第一篇：無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)驗(yàn)報(bào)告

無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

姓名：張兆偉

班級(jí)：13 班

學(xué)號(hào)：2015042130 日期：2016年8月25日

無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)驗(yàn)報(bào)告

一、實(shí)驗(yàn)背景

數(shù)據(jù)是指用來(lái)描述客觀事物的數(shù)字、字母和符號(hào)等等。數(shù)據(jù)傳輸在人類(lèi)活動(dòng)中的重要性是不言而喻的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。數(shù)據(jù)采集，或稱數(shù)據(jù)獲取，既利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)內(nèi)部。

隨著計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。傳感測(cè)試技術(shù)正朝著多功能化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)線化的方向發(fā)展。工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是從新興的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)的，具有低成本、低能耗、高度靈活性、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為繼現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)后的又一個(gè)研究熱點(diǎn)。無(wú)線數(shù)據(jù)采集既要在復(fù)雜，惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下將物理量完整的進(jìn)行采集，更要將采集到的數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)端的主控室。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)遙控、遙測(cè)；石油鉆井張力無(wú)線監(jiān)測(cè)；短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸；安防設(shè)備無(wú)線監(jiān)控；無(wú)線RS485、無(wú)線PLC；城市管網(wǎng)壓力、溫度監(jiān)測(cè)；電力線無(wú)線報(bào)警等。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

無(wú)線數(shù)據(jù)采集既要在復(fù)雜，惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下將物理量完整的進(jìn)行采集，更要講采集到的數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)端的主控室。DTD110系列無(wú)線數(shù)傳模組廣泛應(yīng)用于無(wú)線數(shù)傳領(lǐng)域，典型應(yīng)用包括遙控、遙感、遙測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)、報(bào)警、過(guò)程控制等環(huán)節(jié)。

DTD110系列無(wú)線PLC有4路開(kāi)關(guān)量的傳輸，4路模擬量的傳輸，距離100米~3000米均可。即可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，不需要編寫(xiě)程序，不需要布線，一般電工就可以調(diào)試使用。對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遙測(cè)遙控實(shí)施簡(jiǎn)單、方便、便宜。

1、適用范圍

無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊具有數(shù)據(jù)采集、控制、GPRS無(wú)線遠(yuǎn)程通信等功能。采用低功耗設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品可接入各種串口儀表、各種模擬信號(hào)輸出的變送器、各種脈沖信號(hào)輸出的雨量計(jì)、水表等。廣泛用于水務(wù)、環(huán)保、氣象、市政、環(huán)境、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、公安等行業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。特別適用于太陽(yáng)能供電方式的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，可大大降低太陽(yáng)能供電成本。

2、無(wú)線數(shù)據(jù)采集的特征：

多種配置應(yīng)用方案，可以滿足用戶不同的需要；4個(gè)開(kāi)關(guān)輸入通道，4個(gè)開(kāi)關(guān)OC門(mén)輸出通道；4個(gè)模擬量輸入通道，4個(gè)模擬量輸出通道；可以直接代替有線的PLC設(shè)備；一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊；多種產(chǎn)品規(guī)格適應(yīng)于不同的傳輸距離；射頻輸出功率10mW、500mW、1000mW；GFSK調(diào)制，高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)；軟件無(wú)線電技術(shù)保證高抗干擾能力和低誤碼率；ISM 頻段433MHz，無(wú)需申請(qǐng)頻點(diǎn)；工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，能工作于各種惡劣環(huán)境；直流9~24V供電，電流小于800mA。

3、主要功能

1）遠(yuǎn)程通信：GPRS網(wǎng)絡(luò)和短消息雙通道傳輸數(shù)據(jù)，支持專線、VPN專網(wǎng)多種組網(wǎng)方式。

2）通訊協(xié)議：支持UDP、TCP 協(xié)議，支持多中心數(shù)據(jù)通信。

3）模擬量輸入：可采集4-20mA、0-5V等多種電流、電壓信號(hào)輸出模擬量。

4）開(kāi)關(guān)量輸入：可采集干接點(diǎn)、有源接點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)，可定時(shí)采集以降低能耗。

5）脈沖量輸入：可采集干接點(diǎn)脈沖信號(hào)，用于采集脈沖發(fā)訊水表。6）智能儀表接入：提供2路RS232/485串口，可以采集各種智能儀表，如流量計(jì)、照相機(jī)等。

7）開(kāi)關(guān)量輸出：提供三極管集電極信號(hào)輸出。

8）電源輸出：可定時(shí)為變送器供電，輸出電壓：同輸入電源電壓。9）遠(yuǎn)程控制：接受遠(yuǎn)程指令，實(shí)現(xiàn)控制。

10）數(shù)據(jù)顯示：可支持2×8中文漢字液晶顯示，配有4個(gè)數(shù)字鍵盤(pán)。

11）數(shù)據(jù)查詢：可本機(jī)按鍵查詢，同時(shí)支持就地串口查詢，遠(yuǎn)程查詢。

12）遠(yuǎn)程通信：支持RS232/485總線、GPRS、SMS等多種通信。

13）配套軟件：配套提供參數(shù)設(shè)置軟件。

4、主要特點(diǎn)

