针对实践教育和创新培训的需要，设计了基于ZigBee的无线传感器网络实验平台和教学计划，并设计了硬件结构，软件开发方法。细介绍了实验无线传感器网络平台ZigBee的教学过程。平台中的三种类型的节点均基于JN5148无线微控制器，并且硬件采用模块化结构。践表明，使用该平台进行项目设计的多层次教学和培训，可以使学生快速掌握ZigBee无线传感器网络的相关技术要点，并有效地提高开发无线传感器网络应用程序的能力。
线传感器网络（WSN）是一个由多个微型智能传感器节点以多跳无线方式组成的自组织网络，在军事领域具有广泛的应用领域，工业，农业，医疗，运输，环境监控，智能家居等许多领域。用前景[1-2]。年来，随着物联网概念的兴起，特别是自中国高校建立了主要的物联网以来，WSN是物联网的重要支撑技术。成为研究和应用的热点[3-6]。
ZigBee是一种基于IEEE802.15.4协议规范构建的新兴无线网络技术，与蓝牙，Wi-Fi和其他相关技术相比，ZigBee更适用于具有特殊成本的低速WSN，安全性，动态联网和能耗。需节点之间的无线互连[7-8]。ZigBee PRO的ZigBee的升级版本于2007年推出。多著名的半导体制造商都为其提供了芯片，协议栈和开发环境。对中山电子科技大学学生创新教学与培训的实际需求，设计了基于ZigBee的WSN实验平台。台的三种节点，传感器终端，路由器和协调器都基于JN5148无线微控制器，并且硬件采用模块化结构。用该平台在项目设计中进行基于案例的多层次教育和培训，恒温阀芯可使学生快速掌握与ZigBee无线传感器网络有关的技术要点，并有效地提高能力。发无线传感器网络应用。验平台由运行ZigBeeCenter软件的主机和ZigBee节点设备（例如协调器，路由器，传感器终端等）组成。[9-11]。先，协调器建立网络并接受每个路由器和传感器终端的参与，此后，传感器终端会根据需要定期收集现场参数，并通过由多个节点组成的网状网络收敛到协调器。由器，然后协调器将其转发到下一个级别。
算机，使用ZigBeeCenter软件对数据进行分类，存储，处理和显示。外，主机还通过协调器监视动态网络拓扑和节点运行状况。1显示了在此平台上构建的WSN ZigBee的示意图。了提高设备在实验平台上的多功能性，采用了模块化的材料结构。
控制板硬件可以完全满足协调器和路由器的操作要求，并且通过将具有不同功能的传感器板通过扩展端口连接到主控制板，可以对传感器端子进行培训。控制板包括一个JN5148无线微控制器，一个SST25VF040串行闪存，一个FT232RL串行芯片，一个基本的人机界面和一个扩展插座。硬件结构如图2所示。N5148是NXP Jennic推出的第三代32位无线微控制器。集成了一个32位RISC处理器，一个2.4 GHz射频收发器IEEE802.15.4、128 KB ROM，128 KB RAM，5个SPI端口，2个异步串行端口，与I2C / SMbus兼容的两线串行端口，21个并行端口，3个应用程序计时器/计数器，3个系统计时器，4个12位ADC，2个12位DAC，2个模拟比较器，1个资源，例如数字音频接口和看门狗。户设计的IEEE802.15.4 / ZigBee应用程序代码存储在外部串行闪存中。统重新引导后，ROM引导加载程序将加载到内部RAM中以运行。FT232RL芯片在异步串行端口JN5148和主机的USB端口之间建立自适应连接。连接可用于代码下载，数据下载以及为主控板供电。USB端口外，主控制板还支持电池和稳压电源。系统的基本人机界面包括2个LED，2个按钮和一个无源蜂鸣器，可用于状态提示和主控制板的模式设置。个20针J1，J2插孔为各种传感器端子提供外部扩展支持。了21个并行端口和标准SPI端口外，扩展信号还包括4个ADC，2个DAC和复位信号JN5148。感器卡的类型很多。
S01传感器卡为例，其电路结构如图3所示。
