物联网硬件技术 全套课件

1、物联网硬件技术全套课件 目 录项目一 拼搭传感器简单电路与应用项目二 搭建无线传感网与数据格式解析项目三 玩转自动识别技术项目四 部署无线通信网络物联网硬件技术项目一 拼搭传感器简单电路与应用任务一 制作温度报警器纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力提升01任务描述Part One1. 任务描述 温度是一个与大众生活息息相关的物理量，也是各行各业在生产、科研中需要测量和控制的重要物理量。 温度检测与控制需要温度传感器这个关键部件，它能感受自然界的温度状态，并能量化为具体的数值，从而更好的指挥与控制执行部件报警或做出相应处理。 例如，房间温度的自动调节、居家使用的智能电饭锅、红外辐射温度计等

2、，其功能的实现依靠的都是温度传感器。场景体验识图与准备仿真实验电路拼搭功能测试与分析知识提炼能力拓展传感器的定义与特点温湿度传感器的选型温湿度传感器的应用与发展趋势万用表的使用02任务实施Part Two物联网应用体验2.任务实施任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试应用场景搭建设定基准温度场景体验12345678装入四个模块传感器模块与继电器模块连接传感器模块与继电器模块接地继电器模块连接指示灯正极 继电器模块与风扇模块的正极连接指示灯和风扇模块负极与12V电源连接继电器模块与12V电源正极连接温控场景环境搭建整体效果原理解析2.任务实施应用场景搭建设定基准温度场景体验基准温度：场景中所要控制

3、的温度边界值，当外界的温度（即感受温度），高于或低于该值时，风扇模块或指示灯模块将启动工作，通过散热或加热促使室内温度可控。通过转动旋钮将代表基准温度的垂直线条调到30的位置。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施应用场景搭建设定基准温度场景体验若当前室内温度低于所设定的基准温度，即感受温度低于基准温度，则指示灯亮，模拟加热器工作。1.感受温度低于基准温度时的温度特性曲线感受温度高于基准温度时的温度特性曲线2.用手握住温度传感器所引出的光敏电阻，人体体温促使感受温度上升，当超过基准温度时，指示灯灭，风扇启动，模拟散热器工作；当手放开后，感受温度下降，恢复到原先状

4、态。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施任务要求任务准备敏感器件：热敏电阻当外界温度降低时，NTC阻值会随着温度降低而升高，此时A点电位升高，三极管导通，发光二级管LED发光，警示用户温度已经降低到警戒值，需要使用加热设备加热。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施任务要求任务准备(1) 元器件准备与检测说明图示图形符号热敏电阻（NTC）4 电位器RP4.7K R1 R2 LED或4 三极管9014 (2) 面包板(3) 工具物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施 打开仿真软件Proteus 8

5、Professional，选择菜单File-Open Project浏览到“素材文件夹”，并选择“温度报警电路.pdsprj”文件。 选择菜单Debug-Start VSM Debugging，开始仿真。电路图中显示的箭头方向，就是电路工作时电流的方向。 选择菜单Debug-Stop VSM Debugging，停止仿真。 选择左侧工具栏，第13个工具Probe Mode，在PROBES框中，选择VOLTAGE，可以在电路图中任何节点位置插入电压探针。在三极管9014和R1电阻之间插入电压探针，观察三极管基极的电压值；在三极管9014和D1灯之间插入电压探针，观察D1灯负引脚的电压值。 点击电

6、路中的RV2电位器的左侧箭头，调小连入电路的电阻值，三极管基极的电压会减少，当电压值小于0.6V时，三极管将处于关闭状态，发射集和集电极电阻很大，没有电流流过，D1灯灭。 点击电路中的RV2电位器的右侧箭头，增大连入电路的电阻值，三极管基极的电压会增加，当电压值大于0.6V时，三极管将处于放大或导通状态，发射集和集电极之间电阻较小，有电流流过，D1灯呈现微亮和亮的状态。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施剥线元器件拼接万用表测试电源接通功能测试剪出一段网线，剥掉塑料外皮，根据实际需要，截取二根相应长度的电线。将线头置入剥线工具的0.6MM小口径孔中，如图1-2

7、0所示，将电线两端的外皮剥离，裸露出1厘米左右的金属丝。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施剥线元器件拼接万用表测试电源接通功能测试12345678电源正极连接二极管连接三极管连接R1电阻连接R2电阻连接电位器连接热敏电阻连接电源负极连接物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施剥线元器件拼接万用表测试电源接通功能测试将万用表开关打开，拨动转动开关到蜂鸣档，把万用表的表笔连接在一起，万用表有蜂鸣声发出，说明导通；如果有电线短路，用万用表正负表线夹住电源正极与负极，如果有蜂鸣声，说明短路。然后逐段检测，找出短路的位置。万用表测试正常后

