无线网络技术教程7-无线传感器网络(实验)
无线传感器网络实验报告
一、实验背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为一种重要的信息获取和传输手段，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。
为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术，我们进行了本次实验。
二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构；3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法；4. 通过实验，提高动手能力和实践能力。
三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。
传感器节点负责感知环境信息，汇聚节点负责收集和转发数据，终端节点负责处理和显示数据。
传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。
物理层负责无线信号的传输，数据链路层负责数据的可靠传输，网络层负责数据路由和传输。
3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。
星形拓扑结构简单，但易受中心节点故障影响；树形拓扑结构具有较高的路由效率，但节点间距离较长；网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率，但节点间距离较远。
4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块，利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。
实验内容如下：（1）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（2）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（3）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示。
5. 实验步骤（1）搭建实验平台，包括传感器节点、汇聚节点和终端节点；（2）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（3）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（4）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示；（5）调试程序，确保各节点间通信正常；（6）观察实验结果，分析实验现象。
无线传感实验报告
无线传感实验报告无线传感实验报告引言无线传感技术是一种基于无线通信的传感器网络技术，它可以实时地感知、采集和传输环境中的各种信息。
本实验旨在通过搭建一个简单的无线传感网络，探索其在实际应用中的潜力和限制。
实验目的1.了解无线传感技术的基本原理和应用领域。
2.学习搭建无线传感网络的基本步骤和方法。
3.研究无线传感网络在环境监测、智能家居等方面的实际应用。
实验步骤1.硬件准备：准备一台主控节点和多个从属节点，主控节点负责接收和处理从属节点发送的数据。
2.网络搭建：通过无线通信模块将主控节点和从属节点连接起来，形成一个无线传感网络。
3.传感器连接：将各个从属节点上的传感器与主控节点相连接，实现数据的采集和传输。
4.数据采集：设置从属节点的采样频率和采样范围，开始采集环境中的各种数据。
5.数据传输：从属节点将采集到的数据通过无线通信模块发送给主控节点。
6.数据处理：主控节点接收到数据后，进行数据处理和分析，得出有用的信息。
实验结果通过本实验，我们成功搭建了一个简单的无线传感网络，并实现了环境数据的采集和传输。
在实际应用中，无线传感技术可以广泛应用于环境监测、智能家居、农业等领域。
例如，在环境监测方面，我们可以通过无线传感网络实时监测空气质量、温湿度等参数，并及时采取相应措施保障人们的健康。
在智能家居方面，无线传感技术可以实现家庭设备的自动控制和远程监控，提高生活的便利性和舒适度。
在农业方面，无线传感技术可以监测土壤湿度、光照强度等参数，帮助农民科学种植，提高农作物的产量和质量。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了无线传感技术的原理和应用。
无线传感网络可以实现分布式的数据采集和传输，具有灵活性和可扩展性。
然而，在实际应用中，我们也发现了一些问题和挑战。
首先，无线传感网络的能耗问题仍然存在，如何延长节点的电池寿命是一个需要解决的关键问题。
其次，无线传感网络的安全性也需要重视，如何保护数据的隐私和防止网络攻击是一个亟待解决的问题。
无限传感网络实验报告
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。
无线传感器网络技术实验指导书（苏明霞）
⽆线传感器⽹络技术实验指导书（苏明霞）实验⼀外部中断实验1.实验环境硬件：ZigBee(CC2530)模块，ZigBee下载调试板，USB仿真器，PC机。