图3中，AT24C01A是I2C接口的1 Kb串行E2PROM存储器，用于存储设备ID。感器板的设备ID由16位类型代码和32位串行代码组成。JN5148的DIO14和DIO15是I2C总线多路复用端口，可以直接与AT24C01A的SCL和SDA连接。DHT11是一种经济的单总线温度和湿度传感器模块，其温度测量范围为0至50°C，分辨率为1°C，精度为±2°C；湿度测量范围为20％至90％RH，分辨率为1％RH，精度为±5％RH。PIR是一种热释电红外传感器模块，它使用高电平和低电平输出，并且在100°视角下的有效范围为5到7 m。
CMOS C328相机模块具有集成的OV7640图像传感器和OV528处理器，可以在外部命令的控制下补充图像采集，JPEG压缩，串行输出和其他实时操作。C328采用与RS232兼容的数据传输格式，波特率可以达到115.2 Kb / s。的信号电平为3.3 V，因此可以直接连接到JN5148的串行端口1。际上有6个红外LED用于弱光条件下的补光，JN5148通过DIO18控制其亮度。传感器采用5516型光敏电阻，其光阻为5〜10kΩ，暗电阻为500kΩ，除以电阻后，输出随照明变化的模拟电压。醒，并且A / D转换由JN5148执行。KM簧片开关用作电磁门开关，可输出高电平和低电平以及返回电阻，以指示门开关的状态。件设计硬件平台支持的体验分为三个级别，即JN5148接口体验，完整的数据采集体验和WSN设计体验。两个级别不涉及无线通信。助于NXP Jennic提供的集成外围设备的API功能，可以实现JN5148片上接口和板上人机界面设备，执行设备和传感器的控制和控制。WSN设计经验负责使用NXP Jennic提供的JenOS操作系统和IEEE802.15.4 / ZigBee PRO协议栈API函数来设计传感器终端控制程序，路由器和协调器可实现分布式传感器数据收集和无线路由传输。收敛处理。调和路由器过程相对简单。户程序主要完成设备，操作系统，网络以及协调器与主机之间的串行通信的初始化和指示。感器终端程序比较复杂。完成系统初始化并成功加入网络后，传感器终端会按主机定义的时间间隔定期对传感器输出进行采样，然后将其组装成APDU数据帧，然后通过ZPS_eAplAfUnicastDataReq函数发送。了降低平均电流，传感器端子大部分时间处于休眠状态。当WakeTimer溢出或发生DIO中断时（就像热释电传感器检测到非法入侵一样），才唤醒传感器端子并询问父节点以了解其是否已收到命令。调器上位机控制并满意。
采样条件时，请执行诸如收集，组装和发送数据之类的操作，然后再次进入SLEEP状态。感器终端的工作流程如图4所示。igBee PRO设备开发工具包括Eclipse集成环境，JN51xx C语言编译器，JN51xx Flash编程器，JTAG调试服务器和配置器。ZPS和JenOS。机计算机ZigBeeCenter软件是使用C Builder开发的，并采用了由串行事件驱动的程序结构。5显示了ZigBeeCenter的操作界面。国电子科技大学中山学院使用该实验平台并支持实验课程来进行ZigBee WSN的实践教学，这是电子竞赛和开放实验培训的一部分。入门阶段，通过八项基本和全面的经验，学生可以掌握JN5148片上接口和外部设备的程序控制方法。改进阶段，首先介绍IEEE802.15.4 / ZigBee PRO和WSN的基本原理，然后在以下位置说明ZigBee WSN系统的组成，节点的工作流程以及实现程序的方法。过两个典型的案例。下来，学生需要改进设计并添加更多功能。研究阶段，学生必须以3人为一组，在3周内完成自行设计的项目设计。于实验平台具有良好的软硬件支持和丰富的参考资料，学生的学习热情和工作效率很高，在短时间内，他们不仅掌握了它们是ZigBee PRO和WSN的技术要点，也是在主动RFID老师，移动目标定位，家庭安全，视频电话，电子指南，自动控制，患者护理和其他实用系统的指导下开发的，其中一些还设计用于诸如广东省学生电子竞赛和国家电子信息创新作品评选之类的活动。文设计的实验平台ZigBee WSN具有很强的技术穷举性和系统开放性，适用于微控制器接口领域的教学，分层创新实验的实现，控制和控制。程，无线通信，ZigBee网络，WSN等。养学生的兴趣，培养应用设计能力，提高工程质量，扩大知识面，更好地达到培养物联网应用人才的目的。
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