无线传感网络操作系统实验4

Ｃeｎt ｒal SouｔｈUniveｒsiｔｙ无线传感器网络实验报告学院:班级:学号：姓名：时间:指导老师：第一章基础实验１了解环境1.１实验目的安装 IAＲ开发环境。

CC2530 工程文件创建及配置。

源代码创建,编译及下载。

1.2 实验设备及工具硬件:ＺＸ２53０A 型底板及CC2530 节点板一块,USB 接口仿真器,PC 机软件:PC 机操作系统 WｉnXP，IＡＲ集成开发环境，TI 公司的烧写软件。

1.３实验内容１、安装IAR 集成开发环境IAR 集成开发环境安装文件所在光盘目录:物联网光盘\工具\C Ｄ-EW8051-７60１2、ZＩBGEE 硬件连接安装完ＩAR 和 Sｍartｒf Fｌaｓh Prｏｇrａmｍｅr 之后,按照图所示方式连接各种硬件，将仿真器的２0 芯 JTAＧ口连接到ＺX2５30A 型 CC2５30 节点板上，USB 连接到ＰC 机上，RS-23２串口线一端连接ZX2530A 型 CC253０节点板，另一端连接 P Ｃ机串口。

3、创建并配置 CC2530 的工程文件IAＲ是一个强大的嵌入式开发平台，支持非常多种类的芯片。

IAR 中的每一个 Proｊecｔ，都可以拥有自己的配置，具体包括Ｄevice 类型、堆/栈、Ｌinkeｒ、Deｂuｇger 等。

（１）新建Ｗoｒｋsｐace 和Pｒoｊｅct首先新建文件夹leｄｔest。

打开 IAR,选择主菜单Filｅ -＞New -> Worksｐａce 建立新的工作区域。

选择Pｒojeｃt -＞Creａte Ｎeｗ Projｅct -> Emｐｔy Prｏｊect,点击 OK，把此工程文件保存到文件夹ｌedtest 中,命名为：leｄtest.ｅwp(如下图)。

(2）配置Leｄtｅsｔ工程选择菜单Ｐrojecｔ－＞Optｉons...打开如下工程配置对话框选择项 General Optioｎs，配置 Tarｇet 如下Dｅvice：ＣC25３0;（3）Ｓtack/Heaｐ设置：XDAＴA stack sizｅ:0x1FF(4）Debugger 设置：Driｖｅr：Texａs Instruments （本实验为真机调试,所以选择TI；若其他程序要使用IAＲ仿真器，可选 Simulatoｒ）至此，针对本实验的IＡR 配置基本结束.4、编写程序代码并添加至工程选择菜单 File－>New－>Fiｌｅ创建一个文件，选择Ｆile->Save 保存为ｍaｉn.ｃ将 maiｎ.c 加入到 leｄtest 工程,将实验代码输入然后选择 Pｒoject->Reｂｕｉld All 编译工程编译好后,选择Proｊect－>Dｏwｎloａd and dｅbug 下载并调试程序下载完后，如果不想调试程序,可点工具栏上的按钮终止调试。

一、实验目的1. 了解无线传感网络的基本概念、组成和结构。

2. 掌握无线传感网络的基本操作和实验方法。

3. 通过实验，验证无线传感网络在实际应用中的可靠性和有效性。

二、实验内容1. 无线传感网络基本概念及组成无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量传感器节点组成的分布式网络系统，用于感知、采集和处理环境信息。

传感器节点负责采集环境信息，并通过无线通信方式将信息传输给其他节点或中心节点。

无线传感网络主要由以下几部分组成：（1）传感器节点：负责感知环境信息，如温度、湿度、光照等。

（2）汇聚节点：负责将多个传感器节点的信息进行融合、压缩，然后传输给中心节点。

（3）中心节点：负责收集各个汇聚节点的信息，进行处理和分析，并将结果传输给用户。

2. 无线传感网络实验（1）实验环境硬件平台：ZigBee模块、ZB-LINK调试器、USB3.0数据线、USB方口线两根、RJ11连接线；软件平台：WinXP/Win7、IAR开发环境、SmartRFFlashProgrammer、ZigBeeSensorMonitor。

