物联网控制实验室实验指导书(DOC 64页)

物联网安全实验指导书图像对抗样本攻击一、实验目的本实验要求学生能够通过理解对抗样本攻击原理，自己编写代码完成对抗性样本的设计，并测试攻击效果并提交。

二、实验原理对抗样本攻击通过在普通的样本上施加了攻击者设计的微小的扰动，在人类的感知系统几乎无法感知到这样的扰动情况下，使得深度神经网络在面对对抗样本时可能产生误分类。

攻击者不需要参与神经网络的训练过程，但需要目标神经网络的梯度信息来设计对抗样本，但对抗样本攻击存在迁移性，攻击已知参数的白盒模型的对抗性样本，在攻击未知参数的黑盒模型同样可能奏效。

考虑一个深度神经网络分类器f ，由参数θ定义，对于正常样本原本的输出类别用l 0表示，常用的攻击方法包括：● 快速梯度符号法算法通过单步迭代直接生成对抗性攻击样本，通过直接约束了扰动的大小为，只决定扰动的方向，对于无导向性的攻击，对抗样本如下给出：x =x +ϵ⋅sign(∇x L (f (x ),l 0))● 迭代式快速梯度符号法（I-）FGSM 是单步迭代的攻击算法，尽管计算成本极低，但攻击成功率也并不出色，因此可以通过多次迭代得到对抗性攻击样本，在非线性性较强的情况下可以获得显著的成功率提升。

在I-FGSM 迭代过程中，每一步施加的扰动由α控制，最终利用Clip (⋅)操作将样本的扰动裁剪至ϵ的范围内，原因在于多次迭代后的扰动大小已经不由ϵ直接约束，因此需要进行全局约束，每一步迭代的对抗样本x n+1如下给出：x 0=xx n+1=Cilp x ϵ[x n+α⋅sign(∇x L (f (x ),l 0))] ● 投影梯度下降法（PGD ）PGD 算法与I- 算法一样，同样是迭代式的对抗样本攻击算法，唯一的区别在于约束的形式是将对抗样本攻击的扰动投影到以为中心，为邻域的球中，具有更强的拓展性。

每一步迭代的对抗样本如下给出，其中表示投影算法：x 0=xx n+1=∏[x n +α⋅sign(∇x L (f (x ),l 0))]x+ϵ三、实验步骤1. 本实验要求在不调用任何直接生成对抗性样本的库函数的条件下，通过自己设计攻击算法，生成对抗性样本，并将生成的对抗性样本打包提交进行评分。

《物联网原理及应用》课程实验指导书课程编号 390236Z10_总学时 32实验学时 8环境准备1.硬件资源1.1硬件清单1.2 硬件图ZXBee CC2530节点板：仿真器与调试扩展板的连接：仿真器另一头接Mini USB，传感器插在节点板上，注意二排针在左，一排在右。

光敏传感器Photon resistance：用手捂住模块，图标全部灭，同时网关播放报警声；用手电筒照射模块，图标全部亮，同时网关播放报警声。

三轴加速度传感器Acceleration：进入界面后显示 XYZ 轴的值，倾斜节点观察值的变化。

霍尔传感器Hall：当检测到磁铁靠近（注意极性，多尝试几个方向直到某一方向显示数据为0），提示检测到磁场，图标变亮，同时网关播放警报声。

2.软件配置2.1资源下载链接: https:///s/17RQWsvO-ASpGa0ZBazkMxg提取码: epjp2.2 安装IAR Embedded WorkbenchIAR Embedded Workbench IDE 是一款流程的嵌入式软件开发 IDE 环境，ZXBee 接口实验及协议栈工程都基于 IAR 开发，安装包位于Tools/IAR EmbeddedWorkbench/Setup_IAR_Embedded_Workbench.exe，按照默认配置安装即可。

软件需要破解之后方可使用，参考Tools/IAR Embedded Workbench/破解工具中的教程，软件安装完成后，即可自动识别 eww 格式的工程。

SmartRFProgrammer 是 TI 公司提供的一款 Flash 烧写工具，ZXBee 系列 CC2530 无线节点均可通过该工具烧写固件，安装包位于Tools/IAR Embedded Workbench/Setup_Flash_Programmer_1.12.4.exe，按照默认安装即可。

SmartRFProgrammer 工具需要配合 CC2530 仿真器使用，第一次使用会要求安装驱动，默认安装目录C:\Program Files (x86)\Texas Instruments\SmartRF Tools\Drivers\Cebal。

新疆工程学院9310905118 可 14,15《物联网控制实验室》实验指导书主编：徐磊毛昀李文楷审核：何颖电气与信息工程系二0一一年十二月前言实验是自动化相关专业学科学习的一个重要学习环节，合理的安排实验内容能够巩固学生在课堂上所学习的理论知识，提高学生的应用能力和动手操作能力，为其从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。

为适应科学技术发展和提高学生的能力水平的需要，在教学实践的基础上，编写了相应的实验教材，适合我校自动化相关专业的学生。

本实验室总共开设十个实验，实验内容的安排遵循由浅入深，由易到难的规律。

使学生通过本实验课程能够充分掌握可编程控制器相关领域的应用知识。

本书在编写过程中得到系部、学校各级领导的大力支持与指导，在此表示深深的感谢。

由于编者水平所限，时间仓促，书中错误及欠缺之处难免，真诚希望读者批评指正。

编者2011年12月新疆工业高等专科学校目录第一篇基础篇 (1)1.1 物联网控制系统概述 (1)1.2物联网控制系统组成和工作流程 (1)1.3 物联网控制系统整体网络架构 (2)第二篇发展篇 (4)第一章物联网控制系统中S7-200间的PPI通信 (4)1.1 PPI概述 (4)1.2 物联网控制系统PPI连线 (4)第二章物联网控制系统中S7-300与S7-200 DP通信 (8)2.1 PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述 (8)2.2 DP主站点和从站点的设置 (9)2.3 物联网控制系统DP连接 (9)第三章物联网控制系统中上位机与组态王之间的通信 (11)第三篇实验篇 (19)实验一、安装搬运单元控制实验 (19)实验二、安装单元控制实验 (24)实验三、操作手单元控制实验 (28)实验四、分拣单元控制实验 (32)实验五、供料单元控制实验 (35)实验六、加工单元控制实验 (39)实验七、检测单元控制实验 (43)实验八、立体库单元控制实验 (47)实验九、提取安装单元控制实验 (54)实验十、转运单元控制实验 (58)第一篇基础篇1.1 物联网控制系统概述物联网控制系统，是先进工业自动化及制造的基本部分。

