西安交通大学无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告

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实验一  ZigBee网络设备类型设置基础实验及协调器、路由器和终端的设置 

一、实验目的 

1、学习和掌握IAR软件的安装。

2、学习和掌握ZigBee协议栈在IAR软件开发环境中的应用。

3、学习和掌握协调器、路由器和终端的实质。

二、实验设备 

（1）硬件设备

PC机一台；

CC2530-DEBUG仿真器一台；  

ZigBee通信模块（插接在传感器模块的ZigBee通信模块）；

ZigBee协调器（插接在嵌入式网关或PC机上的ZigBee通信模块）。

（2）软件工具

IAR Embedded Workbench Evaluation for 8051 版；

PL2303-USB转串口驱动程序；

串口调试软件。

三、实验内容及结果

（1）仿真器的连接

在设置ZigBee的设备前应将仿真器与被设置的设备及PC机正确连接。仿真器有两个接口，其中一个是USB接口，另一个是仿真接口。仿真器配有一条USB连线和一条仿真器连线，USB连线的一端插在仿真器上的USB接口上，另一端插在计算机的任一USB口上，该仿真器由计算机的USB口供电。仿真器连线的一端插入仿真器的仿真接口，另一端插入需要使用的ZigBee通信模块的仿真器接口上，本实验箱的协调器的仿真接口在自身的电路板上，实验箱内的其它应用电路的ZigBee通信模块的仿真器接口在应用电路的电路板上，如传感器右侧的仿真接口即为插接在该传感器上的通信模块的仿真接口。

（2）协调器的设置

将仿真器的仿真线的一端插入仿真器，另一端插入协调器模块的仿真口；将仿真器USB连线的一端插入仿真器，另一端插入电脑的USB口；将协调器插接在计算机的任意一个USB口上，协调器模块由计算机的USB口供电，协调器模块的电源指示灯亮。

具体步骤如下：

1） 协调器模块的连接；

2） 打开 IAR Embdded Workbench 软件； 

3） 打开工程文件；  

4） 选择协调器设备模块； 

5） 设置协调器模块的预编译选项；

6） 设置协调器预编译文件； 

7） 、添加协调器预编译文件的路径（识别设备类型的关键部分）；

8） 设置协调器连接库文件路径； 

9） 协调器编译下载并使用串口调试程序测试结果。    

实验结果：

（3）路由器的设置 

具体步骤：

1）路由器模块的连接； 

2）选择路由器设备模块； 

3）设置路由器模块的预编译选项；

4）设置路由器编译文件； 

5）添加路由器预编译文件的路径（识别设备类型的关键部分）；

6）设置路由器连接库文件路径； 

7）路由器编译下载并使用串口调试程序测试结果。  

实验结果：

（4）终端的设置 

具体步骤：

1）终端设备的连接； 

2）选择终端设备模块；

3）设置终端设备模块的预编译选项；  

4)选择终端的预编译文件；

5)添加终端预编译文件的路径（识别设备类型的关键部分）；

6)设置终端连接库文件路径；

7)终端编译下载并使用串口调试程序测试结果。

实验结果：

四、实验心得

通过本次实验的学习，我对Zigbee网络有了更加深入地了解，不仅仅局限于理论知识，在实际生活中也能够对Zigbee网络进行相关操作。同时我还学习和掌握了IAR软件和串口调试软件的使用方法，掌握了协调器、路由器和终端的设置方法。

实验二、 ZigBee协议栈网络设置基础实验

一、实验目的

1、学习和掌握ZigBee 协议栈在IAR软件开发环境中网络拓扑结构的设置。 

2、学习和掌握ZigBee 协议栈在IAR软件开发环境中信道的设置。 

3、学习和掌握ZigBee 协议栈在IAR软件开发环境中网络地址（PAN ID）的设置

4、学习和掌握ZigBee 协议栈在IAR软件开发环境中网内地址的分配方式设置。

二、实验设备

（1）硬件设备 

ZigBee协调器； 

光照度传感器节点板；

位移传感器节点板； 

热电阻传感器节点板；

电机测速节点板； 

PC机一台； 

CC-DEBUG仿真器一台。

（2）软件工具 

IAR Embedded Workbench Evaluation for 8051 版；

PL2303-USB转串口驱动程序； 

串口调试软件。

三、实验要求

ZigBee 网络有三种网络拓扑结构，即星形网络拓扑结构、数形网络拓扑结构和网形网

络拓扑结构，三种网络结构的特点和优缺点已在ZigBee 概述及基础实验进行了介绍，本实验不再赘述。本实验的任务是熟悉和掌握网络的设置并根据实验箱的硬件条件建立一个小型的ZigBee 星形网络和一个小型的ZigBee 树形网络。