1）工作電流低：GPRS實(shí)時(shí)在線，平均工作電流<10mA。

2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大：本機(jī)循環(huán)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，掉電不丟失，存儲(chǔ)容量：4M。

3）維護(hù)方便：支持遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程軟件升級(jí)。

4）體積小：外型尺寸145×100×65mm

5、技術(shù)指標(biāo)

1）硬件配置：GPRS/GSM無(wú)線通信接口、4路AI、4路DI、6路PI、3路DO、2路串口、中文液晶顯示和無(wú)顯示可選、1個(gè)4按鍵鍵盤(pán)可選。

2）采集精度：模擬量采集精度：0.5%，脈沖計(jì)數(shù)誤差：0.01%

3）通信協(xié)議：支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，可嵌入其它通信協(xié)議。

4）通信接口：GPRS/GSM無(wú)線通信接口，1路串口用于維護(hù)，2路串口采集儀表，232/485可選。

5）通信速率：300～19200 bit/s

6）工作環(huán)境：溫度：-25~+70℃、濕度：≤95%、無(wú)腐蝕氣體、無(wú)導(dǎo)電塵埃、無(wú)爆炸環(huán)境。

7）安裝方式：一般采用導(dǎo)軌式安裝，特殊場(chǎng)合，可將控制器固定在安裝底板上。

8）供電電源：10～28VDC

6、系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要分三層，第一層為服務(wù)器，第二層為過(guò)渡層，由 Zigbee 協(xié)調(diào)器和 Zigbee節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，第三層為任務(wù)層，由 54 個(gè)監(jiān)測(cè)單元和 1 個(gè)顯示單元構(gòu)成。系統(tǒng)的主要功能為：服務(wù)器有選擇地查詢 54 個(gè)監(jiān)測(cè)單元的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)需要將某個(gè)監(jiān)測(cè)單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示單元上，讓其顯示，中間的傳輸全部由 Zigbee 組網(wǎng)無(wú)線通訊。

其服務(wù)器主要功能：

1）開(kāi)辟多個(gè)線程，每個(gè)線程主動(dòng)輪詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)；與每個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊必須“有問(wèn) 必答”，具有超時(shí)控制機(jī)制； 2）具有廣播，組播配置參數(shù)功能；

3）對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重量，溫度，濕度參數(shù)。并且以曲線形式顯示； 4）實(shí)時(shí)采集每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)并顯示；

5）服務(wù)器采用 Windows 7 操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)工具為 C#和 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，最終生成安裝文件。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

直觀看到顯示單元上面顯示的值，什么都不選時(shí)，數(shù)碼管上顯示 0000，當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)編號(hào)，并雙擊鼠標(biāo)選中溫度、濕度或者重量時(shí)，點(diǎn)擊確定后，數(shù)碼管

會(huì)立即顯示具體數(shù)值，并且給顯示單元發(fā)送顯示命令。

四、認(rèn)識(shí)與體會(huì)

數(shù)據(jù)采集是整個(gè)工廠自動(dòng)化的最前端，測(cè)試精度、速度與實(shí)現(xiàn)該功能的成本是幾個(gè)重要因素，數(shù)據(jù)采集也正朝著這幾個(gè)方向發(fā)展。高速、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集在運(yùn)動(dòng)控制、醫(yī)療設(shè)備、快速生產(chǎn)過(guò)程和變電站自動(dòng)化等領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。這些行業(yè)中，對(duì)高速數(shù)據(jù)采集的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)的程度。用戶的需求促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)，隨著工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和新興崛起國(guó)家為提高其產(chǎn)品在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，他們更進(jìn)一步希望降低包括能源消耗、原材料消耗和勞務(wù)成本。對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講，其勞務(wù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于新興崛起國(guó)家，因此特別重視促進(jìn)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，采用新的技術(shù)手段。正是在這樣競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的大背景下，無(wú)線數(shù)據(jù)采集技術(shù)在工業(yè)中的推廣應(yīng)用則受到了特殊的重視。

第二篇：地震數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)報(bào)告參考材料

實(shí)驗(yàn)一 地震數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)

紅色字體部分根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)自行修改

一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解地震數(shù)據(jù)的采集方法和觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、了解地震數(shù)據(jù)的采集方法。

2、地震觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果的分析。三 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

Summit或Geopen數(shù)字地震儀、100hz地震檢波器12串、錘擊震源1個(gè)、地震采集站2個(gè)（Summit為6個(gè)）。四 實(shí)驗(yàn)原理