（2）实验步骤① 连接硬件设备，搭建无线传感网络实验平台；② 编写传感器节点程序，实现环境信息的采集；③ 编写汇聚节点程序，实现信息融合和压缩；④ 编写中心节点程序，实现信息收集和处理；⑤ 测试无线传感网络性能，包括数据采集、传输、处理等。

（3）实验结果分析① 数据采集：传感器节点能够准确采集环境信息，如温度、湿度等；② 传输：汇聚节点将多个传感器节点的信息进行融合和压缩，传输给中心节点；③ 处理：中心节点对采集到的信息进行处理和分析，生成用户所需的结果；④ 性能：无线传感网络在实际应用中表现出较高的可靠性和有效性。

三、实验总结1. 无线传感网络是一种新型的网络技术，具有广泛的应用前景；2. 通过实验，我们掌握了无线传感网络的基本操作和实验方法；3. 无线传感网络在实际应用中具有较高的可靠性和有效性，能够满足各种环境监测需求。

无线传感网络技术实验报告个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================无线传感网络技术实验报告学院 : 物理与机电工程学院专业 : 电子科学与技术班级 : 2013级2班学号 :姓名 :指导老师 :感谢你来到我的生命中,带来了美丽、快乐,感谢你给了我永远珍视的记忆。

==================================================================== ===欢迎下次再来学习个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================个人文档:欢迎来到我的豆丁文档，请在阅读后给予评价～谢谢～======================================================================== ====================一、 ADC的采样实验实验的目的:通过本次实验了解到了CC2530 ADC的相关寄存器的详细配置;通过本次实验了解到了CC2530的ADC单次采集功能的运用。

实验的内容:1. 根据相关的实验配置ADC寄存器;2. 为了实现可调电阻的电压采集。

实验设备:硬件部分:ZIGBEE调试底板一个 ZIGBEE的仿真器一个;ZIGBEE模块板一个电源一个软件部分:IAR751的安装包仿真器驱动程序实验的原理:0端口的引脚的信号作为ADC的输入，本次实验的ADC 有三种种类的控制寄存器，他们分别为:ADCCON1, ADCCON2 和ADCCON3，这些寄存器用于配置ADC，通过这个来并报告试验结果。

《无线传感网络技术与应用》实验报告目录一、研究背景 (1)二、研究内容 (1)三、传感器原理介绍 (1)（一）MQ-2 气体传感器简介 (1)（二）声音检测传感器简介 (2)（三）声光报警器原理 (3)（一）烟雾传感器模块 (4)（二）声音检测传感器模块 (5)（三）声光报警器模块 (7)（四）协调器与终端模块 (8)五、实验分析 (9)（一）烟雾传感器数据分析 (9)(二）声音检测传感器模块数据分析 (9)(三）声光报警检测传感器模块数据分析 (10)六、实验中出现的问题 (11)（一）打开文件存在缺失 (11)（二）串口无法识别 (11)（三）安装stm8或stem32时无法打开文件 (11)（四）做数据透传模型实验时无法通信 (11)七、实验总结 (11)一、研究背景近几年，随着我国经济的不断发展和构建和谐社会理念的提出，特别是重大工程对安防行业的刺激和需求，安防行业面临着前所未有的发展机遇。