软件：IAR Embedded Workbench for MCS-512.实验⽬的阅读 ZigBee2530开发套件 ZigBee 模块硬件部分⽂档，熟悉 ZigBee 模块按键接⼝中断使⽤⽅式。
使⽤ IAR 开发环境设计程序，利⽤ CC2530 的电源管理控制寄存器控制系统⼯作状态。
3.实验原理3.1硬件接⼝原理按键接⼝，如图3.1.1所⽰。
图3.1.1CC2530开发板有三个按键，⼀个复位按键。
其余两个按键可以通过编程进⾏控制。
当按键按下时，相应的管脚输出低电平。
在此我们采⽤下降沿触发中断的⽅式来检测是否有按键按下。
ZigBee(CC2530)模块 LED 硬件接⼝图 3.1.2 LED 硬件接⼝ CC2530 相关寄存器图3.1.2 P1寄存器图3.1.3 P1SEL寄存器图3.1.4 P1DIR寄存器图3.1.5 P1INP 寄存器图3.1.6 P2INP 寄存器图3.1.7 PICTL寄存器图3.1.8 P1IEN 寄存器图3.1.9 IEN2 寄存器4、实验内容按键按下⼀次，led1亮，led2灭。
按键按下2次，led1灭，led2亮。
按键按下3次，都亮。
按键按下4次，都灭。
下降沿触发中断。
5、注意事项1、实验前，请正确安装RF2530模块，注意其丝印⽅向应与底板丝印⽅向⼀致，严禁反接；2、实验过程中，严禁带电插拨器件，防⽌损坏电路；3、实验过程中，严禁⽤⼿触摸裸露的器件特别是芯⽚，防⽌造成短路或损坏芯⽚；4、所有模块出⼚前均已调试完毕，除⾮有特别说明，否则不建议⾃⾏对电路中可调部分进⾏调节。
6、实验步骤1、将⼀个RF2530模块插⼊到WSN通⽤底板的相应位置。
2、zigbee多功能仿真器的⼀端通过10 pin下载线接到WSN通⽤底板的JTAG 接⼝上，另⼀端通过USB线接到PC机上，并通过SmartRF Flash Programmer软件正确下载⾃⼰编写的实验源码。
无线传感网络实验报告
无线传感网络实验报告无线传感网络实验报告引言：无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式的传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境信息。
WSN具有低成本、低功耗、自组织等特点，广泛应用于环境监测、智能交通、农业等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的无线传感网络，探索其工作原理和性能特点。
一、实验环境搭建1. 硬件准备：选用多个传感器节点和一个基站节点。
传感器节点包括传感器、微处理器、无线通信模块等；基站节点负责接收和处理传感器节点发送的数据。
2. 软件准备：选择适合的操作系统和开发工具，例如TinyOS、Contiki等。
编写传感器节点和基站节点的程序代码。
二、传感器节点部署1. 部署传感器节点：根据实验需求，在待监测区域内合理布置传感器节点。
节点之间的距离和布置密度需根据具体应用场景进行调整。
2. 传感器节点初始化：节点启动后，进行初始化工作，包括自身身份注册、与周围节点建立通信连接等。
三、无线传感网络通信1. 数据采集：传感器节点根据预设的采样频率，采集环境信息，并将数据存储到本地缓存中。
2. 数据传输：传感器节点通过无线通信模块将采集到的数据传输给基站节点。
传输方式可以是单跳或多跳，根据节点之间的距离和网络拓扑结构进行选择。
3. 数据处理：基站节点接收到传感器节点发送的数据后，进行数据处理和分析。
可以根据具体需求，对数据进行滤波、聚合等操作，提取有用信息。
四、无线传感网络能耗管理1. 能耗模型：根据传感器节点的工作状态和通信负载，建立能耗模型，评估节点的能耗情况。
2. 能耗优化：通过调整传感器节点的工作模式、通信协议等方式，降低节点的能耗。
例如，采用睡眠唤醒机制、自适应调整通信距离等。
五、实验结果与分析1. 数据传输性能：通过实验测试，评估无线传感网络的数据传输性能，包括数据传输延迟、传输成功率等指标。
2. 能耗分析：根据实验结果，分析传感器节点的能耗情况，探讨能耗优化策略的有效性和可行性。
无线传感网实验报告
无线传感网实验报告一、实验目的本实验的主要目的是了解无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）的基本原理和特点，以及进行一些简单的WSN实验，掌握其基本应用方法。
二、实验器材1.电脑2. 无线传感器节点（如Arduino）3. 无线通信模块（如XBee）4.传感器（如温度传感器、光照传感器等）三、实验步骤和内容1.了解无线传感网的基本概念和特点。
2.搭建无线传感网实验平台。
将无线传感器节点和无线通信模块进行连接。
3.编程控制无线传感器节点，收集传感器数据并通过无线通信模块进行传输。
4.在电脑上设置接收数据的接口，并接收传感器数据。
5.对传感器数据进行分析和处理。
四、实验结果和讨论在实验中，我们成功搭建了一个简单的无线传感网实验平台，并通过无线通信模块进行数据传输。
通过编程控制，我们能够收集到传感器节点上的温度数据，并通过无线通信模块将数据传输到电脑上进行接收。
在实验过程中，我们发现无线传感网的优点是具有灵活性和扩展性。
通过无线通信模块，传感器节点之间可以进行无线通信，灵活地传输数据。
同时，我们还可以通过添加更多的传感器节点来扩展整个无线传感网的功能和覆盖范围。
然而，无线传感网也存在一些限制和挑战。
首先，无线通信模块的传输距离和传输速率有限，可能会受到环境因素的影响。
