讯

◆Z-Stack树状通讯

◆Z-Stack广播通讯实验

◆ZigBee2006组网实验

5）基于CC2430的无线传感器网络实验

◆传感器网络综合实验（带嵌入式网关图形界面）

6）嵌入式网关软件

◆linux2.6的操作系统软件

25.Bootloadervivi（支持USB烧写）

26.Kernellinux2.6.29

27.RootfsBusybox-1.15.1

28.支持Yaffs/Cramfs根文件系统的烧写

29.支持Nand/Norflash两种启动方式

◆基于QT4的嵌入式图形界面开发软件

2、物联网智能家居（型号：

SP-WSNCE14A）

建议配10套或20套,2~3人一台

箱体规格参数：

◆重量：

65kg~70kg

◆外形尺寸：

长：

120CM，上宽：

20CM，下宽：

39CM，高：

64CM

◆外形颜色：

灰白色箱体，黑色印字

◆外形形状：

呈直角梯形体

◆机体材质：

1.5MM冷轧钢

◆输入电源：

220V

◆安全保护：

具有C16的空气开关保护

控制器规格：

✓中央控制器

◆处理器：

S3C244032位533MHZ

◆SDRAM：

64Mbyte

◆FLASH：

64Mbyte

◆以太网：

10/100MEthernetcontroller

◆输入接口：

MIC接口，JTAG接口，1个RS232接口

◆输出接口：

USB接口（2个），以太网，扬声器（2个），FM收音机

◆输入设备：

USB摄像头，麦克风

◆显示设备：

7寸800*480TFT真彩LCD

✓门禁控制器

◆处理器：

S3C244032位533MHZ

◆SDRAM：

64Mbyte

◆FLASH：

64Mbyte

◆以太网：

10/100MEthernetcontroller

◆输入接口：

MIC接口，JTAG接口，1个RS232接口，指纹录入、4*4密码门禁金属键盘，125KHZ读卡器，独立按键

◆输出接口：

USB接口（2个），以太网，扬声器（2个）

◆可视设备：

CMOS摄像头

◆显示设备：

7寸800*480TFT真彩LCD

✓室内模拟子系统

◆子系统个数：

7个，分别是协调器，嗅探器，拓展系统，空调系统，室内环境系统，厨房系统，热水器系统

◆处理器：

SPCE061A16位

◆接口：

USB下载口，RS232口

◆输入接口：

1*3独立按键，红外遥控接收头，红外探测，烟雾探测，燃气探测，温湿度检测，火焰检测，MIC接口

◆输出接口：

温湿度显示，风扇控制，呼吸灯照明，电动窗户，扬声器，USB接口

◆显示设备：

128*64液晶，无线传输指示灯

◆控制设备：

红外遥控器

扩展接口

✓物联网扩展接口

◆1个协调器

◆5个扩展节点

✓电源接口

◆1个5V电源接口

◆1个12V电源接口

✓系统扩展

◆包括4个8PinIO扩展口

◆4个USB接口

◆1*3独立按键

◆红外遥控接收

其他：

◆GPRS模块，SIM卡

软件资源

◆操作系统：

Linux2.6.29

◆Bootloader：

u_Boot

◆文件系统：

支持yaffscramfsramfsvfatjffs2等文件系统

◆设备驱动：

串口，Ethernet，Audio，AD卡，AD/DA，USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，SPI，I2C，RTC，GPIO等

