### 无线传感器网络实验实训——基于ZigBee的温湿度采集系统 #### 实验背景与目标 无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量微小传感器节点组成的分布式网络，这些节点可以感知环境信息并通过无线方式传输至中心节点。本实验主要聚焦于利用ZigBee技术来实现温湿度等环境参数的采集与传输。 **ZigBee协议**是一种低功耗、低成本、短距离无线通信标准，特别适用于传感器网络中的应用。本实验采用的是TI公司的Z-Stack协议栈，通过IAR开发环境进行程序开发。 #### 开发环境搭建 - **软件和工具准备** - IAR 10.1.1 - Z-Stack协议栈 (Zstack-CC2530-2.5.1a) - SRF04EB仿真器 - 温湿度传感器 SHT1X #### 安装IAR 10.1.1 1. **下载并安装IAR** - 运行安装程序，通常建议安装在系统盘。 - 接受许可协议并设置安装路径。 - 完成安装后，不勾选查看发布说明或启动IAR。 2. **破解IAR** - 启动IAR License Manager。 - 选择“离线激活”选项。 - 使用license generator生成许可密钥。 - 按照提示完成激活过程。 3. **安装SRF04EB仿真器驱动** - 将仿真器接入计算机。 - 在设备管理器中选择列表安装。 - 设置驱动路径。 - 验证驱动安装成功。 #### 实验内容：温湿度检测实验 - **实验目的** - 学习SHT1X系列温湿度传感器的使用。 - 理解如何在Z-Stack协议栈中集成温湿度数据采集功能。 - 掌握在Z-Stack任务中添加事件的方法。 - 实现周期性事件的处理。 - **实验步骤** 1. **硬件连接** - 连接温湿度传感器SHT1X至开发板。 - 确保仿真器正确连接并驱动已安装。 2. **软件配置** - 打开IAR，创建新的Z-Stack项目。 - 添加SHT1X驱动至项目。 - 配置Z-Stack参数以支持温湿度数据传输。 3. **编程实现** - 编写初始化SHT1X的代码。 - 实现读取温湿度值的功能。 - 在Z-Stack任务中添加定时事件以定期读取温湿度数据。 - 编写发送数据至协调器的代码。 4. **测试验证** - 下载程序到开发板。 - 观察数据是否正确传输到协调器。 - 调整代码以优化性能。 #### 技术要点 - **Z-Stack协议栈** - 基于IEEE 802.15.4标准。 - 支持ZigBee PRO功能集。 - 提供了API接口用于应用程序开发。 - **SHT1X温湿度传感器** - 高精度温湿度测量。 - 支持I²C通信接口。 - 适用于各种环境监测场景。 - **周期性事件处理** - 利用定时器实现周期性的数据采集。 - 通过Z-Stack任务管理器调度任务执行。 - 确保数据采集与传输的实时性。 #### 结论 通过本次实验，参与者不仅掌握了ZigBee协议的基本原理和Z-Stack协议栈的应用方法，还学会了如何使用SHT1X系列温湿度传感器采集数据，并能够将这些数据通过ZigBee网络传输至中央节点。此外，还学习了如何在嵌入式系统中处理周期性事件，这对于未来开发复杂的无线传感器网络具有重要意义。

根据提供的实验报告大纲，我们可以提炼出以下几个主要的知识点： ### 一、实验背景与目标 #### 背景介绍 本实验是针对湖南科技大学计算机科学与工程学院开设的《传感器网络及应用A》课程进行的一次实践教学活动。实验旨在通过Omnet++这一模拟平台，帮助学生理解和掌握无线传感器网络中的差错控制协议。 #### 实验目标 本次实验的目标主要包括： 1. **实现报文自动收发和重传功能**：即通过编程实现组帧协议、数据检错机制以及自动重传请求（ARQ）协议，确保数据能够准确无误地传输。 2. **性能分析**：通过仿真实验来分析和评估协议的性能指标，如数据帧平均响应时间等。 ### 二、实验内容与方法 #### 实验内容 1. **实现停等式ARQ协议仿真**：这是一种简单的差错控制协议，当发送方发送一个数据帧后，会等待接收方的确认（ACK），只有在收到确认后才会发送下一个数据帧。 2. **性能指标数据帧平均响应时间仿真**：通过模拟实际的无线通信环境，记录并计算每个数据帧从发送到接收到确认的平均时间。 3. **设计滑窗ARQ协议**：在此基础上，进一步设计并实现滑动窗口版本的ARQ协议，以提高数据传输效率。同时，还需要添加CRC校验程序，以增强差错检测能力。 #### 实验方法 - **使用Omnet++模拟软件**：作为主要的实验工具，用于构建无线传感器网络模型，并实现上述协议的仿真。 - **编程实现**：利用C++语言编写相应的模块代码，包括发送端和接收端的处理逻辑。 ### 三、实验步骤 1. **环境搭建**：确保实验所需的台式计算机已安装好Omnet++软件，并配置好开发环境。 2. **协议实现**：按照实验内容的要求，编写具体的协议实现代码。 3. **性能测试**：通过调整不同的参数（如信道噪声、传输速率等），观察协议在不同条件下的表现，并收集相关数据。 4. **数据分析**：对收集的数据进行整理和分析，得出结论。 ### 四、实验结果与讨论 #### 结果展示 1. **网络仿真时动画截图**：提供实验过程中网络行为的可视化展示，帮助理解数据传输过程。 2. **ARQ协议流程图**：详细展示协议的工作流程，有助于理解其工作原理。 3. **ARQ协议实现代码**：附上完整的代码，并加入详细的注释，方便他人阅读和理解。 #### 讨论 通过对实验结果的分析，可以讨论以下几点： - **协议的有效性**：评估所实现的ARQ协议是否能够有效减少数据传输中的差错。 - **性能优化**：探讨如何进一步提高协议的性能，例如通过调整滑动窗口大小等参数。 - **应用场景**：考虑这些协议在实际无线传感器网络中的应用可能性。 ### 五、实验总结 基于实验的结果和讨论，总结本次实验的主要收获，并提出可能存在的问题以及改进的方向。这不仅有助于加深学生对无线传感器网络的理解，也为未来的研究提供了宝贵的参考。