參考課本和上課老師講的內(nèi)容，自己總結(jié)。五 實(shí)驗(yàn)步驟

1、畫(huà)出合適的觀測(cè)系統(tǒng)（單邊激發(fā)，每炮12道接收，每炮向前滾動(dòng)1道，共12炮，道間距為1m），合理設(shè)置儀器參數(shù)。

2、將檢波器、采集站、擊發(fā)錘、炮線和儀器連接，檢查儀器的相關(guān)參數(shù)。

3、用擊發(fā)錘多次敲擊地面，產(chǎn)生地震波，由檢波器接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)絻x器中，進(jìn)行重復(fù)疊加后記錄到磁盤(pán)上，獲得一張地震記錄。

4、根據(jù)直達(dá)波時(shí)距曲線為直線、反射波時(shí)距曲線近似為雙曲線的特點(diǎn)，在地震記錄中識(shí)別出直達(dá)波、反射波和面波。

5、向前移動(dòng)檢波器排列，并重復(fù)2、3、4和5步驟。五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)不同類(lèi)型地震波的特點(diǎn)在下圖所示的地震記錄中識(shí)別直達(dá)波、反射波、折射波和面波，并指出直達(dá)波、反射波和折射波時(shí)距曲線的關(guān)系。

六 實(shí)驗(yàn)小結(jié)體會(huì)

第三篇：數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告（共）

課程名稱：

電氣裝備計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

指導(dǎo)老師：

成績(jī)：

實(shí)驗(yàn)名稱：

數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)控制

實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：

同組學(xué)生姓名：

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?/span>

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）

三、主要儀器設(shè)備（必填）

四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）

七、討論、心得

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?1.初步了解數(shù)據(jù)采集卡在電氣裝備中的應(yīng)用 2.了解計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集和處理方面的應(yīng)用 3.采用 C++ Builder 對(duì)數(shù)據(jù)采集卡 PCI1202 進(jìn)行編程，控制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)預(yù)處理以及系統(tǒng)的測(cè)量模式 4.理解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件原理 5.掌握簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集軟件編寫(xiě)方法 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理 1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）

通過(guò)上位機(jī)控制三相異步電機(jī)的運(yùn)行及停車(chē)（2）

使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行各路數(shù)據(jù)采集對(duì)數(shù)據(jù)采集的結(jié)果進(jìn)行記錄好分析 2.實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示：

電流傳感器2電流傳感器1電流傳感器3電壓傳感器3電壓傳感器2電壓傳感器1三相調(diào)壓器AVM3~

數(shù)據(jù)采集主電路實(shí)驗(yàn)接線圖DB-16P數(shù)字輸入DI+DI-DB-16R數(shù)字輸出JNCCOM+-24VDCC220VAC

C— 主電路接觸器的接點(diǎn)

J— 中間繼電器的接點(diǎn)

NC— 為數(shù)字輸出的常開(kāi)接點(diǎn)

COM— 為數(shù)字輸出的常開(kāi)常閉公共點(diǎn)JCCC5~24VDC數(shù)字輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)CJ— 主電路接觸器的線圈— 中間繼電器的線圈注 注: 220V 三相交流電源經(jīng)過(guò)各種接觸器連接到三相異步電動(dòng)機(jī)上，為控制電機(jī)的運(yùn)行，必須控制三相交流電源的接入和斷開(kāi)，接觸器即可實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。因?yàn)橹鹘佑|器通入強(qiáng)電，不能直接進(jìn)行操作，所以我們通過(guò)控制上位機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)，繼而控制中間繼電器，然后由中間繼電器控制主接觸器。

電路中并聯(lián)了三個(gè)電壓傳感器，串聯(lián)了三個(gè)電流傳感器，但是在實(shí)際過(guò)程中，由于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)為空轉(zhuǎn)，所以電機(jī)的線電流非常小，由電流傳感器測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)并不具有代表性，所以實(shí)際實(shí)驗(yàn)中我們連接了電壓傳

感器。

傳感器測(cè)出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)箱中的調(diào)理電路處理后送入 PCI1202 中，經(jīng)過(guò) A/D 以及 D/A 轉(zhuǎn)換后在上位機(jī)運(yùn)行界面顯示，實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集。采集信號(hào)的顯示模式等均可通過(guò)程序進(jìn)行改變。

三、主要儀器設(shè)備 一臺(tái) PC 機(jī)、交流電源、電動(dòng)機(jī)、傳感器板、PCI1202 控制板、繼電器板、導(dǎo)線若干 四、操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求以及實(shí)驗(yàn)連接電路圖所示，利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各裝置設(shè)計(jì)硬件連接電路 2.運(yùn)行 C++ Builder 軟件，熟悉該軟件的使用方法 3.通過(guò)軟件平臺(tái)進(jìn)行編程、調(diào)試（可參照示例程序），實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路的控制 4.軟件調(diào)試成功后通過(guò)上位機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理 1.實(shí)驗(yàn)例程 //---------------------------------------------------------------------------#include

