重庆科创职业学院《无线传感网数据采集》实训课程标准

1、无线传感网数据采集实训课程标准实训课程编码XXS1220课程类型实训学 时合计32学时，其中理论：0学时，实践：32学时适用专业物联网技术及应用前导课程物联网概论、计算机网络、传感器技术及应用1. 课程概述无线传感网数据采集实训是物联网技术及应用专业的一门重要实践课程，以信息的获取、转换、显示、处理为主要内容。将生产、科研、生活等各个方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。1.1课程的性质本课程旨在全面系统地阐述当前各种主流的无线网络的基本原理，结合多种工业现场传感器和多功能的上位机软件，深入浅出地讲解无线网络的基本技术。在讲授内容上，力求反映国内外该方向技术的最新进展，在

2、讲述方法上，注重理论与实际、原理与应用相结合。 无线移动通信是现代通信产业中发展最为活跃的行业之一，基于无线技术的移动通信网和基于IP 技术的Internet 网构成了现代通信的两大网络，而无线局域网技术亦已迅速发展成为计算机网络中一个至关重要的组成部分。本课程介绍无线通信的系统组成、无线信道特性、调制和编码、接入和网络技术、无线系统和标准。1.2课程设计理念由于现在社会自动化的程度越来越高，传感器的应用日益广泛，该课程可和RFID技术及应用课程合并起来一起上，实现一体化教学。把传感器有关实训项目加进去，实现有关数关量的采集、转换、显示和系统的控制。课程设计的总体思路是熟练掌握无线传感器的使用

3、，根据不同的无线传感器设计接近实际应用的项目，让学生设计相应的测量转换、显示以及有关的控制电路。通过反复的检查与调试达到实训目的。2.课程目标21知识目标 1熟练掌握有关无线通信网络的基本概念、基本理论以及基本的分析设计方法，包括：无线信道、协议特征、信号编码技术、扩频技术和差错控制。 2较好掌握有关各种无线网络的基本结构，无线局域网的组成和工作原理； 3了解无线通信系统的关键技术和实现方法，包括蜂窝网络、IEEE802.11、802.15.4标准。 4进一步了解无线网络通信技术的应用和发展前景。22职业目标1查阅资料和学习能力 利用手册或网络获得相关信息；2规范操作能力 装配、检测和调试实验

4、设备；3设计能力 根据需求设计传感器测量控制系统；4整理技术资料与文件书写能力 技术说明书、使用说明书；5语言表达能力 讲述、说明、分析、回答问题、答辩。23技能目标1学会一定的沟通、交际、组织、团队合作的社会能力；2具有一定的自学、创新、可持续发展的能力；3具有一定的解决问题、分析问题的能力；4具有良好的职业道德和高度的职业责任感。5团结协作能力 互相帮助、共同学习、增强团队精神；6职业行为能力 与职业岗位直接接轨；3.课程内容标准本课程标准的制定是从无线传感网数据采集的实际应用出发，通过对无线传感网组网及数据采集，重点是数据采集，让学生掌握无线传感网的基本原理、组网方法、数据采集过程等方面

5、的知识，形成对无线传感网数据采集的基本认识。因此本课程共设置了三个学习情境，8个教学子情境，每个项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。学习情境工作任务知识要求职业要求技能要求1基础实验1.1定时器实验1.计数器/定时器；2查询工作方式、中断工作方式定时控制P2口灯闪烁的频率，3.采用软件查询的方式、中断工作方式等待定时时间到达电子技术；汇编语言基础；C程序设计正确认识电路原理图正确认识印制电路板图正确分析信号流程独立分析电路1.2走马灯、看门狗定时器实验1.使用计数器/定时器 0 定时控制八个灯轮流闪烁。采用查询的方式等待定时时间到达。2.使用看门狗定时器控制灯的闪烁高级程序设计；汇编；网络