结合当前先进技术提高安全防范系统性能，成为当前安防发展的一个重要课题。

在分析了无线传感网络在国内外安防系统应用现状的基础上，针对安防系统存在的问题，提出一种基于无线传感网络的智能安防系统设计方案。

与传统安防系统相比，具有免布线、费用低、布置方便等优点。

在综合考虑了当前流行的无线通信技术后，选择具有数据吞吐量小、低功耗、网络容量大等优点的ZigBee 技术作为构建智能安防无线通信网络的关键技术。

可以预计，ZigBee 技术将在家庭智能化、安防行业、工业控制等领域获得广泛应用。

二、研究内容本次课题研究涉及到三个传感器，分别是烟雾传感器、声音检测传感器、声光报警传感器，通过相关程序的烧写到实验板上，根据每个传感器的特点对每个传感器进行测试，通过观察串口终端的数字变化，检查外部环境的变化是否有数据变化。

最后根据实验现象进行总结分析。

三、传感器原理介绍（一）MQ-2 气体传感器简介MQ-2 气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。

第4章 无线传感器网络技术-习题解答4-1传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在哪些现实约束？答：传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在以下一些现实约束。

1.电源能量有限传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。

由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域环境复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。

如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要挑战。

如何让网络通信更有效率，减少不必要的转发和接收，不需要通信时尽快进入睡眠状态，是传感器网络协议设计需要重点考虑的问题。

2.通信能力有限无线通信的能量消耗与通信距离的关系为：其中，参数n 满足关系2<n <4。

n 的取值与很多因素有关，例如传感器节点部署贴近地面时，障碍物多干扰大，n 的取值就大；天线质量对信号发射质量的影响也很大。

考虑诸多因素，通常取n 为3，即通信能耗与距离的三次方成正比。

随着通信距离的增加，能耗将急剧增加。

因此，在满足通信连通度的前提下应尽量减少单跳通信距离。

由于节点能量的变化，受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。

在这样的通信环境和节点有限通信能力的情况下，如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信需求是传感器网络面临的挑战之一。

3.计算和存储能力有限传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求它价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。

为了完成各种任务，传感器节点需要完成监测数据的采集和转换、数据的管理和处理、应答汇聚节点的任务请求和节点控制等多种工作。

如何利用有限的计算和存储资源完成诸多协同任务成为传感器网络设计的挑战。

4-2举例说明无线传感器网络的应用领域。

答：传感器网络的应用前景非常广阔，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管n E kd理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。

无线传感器作业1.1：传感器网络节点使用的限制因素有哪些？1.电源能量有限传感器节点体积微小通常只携带能量十分有限的电池。

2.通信能力有限3.计算和存储能力有限，传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求他价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。

1.2：网络传感器有哪些特点？1.自组织性2.数据为中心3.应用相关性4.动态性5.网络规模6.可靠性2.1：按照节点功能和结构层次划分，将传感器网络的结构有哪几种？各有什么特点？答：1.平面网络结构拓扑结构简单，易维护具有较好的健壮性事实上就是一种，a d h o c网络结构的形成。

由于没有中心管理节点，故采用自组织协同算法组成网络，其组网算法比较复杂。

2.分级网络结构：网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络覆盖率和可靠性。

3.混合网络结构：同级网络结构相比较，支持功能更强大，但所需要的硬件成本更高。

4.m e s h网络结构：由无线节点构成网络，按mes h拓扑结构部署，网内有个节点至少可以和一个其他节点通信支持多跳路由，功耗限制和移动性取决于节点类型及应用的特点，存在多种网络接入方式。

2.2：传感器半径r，被监测区域面积为A，要求达到概率为p的覆盖率，确定传感器数目。

3.1：WSN数据链路层中的媒体访问控制和误差控制的基本思想是什么？媒体访问控制：①对于感知区域内密集布置节点的多跳无线通信，需要建立数据通信链路以获得基本的网络基础设施。

②为了使无线传感器节点公平有效的共享通信资源，需要对共享媒体的访问进行管理。

误差控制：一般基于ARQ的误差控制，主要采用重新传送发费和管理发费。

具有低复杂的编码与解码方式的简单误差控制码可能是无线传感器网络中误差控制的最佳解决方案。

3.2:传输层中的Event-to-sink传输和Sink-to-Sensors传说的基本思想是什么？Event-to-sink由于无线传感网络中存在大量的数据流，Sink节点需要获得一定精度，Event-to-sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink’节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包的可靠传递。