#pragma

hdrstop

#include

“Unit2.h” #include

“P1202.h” #include

“P1202u.cpp” //---------------------------------------------------------------------------#pragma

package(smart_init)#pragma

resource “*.dfm” TForm1 *Form1;

Word

TotalBoards;//上面這段程序包含了相關(guān)頭文件的引用（#include **.h）以及編譯預(yù)處理（#pragma **）指令，同時(shí)定義了Word型變量TotalBoards，用于存儲(chǔ)板卡總數(shù)

//---------------------------------------------------------------------------__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)

: TForm(Owner){ } //---------------------------------------------------------------------------//form的構(gòu)造函數(shù)，在初始化窗體的時(shí)候執(zhí)行，是最先執(zhí)行的一個(gè)函數(shù)

void __fastcall TForm1::FormCreate(TObject *Sender){

Word

RetValue;//定義了一個(gè)Word類(lèi)型的變量RetValue

RetValue = P1202_DriverInit(&TotalBoards);//板卡驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù) //向系統(tǒng)要求分配資源，測(cè)試是否已經(jīng)安準(zhǔn)成功，并且回傳給安裝板卡的數(shù)量

if(RetValue!= 0)//板卡程序運(yùn)行成功后返回0，否則報(bào)錯(cuò)

{

ShowMessage(“ErrorCode:” + IntToStr(RetValue)

+ “nDriver Initial Error！”);

Button1->Enabled = False;

}

//顯示錯(cuò)誤代碼

eSelect->Text = “0”;//eSelect初始化選擇為第一個(gè)板卡，第一個(gè)板卡定義為0

eTotal->Text

= IntToStr(TotalBoards);//eTotal初始化為板卡數(shù)量，此時(shí)從整形變量轉(zhuǎn)化為字符型變量

UpDown1->Max

=(Word)(TotalBoards-1);//規(guī)定可選擇板卡數(shù)量最多為板卡總數(shù)量減一

UpDown1->Min

= 0;//規(guī)定可選擇板卡數(shù)量最低為0（第一個(gè)板卡）

if(TotalBoards < 2)//如果總板卡書(shū)小于2，則不能進(jìn)行選擇

{

UpDown1->Enabled = False;

eSelect->Enabled = False;

} } //---------------------------------------------------------------------------//該程序?yàn)榇翱诔跏蓟瘮?shù)以及P1202的初始化。P1202_DriverInit()這個(gè)函數(shù)是板卡驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)，從來(lái)檢測(cè)辦卡的數(shù)量，并將值賦給Word變量RetValue，如果RetValue不等于0的時(shí)候，就會(huì)用ShowMessage函數(shù)顯示錯(cuò)誤信息。其中IntToStr函數(shù)的功能是將整形變量轉(zhuǎn)換為字符串顯示，同時(shí)button1不使能。eSelect用于板卡選擇，從0開(kāi)始一直到最大值減一，0表示第一個(gè)板卡。eTotal用于記錄一共有多少板卡，值為板卡總數(shù)。UpDown1->Max用于記錄板卡數(shù)量的最大數(shù)。UpDown1->Min用于記錄板卡數(shù)最小值。如果板卡總數(shù)小于2，則將eSelect和UpDown1均不使能，不允許選用板卡。

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender)//描述按鈕2（Exit）的關(guān)閉功能 {

Close();//關(guān)閉窗體 } //---------------------------------------------------------------------------void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender){

Word

Didata;//變量定義

Word

RetValue, DF, DW, AC, Dodata, k;

float DA;

wAdNumber

=(Word)StrToInt(eC0AdNums->Text);

DF

=(Word)StrToInt(eC0DaFreq->Text);

DW

=(Word)StrToInt(eC0DaWave->Text);

AC

=(Word)StrToInt(eC0AdClock->Text);//頻率

DA

= StrToFloat(eC0DaAmp->Text);//振幅

XMax->Caption = IntToStr(wAdNumber);//最大量程

RetValue

= P1202_ActiveBoard((Word)StrToInt(eSelect->Text));//調(diào)用函數(shù)激活板卡，同時(shí)將

值返回給RetValue

if(RetValue!= 0)//檢驗(yàn)返回值是否錯(cuò)誤

{

ShowMessage((AnsiString)“Active Borad Error！”

+ “nErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

return;

}

Dodata

=(Word)StrToInt(“0x” + eC0DO->Text);//把變量轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制word類(lèi)型，并且賦給Dodata

RetValue

= P1202_Do(Dodata);//傳送一個(gè)16位的值到Digital Output

if(RetValue!= 0)

{

ShowMessage((AnsiString)“Digital Output Error！”

+ “nErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

return;

}

RetValue = P1202_Di(&Didata);//從Digital Output里面讀取16位數(shù)

if(RetValue!= 0)

