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基于ZigBee的无线物联网实训平台的设计与实现 　　摘 要：XX年，教育部已经明确将物联网工程专业列入计算机类专业。近年来，国内各中职学校陆续开设了物联网相关专业，建设物联网专业实验室并开发相关教学平台已提上议程。但由于物联网专业包括内容较多，且属于新专业，因此物联网专业课程体系尚未完全固定，物联网实训教学平台更是缺乏。有些学校虽然花了大量人力物力建设了看似高端的物联网专业实训室，但不实用，文中根据当前一些中职院校物联网建设的实际情况拟开发了一套实用的无线物联网实训平台。　　关键词：ZigBee；物联网；实训平台；计算机　　中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095--00-04　　0 引 言　　无线传感网络最早是美国伯克利加州大?W的一项研究计划。目前主流的无线传感器网络技术――ZigBee是一种短距离、低功耗的无线传输技术[1]，主要优点包括高数据传输可靠性、低功率消耗等，所以开发者普遍使用ZigBee技术来开发环境监测、智能家居、工厂控制、智能农业及安防监控等物联网平台的传输层。　　我们拟提出基于ZigBee的物联网实训平台，在该平台上，学生可以练习Android程序开发，ZigBee无线传感器网络开发。希望本研究提出的Android物联网平台能够对物联网相关课程的体系优化、创新人才培养、实训建设等方面提供参考。　　1 ZigBee 无线网络　　ZigBee是一种低功耗、低成本且拥有灵活自组网功能的无线技术，主要具有低功耗、低成本、数据传输可靠度高、支持三种网络拓扑、支持较多的网络节点设备等特点。　　ZigBee网络包含一个主控设备和其他附属设备，单个网络最多有255个节点，如通过主控设备连接，ZigBee网络可以支持超过65 000个节点。　　2 系统需求分析　　本系统是为中职学校物联网相关专业师生提供的一款用于物联网实训课程的无线物联网实训平台，简单实用。文中针对该物联网实现课程平台做了需求分析，主要包括实训平台的功能性需求、非功能性需求、一级实验项目的需求、系统用例分析和系统模块规划。　　 功能性需求分析　　本文拟开发的无线物联网实训平台的功能性需求如下：　　以德州仪器公司生产的CC2530芯片为基础，自主研发ZigBee模块，包括设计硬件电路图、设计ZigBee模块的天线、设计ZigBee软件程序。　　采用Eclipse设计Android APP程序，实现传感器数据的显示，使得手机用户可以通过APP控制电灯和电风扇的开关，并保留相关文档。　　利用自主设计的ZigBee模块、蓝牙模块、Android智能手机、相关传感器以及自行开发的Android APP和ZigBee程序完成无线物联网平台的组网搭建，实现通过温湿度传感器监测环境温湿度，通过烟雾传感器监测是否有烟雾，通过开关节点完成电灯控制，通过开关节点完成电风扇控制，通过人体红外传感器监测是否有人等功能。　　整理相关设计文档、图纸和源代码等，以便后续提取课程实验项目。所有电路原理图、源代码均保留详细文档说明，学生可以在此基础上新增、修改、删除系统功能，从而达到物联网课程实训目标，并可形成一套完整的实训指导书，学生可根据实训指导书完成相应的实训内容。　　 非功能性需求分析　　通过该无线物联网平台培养学生具有如下能力：　　了解物联网网络技术基础知识，这是最基本也是最主要的；　　熟悉并了解物联网网络软硬件架构，基本的网络软硬件架构通过此平台可以很好地掌握；　　熟悉并掌握物联网教学平台的组网搭建，这个需求对中职生而言是一个难点，但在此平台中可以充分实现；　　通过此平台学生基本可对ZigBee网络和Android的基础知识有充分的认识和掌握；　　熟悉并掌握物联网ZigBee传感模块的开发流程，虽然这个要求比较高，但仍能体现于基本的开发流程中；　　熟悉并掌握物联网客户端Android APP的开发流程，这是一个难点，但基础较好的学生有该需求。　　3 系统设计　　 系统设计方法　　本系统拟提出一款基于Android的物联网实验平台，在该平台上，学生可以练习Android程序开发、ZigBee无线传感器网络开发。　　系统设计主要分为硬件设计和Android软件设计两部分，具体如下所述：　　硬件设计包括蓝牙和ZigBee两个硬件功能模块。蓝牙功能模块负责与智能手机通信，ZigBee功能模块负责与风扇、温湿度传感器等设备通信。其中，蓝牙功能模块拟采用“网蜂”蓝牙模块，ZigBee功能模块拟自行设计。　　在软件方面，主要采用Eclipse集成开发环境结合Java语言进行Android程序的开发，程序分为可燃烟雾检测功能模块、灯光控制功能模块、风扇控制功能模块、人体红外监测功能模块、温湿度监测功能模块。