一、实训背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感网作为物联网的核心技术之一，在环境监测、智能家居、工业控制等领域扮演着越来越重要的角色。

为了提高我们对无线传感网技术的理解和应用能力，我们开展了为期两周的无线传感网实训。

二、实训目标1. 理解无线传感网的基本原理和组成。

2. 掌握无线传感网的搭建和配置方法。

3. 学习无线传感网的数据采集、传输和处理技术。

4. 熟悉无线传感网在实际应用中的案例。

三、实训内容1. 无线传感网基本原理无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量的传感器节点组成，通过无线通信方式相互连接，协同工作，实现对特定区域进行感知、监测和控制的一种网络系统。

传感器节点通常由传感模块、处理模块、通信模块和能量供应模块组成。

2. 无线传感网搭建与配置实训中，我们使用ZigBee模块搭建了一个简单的无线传感网。

首先，我们需要准备ZigBee模块、无线模块、传感器、电源等硬件设备。

然后，通过编程实现对传感器数据的采集、处理和传输。

在搭建过程中，我们学习了以下内容：- ZigBee模块的硬件连接和编程；- 传感器数据的采集和处理；- 无线通信协议的配置；- 网络拓扑结构的构建。

3. 无线传感网数据采集与传输在实训中，我们使用了温度传感器和湿度传感器进行数据采集。

通过编程，我们将采集到的数据发送到上位机进行显示和分析。

我们学习了以下内容：- 传感器数据的实时采集；- 数据的格式化和压缩；- 无线通信协议的数据传输；- 数据的加密和安全传输。

4. 无线传感网应用案例为了更好地理解无线传感网在实际应用中的价值，我们分析了以下几个案例：- 环境监测：通过无线传感网对空气质量、水质等进行实时监测；- 智能家居：利用无线传感网实现对家庭设备的远程控制和能源管理；- 工业控制：利用无线传感网对生产线进行实时监控和故障预警。

四、实训成果通过本次实训，我们取得了以下成果：1. 掌握了无线传感网的基本原理和组成；2. 熟悉了无线传感网的搭建和配置方法；3. 学会了无线传感网的数据采集、传输和处理技术；4. 深入了解了无线传感网在实际应用中的案例。

zigbee无线传感网络课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握zigbee无线传感网络的基本概念、原理和应用场景。

2. 了解zigbee协议栈的结构、功能及其工作流程。

3. 掌握zigbee网络拓扑结构、节点类型及其配置方法。

技能目标：1. 学会使用zigbee开发工具进行网络编程和调试。

2. 能够搭建简单的zigbee无线传感网络，并进行数据采集、处理和传输。

3. 培养学生运用zigbee技术解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣，激发学习热情。

2. 增强学生的团队协作意识，培养合作解决问题的能力。

3. 培养学生关注社会热点问题，了解zigbee技术在现实生活中的应用，提高社会责任感。

课程性质：本课程属于信息技术领域，旨在让学生了解和掌握zigbee无线传感网络的基本知识，培养实际操作能力和创新思维。

学生特点：本课程针对的是高年级学生，他们在前期课程中已具备一定的编程基础和网络知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握zigbee 技术，鼓励学生开展团队合作，提高解决问题的能力。