8、再通电使用，保障电路安全。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施剥线元器件拼接万用表测试电源接通功能测试直接使用5V左右的电池，将电池的正负极与正负极连接线相连接，为电路供电。（1）使用电池（2）使用电池盒使用电池盒，计算电池组合的电压值，并装入电池盒，将正负极连接线与电池盒正负接口相连，与直接使用电池相比，不需要用手来固定，节省人力。（3）使用直流稳压可调电源电池、电池盒给电路供电可能会因为电路本身的问题而烧毁元器件，使用直流稳压可调电源可以方便、安全的达到供电要求。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施剥线元器件拼接万用表测试

9、电源接通功能测试通过电位器上方的旋钮进行调整，将灯光调整到昏暗状态，即边界状态将电烙铁移开热敏电阻，经过一小段时间，LED会随着温度自然下降而点亮将电烙铁移开热敏电阻，经过一小段时间，LED会随着温度自然下降而点亮123物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析（1）工作过程测量-波形分析用示波器表笔的负极与电路板的负极连接，再用示波器的正极连接LED的负极，测量电路波形（2）热敏电阻的工作特性正温度系数热敏电阻（PTC）负温度系数热敏电阻 NTC临界负温度系数热敏电阻 CTR03知识提炼Part Three

10、3. 知识提炼认知传感器温度传感器选型温度传感器应用领域温度传感器发展趋势 传感器技术与通信技术、计算机技术共同构成信息技术的三大支柱，是信息获取的重要手段。传感器属于物联网感知层的重要器件，是实现物联网准确、有效获取现实世界信息的基础，是信息采集的“窗口”，是物理世界和虚拟世界联系的桥梁。 传感器的定义为：能感受被测量，并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器敏感元件转换元件信号调节电路辅助电源3. 知识提炼认知传感器温度传感器选型温度传感器应用领域温度传感器发展趋势类别热电偶热敏电阻金属热电阻温度传感器IC温度传感器选型（以NTC热敏电阻为例）明确应用功能明确应用场合明确工作温

11、度范围解读技术参数 热时间常数 耗散系数 产品额定功率Pn3. 知识提炼认知传感器温度传感器选型温度传感器应用领域温度传感器发展趋势家电行业建材检测农业生产博物馆、档案管理食品储运3. 知识提炼认知传感器温度传感器选型温度传感器应用领域温度传感器发展趋势未来的温度传感器市场尤其是在消费电子及物联网等领域拥有广阔前景！04能力拓展Part Four4 能力拓展电路检测工具的使用 万用表测电压 万用表测电流 万用表测元器件 电路检测 测直流电压 测交流电压 测元器件两侧电压 万用表测电阻 万用表测二极管 万用表测三极管 万用表测电容物联网硬件技术项目一 拼搭传感器简单电路与应用任务二 制作声控照明

12、系统纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力提升01任务描述Part One1. 任务描述 声音是由物体振动产生的声波，是通过任何物质传播形成的运动，与大众生活、生产息息相关的物理量。 声音传感器使用的是与人类耳朵相似、具有频率反应的电麦克风，它能将声音信号转换成电信号，从而更好的指挥与控制执行部件工作。 例如声控洒水灭尘装置、声控开关等，其功能的实现依靠的都是声音传感器。场景体验识图与准备仿真实验电路拼搭功能测试与分析知识提炼能力拓展传感器的类别与发展声音传感器的选型声音传感器的应用与发展趋势电路焊接与测试电路焊接安全用电知识02任务实施Part Two物联网应用体验2.任务实施任务要求与准

13、备功能仿真功能搭接与测试应用场景搭建设定基准温度场景体验1234装入三个模块声音传感模块与继电器模块连接继电器模块与指示灯模块的连接声控照明场景环境搭建效果原理解析电路焊接与装配 使用一条黄色（颜色可自选，仅为了便于区分）连接线将声音传感模块的比较输出接口与继电器模块的J2接口连接； 使用一条蓝色连接线将GND接口与继电器模块的J7接口相连接； 再使用一条黄色连接线将继电器模块的J8接口与12V电压的正极接口相连接； 使用一条蓝色连接线将继电器模块的J9接口与指示灯模块的正极接口相连接； 再使用一条蓝色连接线将指示灯模块的负极接口与12V电源的负极接口相连接。2.任务实施应用场景搭建设定声控阀

14、值场景体验声控阀值：场景中所要控制的声音采集灵敏度边界值，当外界的声音，即感受声音，高于该值时，指示灯亮，模拟室内照明系统启动。声控阀值可通过声音传感模块中的蓝色旋钮来调节。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施应用场景搭建设定基准温度场景体验若当前室内安静时，即感受声音低于声控阀值，则指示灯不亮，照明系统不工作。1.2.用手机开启音乐，当感受声音值超过声控阀值时，指示灯亮起，模拟照明系统工作。当音乐关闭，感受声音值下降，恢复到原先状态.3.物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施任务要求任务准备 该电路

15、中能感受声音变化的传感器为驻极体话筒，即引起驻极体电阻发生变化，电阻变化又会引起驻极体话筒两端电压U的变化，实现声电的变换。当外界音量增大时，驻极体电阻变化越明显，当晶闸管MCR控制集电压高于0.65V时，MCR导通，从而二极管LED发光，模拟照明系统启动。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配任务要求:制作者对照声控照明装置电路图，通过仿真软件进行功能模拟，快速体验声控照明装置电路图的工作过程；准备好相应的电子元器件和各类工具，借助面包板，实现电路拼搭，并进行功能测试与验证；在原有基础上对电路进行优化，提高声控敏感度。对照面包板所拼搭的电路通过焊接技能将其转

