《无线传感器网络》课程标准VIP

PAGE415《无线传感器网络》课程标准课程代码：0231603课程类别：专业方向课课程属性：限选课学分/学时：5.5学分/88学时修订人：审订人：适用专业：物联网应用技术电子工程系

一、制订课程标准的依据本课程标准以《中华人民共和国高等教育法》和《中华人民共和国职业教育法》专科教育应当使学生掌握本专业必备的基础理论、专门知识，具有从事本专业实际工作的基本技能和初步能力、教高〔2000〕2号《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》精神为指导，依据物联网应用技术专业人才培养方案对课程的教学要求而制订。二、课程的性质《无线传感器网络》课程是物联网应用技术专业人才培养方案中专业方向课下的职业综合能力模块课程之一，是该专业的一门限选课。三、本课程与其它课程的关系序号前期课程名称为本课程支撑的主要知识1单片机原理与应用基于51单片机的基础知识和应用技能2序号后续课程名称为后续课程支撑的主要知识或能力1物联网系统综合开发无线传感网络节点的开发、制造、调试和维护能力。2专业综合设计无线传感网络节点产品的开发、制造、调试和维护能力。3顶岗实习无线传感网络应用系统的系统集成、安装调试、使用维护和业务推广能力四、课程的教育目标知识目标1.能阐明典型无线传感器网络的无线传输方式及其特点、应用领域、网络拓扑结构、频率资源分配2.能阐明基于ZigBee的无线传感器网络的通信标准3.能描述CC2530无线单片机的主要特点、资源分配情况及无线收发模式与涉及的主要技术4.能描述建立ZigBee无线硬件平台的流程及所需的开发工具和平台5.能描述建立ZigBee无线软件平台的流程及所需的开发工具和平台6.能解释ZigBee协议栈的结构及原理7.能描述基于ZigBee的无线传感器网络的组网方式及流程能力目标1.能基于CC2530无线单片机搭建WSN开发的软硬件平台，并完成产品调试2．能根据无线传感器网络应用项目设计任务进行需求分析和方案设计3.能基于CC2530无线单片机搭建多点光照采集系统的软硬件平台，并完成产品调试4.能根据需要编制设计报告、产品说明书及有关技术文档素质目标1．培养良好的分析问题和解决问题的能力2．培养科学的创新精神，并在表达能力、协作能力和自学能力方面均有所提高3.培养无线传感器网络组网、调试、维护职业岗位必须的质量意识、守时意识和规范意识，提升综合素质五、课程的教学内容与建议学时（88学时）序号章节（项目）名称学时教学形式备注1项目1认识无线传感器网络4理论2项目2搭建CC2530无线传感网开发环境10理实一体3项目3基于CC2530的单灯IO控制应用开发22理实一体4项目4基于CC2530的多灯无线控制应用开发22理实一体5项目5基于Z-STACK的照明控制系统开发与部署30理实一体六、课程教学设计指导框架章节(项目)名称教学目标学习与训练内容学时建议教学方法手段与资源利用建议教学环境说明考核评价项目1认识无线传感器网络1.能说明无线通信和无线数据网络的应用现状及前景2.能阐明ZigBee技术的特点及ZigBee无线网络使用的频谱和ISM开放频带3.能描述典型的短距离无线数据网络技术（ZigBee、WiFi、蓝牙、UWB、NFC）的特点及应用4.能绘制典型的无线网络结构和网络拓扑并解释其特点任务1认识无线传感器网络的常用无线传输技术任务2认识ZigBee无线传感网络的典型应用4教学方法：采用讲授法、演示法等教学方法媒介资源：无线传感器网络专业开发系统（基于CC2530无线单片机）、教材、教案、计算机及多媒体课件等物联网实验室形成性考核+期末上机考试项目2搭建CC2530无线传感网开发环境1.能说明基于CC2530的无线传感网应用系统的组成2.掌握基于CC2530的无线传输模块、传感器模块、电源底板、Jtag下载板的硬件设计与实现方法3.能熟练安装和使用基于CC2530的无线传感网应用开发所需的各种软件任务1搭建CC2530开发的硬件环境任务2搭建CC2530开发的软件环境10教学方法：采用讲授法、演示法等教学方法媒介资源：无线传感器网络专业开发系统（基于CC2530无线单片机）、教材、教案、计算机及多媒体课件等物联网实验室形成性考核+期末上机考试项目3基于CC2530的单灯IO控制应用开发1.能描述CC2530的主要硬件资源2.能配置CC2530的I/O口3.能编程实现利用CC2530的A/D功能采集光照强度参数4.