在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习过程中形成正确的价值观。

通过分解课程目标为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. zigbee基本概念与原理- 无线传感网络概述- zigbee技术特点与应用场景- zigbee协议栈结构与工作原理2. zigbee网络结构与配置- zigbee网络拓扑结构- 节点类型及其功能- 网络配置与优化方法3. zigbee编程与调试- 开发工具与环境介绍- zigbee协议栈编程- 程序调试与故障排除4. 数据采集、处理与传输- 传感器节点数据采集- 数据处理与融合- 无线数据传输技术5. zigbee应用案例与实战- 现实生活中的zigbee应用案例- 实战项目：搭建简单的zigbee无线传感网络- 数据分析与优化教学内容安排与进度：第一周：介绍无线传感网络与zigbee基本概念、原理第二周：学习zigbee网络结构与配置方法第三周：掌握zigbee编程与调试技巧第四周：学习数据采集、处理与传输技术第五周：分析zigbee应用案例，进行实战项目设计与实施第六周：项目总结与成果展示，数据分析与优化教材章节关联：《信息技术》第四章：无线传感网络《信息技术》第五章：zigbee技术及应用《信息技术》实践教程：zigbee编程与实战案例三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：通过系统讲解zigbee无线传感网络的基本概念、原理、协议栈结构等内容，为学生奠定扎实的理论基础。

无线传感器网络作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII无线传感器作业1.1：传感器网络节点使用的限制因素有哪些？1.电源能量有限传感器节点体积微小通常只携带能量十分有限的电池。

2.通信能力有限3.计算和存储能力有限，传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求他价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。

1.2：网络传感器有哪些特点？1.自组织性2.数据为中心3.应用相关性4.动态性5.网络规模6.可靠性2.1：按照节点功能和结构层次划分，将传感器网络的结构有哪几种各有什么特点答：1.平面网络结构拓扑结构简单，易维护具有较好的健壮性事实上就是一种，a d h o c网络结构的形成。

由于没有中心管理节点，故采用自组织协同算法组成网络，其组网算法比较复杂。

2.分级网络结构：网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络覆盖率和可靠性。

3.混合网络结构：同级网络结构相比较，支持功能更强大，但所需要的硬件成本更高。

4.m e s h网络结构：由无线节点构成网络，按mes h拓扑结构部署，网内有个节点至少可以和一个其他节点通信支持多跳路由，功耗限制和移动性取决于节点类型及应用的特点，存在多种网络接入方式。

2.2：传感器半径r，被监测区域面积为A，要求达到概率为p的覆盖率，确定传感器数目。

3.1：WSN数据链路层中的媒体访问控制和误差控制的基本思想是什么？媒体访问控制：①对于感知区域内密集布置节点的多跳无线通信，需要建立数据通信链路以获得基本的网络基础设施。

②为了使无线传感器节点公平有效的共享通信资源，需要对共享媒体的访问进行管理。

误差控制：一般基于ARQ的误差控制，主要采用重新传送发费和管理发费。

具有低复杂的编码与解码方式的简单误差控制码可能是无线传感器网络中误差控制的最佳解决方案。

3.2:传输层中的Event-to-sink传输和Sink-to-Sensors传说的基本思想是什么？Event-to-sink由于无线传感网络中存在大量的数据流，Sink节点需要获得一定精度，Event-to-sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink’节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包的可靠传递。

《无线传感器网络实验报告》指导教师：卫琳娜班级：物联网1３1班实验箱序号：３，13等组员姓名学号:程少锋(注:报告中有部分实验截图）实验日期：2０1６年4月28日3,4节实验一、软硬件平台使用［１]感知 RF2 实验箱-ＷSN 系统结构该系统根据不同的情况可以由一台计算机,一套网关,一个或多个网络节点组成。

系统大小只受ＰC 软件观测数量，路由深度,网络最大负载量限制。

感知 RF2 实验箱无线传感器实验平台内配置ZigBee20０7/PRO 协议栈在没有进行网络拓补修改之前支持 5 级路由,3110１个网络节点。

传感器网络系统结构图如下图所示。

[2］感知 RF2 实验箱-ＷＳN 系统工作流程基于ＺiｇBee２007/ＰＲＯ协议栈无线网络,在网络设备安装过程，架设过程中自动完成。

完成网络的架设后用户便可以由PC 机发出命令读取网络中任何设备上挂接的传感器的数据，以及测试其电压。

[3]感知ＲF2 实验箱-WSN 硬件介绍感知 RF２物联网实验箱的无线传感器网络开发平台主要硬件包括:C51RF-ＣC２５30-WSN 仿真器、ZigBｅe 无线高频模块、节点底板、传感器模块以及其它配套线缆等。