16、化为实际传感器电路作品，并进行功能测试与验证2.任务实施任务要求任务准备(1) 元器件准备与检测(2) 工具元器件说明图示图形符号驻极体话筒RV11K 电位器RP5.1K 电阻R12K R21M R310K R4100 电容F LED灯3或4 晶闸管MCR100-6 三极管9014 物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配2.任务实施 打开仿真软件Proteus 8 Professional，选择菜单File-Open Project,浏览到“素材文件夹”，并选择“声控照明装置电路1.pdsprj”文件。 选择菜单Debug-Start VSMDebugging

17、，开始仿真。电路图中显示的箭头方向，就是电路工作时电流的方向。 选择菜单Debug-Stop VSM Debugging，停止仿真。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配 在未开始调试的情况下，对RV1电位器，按向下的箭头，调小电阻值，使得在仿真状态下，D1灯不亮；在D1灯不亮的情况下，对RV1电位器，按向上的箭头，调大电阻值，当晶闸管的控制极K的电压（RV1(3)）的值大于0.65时，晶闸管突然导通，D1灯亮；在晶闸管导通后，不论怎么增大或减少RV1电位器的电阻值，都不影响晶闸管的导通情况，所以D1灯长亮，除非停止仿真。2.任务实施电路搭接万用表测试电源接通

18、功能测试电路优化与测试物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配12345678电源正极连接 发光二极管连接三极管连接连接线1连接线2可调电阻连接电容式驻电极话筒连接电源负极连接2.任务实施将万用表开关打开，拨动转动开关到蜂鸣档，把万用表的红黑表笔连接在一起，万用表有蜂鸣声发出，说明表笔接触良好；在电路通电测试之前，用万用表正负表笔分别连接待测电路的电源线和接地线，如果有蜂鸣声，说明待测电路有短路现象存在。然后逐段检测，找出短路的位置。万用表测试正常后再通电使用，保障电路安全。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测

19、试电源接通功能测试电路优化与测试2.任务实施 使用直流稳压可调电源将电压调整到3V左右，太高的电压可能烧毁LED灯。将红色夹头连接正极，黑色夹头连接负极，开启电源观察电路工作情况。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试1. 通过电位器上方的旋钮进行调整，将灯光调整到亮暗的边界状态，这样便于快速测试。2. 通过对着话筒拍手或吹气来产生声音，若声音足够大，则灯亮起，声音消失后灯熄灭。3.

20、 实际上该装置是希望声音打开灯后一直亮着，关灯采用手动的方式。2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配电路搭接万用表测试电源接通功能测试电路优化与测试原电路外界声音所转换后的电信号太弱，声音非常响亮时功能效果才能呈现，这与实际应用不符。现需对电路进行优化，对所采集的信号进行放大，促使声音感受敏感度提高。优化后的电路搭接后的电路2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配 焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行正面反面表面没铜箔的是正面，在焊接电路的时候通常会把上面的铜箔当做电源正极（VCC）,把下面的铜箔当做电

21、源的负极（GND），电路板有铜箔是反面。3. 检查元件器是否齐全，并用万用表测量可用性。1. 准备一块多功能多孔板，认真观察该板的正反面 2. 观察电路共需要多少条导线，并采用已掌握的双绞线剥线方法来制作导线。 2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配 焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行制作焊接需要的连接导线固定电路板和导线，并焊接安装电阻R1与焊接驻极话筒安装与焊接电位器、电容与R2的安装与焊接三极管与R3的安装与焊接晶闸管的安装与焊接LED与R4的安装与焊接焊点检查2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接

22、与装配 焊接前准备固定元件与焊接通电调试与运行给电路板接通电源，让电路能够正常工作 电路触发信号是声音，当电路检测到声音之后电路中的红色LED就会点亮，当声音停止时电路中LED自动熄灭，此时可视为电路焊接正确。如果声音信号产生之后电路中LED没有被点亮被视为电路焊接失败，此时该做的就是按照书中的电路原理图进行故障排除。2.任务实施物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试原理解析电路焊接与装配用示波器表笔的负极（黑色夹子）夹住电路板负极，再用示波器表笔的正极连接到LED的负极端，用手机在驻极体话筒旁播放音乐，当音乐响起示波器就能检测到一次震荡信号，得出如图的波形。2.声音传感器的工作特

23、性1.工作过程测量-波形分析03知识提炼Part Three3. 知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势常用的声音传感器按换能原理的不同，大体可分为电动式、压电式和电容式，最典型的应用有驻极体电容式传声器、压电驻极体电声器件和动圈式传声器，它们具有结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，灵敏度高等诸多优点3. 知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势军事医疗生活交通地面侦察监视系统.光纤麦克风.声音入侵探测器声控照明灯拒绝打鼾手表.汽车倒车报警器验潮仪.3. 知识提炼声音传感器选型声音传感器应用领域声音传感器发展趋势声音传感器的应用领域也在不断的扩展。从我们身