6、技术基础；1.P2：端口逻辑高电平2.P2MDOUT端口输出方式寄存器3.WDTCN定时器控制寄存器。4.MCU的可编程定时器（WDT）。1.3串口通信实验1.使用查询方式实现串口通信；2. 使用中断定时实现串口通信接口技术基础；编程技术；C程序设计1.SCON0：UART0控制寄存器，选择串行口工作方式；2. SSTA0选择 UART0发送/接收波特率时钟选择位2. 通信实验2.1CC2420启动及初始化实验1.初始化 SPI，启动 CC2420。2.设置 CC2420寄存器MDMCTRL0的数值， 汇编语言程序设计；C程序设计1.阅读 CC2420 手册；2.完成 CC2420 启动和 S

7、PI初始化功能，2.2接收和地址译码实验1.学习 CC2420 器件手册“Receive mode”和“Address Recognition”编译技术基础；程序设计1.掌握如何使用 CC2420 的地址译码功能来接收帧2.3无线信道监听实验1.了解 CC2420 射频芯片的 RSSI/Energy Detection 引脚基本知识；2.掌握监听无线信道空闲的方法无线网络技术；传感器基础；网络组建1.通过对无线信道的监听，评估当前信道是否空闲；2.载波监听门限值由RSSI.CCA_THR寄存器设置3. 综合性实验3.1点对点无线通信实验1.简单的无线收发数据无线网络技术；传感器基础；无线网络协

8、议1.能架设简单的无线网络；2.能进行无线网传感网通信；3.能在无线传感网络中进行数据收发。3.2星状网、线状网通信实验1.通过使用无线传感器网络创新；2. ZigBee规范的星状、线状网络无线网络技术；无线传感器技术基础；无线网协议通过学习能使用无线传感器网络创新套件及其配套软件，实现一个兼容 ZigBee规范的星状、线状网络4.课程实施标准4.1课程的重点、难点本课程的重点：理解无线传感网体系和结构、协议及无线传感网络构建方法、无线传感网开发环境。本课程的难点：无线传感器网络体系结构和协议、WSN构建和数据采集。4.2突破重难点的教学方法4.2突破重难点的教学方法1. 精选课程教学内容，帮

9、助学生掌握无线传感网络的数据采集2. 加强实践教学环节，使学生在实践过程中理解无线传感网3. 丰富课堂教学手段，帮助学生理解抽象的无线传感协议 4. 灵活多样的考核方式，使对学生的评价更综合和准确4.3实训方法和实训手段1.实训方法本课程在教学过程中主要采用了任务驱动法、小组讨论式教学法、演示和讲解法等多种教学方法。（1）任务驱动法任务驱动法是以任务为导向，基于工作过程的教学法，在授课过程中采取以学生为中心的教学组织形式，倡导“以人为本”的教学思想。将理论教学与实践活动结合起来，让学生在活动中自主学习，通过活动引导学生将书本知识与实践活动相结合，以加深对知识的理解和运用。在活动中培养学生的个性

10、，使学生的创新意识和创新能力得到充分的发挥和提高。（2）小组讨论式教学法小组讨论式教学法则是以学生为主体将学生分成若干个小组，通过主讲教师的刻意引导，来充分发挥交流互动的作用，开展主题研讨，提高学生的学习兴趣，让学生产生学习的内在动力，使同学们主动参与、积极活动，通过相互提问、随机选定发言等形式在教学中创设有思考价值的问题情境，引导学生思维方向，激发认知动力。（3）演示和讲解法演示和讲解法就是借助实物来进行的边演示、边讲解的教学方法。对具有很高的抽象程度和复杂性及表面不易看透的工作原理内容，通过实物、课件、仿真软件等一些辅助手段补充信息源，通过感观刺激传递直观信息。2.实训手段本课程在教学过程

11、中主要采用了项目教学、多媒体教学、网络教学等多种教学手段。（1）项目教学：应用学院物联网中心无线传感网络实训室条件，以无线传感网为实训项目，进行模拟现实需求，进行数据采集教学。（2）多媒体教学：利用计算机作为辅助教学手段，在教室或实验室设立了投影仪和大屏幕，通过大量的网络安全事例，让学生能够获得大量直观、生动、形象的信息，将书本上干巴巴的文字描述用情景的模式反映出来，加深学生的认识。 （3）网络教学：每位教师在学期初就确定与班级学生的联系方式，其中包括建立QQ群，公共信箱等。教师能够在网上与学生及时沟通、交流，这不仅是促进师生互动的一种手段，同时也能使学生的问题及时得到解决。4.3教学内容学习