该实验源码是针对STM32F429微控制器设计的一个基础实验，主要涉及到STM32CUBE MX配置、HAL库的使用以及内部温度传感器的读取。在这个实验中，我们将深入理解以下知识点： 1. **STM32CUBEMX**：STM32CUBEMX是一款强大的图形化配置工具，它可以帮助开发者快速配置STM32微控制器的各种外设，如ADC（模拟数字转换器）、定时器、串口等。通过这个工具，我们可以设置时钟树、初始化GPIO、配置中断等，生成相应的初始化代码，极大地简化了项目启动阶段的工作。 2. **HAL库**：HAL（Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层）是ST提供的一个跨平台、模块化的库，它为STM32的不同系列提供了一致的API接口，使得开发者可以更专注于应用程序的逻辑，而无需关心底层硬件细节。在本例中，HAL库将被用来操作ADC，读取内部温度传感器的数据。 3. **内部温度传感器**：许多STM32微控制器都集成了内部温度传感器，它可以测量芯片自身的温度。这对于系统监控或环境条件检测的应用非常有用。在STM32F429中，可以通过ADC通道读取其值，经过一定的计算转换成实际温度。 4. **ADC**：模拟数字转换器是单片机处理模拟信号的关键组件。在这个实验中，ADC1将被用来读取内部温度传感器的模拟信号，并将其转化为数字值。STM32F429的ADC支持多种工作模式，例如单次转换、连续转换等，可以根据应用需求进行配置。 5. **C++编程**：尽管STM32通常使用C语言进行开发，但这个实验选择了C++，这意味着代码可能利用了面向对象的特性，如类、对象和继承，以提高代码的可维护性和复用性。 6. **单片机编程**：这个实验属于嵌入式系统的范畴，涉及到如何在微控制器上编写和运行程序。开发者需要理解单片机的内存模型、中断系统、I/O操作等相关概念。 7. **视频讲解**：实验可能包括视频教程，这为学习者提供了直观的教学方式，能够更好地理解代码背后的原理和操作步骤。 在具体实现过程中，开发者首先会使用STM32CUBEMX配置ADC，设置合适的采样时间、转换分辨率、通道选择等参数。然后，通过HAL库的函数初始化ADC并开始转换。读取到的ADC值会经过一定的校准公式转换为实际温度值。这些温度数据可能会被显示在调试终端或者存储起来供后续处理。 通过这个实验，开发者不仅可以熟悉STM32的HAL库使用，还能掌握如何利用内部传感器获取环境信息，是学习STM32开发的好起点。同时，结合视频讲解，学习效果更佳。

本章我们将介绍数字温湿度传感器DHT11的使用，该传感器不但能测温度，还能测湿度。本章我们将向大家介绍如何使用STM32来读取DHT11数字温湿度传感器，从而得到环境温度和湿度等信息，并把从温湿度值显示在TFTLCD模块上。

本资源为STM32嵌入式课程设计数字温湿度传感器实验，内含全部代码 实验器材: 战舰STM32F103开发板V3版本 实验目的: 学习DHT11数字温湿度传感器的使用. 硬件资源: 1,DS0(连接在PB5) 2,串口1(波特率:115200,PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面) 3,ALIENTEK 2.8/3.5/4.3/7寸TFTLCD模块(通过FSMC驱动,FSMC_NE4接LCD片选/A10接RS) 4,DHT11传感器一个(接在PG11上). 实验现象: 本实验开机的时候先检测是否有DHT11存在，如果没有，则提示错误。只有在检测到DHT11之后才开始读取温湿 度值，并显示在LCD上，如果发现了DHT11，则程序每隔100ms左右读取一次数据，并把温湿度显示在LCD上。同 样我们也是用DS0来指示程序正在运行。

STM32F103C8T6开发板实验例程：DHT11温湿度传感器实验程序源代码。 1、单片机型号：STM32F103C8T6。 2、开发环境：KEIL。 3、编程语言：C语言。 4、提供配套PDF格式STM32F103C8T6单片机开发板电路原理图。

开发板采用GD32F103RBT6型号MCU，与STM32F103完全兼容，DS28B20温度采集

基于单片机的压力传感器实验.doc

DHT11温湿度传感器实验ppt-自用版；；；“每100ms读取一次”实现方法：方法①可以用定时器溢出计数；方法②用delay函数循环计数

深圳大学无线传感器网络实验三：物理层信道容量分析