24、边的声控路灯到最先进的机器人再到航天航空技术，声音传感器在现代科技领域中起着举足轻重的作用。光纤传感器凭借着其大量的优点已经成为传感器家族的后起之秀，并且在各种不同的测量中发挥着自己独到的作用，成为传感器家族中不可缺少的一员。04能力拓展Part Four4 能力拓展1.电路焊接与测试与面包板搭接电路一样，焊接完成后先用万用表对电路进行检测，确认检测无误，再使用5V电源通电，对热敏电阻采用加温、降温手段进行报警功能测试。4 能力拓展2.安全用电知识安全用电规范使触电者脱离电源的方法任何电器设备未经验电，一律视为有电状态处理，不准用身体和导电物触摸带电工作台不准放置茶杯，饮料等液体及与工作无关的

25、导电物体。电气开关和插座附近严禁堆放导电物品严禁乱拉、乱接电气线路非专业人员和非指定人员，不得进行控制柜和控制开关等电气设备的操作用电时，先打开控制电源总开关，然后打开电源分开关，最后打开终端的用电设备，使用结束后切断电源操作顺序与之相反。发现有异味及异常现象应立即切断有关电源，并通知有关人员，以便及时妥善处理不准用湿手或湿物触摸电器、开关、插头、照明灯具正确使用插头、插座、开关、电器离开岗位前，应检查及断开无用的电源当发生人身触电事故和火灾事故时，应立即断开有关设备电源，然后进行抢救并通知相关部门电气设备发生火灾时，应首先切断电源，再用四氯化碳，二氧化碳干粉灭火器，严禁使用水和泡沫灭火器 “

26、拉”：指就近拉开电源开关，拔出插锁或瓷插熔断器。 “切”：若电源开关距离远，可用带绝缘的工具切断电源线。 “挑”：如果导线搭落在触电者身上，可用干燥的木棍、竹竿等挑开导线。 “拽”：救护人可戴上绝缘手套或在手上包缠干燥的衣物，站在干燥的木板上拖拽触电者的衣服，使之脱离电源，但不可触及触电者的皮肤。 “垫”：如果导线缠绕在触电者身上，救护者用干燥的木板塞进触者身下，使其与地绝缘，然后再采取其他办法切断电源，使触电者脱离带电体。利用剥线钳对双绞线进行正确的剥离，裸露导线部分4mm-8mm之间不宜太长1.制作焊接需要的连接导线返回2.固定电路板和导线，并焊接（1）把剥好的导线插入电路板最上方一条横线

27、上的孔里面，将该线路做为电源正极VCC，利用夹子将导线固定在多功能板上防止我们在焊接时导线随意滑动（2）把多功能板固定在焊接架上面，反面朝上（3）在万用板背面有铜箔的一侧，用电烙铁配合焊锡丝，焊接导线，先用电烙铁以45度角度加热导线引脚和电路板焊盘，再用焊锡丝以45度角度贴到加热后的焊盘上，待焊锡熔化，覆盖万用板的孔和铜导线时，移除焊锡丝，再移除电烙铁（4）用斜口钳剪掉多余的导线（5）将导线插入电路板最下方横线的孔里，将该线作为电源负极GND注意控制加热的时间，不要太多的焊锡。焊点以圆锥形为佳返回3.安装电阻R1与焊接取2K电阻插到电路板，注意！电子元件两只管脚不可插在同一根铜箔上！电阻上端与

28、电源VCC连接，下端连接驻极体话筒。返回4.驻极话筒安装与焊接将驻极体话筒正极与电阻R1连接，负极与电位器RP连接，如图1-85所示，焊接背面的元件管脚，再用斜口钳剪掉多余的管脚。返回5.电位器、电容与R2的安装与焊接用导线从电容的负极连接到三极管9014的基极，将R3电阻一端与三极管的集电极连接，另外一端与电源的正极VCC连接，再把三极管的发射极通过导线与电源的负极GND相连接，如图1-87所示，焊接背面的元件管脚，再用斜口钳剪掉多余的管脚。返回6.三极管与R3的安装与焊接用导线连接驻极体话筒的负极与电位器RP，再把RP另外两只管脚与地线GND连接；将电容的正极与驻极体话筒的负极连接，电容的

29、负极与电阻R2连接，再把电阻R2的另外一端与电源VCC连接，如图1-86所示，焊接背面的元件管脚，再用斜口钳剪掉多余的管脚。返回7.晶闸管的安装与焊接用导线将三极管的集电极与晶闸管的G脚相连接，再用导线把晶闸管的K脚与电源地线GND相连接，如图1-88（b）所示，插接前请注意引脚极性A、K、G，不可插错，焊接背面的元件管脚，再用斜口钳剪掉多余的管脚。返回8.LED与R4的安装与焊接将LED的负极与晶闸管的A脚相连接，LED的正极与电阻R4相连接，电阻R4的另外一端与电源正极VCC相连接，如图1-89所示，焊接背面的元件管脚，再用斜口钳剪掉多余的管脚。返回9.焊点检查检查各个焊点是否有虚焊？有没