大工20秋《物联网技术实验(一)》实验报告实验目的本实验旨在通过实际操作，掌握物联网技术的基本概念和应用，加深对物联网的理解。

实验步骤1. 搭建物联网实验平台：根据实验指导书提供的材料和步骤，搭建物联网实验平台，包括计算机、传感器、主控板等设备。

2. 连接传感器和主控板：按照实验指导书的要求，将传感器与主控板正确连接，确保信号传输正常。

3. 编写程序：使用C语言编写物联网应用程序，实现传感器数据的采集和处理功能。

4. 测试与调试：将编写好的程序烧录到主控板上，连接到计算机并进行测试与调试，确保程序运行正常。

5. 实验总结：在实验报告中总结实验过程中遇到的问题、解决方法以及实验结果，提出改进意见。

实验结果经过实验，我们成功搭建了物联网实验平台，并能够实现传感器数据的采集和处理功能。

通过对实验数据的分析，我们得出了一些有关物联网技术的结论，如传感器的准确性和稳定性等。

实验结论通过本次实验，我们对物联网技术有了更深入的了解。

物联网技术的应用范围广泛，可以在各个领域起到重要作用。

我们也意识到物联网技术的未来发展潜力巨大，有很多创新和研究空间。

改进意见尽管本次实验取得了成功，但我们也发现了一些可以改进的地方。

例如，在程序编写过程中，我们遇到了一些困难，希望能够在以后的实验中加强对编程知识和技巧的研究。

另外，我们也认识到了实验中硬件设备的选用和连接方式对实验结果的影响，建议在以后的实验中更加关注这些细节。

总结通过本次实验，我们深入学习了物联网技术的基本概念和应用，掌握了物联网实验平台的搭建和应用程序的编写。

实验的结果和结论对我们进一步学习和研究物联网技术具有重要的指导作用。

同时，我们也意识到了物联网技术的发展潜力和未来的研究方向。

一、实验目的1. 理解物联网技术的基本原理和组成；2. 掌握51单片机和WiFi模块在物联网项目中的应用；3. 学习利用C语言进行软件编程和APP开发；4. 了解PCB设计、物联网协议的应用以及数据处理与反馈机制；5. 培养动手实践能力，提高解决实际问题的能力。

二、实验原理本项目基于物联网技术，利用51单片机和WiFi模块实现对智能花盆的远程监控和控制。

系统主要由以下几部分组成：1. 硬件部分：传感器、执行器、电源管理；2. 软件部分：C语言编程、APP开发；3. 数据处理与反馈机制：物联网协议的应用。

三、实验内容1. 硬件设计（1）传感器：温湿度传感器，用于实时监测土壤的温湿度；（2）执行器：灌溉系统，根据土壤的温湿度自动控制灌溉；（3）电源管理：为系统提供稳定的电源。

2. 软件编程（1）C语言编程：编写51单片机的控制程序，实现数据的采集、处理和反馈；（2）APP开发：开发手机APP，实现远程监控和控制智能花盆。

3. PCB设计设计PCB板，将传感器、执行器、电源管理、51单片机和WiFi模块等硬件连接在一起。

4. 物联网协议的应用采用MQTT协议，实现数据在WiFi模块和服务器之间的传输。

5. 数据处理与反馈机制根据采集到的土壤温湿度数据，通过算法计算灌溉方案，并将结果反馈给用户。

四、实验步骤1. 硬件连接将传感器、执行器、电源管理、51单片机和WiFi模块等硬件连接在一起，确保各部分工作正常。

2. 软件编程（1）编写51单片机的控制程序，实现数据的采集、处理和反馈；（2）开发手机APP，实现远程监控和控制智能花盆。

3. PCB设计设计PCB板，将硬件连接在一起。

4. 物联网协议的应用采用MQTT协议，实现数据在WiFi模块和服务器之间的传输。

5. 数据处理与反馈机制根据采集到的土壤温湿度数据，通过算法计算灌溉方案，并将结果反馈给用户。

五、实验结果与分析1. 硬件部分传感器、执行器、电源管理、51单片机和WiFi模块等硬件连接正常，系统运行稳定。

word物联网实验指导手册某某企想信息技术某某2011年8月目录第1章ZigBee根底知识与组网实验- 1 -- 1 -- 1 -- 1 -- 1 -- 1 -- 3 -- 3 -- 3 -- 4 -- 5 -- 6 -- 7 -- 8 -- 9 -- 10 -- 11 -第2章ZigBee根底控制与数据采集实验- 13 -- 13 -- 13 -- 15 -- 15 -- 16 -- 18 -- 19 -- 19 -- 20 -- 20 -- 22 -- 25 -- 28 -- 30 -- 31 -- 32 -第3章ZigBee无线网络应用实验- 34 -- 34 -- 34 -- 34 -- 39 -- 39 -- 40 -第4章ZigBee无线定位实验- 44 -- 44 -- 44 -- 44 -- 45 -第5章蓝牙/WiFi/GPRS无线传感数据采集与控制实验- 52 -- 52 -- 52 -- 53 -- 53 -- 54 -- 54 -- 56 -- 62 -- 62 -- 62 -- 63 -- 66 -- 69 -- 69 -- 69 -- 71 -- 76 -- 79 -- 79 -- 80 -- 81 -- 84 -第6章RFID根底实验- 87 -- 87 -- 87 -6.1.2射频识别〔RFID〕技术- 87 - - 88 -- 88 -- 89 -- 90 -- 92 -- 92 -- 94 -- 95 -- 95 -- 96 -- 98 -- 98 -- 99 -- 100 -第1章ZigBee根底知识与组网实验1.1ZigBee根底知识1.1.1ZigBee信道IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。