12、情境工作任务教学内容教学步骤及方法学时安排1相关知识1.1定时器实验1启动 Keil Vision3；2编译程序并生成可执行文件；3程序框图；4查询方式；5中断方式。1.启动 Keil Vision32.编译可执行程序3.绘制程序流程图4.进行查询和中断方法：讲述+演示+实作4141.2走马灯、看门狗定时器实验1启动 Keil Vision3；2。打开Testcase5文件夹中的工程文件 Testcase5.Uv2；3走马灯实验；4看门狗定时器实验1.连接实验箱，启动Keil Vision32.走马灯系统设计3.看门狗定时系统设计方法：讲述+演示+实作61.3串口通信实验1.打开串口调试工具；

13、2.选择与实验台连接串口的端口号，如 COM1，3.设置波特率为115200；4.查询方式；5.中断方式1串口连接及开启2串口设置的主要参数3串口查询和中断方法：讲述+演示+实作42. 通信实验2.1CC2420启动及初始化实验1.取一个无线模块插入中心节点的供电板的插槽中;2.将无线传感器网络创新套件和计算机通过串口线连接起来;3.打开电源，并连接；4.SPI初始化；5.内部寄存器初始化1无线模块连接2SPI初始化3寄存器初始化方法：讲述+演示+实作4102.2接收和地址译码实验1.取一个无线模块插入传感器模块的插槽中，打开电源，连接；2.重启发射点 A；3.学习 TestCase12（）函

14、数1无线传感器连接2无线传感器信号发射点设置3数据采集，TestCase12（）函数学习方法：讲述+演示+实作42.3无线信道监听实验1.打开 Testcase14TX 文件夹中的工程；2.取一个模块插入传感器模块的插槽中;3.将程序下载到无线模块作为节点 B，作为信号干扰源；4.程序框图；5.学习 TestCase14（）函数1传感器模块的插、取2下载无线模块程序；3设置干扰源4框图绘制，数据采集，TestCase14（）函数学习方法：讲述+演示+实作23. 综合性实验3.1点对点无线通信实验1.打开 Testcase16中 Testcase16RX文件夹中的工程文件 Testcase16.

15、Uv2；2.重启节点 A 和节点 B；3.程序框图；4.重点学习如何发送一包标准的数据帧1连接和开启实验箱2重启信号发送和接收点3绘制程序流程图4通过无线传感器发送数据方法：讲述+演示+实作483.2星状网、线状网通信实验1.建立星状拓扑结构的网络；2.无线数据传输协调器依次对各个无线传感器节点发出数据请求命令;3.无线传感器节点收到自己节点的请求命令后，将其采集到的传感器数据发送给协调器；对硬件下载程序；1建立无线传感网络2开启网络中发送和接收节点3发送数据，开采集数据方法：讲述+演示+实作4合计325课程考核标准5.1考核内容及标准学习情境工作任务考核内容及分值考核标准及评分考核方式1相关

16、知识1.1定时器实验1启动 Keil Vision3；2编译程序并生成可执行文件；3程序框图；4查询方式；5中断方式。（5分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能完成流程图；（2分）3能写中断程序；（2分）实作+考核结果1.2走马灯、看门狗定时器实验1启动 Keil Vision3；2。打开Testcase5文件夹中的工程文件 Testcase5.Uv2；3走马灯实验；4看门狗定时器实验（10分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能完成流程图；（2分）3完成走马灯程序；（3分）4能完成看门狗程序（4分）实作+考核结果1.3串口通信实验1.打开串口调试工具；2.选择与实验台连接串口的端口号，如 CO

17、M1，3.设置波特率为115200；4.查询方式；5.中断方式（15分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能进行串口连接和设置；（4分）3能完成对串口的查询（5分）4能完成对串口的中断（5分）实作+考核结果2. 通信实验2.1CC2420启动及初始化实验1.取一个无线模块插入中心节点的供电板的插槽中;2.将无线传感器网络创新套件和计算机通过串口线连接起来;3.打开电源，并连接；4.SPI初始化；5.内部寄存器初始化10分1能准确开启实验箱设备（1分）2能准确完成无线模块的插取（3分）3能完成SPI的初始化；（3分）4能完成内部寄存器初始化（3分）实作+考核结果2.2接收和地址译码实验1.取一个无

