内容概要：本文档是中南林业科技大学计算机与数学学院的一份《物联网技术与应用》课程实验报告，涵盖了16个实验，旨在让学生通过实际操作掌握物联网的基础知识和技术。实验内容涉及双色LED、RGB-LED、七彩LED、继电器、激光传感器、轻触开关、倾斜开关、振动开关、红外遥控、蜂鸣器、干簧管传感器、U型光电传感器、PCF8591模数转换器、雨滴传感器、PS2操纵杆和电位器传感器等多种电子元件的使用。每个实验详细介绍了实验目的、所需组件、实验原理、实验步骤和实验体会，帮助学生理解各个元件的工作机制和应用场景。 适合人群：计算机科学与技术专业的本科生，尤其是对物联网技术和Arduino编程感兴趣的初学者。 使用场景及目标：① 掌握Arduino Uno主板和其他电子元件的使用方法；② 理解并应用各种传感器和执行器的工作原理；③ 提升学生的动手能力和编程技巧，培养解决实际问题的能力。 其他说明：实验报告不仅记录了具体的实验过程和结果，还包括了学生在实验中的思考和感悟，有助于学生更好地理解和记忆所学知识。此外，实验内容循序渐进，从简单的LED控制到复杂的传感器应用，逐步引导学生深入学习物联网技术。

传感器实验是针对《传感器原理与设计》课程开设的一门实践性环节，诣在检验学生对传感器理论知识的掌握程度，引导学生将理论知识应用到实践中，并将计算机技术、数据采集处理技术与传感器技术融合在一起，拓宽传感技术的应用领域，逐步建立工程应用的概念。 在当今科技迅猛发展的时代，传感器技术作为信息获取的重要手段，在自动化和电子工程等领域发挥着不可替代的作用。哈尔滨工程大学自动化学院针对《传感器原理与设计》课程专门开设了传感器实验环节，旨在加深学生对传感器理论知识的理解，并培养其实践操作能力。《传感器实验指导书》成为学生们探索传感技术奥秘的钥匙，让他们在理论与实践的交融中逐步建立起工程应用的概念。 实验内容设计得既全面又富有挑战性，它涵盖了从验证型到设计型的一系列实验。例如，金属箔式和半导体应变片性能实验不仅让学生们亲眼见证应变片的灵敏度与准确性，还要求他们掌握如何进行温度效应补偿，以确保数据的精准性。霍尔式传感器特性实验让学生们深入理解霍尔效应，并掌握其在磁场测量中的应用。差动变压器性能实验则向学生们展示了电感式传感器的工作原理及其在位移测量中的应用。此外，热敏电阻测温实验、光纤位移传感器实验、电涡流式传感器标定实验和电机脉冲测速实验等，都是为了让学生们能够亲手操作，直观感受各类传感器的特性，并学会如何准确地将传感器信号转换为可利用的数据。 为了支持这些实验，哈尔滨工程大学自动化学院采用了先进的CSY2001B型传感器系统综合实验台。这是一款模块化平台，其稳定性高、配置灵活，可以模拟多种环境和负载条件，为传感器的实验提供了一个理想的实验环境。实验台上配备了各种类型的传感器，如金属箔式应变传感器、称重传感器、扩散硅压阻式压力传感器、热电偶、热敏电阻等。这些传感器的多样性和应用的广泛性使学生们能够在一次实验中体验多种传感技术，为日后的工程实践打下坚实的基础。 在传感器实验中，学生们首先学习的是如何正确获取传感器信号，并通过专用设备将模拟信号转换为数字信号。接下来，他们需要掌握如何对信号进行分析和处理，这通常需要应用计算机技术及数据采集处理技术。在处理信号的过程中，学生们必须运用他们的电工学、物理学、控制技术以及计算技术知识，这无疑是对他们知识综合运用能力的一次全面锻炼。例如，在进行光纤位移传感器实验时，学生们需要了解光学原理，并运用计算机编程技术来处理采集到的光信号。 在实验过程中，学生们也会遇到需要他们发挥创新设计能力和问题解决能力的情况。如综合实验——力平衡式传感器和气敏传感器实验，这类选做实验不仅考验学生们的理论知识，还要求他们能够独立思考，设计实验方案，解决实验过程中出现的问题。这些实验不仅让学生们将所学知识运用到实践，而且还培养了他们面对未知问题的应变能力。 《传感器实验指导书》是哈尔滨工程大学自动化学院为培养学生实践能力和理论知识结合能力而设计的教学资源。通过一系列精心设计的实验，学生们不仅能够加深对传感器工作原理的理解，还能锻炼他们在实际操作中运用技术解决问题的能力。这些实验经验将成为他们未来从事自动化、电子工程等领域工作和研究的宝贵财富。随着技术的不断进步，传感器技术在未来的发展中将继续扮演关键角色，而这些经过系统训练的学生们将更好地适应未来的发展，成为推动技术进步的重要力量。

### 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