{

ShowMessage((AnsiString)“Digital Input Error！” + “nErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

return;

}

eC0DI->Text = IntToHex(Didata,4);

RetValue = P1202_M_FUN_1(DF, DW, DA, AC, wAdNumber, 0, fAdBuf,-10, 10);//連續(xù)平滑的A/D、D/A轉(zhuǎn)換

if(RetValue!= 0)

{

ShowMessage((AnsiString)“M_Fun_1 Error！”

+ “nErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

return;

}

DrawWaveF(-5, 5, fAdBuf, 0, wAdNumber, C0Image);//連續(xù)的監(jiān)視數(shù)據(jù)

lbC0Log->Items->Clear();

for(k=0;k<=wAdNumber-1;k++)//根據(jù)采集的數(shù)據(jù)畫(huà)波形

lbC0Log->Items->Add(FloatToStr(fAdBuf[k]));} //說(shuō)明：這個(gè)程序用于說(shuō)明點(diǎn)擊按鈕Button1的時(shí)候動(dòng)作——監(jiān)視、采集數(shù)據(jù)，并且根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)畫(huà)波形。

//---------------------------------------------------------------------------void __fastcall TForm1::FormClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action){

P1202_DriverClose;//關(guān)閉板卡

} //說(shuō)明：這個(gè)程序用于關(guān)閉板卡 //---------------------------------------------------------------------------

三相電壓采集例程 //---------------------------------------------------------------------------#include #pragma hdrstop

#include “Unit2.h” #include “P1202.h” #include “P1202u.cpp” //---------------------------------------------------------------------------#pragma package(smart_init)#pragma resource “*.dfm” TForm1 *Form1;

Word

TotalBoards;//該程序段包含相關(guān)頭文件的說(shuō)明與編譯預(yù)處理指令，同時(shí)定義Word變量TotalBoards，用于技術(shù)把卡總數(shù) //---------------------------------------------------------------------------__fastcall TForm1::TForm1(TComponent* Owner)

: TForm(Owner){ } //---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::FormCreate(TObject *Sender){

Word RetValue;

RetValue = P1202_DriverInit(&TotalBoards);

if(RetValue!= 0)

{

ShowMessage(“ErrorCode:” + IntToStr(RetValue)

+ “nDriver Initial Error！”);

Button1->Enabled = False;

}

eSelect->Text = “0”;

eTotal->Text

= IntToStr(TotalBoards);

UpDown1->Max

=(Word)(TotalBoards-1);

UpDown1->Min

= 0;

if(TotalBoards < 2)

{

UpDown1->Enabled = False;

eSelect->Enabled = False;

} } //改程序?yàn)榇翱诔跏己瘮?shù)以及P1202的驅(qū)動(dòng)初始化，具體注釋參考上一個(gè)程序 //---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TForm1::Button2Click(TObject *Sender){

Close();} //該程序用于說(shuō)明Button2功能，即關(guān)閉窗體 //---------------------------------------------------------------------------void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender){

Word

RetValue, DF, DW, AC, k;

float

DA;

wAdNumber

=(Word)StrToInt(eC0AdNums->Text);

DF

=(Word)StrToInt(eC0DaFreq->Text);

DW

=(Word)StrToInt(eC0DaWave->Text);

AC

=(Word)StrToInt(eC0AdClock->Text);

DA

= StrToFloat(eC0DaAmp->Text);

for(k=0;k<=31;k++)

{

wChannel[k]

= 0;

wConfigCode[k] = 0;

}

wChannel[0]

= 1;

wChannel[1]

= 1;wChannel[2]

= 1;//設(shè)定輸出到analog output Channel1、Channel2、Channel3

XMax->Caption

= IntToStr(wAdNumber);

XMax2->Caption = XMax->Caption;

XMax3->Caption = XMax->Caption;

RetValue

= P1202_ActiveBoard((Word)StrToInt(eSelect->Text));//激活板卡，并把返回值送給RetValue

if(RetValue!= 0)

{

ShowMessage((AnsiString)“Active Borad Error！” + “nErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

return;

}

RetValue = P1202_M_FUN_3(DF, DW, DA, AC, wAdNumber, wChannel, wConfigCode, fAdBuf,-10, 10);//連續(xù)平滑的A/D、D/A轉(zhuǎn)換

if(RetValue!=0)

{

ShowMessage((AnsiString)“M_Fun_1 Error！” + “ErrorCode:” + IntToStr(RetValue));

//return;

}

DrawWaveF(-5, 5, fAdBuf, 0, wAdNumber, C0Image0);

DrawWaveF(-5, 5, fAdBuf, wAdNumber, wAdNumber, C0Image1);

DrawWaveF(-5, 5, fAdBuf, wAdNumber * 2, wAdNumber, C0Image2);//連續(xù)的監(jiān)視數(shù)據(jù)

lbC0Log->Items->Clear();

for(k=0;k<=wAdNumber-1;k++)//根據(jù)采集的數(shù)據(jù)畫(huà)波形

lbC0Log->Items->Add((AnsiString)“Ch0: ” + FloatToStr(fAdBuf[k]).SubString(1,5)