两者均基于直接序列扩频〔DirectSequenceSpread Spectrum，DSSS〕技术。

实验指导书-物联网控制新疆工程学院9310905118可14,15《物联网控制实验室》实验指导书主编：徐磊毛昀李文楷审核：何颖电气与信息工程系二0一一年十二月前言实验是自动化相关专业学科学习的一个重要学习环节，合理的安排实验内容能够巩固学生在课堂上所学习的理论知识，提高学生的应用能力和动手操作能力，为其从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。

为适应科学技术发展和提高学生的能力水平的需要，在教学实践的基础上，编写了相应的实验教材，适合我校自动化相关专业的学生。

本实验室总共开设十个实验，实验内容的安排遵循由浅入深，由易到难的规律。

使学生通过本实验课程能够充分掌握可编程控制器相关领域的应用知识。

本书在编写过程中得到系部、学校各级领导的大力支持与指导，在此表示深深的感谢。

由于编者水平所限，时间仓促，书中错误及欠缺之处难免，真诚希望读者批评指正。

编者2011年12月新疆工业高等专科学校目录第一篇基础篇11.1 物联网控制系统概述11.2物联网控制系统组成和工作流程11.3 物联网控制系统整体网络架构2第二篇发展篇4第一章物联网控制系统中S7-200间的PPI通信41.1 PPI概述41.2 物联网控制系统PPI连线4第二章物联网控制系统中S7-300与S7-200 DP通信82.1 PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述82.2 DP主站点和从站点的设置92.3 物联网控制系统DP连接9第三章物联网控制系统中上位机与组态王之间的通信11 第三篇实验篇19实验一、安装搬运单元控制实验19实验二、安装单元控制实验24实验三、操作手单元控制实验28实验四、分拣单元控制实验32实验五、供料单元控制实验35实验六、加工单元控制实验39实验七、检测单元控制实验43实验八、立体库单元控制实验47 实验九、提取安装单元控制实验53 实验十、转运单元控制实验57第一篇基础篇1.1物联网控制系统概述物联网控制系统，是先进工业自动化及制造的基本部分。

第一部分嵌入式网关实验硬件环境：UP-CUP IOT-6410-Ⅱ物联网嵌入式教学科研平台PC机网线串口线软件环境：VMware-workstation-full-8.0.0-471780.exeFedora14虚拟机串口调试工具Xshell一．ARM应用程序开发调试步骤一、连接硬件（1）将实验桌上的网线插到试验箱的网口上。

（2）用串口线连接实验箱串口0（最上方）和PC机串口。

步骤二、配置软件1. 在VM中打开Fedora14虚拟机（1）【文件】→【打开】（2）在“打开”窗口中找到D\北京博创\fedora14虚拟机原始文件\fedora14\Fedora14.vmx,单击“打开”。

（3）在弹出的窗口中选择“取得所有权”（4）单击“打开该虚拟机电源”（5）出现如下提示：（6）单击“确定”（7）单击“我要复制它”，开始启动fedora14虚拟机。

（8）若出现登陆界面，选择“其他”用户名：“root”密码：“123456”启动fedora14虚拟机。

2. 设置虚拟机IP（1）【系统】—>【管理】—>【网络】（2）在“网络配置”对话框中双击以太网设备。

弹出“以太网设备”对话框（3）在“以太网设备”对话框中，双击设备列表中的设备，修改ip地址，将IP地址修改为本机iP地址减100.（如本机ip地址为192.168.1.115，则虚拟机iP地址为192.168.1.15），选项部分如图。

（1）关闭“以太网设备”对话框，回到“网络配置”对话框（2）先单击“取消激活”按钮，再单击“激活”按钮，使设置生效。

注意：若不能激活，则按以下步骤进行，若已经激活，则跳过以下步骤：(a)双击显示为不活跃的以太网连接，在“以太网设备”对话框中，选择“硬件设备”选项卡。

(b)依次选择硬件，单击“探测”按钮。

直到找到可用设备，记住其名称。

(c)回到“网络设置”对话框，删除不活跃的连接。

(d)选择“硬件”选项卡，选择探测到的硬件设备名称。

物联网安全实验指导书基于麦克风非线性作用的语音系统安全攻击与防护一、实验目的本实验要求学生结合理论课程中物联网终端传感器安全核心技术，结合信号分析和处理技术，基于矢量信号发生器、频谱分析仪、示波器、超声波发生器等设备，观察麦克风非线性作用；针对智能语音系统，实现基于器件非线性作用的安全攻击，并进行防护机制设计。

二、实验原理1.常见的语音指令系统主要包括两个模块，语音信号获取及语音识别，语音信号获取模块首先获得语音信号，然后进行放大、滤波和AD转换；然后，语音识别模块首先对原始捕获的数字信号进行预处理，以去除超出声音范围的频率，并丢弃无法识别的信号段，然后识别处理后的信号的内容。

2.非线性影响模型麦克风可以被视为输入/输出信号传输特性中具有平方非线性的组件，放大器可以产生低频范围内的解调信号。

这里我们研究麦克风的非线性，可以建模如下。

假设输入信号为sin（t），输出信号sout（t）为：其中A是输入信号的增益，B是二次项的增益。

线性分量采用正弦输入频率为f的信号并输出具有相同频率f的正弦信号。

相比之下，电气设备的非线性会产生谐波和叉积。

这些非线性特征会带来不希望有的失真，产生新的频率，通过精心设计的输入信号，这些新的频率可以恢复出基带信号。

假设所需的语音控制信号为m（t），我们选择中心频率为fc的载波上的调制信号为即使用幅度调制。

可令m（t）为m（t）= cos（2πfmt），计算得到s in，即传送给麦克风的输入信号，联立上面两方程，得到s out，并进行傅立叶变换，可以得到麦克风输出信号包含预期的频率分量fm以及s in的基本频率分量（即fc-fm，fc + fm和fc），谐波和其他交叉乘积（即fm，2（fc -fm），2（fc + fm），2fc，2fc + fm和2fc -fm）。