网关节点由节点底板+ZiｇBee 无线高频模块组成。

传感器节点由节点底板+ＺiｇBee 无线高频模块组成+传感器模块组成。

路由节点硬件组成与传感器节点相同,软件实现功能不同。

［4]实验目的：熟悉实验平台前期架构,便于后面程序的烧写。

[5]实验步骤：１安装必要软件(实际实验室中软件已经下载安装完毕，只要通过仿真器C5１RF-3进行程序在线下载、调试、仿真即可)1)在实验室机器E盘的《无线龙实验箱相关资料/无线传感器实验资料20160４》中安装 Zi ｇBeｅ开发集成环境ＩAR7.５1A，详细请参考“\C51RF－CC２530-ＷSN 使用说明书＼”目录下的“IAＲ安装与使用”。

2)安装传感器网络PC 显示软件环境,软件位于“\Ｃ51ＲF－ＣC2530－ＷSN 开发软件\Ｃ51RF-CC253０-WSN 监控软件”目录下的“Framｅwork Veｒsion 2.0.ｅxe”3)安装网关与计算机 USＢ连接驱动，驱动位于“＼C５1RF-CＣ２530-WSN 开发软件＼”目录下的“CP2102”。

无线传感网络在环境监测中的实际操作案例无线传感网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是由大量分布式传感器节点组成的网络系统，通过传感器节点之间的通信和协同工作，实现对环境中各种参数的实时监测和数据采集。

WSN在环境监测领域具有广泛的应用，不仅能够提供实时监测数据，还能够帮助我们更好地了解环境变化情况，为环境保护和资源管理提供重要依据。

在环境监测领域，WSN的实际操作案例有很多。

以下以火山活动监测和空气质量监测为例，介绍WSN在这两个领域中的应用案例。

1. 火山活动监测案例火山活动监测是预测火山爆发、监测火山气体等参数的变化，以提醒当地居民并为相关决策机构提供依据。

采用WSN 进行火山活动监测可以提高监测的精确度和实时性。

WSN传感器节点可以被布置在火山周围，以多个节点形成一个网络系统，实时监测火山中的地震、温度、压力等参数变化。

当地震频率和幅度超过预设阈值时，节点之间将通过无线通信相互传递信息，并向数据中心发送警报，以便及时采取措施。

此外，WSN还可以用于监测火山喷发过程中的气体排放。

传感器节点可以安装在火山口附近，测量二氧化硫、一氧化碳等气体的浓度。

节点之间通过无线传输将监测数据传送至数据中心，并生成气体浓度图像，帮助科学家和当地政府全面了解火山活动情况。

2. 空气质量监测案例空气质量监测对于城市环境管理和公众健康至关重要。

传统的空气质量监测方法需要建立固定的监测站点，成本较高且覆盖范围有限。

而WSN通过灵活的部署方式可以实现对大范围内空气质量的实时监测。

在城市中布置大量的传感器节点，测量空气中的环境参数如PM2.5、PM10、CO2、CO等。

这些传感器节点通过无线通信将收集的数据传输至数据中心。

数据中心根据收集到的数据生成空气质量地图，并实施分析和预测模型，为政府和公众提供空气质量状况的准确信息。

此外，WSN还可以结合移动节点，实现对特定区域的移动空气质量监测。

无线传感器网络作业无线传感器作业1.1：传感器网络节点使用的限制因素有哪些？1.电源能量有限传感器节点体积微小通常只携带能量十分有限的电池。

2.通信能力有限3.计算和存储能力有限，传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求他价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。