+ “

Ch1: ” + FloatToStr(fAdBuf[wAdNumber + k]).SubString(1,5)

+ “

Ch2: ” + FloatToStr(fAdBuf[wAdNumber * 2 + k]).SubString(1,5));} //說(shuō)明：該程序功能用于說(shuō)明Button1的功能以及實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)視并采集數(shù)據(jù)，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)繪制波形。

//---------------------------------------------------------------------------void __fastcall TForm1::FormClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action){

P1202_DriverClose;} //說(shuō)明：該程序用于P1202的驅(qū)動(dòng)關(guān)閉動(dòng)作

六、注意事項(xiàng) 1.連線檢查無(wú)誤后方可上電，接線盡量用短線； 2.因?yàn)楫惒诫姍C(jī)高壓直接啟動(dòng)容易過(guò)流報(bào)警，所以可將交流輸入電壓調(diào)至160V左右； 3.主接觸器線圈工作時(shí)需要220V交流電源（三相輸出電壓U、V、W為可調(diào)電壓，其下方三個(gè)輸出電壓U’、V’、W’為不可調(diào)電壓，其任意兩相之間線電壓均為380V，每一相對(duì)地相電壓為220V，因此可選擇其中一相作為主接觸器電源，切不可用兩相之間的線電壓?。?/p>

4.數(shù)字隔離端子板配有多個(gè)繼電器，這些繼電器的通斷由數(shù)碼管顯示，上位機(jī)輸入的數(shù)字量可以由數(shù)碼管以對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制格式表示，因此應(yīng)該弄清實(shí)驗(yàn)中使用的端子板繼電器對(duì)應(yīng)哪些數(shù)字為通，哪些數(shù)字為斷。

5.實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓報(bào)警時(shí)，電機(jī)的通斷電通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。

七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

單相傳感器

三相傳感器 八、思考與分析 1.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速方式有哪幾種？ 答：?jiǎn)?dòng)方式有直接啟動(dòng)（電機(jī)直接接額定電壓?jiǎn)?dòng)）與降壓?jiǎn)?dòng)（分為定子串電抗降壓?jiǎn)?dòng)、星形三角形啟動(dòng)、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)以及自耦變壓器啟動(dòng)等）；調(diào)速方式有變極調(diào)速、變頻調(diào)速與改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率調(diào)速。

2.A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換的性能指標(biāo)主要有哪些？ 答：主要性能直白哦有位數(shù)、量化誤差、分辨率、精度、建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換速率、環(huán)境指標(biāo)等 3.電流傳感器和電壓傳感器分別有哪幾種接線方式？ 電流傳感器是串聯(lián)，電壓傳感器是并聯(lián) 4.簡(jiǎn)述霍爾傳感器的基本原理？

答：當(dāng)主回路有一個(gè)電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被聚磁環(huán)狙擊兵感應(yīng)到霍爾奇奸商，所產(chǎn)生的信號(hào)輸出用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率管，并使其導(dǎo)通從而后的一個(gè)補(bǔ)倉(cāng)電流 Is，這一個(gè)電流再通過(guò)多匝繞組，產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，因而補(bǔ)償了原來(lái)的磁場(chǎng)，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Ip 與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁場(chǎng)相等時(shí)，Is 不再增加，這是霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時(shí)而已通過(guò) Is 來(lái)平衡。被測(cè)電流的任何變化都會(huì)破壞這一平衡。一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件有信號(hào)輸出。經(jīng)過(guò)功率放大后，立即就有相應(yīng)的電流通過(guò)磁激繞組進(jìn)行補(bǔ)償，副邊電流 Is 精確反映原邊電流。

5.電氣裝備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為哪幾類(lèi)？ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、分散型控制系統(tǒng) 九、討論、心得 1.本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行與停止的控制。本次實(shí)驗(yàn)用到的相關(guān)器件包括 PC 機(jī)、PCI1202 板、電壓傳感器、中間繼電器等器件。

2.本次實(shí)驗(yàn)用到的傳感器有電壓傳感器和電流傳感器，由于電機(jī)運(yùn)行為空載運(yùn)行，電流較小，用電流傳感器的意義不大，所以這次實(shí)驗(yàn)就只用了電壓傳感器 3.實(shí)驗(yàn)器材上有兩個(gè)交流電壓源的插口，上面一排為可調(diào)電源，本次實(shí)驗(yàn)只需調(diào)至 150-170V 左右就可以讓電機(jī)運(yùn)行起來(lái)，而在控制中間繼電器里面的交流電源為 220V 交流電源，需要連接下面的插口才能實(shí)現(xiàn)。并且注意實(shí)驗(yàn)時(shí)不要觸碰交流電源插口，非常危險(xiǎn)。