四、实验内容及结果

首先进行设置信道和修改网络号，根据指导书提供的箱子对应信道号，修改程序源代码，进行信道和网络号的设定。接着进行网内地址的分配，网内地址的分配方式很简单，不需做任何处理，协议栈中默认的网内地址为分布式分配机制。接下来进行组网方式的设置，以星型组网方式为例，星形网络只能选择分布式寻址方式（不能选择随机寻址方式），预编译中不需要定义ZIGBEEPRO。在NWK目录下的文件中，进行指导书要求的修改和操作，最后编译并下载到各节点，验证试验结果。

（1）ZigBee 星形网实验

具体步骤：

1）设置信道（以协调器为例）；

2）设置网络号 ；

3）网内地址的分配方式； 

4）设置星形网络拓扑结构 

5）编译下载各节点代码； 

6）验证试验结果。

实验结果：

（2）ZigBee 树形网实验

具体步骤：

1)设置信道（以协调器为例；

2)设置网络号；

3)网内地址的分配方式； 

4)设置树形网络拓扑结构； 

5)编译下载各节点代码；

6)验证试验结果。

实验结果：

五、实验心得

在这次实验中，我学习并初步掌握了ZigBee组网的三种主要方式，不过我只完成了ZigBee 星形网和树形网实验。在实验过程中，遇到了有部分传感器节点不能连接的问题，经验证后发现是硬件坏了，最后换了硬件便可以完成实验。最后，很感谢老师的耐心帮助！

实验三、网络协调器与传感器传感网实验

一 实验目的    

1、熟练掌握传感网数据通信协议的应用；

2、掌握光照度采集的原理；

3、在zigbee协议栈中添加光照度的采集；

4、掌握串口在zigbee协议栈中的底层驱动；

5、掌握ADC在zigbee协议栈中的底层驱动；

二、实验设备

（1）硬件设备

光照度传感器电路板一块、网络协调器一块、PC机一台、CC-DEBUG仿真器一台。

（2）软件工具

 IAR Embedded Workbench Evaluation for 8051 版、 PL2303-USB转串口驱动程序、 串口调试软件。

三、实验原理流程介绍

本实验中，光照度为采集类节点，采集信号类型为电压型，光照度传感器的原理以及硬件电路的设计参照传感器实验指导书。因为输出是电压型模拟量信号，所以需要采用AD转换。有关在协议栈中ADC 底层驱动程序添加和参考节介绍。光照度传感器节点定时将采集的光照度通过zigbee无线网络发送数据到网络协调器，采集周期为500毫秒。不需要网络协调器发送控制命令控制热电阻节点。（加速度传感器、温湿度传感器、天然气浓度传感器与此原理流程相似，不再赘述。）

四、实验内容及结果

打开工程文件，配置箱子号、网络号和信道号，添加底层ADC采集硬件驱动之后应用层任务初始化及液晶屏初始化，按照实验指导书要求修改源代码，应用层任务处理函数，在应用层添加zigbee无线接收数据的处理，在传感器节点采集数据处理函数中添加光照度采集的信号处理，最后编译下载到节点传感器。（加速度传感器、温湿度传感器、天然气浓度传感器与此原理流程相似，不再赘述。）

具体步骤：

1）打开工程文件；  

2）配置箱子号、网络号和信道号；  

3）添加底层 ADC 采集硬件驱动；

4）应用层任务初始化及液晶屏初始化； 

5）应用层任务处理函数； 

6）在应用层添加 zigbee 无线接收数据的处理； 

7）在传感器节点采集数据处理函数中添加光照度采集的信号处理； 

8）显示实验结果。

实验结果：

五、实验心得

通过这次实验的学习，我掌握了协调器与各类传感器连接并进行数据采集的方法，知道了通过试验箱手机模块的仿真程序，可以实时观测的各传感器的数据和此时网络的组网状态。但是在实验过程中，我的加速度传感器一直无法正常工作，后来发现仍然和上次实验一样，是硬件故障。总之，这两次实验让我学到了一下不同的知识，希望能有更多这样的做实验的机会，让我能学到更多，充实自身。