30、有焊短路？有无元件管脚忘记剪掉？完整的焊接面如图。返回物联网硬件技术项目一 拼搭传感器简单电路与应用 任务三 制作有害气体报警器纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力拓展01任务描述Part One1. 任务描述 生活中会遇到一氧化碳、甲醛等有害气体，它们的浓度值对人们的人身健康影响很大。 为了保障健康家居，将各类有害气体的敏感器件做为有害气体传感器的关键部件，通过它感受家居中的各类气体成分的含量，并能量化为具体的数值，从而更好的指挥与控制执行部件报警或做出相应处理。 例如房间内空气清新机、矿区瓦斯气体报警、高铁车厢的烟雾报警等，其功能的实现依靠的都是气体传感器。场景体验识图与准备仿真实验电

31、路拼搭功能测试与分析知识提炼能力拓展气体传感器的选型气体传感器应用领域气体传感器发展趋势传感器的类别与发展趋势传感器选型原则与方法02任务实施Part Two物联网应用体验2.任务实施任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试应用场景搭建设定有害气体阀值场景体验有害气体报警模拟场景搭建效果有害气体超标模拟报警效果 风扇模块用来模拟室内有害气体的报警器和排风机，当有害气体超标时，风扇开启，报警并同时排风，直到有害气体值低于标准值。122.任务实施应用场景搭建设定有害气体阀值场景体验物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试 有害气体阀值是场景中所要控制的有害气体浓度边界值，当外界的有害气体高于

32、该值时，风扇启动，模拟报警和排风。 有害气体阀值可通过气体传感模块中的蓝色旋钮来调节。2.任务实施应用场景搭建设定有害气体阀值场景体验物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试 若当前室内环境正常时，即有害气体浓度低于阀值时，则风扇不工作； 当喷洒适量的杀虫剂时，环境中有害气体浓度超过阀值，风扇开启，模拟报警与排风，直到有害气体浓度低于阀值时才恢复到原先状态。2.任务实施任务要求任务准备敏感器件：气敏元件电阻阻值随着所感受到的气体浓度的上升而减小，当小于所设定的气体浓度阈值所对应的阻值时，促使发光二级管LED发光，模拟报警效果。当浓度小于所设定的阈值时，灯熄灭。物联网应用体验任务要求与

33、准备功能仿真功能搭接与测试2.任务实施任务要求任务准备元器件准备与检测元器件说明图示图形符号气敏部件 集成电路LM339 集成电路LM3914电位器RP4.7K电阻R12K R21M 物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试2.任务实施 打开仿真软件Proteus 8 Professional,选择菜单File-Open Project,浏览到“素材文件夹”，并选择“有害气体报警电路1.pdsprj”文件。 选择菜单Debug-Start VSM Debugging，开始仿真。电路图中显示的箭头方向，就是电路工作时电流的方向。 选择菜单Debug-Stop VSM Debugging

34、，停止仿真。物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试 在未开始调试的情况下，对SENSOR电位器，按向下的箭头，调整电压比较器LM339引脚7的电压值，当LM339的引脚7电压大于引脚6的电压时，电压比较器输出高电平，D1灯不亮；反之，当LM339的引脚7电压小于引脚6的电压时，电压比较器输出低电平，D1灯亮。调整RV1的电阻比例，可以调整LM339引脚6的电压值，从而得到不同的比较电压。2.任务实施元器件拼接功能测试电路优化与测试物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试电源正极连接线电源正负极连接电位器连接气体传感器连接LED发光二极管连接电源正负极引线1234562.任

35、务实施元器件拼接功能测试电路优化与测试物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试（1）使用万用表进行电路检测，调试电路存在的问题，直到正常。（2）接通电源，观察直流稳压电源设备中所呈现的电流情况。（3）使用打火机释放可燃气体，测试电路的报警功能，2.任务实施元器件拼接功能测试电路优化与测试物联网应用体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试 前面步骤所完成的电路中，外界声音所转换后的电信号太弱，声音非常响亮时功能效果才能呈现，这与实际应用不符。现需对电路进行优化，对所采集的信号进行放大，促使声音感受敏感度提高。 有害气体报警器优化电路2.任务实施元器件拼接功能测试电路优化与测试物联网应用

36、体验任务要求与准备功能仿真功能搭接与测试有害气体多级报警器电路拼搭效果图1有害气体多级报警器电路拼搭效果图2为方便调试，搭建测试电路时，可以使用电位器来代替气敏元件。03知识提炼Part Three3. 知识提炼气体传感器选型气体传感器应用领域气体传感器发展趋势 气体传感器归属于化学传感器，它是能对各种气体敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的装置，它必须具有对待测气体的形状或分子结构选择性获取的功能和将获取的化学量有效转换为电信号的功能。 气体传感器的主要特性有：稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性。类别与型号的选择半导体式接触燃烧式电化学式光干涉式热导式红外线吸收式选型 性能指标选择灵敏度响应特