1.2：网络传感器有哪些特点？1.自组织性2.数据为中心3.应用相关性4.动态性5.网络规模6.可靠性2.1：按照节点功能和结构层次划分，将传感器网络的结构有哪几种？各有什么特点？答：1.平面网络结构拓扑结构简单，易维护具有较好的健壮性事实上就是一种，a d h o c网络结构的形成。

由于没有中心管理节点，故采用自组织协同算法组成网络，其组网算法比较复杂。

2.分级网络结构：网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络覆盖率和可靠性。

3.混合网络结构：同级网络结构相比较，支持功能更强大，但所需要的硬件成本更高。

4.m e s h网络结构：由无线节点构成网络，按mes h拓扑结构部署，网内有个节点至少可以和一个其他节点通信支持多跳路由，功耗限制和移动性取决于节点类型及应用的特点，存在多种网络接入方式。

2.2：传感器半径r，被监测区域面积为A，要求达到概率为p的覆盖率，确定传感器数目。

3.1：WSN数据链路层中的媒体访问控制和误差控制的基本思想是什么？媒体访问控制：①对于感知区域内密集布置节点的多跳无线通信，需要建立数据通信链路以获得基本的网络基础设施。

②为了使无线传感器节点公平有效的共享通信资源，需要对共享媒体的访问进行管理。

误差控制：一般基于ARQ的误差控制，主要采用重新传送发费和管理发费。

具有低复杂的编码与解码方式的简单误差控制码可能是无线传感器网络中误差控制的最佳解决方案。

3.2:传输层中的Event-to-sink传输和Sink-to-Sensors传说的基本思想是什么？Event-to-sink由于无线传感网络中存在大量的数据流，Sink节点需要获得一定精度，Event-to-sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink’节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包的可靠传递。

一、实验目的本次实验旨在了解无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）的基本原理、组成及工作流程，掌握无线传感网节点的信息采集、数据处理和无线通信等功能，并通过实际操作加深对无线传感网技术的理解和应用。

二、实验原理无线传感网络是由大量廉价的传感器节点组成的分布式网络系统，通过无线通信方式形成多跳自组织的网络。

每个节点具有信息采集、数据处理和无线通信等功能，能够感知、采集、处理和传输环境中的信息。

无线传感网络广泛应用于环境监测、智能控制、智能家居等领域。

三、实验内容1. 实验环境与设备- 传感器节点：ZigBee模块、温湿度传感器、光敏传感器等；- 中心节点：计算机、无线通信模块；- 无线通信设备：无线路由器、网线等；- 软件平台：Node-RED、MQTT服务器等。

2. 实验步骤（1）搭建无线传感网络1. 将传感器节点连接到中心节点；2. 设置中心节点的IP地址和端口号；3. 启动MQTT服务器。

（2）节点配置1. 设置传感器节点的IP地址、端口号、主题等参数；2. 配置传感器节点采集的数据类型。

（3）数据采集与传输1. 传感器节点采集环境数据；2. 传感器节点将采集到的数据发送到中心节点；3. 中心节点接收数据，并进行处理和分析。

（4）数据展示1. 使用Node-RED可视化平台展示传感器节点采集到的数据；2. 分析数据，得出结论。

四、实验结果与分析1. 实验结果实验成功搭建了无线传感网络，传感器节点能够采集环境数据，并将数据发送到中心节点。

中心节点接收数据后，通过Node-RED平台进行可视化展示，方便用户实时了解环境状况。

2. 实验分析（1）无线传感网络能够有效地采集、传输和处理环境数据，为用户提供实时、准确的环境信息。

（2）通过Node-RED平台，可以方便地实现数据的可视化展示，提高数据处理和分析效率。

（3）无线传感网络在实际应用中具有广泛的前景，如环境监测、智能家居、智能交通等领域。

基于无线传感网络的煤矿瓦斯检测系统近年来瓦斯爆炸的安全事故频频发生，严重威胁了生产的安全，给国家和人民造成重大的损失。

其中一个很重要的原因就是瓦斯生产的安全，给国家和人民造成了重大损失。

其中，一个很重要的原因就是瓦斯监控设备不能很好地发挥作用。

传统的瓦斯监控设备，监控范围有限，并且基本采用有线模式传输信号，在矿井中使用十分不便。

而无线传感器网络存在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络，其目的是采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并通过无线模块发送给观察者。