经过低通滤波器后，所有高频成分将被滤掉，而fm频率成分将保留下来，如下图所示：三、实验设备信号发生器（调制）、超声波模块、示波器、音频连接线四、实验步骤1. 基础实验“海豚音”攻击重现，基于单超声波探头，实现对手机或者电脑等设备的攻击，具体步骤如下：1)下载TTS（Text To Speech）工具2)连接手机、信号发生器、超声波探头（黑圈接正端）3)调试信号发生器参数，使用外调制功能，载波为25kHz-40kHz正弦波4)在手机上播放攻击声音5)在被攻击手机上观察是否成功2. 探究实验探究实验可以包括一下三个方面（难度从上到下递减），可选择其中的1-3个方面进行探究：1)对攻击效果（如攻击距离、角度等）进行拓展，可以通过自制超声波模块实现该部分拓展2)增加防护机制，如硬件上增加或者修改电路来检测或抑制调制语音命令攻击，或者通过软件上识别调制语音命令的特征达到检测攻击的目的（提供2段攻击信号和正常信号，可以根据信号进行分类判别）3)威胁性探究，探究海豚音攻击给用户的隐私和财产安全带来的威胁，例如恶意攻击者通过海豚音攻击使被攻击者的手机给攻击者的手机拨打视频电话，从而可以获取被攻击者手机的视频和语音数据。