37、性线性范围3. 知识提炼气体传感器选型气体传感器应用领域气体传感器发展趋势工业生产能源利用医疗卫生交通运输农业工程国家安全环境检测3. 知识提炼气体传感器选型气体传感器应用领域气体传感器发展趋势 随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。 (1) 新气敏材料与制作工艺的研究开发(2)新型气体传感器的研制(3) 气体传感器智能化04能

38、力拓展Part Four4. 能力拓展传感器类别与发展趋势传感器选型原则与方法（1）温度传感器（2）湿度传感器（3）压力传感器（4）位移传感器（5）流量传感器（6）液位传感器（7）力传感器（8）速度传感器（9）声音传感器（10）化学传感器（1）智能化（2）可移动化（3）微型化（4）集成化（5）多样化传感器的类别传感器的发展趋势4. 能力拓展传感器类别与发展趋势传感器选型原则与方法 选择传感器产品时必须要根据实际使用的目的、指标、环境等因素来确定。 例如：长时间连续使用的传感器就必须重点考虑稳定性问题，要经得起时间考验；针对机械加工或化学分析等时间要求比较短的工序过程，则需要灵敏度和动态特性较好

39、的传感器。 选择传感器产品要考虑灵敏度、线性范围、响应特性、稳定性、精确度、测量方法等六大方面的问题。物联网硬件技术项目二 搭建无线传感网与数据格式解析任务一 组建简易无线传感网纲要任务描述123任务实施知识提炼01任务描述Part One1. 任务描述 无线传感网集合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术，是由一组有感知能力的传感器节点以自组织方式组成的无线网络，目的是协作的感知、收集和处理传感网所覆盖的地理区域中感知对象的信息，并传递给观察者。其中ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线传感通讯技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。所

40、以特别适合用来组建无线传感器网络场景体验网络节点板卡烧写参数配置组网及功能测试知识提炼无线传感器及通信无线传感器网络及特点无线传感网的拓扑结构无线传感网在行业应用02任务实施Part Two场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置系统安装与连接用户登录数据查看与控制组网及功能测试 手动模式操作体验 自动模式体验 “水产养殖”硬件拓扑图“水产养殖”的应用程序场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置系统安装与连接用户登录数据查看与控制组网及功能测试 手动模式操作体验 自动模式体验 打开水产养殖应用程序，进入水产养殖登录界面，输入账户和密码（需提前在云服务器设置），点击“登录”，进入水产养殖

41、主界面场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置系统安装与连接用户登录数据查看与控制组网及功能测试 手动模式操作体验 自动模式体验 主界面场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置系统安装与连接用户登录数据查看与控制组网及功能测试 手动模式操作体验 自动模式体验 手动控制操作界面场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置系统安装与连接用户登录数据查看与控制组网及功能测试 手动模式操作体验 自动模式体验 自动模式控制加热和抽水泵自动模式下参数设置场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置烧写工具的安装 ZigBee模块和仿真器连接ZigBee程序的烧写组网及功能测试12345安装过程全部

42、以默认参数安装即可场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置烧写工具的安装 ZigBee模块和仿真器连接ZigBee程序的烧写组网及功能测试 ZigBee仿真器接线图场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置烧写工具的安装 ZigBee模块和仿真器连接ZigBee程序的烧写组网及功能测试 按下仿真器上的黑色“Reset”键，程序会自动检测芯片的型号。本书所采用的ZigBee模块的芯片是CC2530，选择要烧写的程序后点击“Perform actions”按钮，当进度完成后提示框会出现“Erase,perform and verify OK”，此时表示程序烧写完成。场景体验2.任务实施网络节

43、点板卡烧写参数配置物理连接 USB虚拟串口驱动安装组网参数配置组网及功能测试组网及功能测试ZigBee模块/接口开关示意图场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置物理连接 USB虚拟串口驱动安装组网参数配置组网及功能测试组网及功能测试 在配置用的PC机上安装USB虚拟串口驱动，安装文件名为CP210 xVCPInstaller 在“设备管理器”中单击“端口”选项，在所展开“Silicon Labs CP210 x USB to UART Bridge (COM3)”子项中获知USB虚拟串口为“COM3”端口场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置物理连接 USB虚拟串口驱动安装组网参数

44、配置组网及功能测试组网及功能测试协调器配置继电器器配置传感器配置“虚拟串口”为“COM3”场景体验2.任务实施网络节点板卡烧写参数配置物理连接 USB虚拟串口驱动安装组网参数配置组网及功能测试组网及功能测试 ZigBee模块工作有四种形式，所对应的“连接”和“通讯”指示灯状态如下：（1）待机还未组网：传感器和继电器节点模块“通讯”和“连接”两个指示灯同时有规律闪烁；协调器节点模块“通讯”和“连接”两个指示灯是熄灭状态。（2）正在组网：“连接”闪烁，“通讯”指示灯熄灭。（3）组网完成，无数据通讯：“连接”指示灯长亮，“通讯”指示灯熄灭。（4）组网完成数，据正在通讯：“连接”指示灯长亮,“通讯”