其次，无线传感器节点的能耗问题需要考虑，因为它们通常是使用电池供电的，而且在实际应用中通常需要长时间连续工作。
五、结论通过本次实验，我们对无线传感网的基本原理和特点有了一定的了解，并掌握了一些简单的无线传感网应用方法。
我们成功搭建了一个实验平台，并通过无线通信模块和传感器节点进行数据传输和接收。
实验结果表明，无线传感网具有一定的灵活性和扩展性，但同时也面临着一些挑战。
对于以后的无线传感网应用和研究，我们需要进一步探索和解决这些挑战。
无线传感器网络技术的操作教程
无线传感器网络技术的操作教程无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量互联的无线传感器节点组成的网络，用于实时监测和收集环境中的各种信息。
WSN的应用涵盖了智能家居、农业、环境监测以及工业自动化等领域。
本文将为读者介绍无线传感器网络技术的操作教程，包括无线传感器节点的选择与安装、网络拓扑结构的规划、传感器数据的采集与传输、以及网络性能的优化。
一、无线传感器节点的选择与安装在构建无线传感器网络之前，首先需要选择合适的无线传感器节点。
选择节点时应考虑节点的功耗、传输距离、传感器类型以及网络协议等因素。
常见的无线传感器节点有ZigBee、LoRa以及Wi-Fi等。
安装无线传感器节点时需要注意选择合适的位置，以确保节点能够正常工作且能够达到预期的监测效果。
节点的安装高度、安装角度以及通信距离都会对节点的信号接收和传输产生影响。
二、网络拓扑结构的规划网络拓扑结构对于无线传感器网络的表现起着重要作用。
常见的无线传感器网络拓扑结构包括星型、树状和网状结构。
星型结构是最简单的无线传感器网络拓扑结构，所有节点都直接连接到中心节点。
树状结构是一种层次化的结构，各级节点通过父-子关系连接，数据从叶子节点上传输到根节点。
网状结构是一种多对多的结构，节点之间可以直接通信。
选择适当的拓扑结构要根据具体的应用需求和环境条件来确定。
根据节点之间的距离、节点数量以及数据传输需求等因素，选择合适的网络拓扑结构可以提高无线传感器网络的性能和可靠性。
三、传感器数据的采集与传输无线传感器网络通过节点采集环境中的各种信息并将数据传输到目标设备。
传感器数据的采集包括温度、湿度、压力、光照等多种参数。
采集传感器数据时需要注意传感器节点的采样频率和数据精度的选择。
过高的采样频率会增加功耗，而过低的采样频率会导致数据丢失。
同时，还需要考虑数据的压缩和编码算法，以减少数据传输的开销。
数据传输可以通过无线通信方式实现，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
《无线传感器网络》实验指导书
《无线传感器网络》 实验指导书机械与电气工程学院郑晖编广州大学 2011年目录1实验一、处理器基础实验 (4)1.1 实验目的 (4)1.2 参考资料 (4)1.3 实验内容及步骤 (4)1.3.1开发环境搭建 (4)1.3.2了解开发环境的使用 (4)1.3.3基本I/O读写 (6)1.3.4简单A/D转换 (7)1.3.5基本定时 (8)1.3.6PWM输出 (8)2实验二、点到点无线通信实验 (9)2.1 实验目的 (9)2.2 参考资料 (9)2.3 实验内容及步骤 (9)2.3.1发送模块代码分析 (9)2.3.2接收模块代码分析 (9)2.3.3运行示例项目 (9)2.3.4应用设计 (10)3实验三、无线传感器组网实验 (11)3.1 实验目的 (11)3.2 参考资料 (11)3.3 实验内容及步骤 (11)3.3.1协调器模块代码分析 (11)3.3.2路由器模块代码分析 (12)3.3.3终端模块代码分析 (12)3.3.4运行示例项目 (14)3.3.5修改示例项目 (14)4大作业 (15)4.1 目的 (15)4.2 任务 (15)4.2.1题目1：LED跑马灯控制 (15)4.2.2题目2：超声波测距 (15)4.2.3题目3：语音通信 (15)4.2.4题目4：其它经老师同意的题目 (15)实验课时安排建议实验名称 课时实验一处理器基础实验 2实验二点到点无线通信实验 24实验三无线传感器组网实验1 实验一、处理器基础实验实验目的1.11. 掌握开发环境的搭建方法；2. 掌握基本调试步骤及方法；3. 掌握基本I/O、定时器、A/D的编程方法；1.2 参考资料1. IAR安装步骤说明：“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR安装与使用.pdf”；2. 无线龙CC2530模块说明书：“C51RF-CC2530-PK使用说明书\C51RF-CC2530-PK使用说明书V1.01.pdf”；3. IAR开发环境使用方法：“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR IDE用户手册.pdf”；4. CC2530芯片说明书：“C51RF-CC2530数据手册\CC253x.pdf”；5. 本实验指导书所附例程；“C51RF-CC2530-PK使用说明书\CC25306. 无线龙CC2530模块基础实验说明：基础实验V1.00.pdf”；7. 无线龙CC2530模块基础实验例程：“C51RF-CC2530演示程序\CC2530单片机基础实验”；1.3 实验内容及步骤1.3.1 开发环境搭建按照参考资料[1]、[2]的指导，安装IAR软件，安装仿真器驱动程序。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告实验报告：无线传感器网络的应用与优化探究一、实验目的本次实验旨在探究无线传感器网络的应用与优化，具体包括传感器网络的组网方式、数据传输协议的选择与优化等。