IoT APPLICATIONSLab ManualDBT STAR STATUSDepartment of Information TechnologyPublished byCoimbatore Institute of Information Technology #156, 3rd Floor, Kalidas Road, Ramnagar,Coimbatore – 641009, Tamil Nadu, India.Website: All Rights Reserved.Original English Language Edition 2021 © Copyright by Coimbatore Institute of Information Technology.This book may not be duplicated in any way without the express written consent of the publisher, except in the form of brief excerpts or quotations for the purpose of review. The information contained herein is for the personal use of the reader and may not be incorporated in any commercial programs, other books, database, or any kind of software without written consent of the publisher. Making copies of this book or any portion thereof for any purpose other than your own is a violation of copyright laws.This edition has been published by Coimbatore Institute of Information Technology, Coimbatore.Limits of Liability/Disclaimer of Warranty: The author and publisher have used their effort in preparing this IoT Applications book and author makes no representation or warranties with respect to accuracy or completeness of the contents of this book, and specifically disclaims any implied warranties of merchantability or fitness for any particular purpose. There are no warranties which extend beyond the descriptions contained in this paragraph. No warranty may be created or extended by sales representatives or written sales materials. Neither CiiT nor author shall be liable for any loss of profit or any other commercial damage, including but limited to special, incidental, consequential, or other damages.Trademarks: All brand names and product names used in this book are trademarks, registered trademarks, or trade names of their respective holders.ISBN 978-93-89105-56-8This book is printed in 70 gsm papers.Printed in India by Mahasagar Technologies.Coimbatore Institute of Information Technology,#156, 3rd Floor, Kalidas Road, Ramnagar,Coimbatore – 641009, Tamil Nadu, India.Phone: 0422 – 4377821AuthorsMrs. G. Sophia Reena Mrs. J. Maria Shyla Ms. S. KarpagamNotes **********PREFACEThe Internet of Things (IoT) refers to physical and virtual objects that have unique identities and are connected to the internet to provide intelligent applications that make energy, logistics, industrial control, retail, agriculture and many other domains “smarter”. Internet of Things is a new revolution of the Internet that is rapidly gathering momentum driven by the advancements in sensor networks, mobile devices, wireless communications, networking and cloud technologies.This promises to make “things” including consumer el ectronic devices or home appliances, such as medical devices, fridge, cameras, and sensors, part of the Internet environment. This concept opens the doors to new innovations that will build novel type of interactions among things and humans, and enables the realization of smart cities, infrastructures, and services for enhancing the quality of life and utilization of resources.IoT as an emerging paradigm supports integration, transfer, and analytics of data generated by smart devices (eg, sensors). IoT envisions a new world of connected devices and humans in which the quality of life is enhanced. The objective of the manual is to inculcate recent technologies on students to bring out their innovative ideas as projects. The manual is structured with Arduino tool and the programs were written in C Language. We have chosen to use C Language for coding where the language is known for itself as low level language. We hope that the experiments in this manual will enhance the student’s understanding and skills in Internet of Things (IoT). We would like to thank DBT Star College scheme for providing support in bringing out this lab manual.Notes **********List of ExperimentsS. No Programs Page No01 Sense the Available Networks Using Arduino 102 Measure the Distance Using Ultrasonic Sensorand Make Led Blink Using Arduino503 Detect the Vibration of an Object Using Arduino 904 Connect with the Available Wi-Fi Using Arduino 1305 Sense a Finger When it is Placed on Board Using Arduino 1706 Temperature Notification Using Arduino 2107 LDR to Vary the Light Intensity of LED UsingArduino2508 MySQL Database Installation in Raspberry Pi 2909 SQL Queries by Fetching Data from Database in Raspberry Pi3310 Switch Light On and Off Based on the Input ofUser Using Raspberry Pi35Notes **********IoT Applications1. SENSE THE AVAILABLE NETWORKS USING ARDUINOAIM:To write a program to sense the available networks using Arduino.COMPONENTS REQUIRED:1. WiFi Module or ESP 8266 Module.2. Connecting cable or USB cable.ALGORITHM:STEP 1: Start the process.STEP 2: Start ->Arduino IDE -1.8.8STEP 3: Then enter the coding in Arduino Software.STEP 4: Compile the coding in Arduino Software.STEP 5: Connect the USB cable to WiFi module.STEP 6: Select tools -> select board -> Module node Mch.0.9CE ESP 1.2 modules -> select port.STEP 7: Upload the coding in ESP Module node Mch.0.9CE and open serial monitor to view the available networks.STEP 8: Stop the process.BLOCK MODULE:IoT ApplicationsCODING:#include <ESP8266WiFi.h>void setup() {Serial.begin(115200);WiFi.mode(WIFI_STA);WiFi.disconnect();delay(100);Serial.println("Setup done");}void loop() {Serial.println("scan start");int n = WiFi.scanNetworks();Serial.println("scan done");if (n == 0) {Serial.println("no networks found");} else {Serial.print(n);Serial.println(" networks found");for (int i = 0; i < n; ++i) {Serial.print(i + 1);Serial.print(": ");Serial.print(WiFi.SSID(i));Serial.print(" (");Serial.print(WiFi.RSSI(i));Serial.print(")");Serial.println((WiFi.encryptionType(i) == ENC_TYPE_NONE) ? " " : "*");delay(10);}}Serial.println("");delay(5000);}OUTPUT:RESULT:Thus the output for sensing the available networks using Arduino has successfully executed.Notes **********2. MEASURE THE DISTANCE USING ULTRASONIC SENSOR ANDMAKE LED BLINK USING ARDUINOAIM:To write a program to measure the distance using ultrasonic sensor and make LED blink using Arduino.COMPONENTS REQUIRED:1. Ultra sonic sensor.2. Jumper wires.3. Connecting cable or USB cable.ALGORITHM:STEP 1: Start the process.STEP 2: Start ->Arduino IDE -1.8.8STEP 3: Then enter the coding in Arduino Software.STEP 4: Compile the coding in Arduino Software.STEP 5: In Arduino board, connect VCC to power supply 5V and connect to ground as inPIN gnd and connect trig to trigpio =9, connect echo to echopin=10 using jumper wires.STEP 6: Connect the Arduino board with USB cable to the system. STEP 7: Select tools -> select board ->Arduino Nano -> select processor -> AT Mega 328 p and the select port.STEP 8: Upload the coding in Arduino board and now for the LED to blink.STEP 9: Then, the output will be displayed in the serial monitor. STEP 10: Stop the process.BLOCK MODULE:CODING:const int trigPin = 9;const int techoPin = 10;long duration;int distance;void setup(){pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input Serial.begin(9600); // Starts the serial communication}void loop(){digitalWrite(trigPin, LOW);// Clears the trigPin delayMicroseconds(2);digitalWrite(trigPin, HIGH);// Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro secondsdelayMicroseconds(10);digitalWrite(trigPin, LOW);duration = pulseIn(echoPin, HIGH);distance = duration * 0.034 / 2; // distance= (Time x Speed of Sound in Air (340 m/s))/2Serial.println(distance);delay(1000);}OUTPUT:RESULT:Thus the output for measuring the distance using ultrasonic sensor and LED blink using Arduino has successfully executed.Notes **********3. DETECT THE VIBRATION OF AN OBJECT USINGARDUINOAIM:To write a program to detects the vibration of an object with sensor using Arduino.COMPONENTS REQUIRED:1. Vibration sensor2. Jumper wires3. USB cableALGORITHM:STEP 1: Start the process.STEP 2: Start→Arduino.1.8.8.STEP 3: Then enter the coding in Arduino software.STEP 4: In Arduino board, connect vcc to power supply 5V and connect do to analog pin A0 and connect gnd to ground gnd using jumper wires.STEP 5: Connect the arduino board with the USB cable to the system.STEP 6: Select tools→Select board→Arduino Nano gnd→Select processor →AT mega 823p and then select the port.STEP 7: Upload the coding to the Arduino board.STEP 8: Then the output will be displayed in the serial monitor. STEP 9: Stop the process.BLOCK DIAGRAM:CODING:Int ledPin = 13;Int vib=A0;void setup(){pinMode(ledPin, OUTPUT);pinMode(vib, INPUT); //set EP input for measurement Serial.begin(9600); //init serial 9600}void loop(){long measurement=pulseIn (vib, HIGH); delayMicroseconds(50);Serial.print("VIB:v001:hertz: " );Serial.println(measurement);}OUTPUT:RESULT:Thus the output for detecting the vibrations of an object with vibration sensor using Arduino has been successfully executed.Notes **********4. CONNECT WITH THE AVAILABLE WI-FI USING ARDUINO AIM:To write a program to connect with the available Wi-Fi using ArduinoCOMPONENTS REQUIRED:1. ESP 8266 module or Wi-Fi module2. Connecting cables or USB cablesALGORITHM:STEP1: Start the process.STEP2: Start→Arduino IDE 1.8.8.STEP3: Include the file directory ESP 8266 in Arduino.STEP4: Then enter the coding to Wi-Fi module or ESP 8266 module. STEP5: Then