能编程实现利用CC2530的I2C功能采集温湿度参数5.能编程管理CC2530的功耗6.能编程实现CC2530与PC的串口通讯任务1控制照明灯亮灭状态任务2调节照明灯亮灭周期任务3采集照明光强参数任务4采集环境温湿度参数任务5调节节点工作状态任务6输出节点工作信息22教学方法：采用讲授法、演示法等教学方法媒介资源：无线传感器网络专业开发系统（基于CC2530无线单片机）、教材、教案、计算机及多媒体课件等物联网实验室形成性考核+期末上机考试项目4基于CC2530的多灯无线控制应用开发1.能解释CC2530无线单片机的无线收发部分的调制模式、接收模式、发送模式、MAC数据格式及CSMA/CA协处理器的工作原理2.能编程实现CC2530无线单片机信道选择、点对点通信、无线控制等功能任务1配置无线通信信道任务2点对点控制单灯亮灭任务3组播与广播控制多灯亮灭22教学方法：采用讲授法、演示法等教学方法媒介资源：无线传感器网络专业开发系统（基于CC2530无线单片机）、教材、教案、计算机及多媒体课件等物联网实验室形成性考核+期末上机考试项目5基于Z-STACK的照明控制系统开发与部署1.能描述ZigBee协议栈的分层结构2.能解释ZigBee协议栈各层的功能3.能基于ZigBee协议栈开发照明控制系统任务1认识Z-STACK协议栈的架构与开发流程任务2系统需求分析与总体设计任务3系统运行流程分析与通讯协议规划任务4无线传输层软件开发任务5应用展示层软件开发任务6系统部署30教学方法：采用讲授法、演示法等教学方法媒介资源：无线传感器网络专业开发系统（基于CC2530无线单片机）、教材、教案、计算机及多媒体课件等物联网实验室形成性考核+期末上机考试七、教学基本条件1.对教师的基本要求（1）团队规模：基于每届2个教学班的规模，专兼职教师4人左右，其中，专职教师2人，兼职教师2人，职称和年龄结构合理，互补性强。（2）教师专业背景与能力要求：主讲教师应为电子信息大类专业本科以上学历，熟悉传感器技术、智能卡技术、单片机技术及无线传感器网络前沿知识，具备一定的智能电子产品或系统开发与维护经验，具有较强的语言表达能力及职业教学方法的能力，掌握一定的教学方法与教学艺术。（3）课程负责人：熟悉物联网应用技术专业相关技术（特别是智能卡技术、无线传感器网络技术、物联网技术）和高职教育规律、实践经验丰富、教学效果好、在行业有一定影响、具有中级及以上职称的“双师”教师。2.教学硬件环境基本要求为保证教学效果，课程教学应尽量在物联网实验室进行实行理实一体化分组教学，每组学生3人，共同完成各个项目的学习。课程教学硬件环境的基本要求如下：序号名称基本配置要求场地大小/m2功能说明1物联网实验室无线传感器网络专业开发系统50套、投影设备1套120以上承担理实一体化教学任务3.教学资源基本要求（1）《无线传感器网络》多媒体网络课程资源。（2）参考书目《ZigBee技术与应用—CC2530设计、开发与实践》，郭渊博杨奎武赵俭编著，国防工业出版社，2010年出版，版本：1《ZigBee无线网络技术入门与实战(无线单片机技术丛书)》，李文仲主编，北京航空航天大学出版社，2008年出版，版本：1《短距离无线数据通信入门与实战[单片机与嵌入式系统┈无线通信技术]》，李文仲、段朝玉编著，北京航空航天大学出版社，2006年出版，版本：14.学生基础本课程对检测与转换技术、高频电子技术、智能卡技术、单片机原理与应用等前续课程的基础知识和基本技能要求较高，为了保证学习效果，要求学生应较好地掌握前续课程所学基础知识和基本技能，具有较好的学习习惯和学习积极性。八、其他说明1．教法说明无线传感器网络是当今国内外备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究领域，它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作，实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。为了便于教学，本课程以TI/CCON公司的8051内核无线片上系统(SoC)CC2530无线单片机为中心，介绍了802.15.4/ZigBee无线网络技术和对该技术的实际应用。课程的重点不是讲解802.15.4/ZigBee无线网络技术的原理，而是实战，即自己动手进行802.15.4/ZigBee无线网络