二、实验原理及工具1.传感器网络组网方式传感器网络通常采用星型、树型、网状三种组网方式。
星型组网结构简单，但单点故障时整个系统会瘫痪；树型组网结构便于数据的传输与管理，但在拓扑结构发生变化时需要重新组网；网状组网结构形式多样，具有较强的灵活性，但网络维护复杂。
本实验将分别对比三种组网方式的性能差异。
2.数据传输协议的选择与优化实验将分别采用无线传感器网络中常用的LEACH、BCP、SPIN协议进行数据传输。
并通过测试比较它们在不同条件下的性能表现，优化协议选择与参数设置，提高网络的传输效率和能耗。
3.实验工具实验中将使用Contiki操作系统，该操作系统是专门为无线传感器网络设计的，支持多种协议，并提供了实验所需的模拟环境。
三、实验内容及步骤1.组网方式的测试(1)搭建星型、树型、网状三种不同的传感器网络拓扑结构。
(2)分别记录每种网络结构在传输运行时的稳定性、延迟、能耗等性能指标，并进行对比分析。
2.数据传输协议的测试及优化(1) 安装Contiki操作系统，选择LEACH、BCP、SPIN协议，并设置相应的参数进行数据传输实验。
(2)改变实验条件（如节点密度、网络负载等），测试和比较三种协议在不同条件下的性能表现。
(3)根据实验结果，优化协议的参数设置，并比较优化后的协议和原始协议的性能差异。
四、实验结果及讨论1.组网方式的测试实验结果显示，星型组网方式具有简单易实现、维护成本低的特点，但存在单点故障的风险，一旦发生节点故障，整个系统将瘫痪。
树型组网方式在数据传输和管理方面具有一定的优势，但拓扑结构变化时需要重新组网。
网状组网方式相对灵活，但也增加了网络维护的复杂性。
根据实验结果，可以根据具体应用场景的要求选择最适合的组网方式。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告Contiki mac协议与xmac协议的比较1.简介无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)节点由电池供电,其能力非常有限,同时由于工作环境恶劣以及其她各种因素,节点能源一般不可补充。
因而降低能耗、延长节点使用寿命就是所有无线传感器网络研究的重点。
WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗与计算能耗,其中通信能耗所占的比重最大,因此,减少通信能耗就是延长网络生存时间的有效手段。
同时,研究表明节点通信时Radio模块在数据收发与空闲侦听时的能耗几乎相同,所以要想节能就需要最大限度地减少Radio模块的侦听时间(收发时间不能减少),及减小占空比。
传统的无线网络中,主要考虑到问题就是高吞吐量、低延时等,不需要考虑能量消耗,Radio模块不需要关闭,所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN,各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。
现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以分成许多类型,其中根据信道访问策略的不同可以分为:X-MAC协议X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进,改进了其前导序列过长的问题,将前导序列分割成许多频闪前导(strobed preamble),在每个频闪前导中嵌入目的地址信息,非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。
X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔,用以侦听接收节点的唤醒标识。
接收节点利用频闪前导之间的时间间隔,向发送节点发送早期确认,发送节点收到早期确认后立即发送数据分组,避免发送节点过度前导与接收节点过度侦听。
X-MAC还设计了一种自适应算法,根据网络流量变化动态调整节点的占空比,以减少单跳延时。
优点:X-MAC最大的优点就是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点,因而发送延时与收发能耗都比较小;节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。
缺点:节点每次醒来探测信道的时间有所增加,这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告无线传感器网络实验报告引言：无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将所感知到的信息通过无线通信传输给基站或其他节点。
WSN广泛应用于农业、环境监测、智能交通等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的无线传感器网络系统，了解其工作原理和性能特点。
一、实验背景无线传感器网络是现代信息技术的重要组成部分，其应用领域广泛且前景十分广阔。