是集数据的采集、融合、分析、传输于一体，具有展开快速、可靠稳定、可维护性好等特点，特别适用于环境恶劣、不方便人工监控和通过有线网络监控的场所。

如果将其应用于煤矿中，配上上层监控软件，可以很好地实现对煤矿内重点区域瓦斯浓度的实时监控、显示和预警，对煤矿的安全生产起着非常重要的作用。

下面就提出一种基于无线传感网络的煤矿瓦斯预警系统的设计方法。

1、系统构架设计矿井瓦斯监测系统由监测传感器、井下分站、信息传输系统和地面中心等部分组成。

井下分站和地面中心站的连接部分即是信息传输系统。

信息传输系统按结构可以分为放射状、环状和树状三种。

在同等的监控容量的情况下，减少系统的分支，井下各分站就近接入由井上中心站下来的系统电缆。

在无线通信设计中井下现有光纤通信系统相当于树的主干，井下各分站由无线通信系统中的主节点代替，各个主节点接入多个无线传感器子节点，每个主节点与其接入的子节点构成一组。

井巷瓦斯监测无线通信系统是结合井下现有光纤通信系统和无线瓦斯传感器网络提出的一种瓦斯监测系统。

利用每一个传感器均具有的检测功能，同时又具有信号的接收、处理、判断、控制检测系统开关、发送以及根据信号对检测系统开关进行控制的特点。

2、传感器节点设计传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块及电源模块4部分组成,如图2所示。

传感器模块负责监测区内信息的采集和数据转换;处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,接收和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信,交换控制消息和收发采集数据;电源模块为传感器、处理器及无线模块提供运行所需的能量,并对其进行管理,以达到最大的使用效率。

无线传感器网络设计与实践基础实验教程与任务书东南大学仪器科学与工程学院远程测控实验室1032014年3月基础实验一开发软件与驱动安装与使用LED自动闪烁及按键控制实验一、开发软件与驱动安装与使用1、IAR_EW8051-751A安装与使用1.1IAR嵌入式集成开发环境，是IAR系统公司设计用于处理器软件开发的集成软件包，包含软件编辑，编译，连接，调试等功能。

包含用于ARM软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for ARM，用于ATMEL公司单片机软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for AVR，CVT-IOT 采用用于兼容8051处理器软件开发的集成开发环境IAR Embedded Workbench for 8051，用于TI公司的CC24XX及CC25XX家族无线单片机的底层软件开发，Zigbee协议移植。

1.2光盘/开发工作及相关驱动/IAR软件/IAR_EW8051-751A.rar，解压后运行Setup.exe；选择Full模式以及默认安装路径。

1.3环境配置步骤（1）Project/create new project->empty project，点击Ok后，保存工程。

（2）Project/Option/General Options/Device information –>devices/Texas Instruments/CC2530.i51，点击打开。

（3）Project/Option/Linker->勾选output file的override default, 将XXX.d51改成XXX.hex。

勾选Format的Other选项。

点击Ok，这样编译后自动生成烧写文件。

（4）需要下载调试运行，Project/Option/Debugger, Device 中选择exas Instruments2、ZigBee协议栈安装与使用2.1 Z-Stack根据IEEE 802.15.4和ZigBee 标准分为以下几层：API（ApplicationProgramming Interface），HAL（Hardware Abstract Layer），MAC（Media Access Control)，NWK（Zigbee Network Layer），OSAL（Operating System Abstract System），Security，Service，ZDO（Zigbee Device Objects）。