45、指示闪烁。03知识提炼Part Three3. 知识提炼无线传感器及通信无线传感网特点无线传感网的拓扑结构域无线传感网在行业应用 无线传感器由用于信息采集和数据转换的传感器模块、用于控制和数据处理的处理器模块、用于无线通信和收发采集数据的无线通讯模块、提供能量的电源模块四部分组成，并整体封装在一个外壳内ZigBee技术与其他技术的比较表参数ZigBee蓝牙红外WiFiUWB传输介质2.4GHz868/195MHz2.4GHz980nm红外光2.4GHz2.4GHz 有效物理范围10m-75m10m定向1m75m10m最大数据传输率2.50kbps1Mbps16Mbps54Mbps1000Mbp

46、s网络节点数655357230 电池寿命长较短较短短 协议站容量8-60k60-150k15-30k100-250k 使用权免费需要资格免费许可证费用无线传感器结构无线传感器外观3. 知识提炼无线传感器及通信无线传感网及特点无线传感网的拓扑结构无线传感网在行业应用（1）规模庞大（2）自组织网络（3）动态性（4）应用相关（5）以数据为中心和空间位置寻址（6）高冗余与健壮性现代信息技术与人的信息系统的对应关系无线传感器特点3. 知识提炼无线传感器及通信无线传感网及特点无线传感网的拓扑结构无线传感网在行业应用星型网网状网树型网3. 知识提炼无线传感器及通信无线传感网及特点无线传感网的拓扑结构无线传感

47、网在行业应用（1）军事领域的应用（2）生态监测与灾害预警（3）智能交通管理（4）智慧医疗护理（5）智能家居（6）空间探索应用领域（7）工业设备和环境控制物联网硬件技术项目二 搭建无线传感网与数据格式解析任务二 无线传感网数据格式解析纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力提升01任务描述Part One1. 任务描述 小董知道ZigBee无线传感网的搭建和配置，也看到了显示的数据。爱动脑筋的小董就在想，传感器采集到的数据是怎么在电脑端或者移动客户端显示的？以前他学习的传感器测量的数据是电压或者电流，到了显示端如何转换成温湿度、光照等数据的？任务实施之前，使用新大陆典型物联网应用实训平台将温湿度

48、传感器、光照传感器和ZigBee四模拟量直接采集模块相连接，能正确识别ZigBee四模拟量直接采集模块外接设备布局图，能够清楚ZigBee四模拟量直接采集模块相关设备的使用。应用场景搭建传感值数据解析知识提炼能力拓展ZigBee通讯协议简介传感数据格式说明与示波器初次见面数字示波器的使用使用示波器检测传感器四通道模拟模块02任务实施Part Two应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析应用场景搭建 四输入功能模块中使用到四输入独立采集模块，需要将ZigBee烧写入“四通道独立采集代码.hex”, 通过串口线连接到电脑的的串口，等待进行数据传输传感值数据解析应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析

49、串口和波特率设置数据响应获取指令指令解析结果详值解析应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析串口和波特率设置数据响应获取指令指令解析结果详值解析应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析串口和波特率设置数据响应获取指令指令解析结果详值解析“指令解析结果”里面的CH1LCH1HCH4LCH4H对应实际硬件通道的IN1IN4（Value1Value4），每个通道的值由两部分组成应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析串口和波特率设置数据响应获取指令指令解析结果详值解析12参数设置进制转换应用场景搭建2.任务实施传感值数据解析串口和波特率设置数据响应获取指令指令解析结果详值解析34解析出结果输入转换公式03

50、知识提炼Part Three3. 知识提炼ZigBee通讯协议简介传感数据格式说明SENSORDATA数据格式说明 ZigBee的基础是IEEE 802.15.4。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此ZigBee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。3. 知识提炼ZigBee通讯协议简介传感数据格式说明SENSORDATA数据格式说明HEAD + LEN + CMD0 + CMD1 + ADRL + ADRH +DTYPEL+D

51、TYPEH+DLEN+ REV + SENSORDATA + CHK格式说明（十六进制显示）：HEAD：数据头，固定为0 xfeLEN：数据包长度，ADRL开始到CHK前一个字节的字节数CMD0：命令类型，固定为0 x46CMD1：命令类型，固定为0 x87ADRL：传输信息源节点的短地址低8位ADRH：传输信息源节点的短地址高8位DTYPEL：数据类型低位，固定为0 x02DTYPEH：数据类型高位，固定为0 x00DLEN： SDATA 的长度REV：保留，固定为0 x00SENSORDATA：传感器发送的数据包，多字节，格式如下：INTEMP + INVOL + PARADRL+ PAR

52、ADRH + SENSORDATAINTEMP: 内部温度INVOL：内部电压PARADRL：父节点短地址低字节PARADRH：父节点短地址高字节SENSORDATA：传感数据，多字节，允许没有。CHK：校验码，从LEN开始到CHK前一个字节的所有字节依次按字节异或的值3. 知识提炼ZigBee通讯协议简介传感数据格式说明SENSORDATA数据格式说明数据格式：LGTYPE+ SORL + SORH+STYPE+SORDATALGTYPE：逻辑类型，01-路由; 02-全功能节点；03-终端节点；SORL：传感器编号低位SORH: 传感器编号高位STYPE：传感器类型见本章表2-4SORDA