通过实验，我们可以深入了解WSN的工作原理和应用场景，为今后的研究和开发提供基础。
二、实验目的1. 掌握无线传感器网络的基本概念和原理；2. 理解无线传感器网络的组网方式和通信协议；3. 了解无线传感器网络的性能特点和应用领域。
三、实验设备1. 无线传感器节点：本实验使用了10个无线传感器节点，每个节点都具备感知和通信功能；2. 基站：作为无线传感器网络的中心节点，负责接收并处理来自传感器节点的数据；3. 电脑：用于控制和监控整个无线传感器网络系统。
四、实验步骤1. 搭建无线传感器网络：将10个传感器节点分别放置在不同的位置，并保证它们之间的通信范围有重叠部分；2. 配置传感器节点参数：通过电脑连接到基站，对每个传感器节点进行参数配置，包括通信频率、传输功率等；3. 数据采集与传输：传感器节点开始感知环境中的物理量，并将采集到的数据通过无线通信传输给基站；4. 数据处理与展示：基站接收到传感器节点的数据后，进行数据处理和分析，并将结果展示在电脑上。
五、实验结果与分析通过实验，我们成功搭建了一个简单的无线传感器网络系统，并进行了数据采集和传输。
我们发现，传感器节点能够准确地感知环境中的物理量，并将数据可靠地传输给基站。
基站对接收到的数据进行了处理和分析，展示了环境中物理量的变化趋势。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了无线传感器网络的工作原理和性能特点。
搭建无线传感器网络-《无线通信技术》实训
搭建无线传感器网络-《无线通信技术》实训介绍这份文档旨在提供关于搭建无线传感器网络的实训指南。
在本实训中，我们将使用无线通信技术来建立一个功能强大的无线传感器网络。
实训目标- 理解无线通信技术的基本原理和概念- 学会选择和配置合适的无线传感器设备- 掌握无线传感器网络的搭建和配置过程- 实践使用无线传感器网络进行数据采集和传输实训内容1. 了解无线通信技术- 研究无线通信的基本原理和技术标准- 掌握无线信号传输和调制的基本概念2. 选择和配置无线传感器设备- 研究市场上常见的无线传感器设备，并选择适合实训需求的设备- 配置无线传感器设备的网络参数和通信设置3. 搭建无线传感器网络- 部署无线传感器设备，并建立起一个功能完整的无线传感器网络- 配置无线传感器网络的拓扑结构和通信协议4. 数据采集和传输- 使用搭建好的无线传感器网络进行数据采集实验- 研究如何传输和处理采集到的数据实训材料为了完成这次实训，我们将需要以下材料和设备：- 无线传感器设备（数量根据实训要求而定）- 电脑或者单板计算机- 网络交换机和路由器（可选）- 实验室网络环境实训步骤在实训过程中，我们将按照以下步骤进行：1. 准备实训材料和设备2. 研究无线通信技术的基本原理和概念3. 选择和配置无线传感器设备4. 搭建无线传感器网络5. 进行数据采集和传输实验6. 分析和评估实验结果结论通过完成这个实训项目，我们将获得对无线传感器网络搭建和应用的实践经验，进一步加深对无线通信技术的理解。
希望实训能够帮助大家提升专业技能，并在今后的工作中发挥实操能力。
以上就是搭建无线传感器网络的《无线通信技术》实训指南文档。
祝实训顺利！。
无线传感网络实验
《传感器原理》课程实验无线传感器网络实验1．实验目的(1)了解无线传感网络的基本概念及原理(2)掌握温度传感器，光传感器以及应变片的工作原理。
(3)综合利用上述三种传感器，结合无线传感网络进行数据采集与处理，实现载荷定位。
2．工作原理(1) 光敏电阻是一种用光电导材料制成的没有极性的光电元件，也称光导管。
它基于半导体光电效应工作。
本实验中，将经过光照的电流值分成三个区域，分别对应传感板上黄、绿、红三色灯，光强落入某个区域内，则亮相应颜色灯。
(2) 应变片根据金属导体的阻值随其机械变形而发生变化的原理来工作的。
本实验中，利用四片应变片对实验平板的九个格子进行监控，其中涉及了应变片的横向效应和桥路温度补偿法(3) 无线传感器网络能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。
3．实验仪器稳压电源1台万用表1只实验平板1块Micaz系列无线传感节点一组4．方法及步骤a)运用多功能传感板进行光敏电阻实验，并记录实验数据；b)运用无线传感网络进行载荷定位：i.检查线路连接；ii.正确搭建桥路；iii.数字万用表检查桥路阻值及平衡情况；iv.连接稳压电源，测试桥路输出是否在安全范围内（0～3V）；v.连接无线传感网络节点；vi.训练网络并记录十个模式的数据；vii.进行定位并记录结果；viii.关闭所有的Micaz节点，然后关闭稳压电源，切记不能带电操作Micaz节点。
5．实验报告(1) 绘制载荷定位数据表格，将实验数据填入表格，得出定位结果与实际载荷位置进行比较，得出判定准确率。
表格如下所示。
断定位结果。
坐标图如下所示。
图中为传感点信号跃变前后反应的是不加载荷和载荷后的不同的电压值的变化，两条信号线分别代表两个不同的传感器采集到的数据。
图中的那个明显的阶越变化为加载荷瞬间的电压变化。
无线传感网络实验报告
图1.3背光调节实验程序流程图
1.5.3实验步骤
（1）双击打开lab1.c文件，在274行找到该背光调节实验程序代码BacklightSetting ()，并在其中设置断点，断点位置如下图阴影部分所示。
（2）将工程编译通过，并点击调试按钮进入调试界面。