enter the coding in Arduino software.STEP6: Connect the USB cable to the Wi-Fi module and the Arduino connected system with available network.STEP7: Select tools→Select board→Node MCU 0.9C ESP-12 module and then Select→Port.STEP8: Upload the coding to ESP 8266 module and open serial monitor to View the available network connects IP address.STEP9: Stop the process.BLOCK DIAGRAM:CODING:#include <ESP8266WiFi.h> // Include the Wi-Fi libraryconst char* ssid = "Error"; // The SSID (name) of the Wi-Fi network you want to connect toconst char* password = "networkerror"; // The password of the Wi-Fi networkvoid setup() {Serial.begin(115200); // Start the Serial communication to send messages to the computerdelay(10);Serial.println('\n');WiFi.begin(ssid, password); // Connect to the networkSerial.print("Connecting to ");Serial.print(ssid);Serial.print(“...")int i = 0;while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // Wait for the Wi-Fi to connectdelay(1000);Serial.print(++i); Serial.print(' ');}void loop() {Serial.println('\n');Serial.println("Connection established!");Serial.print("IP address:\t");Serial.println(WiFi.localIP()); // Send the IP address of the ESP8266 to the computer}}OUTPUT:RESULT:Thus the output for connecting with the available Wi-Fi using Arduino has been successfully executed.Notes **********5. SENSE A FINGER WHEN IT IS PLACED ON BOARD USINGARDUINOAIM:To write a program to sense a finger when it is placed on the board Arduino.COMPONENTS REQUIRED:1. Touch Sensor2. Jumper wire3. USB cableALGORITHM:STEP 1: Start the process.STEP 2: Start →Arduino 1.8.8STEP 3: Then enter the coding in arduino software.STEP 4: Compile the coding in the arduino software.STEP 5: In arduino board, connect VCC to power supply 5v and connect SIG to Electrical signal DT and connect to ground and wing jumper wires.STEP 6: Connect the arduino board with USB cable to the system. STEP 7: Select tools→ Select processor board and port.STEP 8: Upload the coding to arduino board. Then the output will be displayed in the serial monitor.STEP 9: Stop the process.BLOCK DIAGRAM:CODING:int Led = 13 ; // define LED Interfaceint buttonpin = 7; // define Metal Touch Sensor Interfaceint val ; // define numeric variables valvoid setup (){Serial.begin(9600);pinMode (Led, OUTPUT) ; // define LED as output interface pinMode (buttonpin, INPUT) ; // define metal touch sensor output interface}void loop (){val = digitalRead (buttonpin) ;//Serial.println(val);if (val == 1) // When the metal touch sensor detects a signal, LED flashes{digitalWrite (Led, HIGH);Serial.println(val);delay(1000);}else{digitalWrite(Led,LOW);Serial.println(val);delay(1000);}}OUTPUT:RESULT:Thus the output for sensing a finger when it is placed in board Arduino has been successfully executed.Notes **********6. TEMPERATURE NOTIFICATION USING ARDUINO AIM:To write a program to get temperature notification using Arduino.COMPONENTS REQUIRED:1. Temperature and humidity sensor.2. Jumper wires3. Connectivity cable or USB cable.ALGORITHM:STEP 1: Start the process.STEP 2: Start →Arduino 1.8.8STEP 3: Include the DHT library to the Arduino software.STEP 4: Then enter the coding in Arduino software.STEP 5: Complete the coding in Arduino.STEP 6: In Arduino board connect VCC to the power supply 5V and connect SIG to digital signal DT and connect SND to ground GND using jumper wires.STEP 7: Connect the arduino board with USB cable to the system. STEP 8: Select tools → Selected.STEP 9: Upload the coding to arduino board. Then the output will be displayed in the serial monitor.STEP 10: Stop the process.BLOCK DIAGRAM:CODING:#include <dht.h>#define dht_apin A0 // Analog Pin sensor is connected todht DHT;void setup(){pinMode(A0,INPUT);Serial.begin(9600);delay(500);Serial.println("DHT11 Humidity & temperature Sensor\n\n"); delay(1000);}void loop(){DHT.read11(dht_apin);Serial.print("THS:th01:None:");Serial.print(DHT.humidity);Serial.print("%,");//Serial.print("temperature = ");Serial.print(DHT.temperature);Serial.println("degC");delay(2000);//Wait 5 seconds before accessing sensor again.}OUTPUT:RESULT:Thus the output to get temperature notification using Arduino has successfully executed.Notes **********7. LDR TO VARY THE LIGHT INTENSITY OF LED USINGARDUINOAIM:To write a program for LDR to vary the light intensity of LED using Arduino.ALGORITHM:STEP1: Start the program.STEP2: Start →Arduino 1.88[IDE].STEP3: Enter the coding in Arduino software.STEP4: Compile the coding in the Arduino software.STEP5: From LDR light sensor module, connect VCC to power supply 5V and connect to digital pin D3 and connect GND to ground gnd using jumper wires to arduino board.STEP6: For LED, connect D to digital pin D2 and connect GND to ground GND using jumper wires to arduino board.STEP7: Show the variance of lights intensity in LED we use LDR light sensor module.STEP8: Stop the process.CODING:const int ldr_pin = 3;const int led_pin = 2;void setup() {pinMode(ldr_pin, INPUT);pinMode(led_pin, OUTPUT); Serial.begin(9600);}void loop() {if ( digitalRead( ldr_pin ) == 1) { digitalWrite(led_pin, HIGH);}else {digitalWrite(led_pin , LOW);}Serial.println(digitalRead( ldr_pin )); delay(100);}OUTPUT:LED OUTPUT:LED OFFLED ONRESULT:Thus the output for LDR to vary the light intensity of LED using Arduino has successfully executed.Notes **********8. MYSQL DATABASE INSTALLATION IN RASPBERRY PI AIM:To write a program to install MySQL database in Raspberry pi. COMPONENTS REQUIRED:1. Raspberrypi2. HDMI3. Micro USB power inputALGORITHM:STEP1: Start the processSTEP2: Connect micro USB power input to Raspberry pi.STEP3: Connect HDMI to the system to act as monitor for Raspberry pi.STEP4: Connect USB port to mouse and keyboard.STEP5: then enter the coding in terminal for installing MySQL to Raspberry pi.STEP6: stop the process.CODING:sudo apt-get install mysql-serversudo apt updatesudo apt upgradesudo apt install mariadb-serversudomysql_secure_installationsudomysql -u root –pOUTPUT:RESULT:Thus the output to install MySQL database in Raspberry pi has successfully executed.Notes **********9. SQL QUERIES BY FETCHING DATA FROM DATABASE INRASPBERRY PIAIM:To write a program to work with basic MySQL queries by fetching data from database in Raspberry pi.COMPONENTS REQUIRED:1.Raspberry pi2.HDMI3.Micro USB power inputALGORITHM:STEP1: Start the process.STEP2: Connect micro USB power input to Raspberry pi.STEP3: Connect HDMI to the system to act as monitor for Raspberry pi.STEP4: Connect USB port 2.0 to mouse and keyboard.STEP5: When enter the coding in the terminal to update and upgrade package using commands.STEP6: Create database in MySQL and basic SQL queries by fetching data from database by using insert, update and delete queries.STEP7: Stop the process.CODING:sudomysql -u root –pCREATE DATABASE exampledb;CREATE USER 'exampleuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'pimylifeup';CREATE TABLE Books(Id INTEGER PRIMARY KEY, Title VARCHAR(100),Author VARCHAR(60));INSERT INTO Books(Title, Author) VALUES (1,‘War and Peace’,‘Leo Tolstoy’);SELECT * FROM Books;UPDATE Books SET Author='Lev Nikolayevich Tolstoy'WHERE Id=1;DELETE FROM Books2 WHERE Id=1;OUTPUT:| Id | Title | Author |+----+---------------+-------------++----+---------------+-------------++----+---------------+-------------+| Id | Title | Author |+----+---------------+-------------+| 1 | War and Peace | Leo Tolstoy |+----+---------------+-------------++----+---------------+--------------------------+| Id | Title | Author |+----+---------------+--------------------------+| 1 | War and Peace | Lev Nikolayevich Tolstoy |+----+---------------+--------------------------+| Id | Title | Author |+----+---------------+-------------++----+---------------+-------------+RESULT:The output to fetch data from database using SQL queries in Raspberry pi has successfully executed.10. SWITCH LIGHT ON AND OFF BASED ON THE INPUT OFUSER USING RASPBERRY PIAIM:To write a program to switch light on when the input is 1 and switch the light off when the input is 0 using Raspberry pi. COMPONENTS REQUIRED:1. Raspberry pi2. Breadboard3. Jumperwires4. Resistor5. LEDALGORITHM:STEP1: Start the process.STEP2: Connect micro USB power input to Raspberry piSTEP3: Connect HDMI to the system to act as monitor for Raspberry pi.STEP4: Connect USB port 2.0 to mouse and keyboard.STEP5: Enter the coding in the terminal for installing python and GPTO.STEP6: Open notepa →enter coding →save as →file extension python or py.STEP7: Copy file location →open terminal →paste file location in terminal → press enter.STEP8: In the terminal window to get output enter 0 or 1, to switch light ON when the input is 1 and switch light OFF when the input is 0 in breadboard using Raspberry pi.STEP9: Stop the process.CODING:sudo apt-get install python-pipsudo apt-get install python-devsudo pip install RPi.GPIOsudo –i#pythonimportRPi.GPIO as GPIO import timeGPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setwarnings(False) GPIO.setup(18,GPIO.OUT)ip=int(input("enter the value: ")) ifip==1:print "LED on"GPIO.output(18,GPIO.HIGH) time.sleep(1)elifip==0:print "LED off"GPIO.output(18,GPIO.LOW) time.sleep(1)OUTPUT:RESULT:Thus the output to switch light ON/OFF using Raspberry pi has been successfully executed.。