53、TA：传感数值，多字节见本章表2-404能力拓展Part Four3. 知识提炼与示波器初次见面数字示波器的使用使用示波器检测传感器模拟示波器、数字示波器、示波器探头3. 知识提炼与示波器初次见面数字示波器的使用使用示波器检测传感器信号输入/输出区触发系统操作区水平系统操作区垂直系统操作区前面板常用菜单区DS1000系列示波器前操作面板3. 知识提炼与示波器初次见面数字示波器的使用使用示波器检测传感器示波器我们在放大10倍的情况下检测光照传感器示波器检测光照传感器物联网硬件技术项目三 玩转自动识别技术任务一 条码识别与制作纲要任务描述1234任务实施知识提炼能力提升01任务描述Part One

54、1. 任务描述 手工录入文字最快的速度是多少？约为300字符/分钟。按此速度计算，录入如图3-1所示的13位商品数据，1分钟可以录入23组。如果用专用的设备录入，使用一个普通的专用扫描设备，扫描速度可达40字符/秒，即2400字符/分钟，且误码率仅为1/100 万。那么，1分钟可以录入184组，效率是前者的8倍。通过比较可以看出，在进行数据信息录入的时候，使用自动采集装置和设备，效率和准确率要明显优于传统的手工录入方式。本任务中所使用的自动识别技术是条码扫描技术。应用体验一维条码制作二维条码制作识读设备条码识读知识提炼能力拓展一维条码分类与应用二维条码分类与应用二维条码特点与发展个性化条码制作

55、获取个人常用信息二维码 图像识别技术02任务实施Part Two条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型条形码展示条码的功能试一试 条码识读条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型条形码展示条码的功能试一试 条码识读时间环节地点条码功能2016年6月生产建德市生产管理2016年7月份分销商建德市温州运输和仓储2016年7月份经销商温州世纪联华超市上架管理2016年8月份客户温州世纪联华超市售卖条码在生产、运输和售卖中的功能条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型条形码展示条码的功能试一试 条码

56、识读 拿出智能手机，下载一个扫码的APP端程序，如“快查查”程序，可以尝试扫描生活中各类商品的一维条码，并通过条形码了解该商品的相关信息。请分别查找下列相关商品的条码并记录下来：洗发水、图书、饮料、生鲜食品、药品、家用电器、手机、飞机票、快递单、银行的业务单等。条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读 下载一款一维条形码制作软件，如FreeBarcode，通过FreeBarcode软件进行一维条形码制作，制作完成后将条形码图片导出，利用相关软件进行排版，再通过相关设备打印输出。打印条形码条码技术应用体验2.任务实施一维条码制

57、作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读1）条形码制作软件FreeBarcode FreeBarcode是一款完全免费的绿色版软件，可以直接运行使用。FreeBarcode 09 版本支持35大类条形码的制作。FreeBarcode是完全基于矢量图形的，不存在光栅图形输出的误差。2）芯烨 XP-58IIIA热敏打印机 条形码打印机是专门用来打印条形码标签的设备，按工作方式可分为热敏式或热传式二种。现以芯烨 XP-58IIIA为例，它是直接行式热敏打印机，打印宽度为48mm，支持网络打印和双面打印。打印条形码条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码

58、识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读打印条形码使用FreeBarcode软件制作条形码条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读打印条形码使用芯烨 XP-58IIIA打印条形码条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读 下载相关二维条形码制作软件，如爱二维码，使用爱二维码软件进行二维条形码制作，制作完成后将条形码图片导出，并利用软件进行排版，然后通过设备打印输出。条形码应用条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与

59、选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读1）二维条形码制作软件爱二维码爱二维码是一款免费软件，可以制作酷炫实用的二维码，它不仅支持多种类型二维码制作，还具有二维码美化、艺术二维码、二维码扫描解码、矢量二维码、二维码加密等功能。2）Microsoft Office Word软件Microsoft Office Word是微软公司的一个文字处理器应用程序。Word 提供了许多易于使用的文档创建工具，同时也提供了丰富的功能创建复杂的文档。条形码应用条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读使用爱二维码软件制作条形码条形码应用条码技术

60、应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型任务要求任务准备制作条形码 条码识读条形码应用使用Word软件制作名片条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型条码识读系统手持式条码扫描器固定式条码扫描器 条码识读 条码符号是图形化的编码符号，对条码符号的识读就是要借助一定的专用设备，将条码符号中含有的编码信息转换成计算机可识别的数字信息。条码数据采集器条码扫描器的选择标准条码技术应用体验2.任务实施一维条码制作二维条码制作条码识读设备认知与选型条码识读系统手持式条码扫描器固定式条码扫描器 条码识读1）光笔。2）CCD（电子耦合器件）手持式条码