（3）运行程序，在主菜单下，通过齿轮电位计选择：2.Backlight，然后按下S1键，由于在该程序中设置了断点，程序开始的界面，如下图所示。
2.3实验内容
本章实验包括以下三个小实验：（1）加速度计校准实验；（2）动态立方体演示实验；（3）数字拼图游戏实验。
实验2主函数lab3()的整体程序流程图如图2.1所示：
图21.加速度计应用实验整体程序流程图
2.4加速度计校准实验
2.4.1程序代码
该实验的程序代码包含在lab3.c文件内：
2.4.2程序流程
（2）利用Mini-USB线连接开发板仿真端口（左下角）和PC机。
（3）打开CCSv5.1软件，确认工作区间“F\MSP-EXP430F5529\Workspace”，并导入LAB1工程，导入步骤请参考2.2节：利用CCSv5.1导入已有工程。
（4）双击打开lab1.c文件，在244行找到该对比度调节实验程序代码ContrastSetting ()，并在其中设置断点，断点位置如图中阴影部分所示。
2.4.4实验结果
通过本实验，可以完成加速度计的校准，并将校准后的参数存入内存，供其他实验所用。
2.5动态立方体演示实验
2.5.1程序代码
该实验的程序代码包含在UserExperienceDemoCube.c文件内：
2.5.2程序流程
动态立方体演示实验程序流程图如图2.3所示。
无线传感网实验报告
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。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）无线传感器网络实验报告专业计算机科学与技术班级 13级计科1班学号姓名目录实验一 CC2530 I/O基础实验实验二 CC2530按键中断实验三 CC2530定时器的使用实验四串行通信接口发送与接收实验五 Zigbee点到点无线通信实验六 Zigbee串口实验实验七无线温度检测实验实验八 Zigbee组网实验实验一 CC2530 I/O基础实验一、实验目的1.掌握IAR编译软件界面的功能；2.掌握配置通用IO寄存器的方法；3.掌握如何编写代码及程序下载。
二、实验内容1.使用CC2530的IO来控制LED灯循环闪烁；2.判断按键是否被按下，如果按下，改变LED灯的状态，原先亮的灯灭，原先灭的亮，如此循环下去。
三、相关知识点cc2530有21个可编程的I/O引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。
通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O口使用。
2.I/O口特性：(1)可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用；(2)在输入时有上拉和下拉能力；(3)全部21个数字I/O口引脚都具有影响外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。
3.I/O端口的寄存器如下：P0：端口0 P1：端口1 P2：端口2 PERCFG:外设控制寄存器 APCFG:模拟外设I/O配置P0SEL:端口0功能选择寄存器 P1SEL:端口1功能选择寄存器P2SEL:端口2功能选择寄存器 P0DIR:端口0方向寄存器P1DIR:端口1方向寄存器 P2DIR:端口2方向寄存器P0INP:端口0输入模式寄存器 P1INP:端口1输入模式寄存器P2INP:端口2输入模式寄存器 P0IFG:端口0中断状态标志寄存器P1IFG:端口1中断状态标志寄存器P2IFG:端口2中断状态标志寄存器 PICTL:中断边缘寄存器P0IEN:端口0中断掩码寄存器 P1IEN:端口1中断掩码寄存器P2IEN:端口2中断掩码寄存器 PMUX:掉信号Mux寄存器OBSSEL0：观察输出控制寄存器0 OBSSEL1：观察输出控制寄存器1 OBSSEL2：观察输出控制寄存器2 OBSSEL3：观察输出控制寄存器3 OBSSEL4：观察输出控制寄存器4 OBSSEL5：观察输出控制寄存器5四、实验步骤1.启动IAR；2.新建一个IAR工作区，或者打开一个IAR工作区；3.连接CC Debugger调试器和ZigBee模块、连接CC Debugger到计算机，安装驱动；4.设置项目参数；5.编写、编译、下载程序。
无线传感网络实验报告
无线传感网络实验报告无线传感网络实验报告引言无线传感网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。
每个节点都具有感知、处理和通信能力，可以实时采集、处理和传输环境信息。
WSN可以应用于许多领域，如环境监测、智能交通、农业等。
本实验旨在研究和验证无线传感网络在环境监测中的应用。
实验目的本实验的主要目的是利用无线传感网络系统进行环境监测，并对实验结果进行分析和评估。
通过实验，我们希望能够探索无线传感网络的性能和可靠性，以及其在环境监测中的潜力。
实验设计1. 实验环境搭建在实验开始前，我们首先搭建了一个小规模的无线传感网络系统。
该系统由多个传感器节点和一个基站节点组成。
传感器节点分布在实验区域内，负责采集环境信息并将数据传输给基站节点。
基站节点则负责接收和处理传感器节点的数据，并将结果发送给上位机进行分析。
2. 传感器节点配置在实验中，我们选择了温度和湿度作为监测指标，并将相应的传感器节点部署在实验区域内。
每个传感器节点都配备了温度和湿度传感器，并通过无线通信模块与基站节点进行数据传输。