一、实验目的本次实验旨在让学生掌握物联网控制原理的基本知识，熟悉物联网系统的组成、工作原理和关键技术，并通过实验验证物联网控制系统的实际应用效果。

二、实验原理物联网（Internet of Things，IoT）是指通过信息传感设备，将各种物品连接到互联网上进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网控制系统主要由感知层、网络层和应用层组成。

1. 感知层：负责将物理世界的信息采集并转换为数字信号，主要包括传感器、执行器、智能终端等设备。

2. 网络层：负责将感知层采集到的数据传输到应用层，主要包括无线通信模块、有线通信模块等。

3. 应用层：负责对感知层采集到的数据进行分析、处理和展示，实现对物理世界的控制和管理，主要包括云计算平台、大数据分析平台、应用软件等。

本实验以智能家居系统为例，通过实现远程控制家中的灯光、空调等设备，来验证物联网控制原理的实际应用。

三、实验设备与工具1. 实验设备：CC2530单片机、温湿度传感器、灯光控制模块、空调控制模块、USB转串口模块、PC机。

2. 实验工具：IAR嵌入式集成开发环境、串口调试助手、Keil软件。

四、实验步骤1. 安装IAR嵌入式集成开发环境和Keil软件，配置开发环境。

2. 编写CC2530单片机程序，实现与温湿度传感器、灯光控制模块、空调控制模块的通信。

3. 使用串口调试助手发送指令，实现灯光控制模块和空调控制模块的远程控制。

4. 在PC机上编写上位机程序，实现与CC2530单片机的通信，对家中的灯光、空调等设备进行远程控制。

5. 编写实验报告，总结实验过程和实验结果。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功实现了对家中的灯光、空调等设备的远程控制。

在PC机上运行上位机程序，可以实时获取温湿度传感器采集的数据，并可以根据设定的阈值自动控制灯光和空调的开关。

2. 实验分析（1）在感知层，温湿度传感器采集的数据可以实时反映室内环境，为灯光和空调的自动控制提供依据。

物联网系统设计与应用实验室指导书——实验2 一、实验名称：安卓开发环境搭建实验二、实验目的：1.熟悉安卓开发方法和开发平台；2.掌握安卓开发平台搭建方法；3.创建Helloword例程，掌握安卓软件调试方法。

三、实验平台：Win7 32位旗舰版SP1四、实验步骤第一步：实验准备1.实验软件下载与安装（此处已经下载，请核对安装位置）1. JDK(Java Development Kit)2. adt-bundle-windows-x86（Eclipse+ADT+ Android SDK）2.核对软件安装位置：1.C:\adt-bundle-windows-x862.C:\Program Files\Java第二步骤：设置环境变量1.右键点击桌面“我的电脑”打开“属性”，结果如下图所示：2.然后点击“高级系统设置”，点开高级选项卡，如下图所示a.新建JAVA_HOMEJAVA_HOME = C:\Program Files\Java\jdk1.7.0_21（JDK的安装路径）b. 新建JAVA_JRE_HOMEJAVA_JRE_HOME = %JAVA_HOME%\jrec. 新建JRE_HOMEJRE_HOME =C:\Program Files\Java\jre7d. 新建Android_SDK_HOMEAndroid_SDK_HOME = C:\adt-bundle-windows-x86\sdke.新建CLASSPATHCLASSPATH= .;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JRE_HOME%\lib;%JRE_H OME%\lib\rt.jar;%JAVA_JRE_HOME%\lib;%JAVA_JRE_HOME%\lib\rt.jarf. 新建PATH(注意查看是否已存在path或PATH变量，若已存在path则点击进行编辑，把path修改为PATH，然后再其原有的变量值后面添加英文输入法下的分号，然后复制以下=后的所有字符粘贴进去)PATH= %Android_SDK_HOME%\platform-tools;%Android_SDK_HOME%\tools;%JAVA_HOME%\bin;%JRE_HOM E%\bin;%JAVA_JRE_HOME%\bin;配置完后，作下检查，看是否配置成功开始菜单->运行->cmd输入java，应当出现如下界面：输入javac，应当出现如下画面：输入adb，应当出现如下画面：以上三项都正确，恭喜你，配置成功，可以进行android系统的开发了。