4.實(shí)驗(yàn)連接線路時(shí)盡量用短線。因?yàn)槭菑?qiáng)電實(shí)驗(yàn)，連接線路過(guò)程中一定要斷電連接，用的線路不能是裸露導(dǎo)體的導(dǎo)線，必須是將導(dǎo)體放在絕緣體之內(nèi)的導(dǎo)線。

5.實(shí)驗(yàn)硬件電路中，對(duì)于控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)并不是一步完成的，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)工作在 380V 線電壓的高壓電路中，而控制計(jì)算機(jī)實(shí)際工作的電壓遠(yuǎn)小于這個(gè)值，兩者不能直接連接，應(yīng)該逐級(jí)降壓，DB-16P 與數(shù)字量開(kāi)關(guān)信號(hào)相連，連接在 5-24VDC 的低壓電路中，DB-16R 把輸出的信號(hào)與繼電器相連，工作在 24VDC電壓下，最終繼電器吸合后使電動(dòng)機(jī)線路上的繼電器工作，電機(jī)才得以轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.異步電機(jī)的連接方法為三角-星型啟動(dòng)，可以有效降低啟動(dòng)電壓。雖然如此，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)仍然要逐級(jí)升壓?jiǎn)?dòng)，才可以使電機(jī)運(yùn)行平緩。

7.三相傳感器的結(jié)果中可以看到三相頻率基本一致，相位差大約差 120°，符合預(yù)期結(jié)果。

8.通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，初步了解數(shù)據(jù)采集卡在電氣裝備中的應(yīng)用；了解計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集和處理方面的應(yīng)用；理解硬件的原理，為之后的實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)，對(duì) C++ Builder 軟件有了一定了解，為編程打下基礎(chǔ)。

第四篇：無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

Central South University

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院:

班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名:

時(shí)間: 指導(dǎo)老師：

第一章 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

了解環(huán)境

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

安裝 IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境。CC2530 工程文件創(chuàng)建及配置。源代碼創(chuàng)建，編譯及下載。1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，TI 公司的燒寫(xiě)軟件。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、安裝 IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝文件所在光盤(pán)目錄：物聯(lián)網(wǎng)光盤(pán)工具CD-EW8051-7601

2、ZIBGEE 硬件連接

安裝完 IAR 和 Smartrf Flash Programmer 之后，按照?qǐng)D所示方式連接各種硬件，將仿真器的 20 芯 JTAG 口連接到 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上，USB 連接到 PC 機(jī)上，RS-232 串口線一端連接 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，另一端連接 PC 機(jī)串口。

3、創(chuàng)建并配置 CC2530 的工程文件 IAR 是一個(gè)強(qiáng)大的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持非常多種類(lèi)的芯片。IAR 中的每一個(gè) Project，都可以擁有自己的配置，具體包括 Device 類(lèi)型、堆/棧、Linker、Debugger 等。（1）新建 Workspace 和 Project 首先新建文件夾 ledtest。打開(kāi) IAR，選擇主菜單 File-> New-> Workspace 建立新的工作區(qū)域。

選擇 Project-> Create New Project-> Empty Project，點(diǎn)擊 OK，把此工程文件保存到文件夾 ledtest 中，命名為：ledtest.ewp（如下圖）。

（2）配置 Ledtest 工程

選擇菜單 Project->Options...打開(kāi)如下工程配置對(duì)話框

選擇項(xiàng) General Options，配置 Target 如下 Device：CC2530；

（3）Stack/Heap 設(shè)置：XDATA stack size：0x1FF

（4）Debugger 設(shè)置：

Driver：Texas Instruments（本實(shí)驗(yàn)為真機(jī)調(diào)試，所以選擇 TI；若其他程序要使用 IAR仿真器，可選 Simulator）

至此，針對(duì)本實(shí)驗(yàn)的 IAR 配置基本結(jié)束.4、編寫(xiě)程序代碼并添加至工程

選擇菜單 File->New->File 創(chuàng)建一個(gè)文件，選擇 File->Save 保存為 main.c 將 main.c 加入到 ledtest 工程，將實(shí)驗(yàn)代碼輸入

然后選擇 Project->Rebuild All 編譯工程

編譯好后，選擇 Project->Download and debug 下載并調(diào)試程序 下載完后，如果不想調(diào)試程序，可點(diǎn)工具欄上的按鈕終止調(diào)試。

到此，程序已經(jīng)下載到了 cc2530 芯片的 flash 內(nèi)，按下 ZX2530A 上的復(fù)位按鈕可看到程序的運(yùn)行效果。

LED 實(shí)驗(yàn) 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過(guò) I/O 控制小燈閃爍的過(guò)程。

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上運(yùn)行自己的程序。2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，打開(kāi) ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板電源。