◆图形界面：

Qt/E

开发工具：

JTAG工具，arm-linux-gcc交叉编译器，GDB，GDBSERVER调试工具。

⏹完成实验项目122个：

体验式实验项目66个、课程实习项目38个、创新项目方案12个、探索项目方案6个

器件

个数

器件

个数

S3C2440试验仪

2（套）

Zigbee

SPCE061开发板

GPRS模组

门控点

LED键盘模组

指纹扫描模块

SPLC501液晶

IC卡读卡器

电机控制模组

电子插锁

无线路由器

烟雾传感器

摄像头

人体感应传感器

喇叭

门磁

报警灯

温湿度传感器

发光二极管

若干

电动窗帘

按键

6个

⏹66个体验式实践项目

⏹实训1

⏹智能家居创新实践平台硬件的认识

⏹实训2

⏹指纹扫描原理认识

⏹实训3

⏹IC卡工作原理认识

⏹实训4

⏹图像数据采集和显示认识

⏹实训5

⏹温度采集原理认识

⏹实训6

⏹湿度度采集原理认识

⏹实训7

⏹人体红外感应原理认识

⏹实训8

⏹烟雾传感器信息采集操作演示

⏹实训9

⏹人体感应红外传感器信息采集操作演示

⏹实训10

⏹门磁信息采集操作演示

⏹实训11

⏹烟雾、门磁、人体感应等安防设施的布防、撤防操作演示

⏹实训12

⏹温度信息采集操作演示

⏹实训13

⏹湿度信息采集操作演示

⏹实训14

⏹灯光亮灭控制操作演示

⏹实训15

⏹窗帘开合控制操作演示

⏹实训16

⏹家电控制（控制热水器、空调的控制板）操作演示

⏹实训17

⏹声控控制灯光、窗帘、家电操作演示

⏹实训18

⏹无线通信协议制定操作演示

⏹实训19

⏹61板与中央控制器无线通信（Zigbee）操作演示

⏹实训20

⏹无线采集门磁、烟雾、温度、湿度、灯光状态、窗帘状态等信息操作演示

⏹实训21

⏹无线控制灯光、窗帘、家电操作演示

⏹实训22

⏹门禁机界面操作演示

⏹实训23

⏹门禁机网络摄像头操作演示

⏹实训24

⏹门禁机网络控制页面操作演示

⏹实训25

⏹门禁机控制门锁操作演示

⏹实训26

⏹门禁机指纹控制门锁操作演示

⏹实训27

⏹IC卡数据录入演示

⏹实训28

⏹IC卡开门操作演示

⏹实训29

⏹门禁机呼叫中央控制器操作演示

⏹实训30

⏹门禁机与中央控制器的声音传输操作演示

⏹实训31

⏹门禁机语音留言操作演示

⏹实训32

⏹门禁机与中央控制器视频传输操作演示

⏹实训33

⏹门禁机与中央控制器的可视对讲操作演示

⏹实训34

⏹门禁机图片留言操作演示

⏹实训35

⏹中央控制器界面操作演示

⏹实训36

⏹中央控制器日历操作演示

⏹实训37

⏹中央控制器定时播放音乐操作演示

⏹实训38

⏹中央控制器应答门禁机呼叫操作演示

⏹实训39

⏹中央控制器控制门锁操作演示

⏹实训40

⏹中央控制器情景模式控制操作演示

⏹实训41

⏹中央控制器与门禁机通信协议制定过程认识

⏹实训42

⏹中央控制器网络摄像头操作演示

⏹实训43

⏹中央控制器网络控制页面操作演示

⏹实训44

⏹网络控制灯光、窗帘、家电操作演示

⏹实训45

⏹网页显示门磁、烟雾、温度、湿度、灯光状态、窗帘状态等信息操作演示

⏹实训46

⏹中央控制器发送网络短息操作演示

⏹实训47

⏹中央控制器接收网络短信、存储网络短信操作演示

⏹实训48

⏹中央控制器查看存储短信操作演示

⏹实训49

⏹中央控制器与门禁机网络短信通信操作演示

⏹实训50

⏹个人电脑发网络短息给中央控制器操作演示

⏹实训51

⏹个人电脑与门禁机网络短信通信操作演示

⏹实训52

⏹定制中央控制器手机短信发送命令的格式

⏹实训53

⏹中央控制器接收手机短信操作演示

⏹实训54

⏹中央控制器解析手机短息中的命令演示

⏹实训55

⏹中央控制器自动回复短息操作演示

⏹实训56

⏹中央控制器手机短信报警操作演示

⏹实训57

⏹手机远程查询室内温度、湿度操作演示

⏹实训58

⏹手机远程查询安防状态操作演示

⏹实训59

⏹手机远程布防、撤防操作演示

⏹实训60

⏹手机远程控制窗帘操作演示

⏹实训61

⏹手机远程控制灯光操作演示

⏹实训62

⏹手机远程控制家电操作演示

⏹实训63

⏹手机控制门锁操作演示

⏹实训64

⏹智能家居创新实践平台软件的认识

⏹实训65

⏹智能家居创新实践平台组合安装操作演示

⏹实训66

⏹智能家居创新实践平台各功能调试

⏹38个课程实习题目

⏹实习1

⏹防火声光报警器

⏹实习2

⏹防盗声光报警器

⏹实习3

⏹直流电机控制器设计

⏹实习4

⏹电子温度计

⏹实习5

⏹电子湿度计

⏹实习6

⏹计时器

⏹实习7

⏹日历

⏹实习8

⏹触摸控制器

⏹实习9

⏹IC卡考勤机

⏹实习10

⏹IC卡门锁

⏹实习11

⏹定时闹钟

⏹实习12

⏹遥控窗帘

⏹实习13

⏹智能窗帘

⏹实习14

⏹遥控灯

⏹实习15

⏹遥控门

⏹实习16

⏹声控窗帘

⏹实习17

⏹声控门锁

⏹实习18

⏹声控灯

⏹实习19

⏹指纹锁

⏹实习20

⏹简易照相机

⏹实习21

⏹收发短信

⏹实习22

⏹图像留言

⏹实习23