物联网控制实验室实验指导书新疆工程学院可 14,15<物联网控制实验室>实验指导书主编:徐磊毛昀李文楷审核:何颖电气与信息工程系二0一一年十二月前言实验是自动化相关专业学科学习的一个重要学习环节,合理的安排实验内容能够巩固学生在课堂上所学习的理论知识,提高学生的应用能力和动手操作能力,为其从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。

为适应科学技术发展和提高学生的能力水平的需要,在教学实践的基础上,编写了相应的实验教材,适合我校自动化相关专业的学生。

本实验室总共开设十个实验,实验内容的安排遵循由浅入深,由易到难的规律。

使学生经过本实验课程能够充分掌握可编程控制器相关领域的应用知识。

本书在编写过程中得到系部、学校各级领导的大力支持与指导,在此表示深深的感谢。

由于编者水平所限,时间仓促,书中错误及欠缺之处难免,真诚希望读者批评指正。

编者12月新疆工业高等专科学校目录第一篇基础篇 ............................. 错误!未定义书签。

1.1 物联网控制系统概述................. 错误!未定义书签。

1.2物联网控制系统组成和工作流程........ 错误!未定义书签。

1.3 物联网控制系统整体网络架构......... 错误!未定义书签。

第二篇发展篇 ............................. 错误!未定义书签。

第一章物联网控制系统中S7-200间的PPI通信错误!未定义书签。

1.1 PPI概述 ........................ 错误!未定义书签。

1.2 物联网控制系统PPI连线.......... 错误!未定义书签。

第二章物联网控制系统中S7-300与S7-200 DP通信错误!未定义书签。

2.1 PROFIBUS-DP通信和EM277模块概述错误!未定义书签。

2.2 DP主站点和从站点的设置 ......... 错误!未定义书签。

物联网实验技术指导讲义物联网实验技术讲义实验一、熟悉物联网实验环境实验目的：了解物联网实验平台ZX-S210W53及套件的硬件结构及联接方法；熟悉常用开发工具安装和使用，并搭建出物联网开发软硬件开发环境；利用实验环境创建一个实验项目并让该项目在实验平台上正确运行。

实验环境：硬件：ZX-S210W53实验平台、电脑、CC2530无线节点。

CC2530仿真器，调试接口板。

软件：WINDOWS XP、IAR软件。

实验原理：ZX-S210W53综合物联网实验平台是一款多功能物联网教学产品，能够实现感知层、传输层、网关层、应用层教学实验内容。

该实验平台实物及结构如图1－1所示。

1 图1－1 ZX-S210W53实验平台及其硬件图无线节点支持四种核心板，包括：CC2530、STM32W108、WIFI、蓝牙。

我们这次实验选用TI CC2530 Zigbee 无线模块。

无线节点、调试板、CC2530仿真器实物如图1－2所示。

无线节点硬件框图及跳线如图1－3所示。

图1－2 无线节点、调试器及仿真器实物图。

2 图1－3无线节点硬件框图 3 图1－4无线节点调试接线图无线节点及无线协调器是基于CC2053核心板模块。

CC2053使用8051兼容内核，包括一个调试接口、18个中断输入单元、3个PIO口、3个定时器、ADC、AES协处理器、2个USART、RF无线收发器模块。

CC2530具体资料详见附件中的CC2530使用手册。

IAR Embedded Workbench IDE是一款流程的嵌入式软件开发IDE环境，本实验套件接口实验及协议栈工程都基于IAR开发，软件安装包位于计算机硬盘：DISK-S210W53\\04-常用工具\\CD-EW8051-7601。

IAR安装界面图1－5所示。

安装后运行界面如图1－6所示。

4 图1－ 5 IAR安装界面图1-6 运行IAR打开一个项目空间界面打开一个工程界面后，我们可以在左边文件树视图中增加或删除一个C语言源文件或头文件。

《物联网技术与应用》实验指导书－RFID部分OURS-RFID-RP实验平台系统概述一、系统硬件介绍1.OURS-RFID-RP实验箱的PC软件实验程序包括几个方面的内容：1.LF的命令与协议实验2.HF的命令与协议实验3.UHF的命令与协议实验4.HF原理机的实验程序5. zigbee ACTIVE RFID试验程序6.综合实验2.总体设计本系统共有如下实验：3.系统整体布局结构设计系统基本组成（无计算机部分）见下图：扩展应用接口扩展应用接口扩展应用接口扩展应用接口4.系统整体体积及尺寸规划●整个系统由3530嵌入式网关通过外部的UART接口进行控制。

●扩展模块与底板使用接插件进行连接（包括信号和电源）。

系统具备两种规格的扩展模块尺寸，HF原理机一种，其他所有模块为另外一种。

●系统将具备5个扩展模块（留有一个预留模块位置），所有模块可由3530嵌入式网关进行控制，也可在没有网关的情况下，由外部控制器通过标准RS232接口进行控制。

●所有模块统一使用5V电源。

模块接口控制信号定义所有扩展模块（包括原理机模块）使用同一的2个32脚欧式插座作为信号及电源的接口，记为JP1、JP2，其中JP1为信号接口。

JP2为预留接口（全部为空脚）。

其中底板上为欧式插座的母头（孔）；扩展板为欧式插座的公头（针）。

嵌入式网关对RFID模块的控制的实现嵌入式网关使用一个TTL电平的UART和4个TTL电平的GPO管脚来管理包括原理机在内的所有的RFID模块。

5.结构和硬件描述LF模块将由ATMEL的UR2270为核心组成；HF读卡器由TI的TRF7970A芯片为核心组成；UHF读卡器由英频杰公司的R2000芯片+ATMEL公司的ARM7芯片架构完成具体指标LF模块系统框图：系统设计的指导思想：依托于Atmel官方提供的EVM板设计，实现读写操作，读卡器采用Atmel ATA2270实现，通过读卡器获取指令流，并对ID卡进行读写操作。