18、线模块插入传感器模块的插槽中，打开电源，连接；2.重启发射点 A；3.学习 TestCase12（）函数（10分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能完成无线模块的插取（3分）3能重启发射点 A；（3分）4理解并熟练使用 TestCase12（）函数（3分）实作+考核结果2.3无线信道监听实验1.打开 Testcase14TX 文件夹中的工程；2.取一个模块插入传感器模块的插槽中;3.将程序下载到无线模块作为节点 B，作为信号干扰源；4.程序框图；5.学习 TestCase14（）函数（20分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能将程序下载到无线模块作为节点 B，作为信号干扰源；（10分）3能完成

19、程序框图；（2 分）4能训练使用 TestCase14（）函数（7分）实作+考核结果3. 综合性实验3.1点对点无线通信实验1.打开 Testcase16中 Testcase16RX文件夹中的工程文件 Testcase16.Uv2；2.重启节点 A 和节点 B；3.程序框图；4.重点学习如何发送一包标准的数据帧（15分）1能准确开启实验箱设备（1分）1能准确开启实验箱设备（1分）2能重启节点 A 和节点 B；（3分）3能完成程序框图；（2分）4能熟练完成发送标准的数据帧（9分）实作+考核结果3.2星状网、线状网通信实验1.建立星状拓扑结构的网络；2.无线数据传输协调器依次对各个无线传感器节点发

20、出数据请求命令;3.无线传感器节点收到自己节点的请求命令后，将其采集到的传感器数据发送给协调器；对硬件下载程序；15分1能准确开启实验箱设备（1分）2能完成无线传感器模块插取（3分）3能建立星状拓扑结构的网络；（2分）4能完成对各个无线传感器节点发出数据请求命令；（4分）5能采集到的传感器数据并发送给协调器（5分）实作+考核结果5.2考核方式及结果说明1.评定说明教学方式：学生预习，老师讲解，学生自行完成实验内容。要求学生演示结果给指导老师检查，按要求完成实验报告并在规定时间内提交，给出详细的图表，中间结果和相应数据。实验课程成绩由实验预习成绩、实验表现成绩和实验报告成绩组成。实验预习成绩主要

21、通过提问、预习报告或实验报告之预习准备部分体现；实验表现成绩主要考核实验操作情况、原始数据记录及处理一般性问题的能力；实验报告成绩主要考核实验报告完整性、书写认真程度、数据处理准确程度及实验结果分析总结深度。 考核评定由下述三部分成绩按比例综合评定： 实验预习成绩：占20%；实验表现成绩：占40%；实验报告成绩：占40%本课程考核结果主要分为四个等级，即：2. 评定标准： 优秀（90100）实验操作熟练。实验前进行了预习，有预习报告或在实验报告中体现；实验记录基本正确规范；实验报告内容完整，字迹端正。 良好（8089）实验操作基本熟练。实验前进行了预习，有预习报告或在实验报告中体现；实验记录有

22、一定误差或错误；实验报告内容完整，字迹端正。 中等（7079）实验操作合格。实验前进行了预习，有预习报告或在实验报告中体现，内容基本合格；实验记录有一定误差或错误；实验报告内容基本完整。 及格（6069）实验操作基本合格。实验前进行了预习，有预习报告或在实验报告中体现，报告基本合格；实验记录有一定误差或错误并凌乱不完整；实验报告内容基本完整，字迹能辨认。 不及格（60）无法完成实验，无实验记录，实验报告不符合要求。 3. 该课程的考核方式：考查。实验部份的总分按平时实验成绩等权重累计计分。6实训条件6.1 实训环境学习情境实训环境定时器实验Windows操作系统；实验箱；无线传感器网络创新套件；Keil走马灯、看门狗定时器实验PC 机（一台），无线传感器网络创新套件；Windows操作系统；实验箱；无线传感器网络创新套件；Keil串口通信实验PC 机（一台），无线传感器网络创新套件；Windows操作系统；实验箱；无线传感器网络创新套件；Keil；串口调试工具CC24