⏹手机短信报警

⏹实习24

⏹手机查询家中温度

⏹实习25

⏹手机查询家中湿度

⏹实习26

⏹手机控制家电

⏹实习27

⏹手机控制窗帘

⏹实习28

⏹手机控制灯光

⏹实习29

⏹手机开门

⏹实习30

⏹迷你服务器

⏹实习31

⏹网络收发短信

⏹实习32

⏹网络控制家电

⏹实习33

⏹网络控制窗帘

⏹实习34

⏹网络控制灯光

⏹实习35

⏹网络控制门锁

⏹实习36

⏹网络查看室内温湿度

⏹实习37

⏹网络摄像头

⏹实习38

⏹网络对讲机

⏹12个创新方案

⏹创新方1

⏹多功能电子日历

⏹创新方案2

⏹多功能报警器

⏹创新方3

⏹听话的窗帘

⏹创新方案4

⏹局域网可视对讲

⏹创新方5

⏹网络监控

⏹创新方案6

⏹远程数字温度计

⏹创新方7

⏹远程数字湿度计

⏹创新方案8

⏹考生指纹识别仪

⏹创新方9

⏹自制手机

⏹创新方案10

⏹自制照相机

⏹创新方11

⏹简单人脸识别

⏹创新方案12

⏹运动帧检测

⏹6个探索方案

⏹探索方案1

⏹机器视觉导航

⏹探索方案2

⏹看门机器人

⏹探索方案3

⏹语音留言

⏹探索方案4

⏹自制摄影机

⏹探索方案5

⏹智能探测车

⏹探索方案6

⏹Linux移植

⏹适用范围：

适用于本科生、研究生、专科生的通信原理、计算机、自动化、电气、机电一体化等专业学生学习使用，并使用电子创新、电子竞赛、科研项目等领域的老师及学生应用，具有很高的可开发性

3、物联网--智能车辆收费管理系统（型号：

SP-WSNCE17A）

建议配2套,划分兴趣小组

应用技术：

在产品技术上采用了无线网络技术、物联网射频识别（RFID）技术、嵌入式系统技术以及图像处理等技术。

在产品设计上充分利用了

主要功能：

采用上下位控制，在远程控制方面采用了S3C2440嵌入式系统平台，下位机采用16位SPCE061A单片机控制，实现了车辆信息数据库建立、车辆拍照、远程车位查询、小区监控等功能。

适用范围：

物联网工程专业、通信、嵌入式、电子信息、计算机、自动化、机电一体化等专业应用的教学及科研中使用，并适用于电子竞赛及创新中的应用。

上位机部分

核心板；S3C244064Mnandflash64MDRAM8MNorflash；

摄像头；OV7720CMOS摄像头、USB摄像头；

320x24026W色TFT真彩高品质液晶显示器;

Wifi802.11b/g54M;

供电电源；5V;

下位机部分

核心板；外部时钟为32768Hz，内部倍频最高可至49MHz；FlashROM：

64Kbyte的16bitFlash；

RAM：

4KByte的16bitSRAM；I/O：

32位IO口；ADC：

8路10位ADC.最高转换速率为96KHz。

DAC：

2路10位DAC,最高转换速率为100KHz；

供电电源；5V，2A的标准直流稳压电源；

传感器；红外探测传感器；

舵机；转动角度为180的舵机；

LCD；128*64的液晶模组；

RFID部分

读卡芯片；采用PHILIPS高度集成读卡芯片MFRC522及其兼容芯片；符合ISO14443TYPEA/MIFARE标准；支持MifareoneS50,S70及其兼容卡片；

UART；适用于PC机或8位UART的单片机，默认波特率19200BPS；

超低功耗，最小读卡电流36mA（VCC=3.3V）；

读写距离；20-100mm（与天线尺寸有关）；

超小体积，仅32.5mm×17.5mm；

串口波特率；19200；

典型工作电源；4.5-5.5V；

读卡电流；5V/54mA；

4、物联网--智能温室控制实训系统（型号：

SP-WSNCE18A）

建议配2套，划分兴趣小组

功能特点：

⏹物联网智能温室控制实训系统采用当前热门的物联网技术、嵌入式技术和无线传感器网络技术相结合的方法，精心挑选各种传感器（温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、人体红外感应传感器），高精度测量温室大棚生产过程中的参数，智能控制温室内温度、湿度通风状况等，自动实现保温、保湿和历史数据的记录，视频监测温室内部环境,

⏹该系统还具有远程访问与控制功能。

适应范围：

基本器件列表：

设备名称

数量

设备名称

数量

ARM9嵌入式实验仪

1台/套

GPRS模块

1个/套

无线路由器

1个/套

网线

1根/套

无线网卡

1个/套

USB接口连接线

1根/套

USB摄像头

1个/套

摄像头支架

1个/套

ZigBee协调器

1个/套

ZigBee路由器

1个/套

ZigBee温湿度传感器节点

2个/套

ZigBee光照度传感器节点

1个/套

ZigBee热释红外传感器节点

1个/套

ZigBee控制节点

1个/套

5vUSB接口供电加湿器

1个/套

5vUSB接口供电加热器

1个/套

5vUSB接口供电风扇

1个/套

5v电池盒

6个/套

5v开关电源

1个/套

9v开关电源

2个/套

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