3. 数据采集和传输传感器节点定期采集环境信息，并将数据通过无线通信模块发送给基站节点。
基站节点接收到数据后，对其进行处理和分析，然后将结果发送给上位机。
实验结果与分析通过实验，我们获得了大量的环境监测数据，并对其进行了分析和评估。
以下是实验结果的一些主要发现：1. 数据准确性通过与实际测量数据的对比，我们发现传感器节点采集到的温度和湿度数据与实际情况相符合。
这表明传感器节点的测量精度较高，可以准确地监测环境变化。
2. 数据传输可靠性在实验过程中，我们对数据传输的可靠性进行了测试。
结果显示，即使在一些干扰较大的情况下，传感器节点仍能成功将数据传输给基站节点。
这说明无线传感网络具有较好的抗干扰能力和可靠性。
3. 系统响应时间我们还测试了系统的响应时间，即传感器节点采集数据到基站节点处理并发送结果的时间。
无线传感器网络
实 验 简 介
本实验系统采用IEEE802.15.4和Zigbee协议实现了多个传感 器节点之间的无线通信，通过对本实验提供的软件操作以及对路 由的观察，能够使学生对无线传感器网络的组网过程、路由协议 有一个较为深入的理解。
要求学生：
（1）理解并掌握无线传感器网络的工作原理及组网过程。 （2）理解无线传感器网络的路由算法。
能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。
传感器模块 传感器 AC/DC
处理器模块 处理器 存储器 NET
无线通信模块 MAC 无线收发器
能 量 供 应 模 块
基本原理
无线传感器网络协议栈
无线传感器网络通信协议主要包括物理层、数据链路层、网络层、 传输层和应用层，与互联网协议栈的五层协议相对应。
在低层采用IEEE802.15.4工作组所定义的数据链路层和物理层协议， 而在数据链路层以上的协议则是由Zigbee联盟制定。
协 管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移 动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。
实验步骤
实验步骤
5. 观察数据 选择data，节点采集到所有的数据会显示如下
实验步骤
5. 观察数据 选择temp,可以知道温度信息
实验步骤
5. 观察数据 选择voltage,可以知道电压信息
实验步骤
5. 观察数据 选择light，可以知道光强信息
基本原理
数据链路层 数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制。 媒体访问协议保证可靠的点对点和点对多点通信。
差错控制保证源节点发出的信息可以完整、无误地到达目 标节点。
无线传感网络实验报告
无线传感网络实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过无线传感网络的搭建和实际应用，掌握无线传感网络的基本原理和实验技术，以及了解无线传感网络在实际中的应用。
二、实验内容
1.搭建无线传感网络
2.学习和掌握无线传感器节点的编程和调试
3.设计并实现无线传感网络的数据收集和传输功能
4.进行无线传感网络的实时数据采集和监控
三、实验步骤
1.搭建无线传感网络：按照实验指导书的要求，搭建无线传感网络的基础设施，包括基站和一定数量的传感器节点。
2.学习和掌握无线传感器节点的编程和调试：通过阅读相关资料，掌握无线传感器节点的编程语言和开发工具，并进行代码调试。
3.设计并实现无线传感网络的数据收集和传输功能：根据实验要求，设计无线传感网络的数据收集和传输方法，并进行代码编写和调试，确保数据能够准确地收集和传输。
4.进行无线传感网络的实时数据采集和监控：将搭建好的无线传感网络应用于实际场景中，实时采集并监控传感器节点的数据，验证无线传感网络的可靠性和稳定性。
四、实验结果与分析
通过搭建和实际应用无线传感网络，我们成功地实现了数据的收集和传输功能，并能够实时采集和监控传感器节点的数据。
在实际应用中，无线传感网络能够有效地进行环境信息的监测和采集，为后续的数据处理和分析提供了基础。
五、实验总结
通过本次实验，我们深入了解了无线传感网络的基本原理和应用，掌握了无线传感器节点的编程和调试技术，并成功地搭建和应用了无线传感网络。
通过实际操作和实验，我们不仅巩固了理论知识，还提高了实践能力和解决问题的能力。
无线传感网络作为一种新兴的技术，具有广阔的应用前景，我们对其未来的发展充满信心。
七、附录。
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目录
☆7.1 概述 ☆7.2 体系结构
☆7.3 通信协议S-MAC
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7.2 无线传感器网络的体系结构
节点类型
传感器节点(Sensor Node)：信息采集和路由 汇聚节点(Sink Node)：聚集信息，传送到管理节点 管理节点(Manager Node)：用户处理和操作信息
卫星 互联网 移动通信网络 汇聚节点
2、如果节点从邻居收到调度，而自己还没有调度，就 遵循该邻居节点的调度。
3、如果节点选择调度后，又收到邻居发来的调度，同 时采用两种调度。
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7.3.4 S-MAC协议
S-MAC虚拟簇机制
•
•
拥有相同调度表的节点形成了一个虚拟簇。
在两个虚拟簇交界的节点，同时有两个调度表，很忙。
调度1
调度1,2
4
技术来源
功能
大数据、物联网观点
WSN终端节点的组成
应用程序 内存 传感器 AC/DC转换器 处理器 计算存储模块 网 络 层 M A C 通信模块 物 理 层
传感模块
电源
传感器节点的软、硬件结构
5
WSN终端节点的组成
温度、湿度传感器
节点——微型的嵌入式系统
电源
光、速度传感器
处理器
存储器
S-MAC协议
实验
阅读NS2中SMAC的源代码
1、找到smac协议，与物理层协议/路由层协 议，互相通信的语句
3、找到smac协议，接收到数据报文后，处 理函数
23/23
为什么跨层？
举例：
16
7.3.2 无线传感器网络的协议研究
MAC协议分类
介质访问控制
基于竞争
S-MAC,T-MAC,
Siff… 周期性侦听/休眠 缓冲溢出带来抖动 时延为代价减小能耗
无竞争
单信道 TDMA
MIMO技术 STE,EDD… 避免竞争冲突 同步要求严格
混合协议
多信道 CSMA/CA 和 TDMA 相 结 合 ，
适用于网络负载低，节点空闲助于提高引用率。
18
7.3.4 S-MAC协议
调度表，所有节点同步
S-MAC工作原理
睡眠
醒
睡眠
醒
睡眠
醒
节点周期性唤醒/休眠，减少射频模块侦听，节约能量。
节点建立调度表，步骤
1、节点首先侦听一段时间，如未听到其它节点的调度， 随机选择一个调度表，并广播其调度表。
路由层：能量耗尽，会改变网络拓扑。
7.1.3 无线传感器网络的研究热点
相关技术——无线充电
2007年，岛国帕劳设想，直径79米的天线，接收482公 里处卫星传输的1M瓦电量，供给1000个家庭。 目前，实用的无线充电距离大约15厘米。 2014年，Ossia公司称，能给12米外的智能手机充电。
21
总结
无线传感器的功能
大量节点协作，实时监测、采集环境对象的信息。
电池能量限制：传输、存储、寿命…… 优点：节约能量，提高传输效率。 缺点：可移植性差，专用性与普遍性是矛盾的。 节点周期性唤醒/休眠，减少侦听，节约能量。 其他与IEEE 802.11类似的机制。
22/23
关键约束
分层协议 vs 跨层协议
无线通信天线
7.1.2无线传感器网络的特性
WSN的特点
关键约束：电池能量有限
主要能耗模块？ 射频模块
处理能力有限 存储能力有限 通信能力有限 动态性强 不可靠
7/23
研究热点
万方数据库
2004年-2017年，论文数量变化
各层节能协议研究
物理层：CPU/射频芯片 休眠。 MAC层：间断睡眠和唤醒。
13
7.3 无线传感器网络的通信协议
无线传感器网络的协议栈
任 务 管 理 平 台
应用层 传输层
研究 热点
网络层 数据链路层 物理层
能 量 管 理 平 台
移 动 管 理 平 台
14
7.3.1 无线传感器网络的协议栈
协议栈的分层机制
物理层：调制、发送与接收 数据链路层：介质访问、差错控制 网络层：路由转发、多节点协作 传输层：传输数据流 应用层：各种实际应用
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WSN的跨层协议研究
为什么分层？
优点：设计简化、稳定、兼容、可移植。 缺点：灵活性差、效率低。 各层协议合作，如用路由报文携带MAC层控制信息。 优点？ 节约能量，提高传输效率。 缺点？ 可移植性差，专用性与普遍性是矛盾的。
大数据案例：宿舍、电梯—总务处，课程表—教务处 根据宿舍分布，设置电梯和课程表，就是跨层。 大数据的思想——不同行业数据的跨界应用。
E
D C
B A
管理节点 终端用户 监测区域 传感器节点
WSN的系统架构
7.2.4 无线传感器网络的网络结构
网络节点结构
平面结构：适合小网络
分级结构：适合大网络
基站 节点 簇头
基站
节点
WSN的平面结构示意图
WSN分级结构示意图
12
目录
☆7.1 概述 ☆7.2 体系结构
☆7.3 通信协议S-MAC
调度2
20
7.3.4 S-MAC协议
类似IEEE 802.11的介质访问控制机制
功能：决定发送优先级，减少冲突，隐藏暴露节点。 CSMA/CA竞争协议，RTS/CTS四帧机制。
S-MAC协议的不足
节点周期休眠，无法快速响应，带来时延。 调度表固定，无法适应负载的动态变化。 虚拟簇的边界节点，能量消耗过快。
SMACS/EAR, CAME, CUMPE… STEM, CMAC… 信 道 利 用 率 低 ， 带 宽 利 用 率 高 ， CDMA 设 备 复 杂 ， 以 硬 件 设 施 复 杂 ， 延时为代价减小能耗 信道切换带来延 迟
17
7.3.4 S-MAC协议
S-MAC协议概述
2005/12/10，全称Sensor MAC，liyuan开发。 早期最著名的传感器MAC协议，基于竞争的协议。
无线网络技术教程 ——原理、应用与仿真实验
第7章 无线传感器网络
目录
☆7.1 概述 ☆7.2 体系结构
☆7.3 通信协议S-MAC
2
7.1.1 无线传感器网络的背景
无线传感器网络
用户
监测环境
传感器节点
基站
7.1.1 无线传感器网络的背景
背景
源自Ad hoc，新的应用背景
综合了传感器、嵌入式计算、无线通信、分布式信息 处理等技术，没有独特的创新技术。 大量节点协作，实时监测、采集网络区域内的各种环 境对象的信息，传送给需要这些数据信息的用户。 大数据的采集手段，是物联网的“感知层”。