2.在文件夾“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2 LED”下打開(kāi)工程 led,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板。3.觀察 LED 的閃爍情況。

4.修改延時(shí)函數(shù)，可以改變 LED 小燈的閃爍間隔時(shí)間。

5.重新編譯，并下載程序到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，觀察 LED 的閃爍情況。

答：增加延時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈閃爍的頻率降低了。

串口實(shí)驗(yàn) 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本次實(shí)驗(yàn)將會(huì)學(xué)習(xí)如果使用串口實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)的通訊。（實(shí)驗(yàn)中需要 PC 機(jī)與開(kāi)發(fā)板之間使用RS232 交叉串口連接線）。

能正確配置 CC2530 的串口。3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型底板及 CC2530 節(jié)點(diǎn)板一塊，USB 接口仿真器，PC 機(jī)，交叉串口線一根。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP，IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、串口調(diào)試助手。3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

CC2530 能與上位機(jī)通過(guò)串口正常通信

1.正確連接下載線和 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板，用串口線正確連接上位機(jī)和 ZX2530A 型板，使能通過(guò)串口交換數(shù)據(jù)。

2.在文件夾“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)5 uart”下打開(kāi)工程 uart,編譯工程，并下載到 CC2530 節(jié)點(diǎn)板。

3.通過(guò)上位機(jī)上的串口調(diào)試助手，發(fā)送數(shù)據(jù)到 cc2530，然后檢查 cc2530 回送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)。

3.4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步的了解。在無(wú)線的世界，感覺(jué)一切都是那么神奇，二一切又是那么理所當(dāng)然，記得小時(shí)候常常想，那些無(wú)線好神秘，畫(huà)面，聲音等怎么可以從一方到達(dá)另一方而可以完全不接觸。雖然今天做的實(shí)驗(yàn)都是很小很簡(jiǎn)單的，比起顯示中那些絢麗的感覺(jué)沒(méi)什么值得贊揚(yáng)的，但對(duì)于我來(lái)說(shuō)，這個(gè)更有魅力，那些絢麗的我是以仰望的視角來(lái)對(duì)待，而這次我能深入它的原理去真正接觸它，以平視來(lái)看待它。

第二章 射頻實(shí)驗(yàn)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)射頻通信實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上運(yùn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)程序。熟悉通過(guò)射頻通信的基本方法。練習(xí)使用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)收發(fā)功能。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

接收節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行初始化，然后通過(guò)指令 ISRXON 開(kāi)啟射頻接收器，等待接收數(shù)據(jù)，直到正確接收到數(shù)據(jù)為止，通過(guò)串口打印輸出。發(fā)送節(jié)點(diǎn)上電后和接收節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相同的初始化，然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出到 TXFIFO 中，再調(diào)用指令 ISTXONCCA 通過(guò)射頻前端發(fā)送數(shù)據(jù)。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板 2 塊、USB 接口的仿真器，PC 機(jī) Pentium100 以上。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、串口監(jiān)控程序。4 實(shí)驗(yàn)原理

發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口接收用戶的輸入數(shù)據(jù)然后通過(guò)射頻模塊發(fā)送到指定的接收節(jié)點(diǎn)，接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)射頻模塊收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)串口發(fā)送到 pc 在串口調(diào)試助手中顯示出來(lái)。如果發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)目的地址與接收節(jié)點(diǎn)的地址不匹配，接收節(jié)點(diǎn)將接收不到數(shù)據(jù)。以下為發(fā)送節(jié)點(diǎn)程序流程圖：

以下為接收節(jié)點(diǎn)流程圖： 實(shí)驗(yàn)步驟

1.打開(kāi)光盤(pán)“無(wú)線射頻實(shí)驗(yàn)2.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信”雙擊 p2p.eww 打開(kāi)本實(shí)驗(yàn)工程文件。2.打開(kāi) main.c 文件下面對(duì)一些定義進(jìn)行介紹 RF_CHANNEL 此宏定義了無(wú)線射頻通信時(shí)使用的信道，在多個(gè)小組同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是建議每組選擇不同時(shí)信道。但同一組實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)需要保證在同一信道，才能正確通信。

PAN_ID 個(gè)域網(wǎng) ID 標(biāo)示，用來(lái)表示不同在網(wǎng)絡(luò)，在同一實(shí)驗(yàn)中，接收和發(fā)送節(jié)點(diǎn)需要配置為相同的值，否則兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將不能正常通信。SEND_ADDR 發(fā)送節(jié)點(diǎn)的地址 RECV_ADDR 接收節(jié)點(diǎn)的地址

NODE_TYPE 節(jié)點(diǎn)類(lèi)型：0 接收節(jié)點(diǎn)，1：發(fā)送節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)定義為發(fā)送節(jié)點(diǎn)用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，一個(gè)定義為接收節(jié)點(diǎn)用來(lái)接收數(shù)據(jù)。

3.修改 NODE_TYPE 的值為 0，并編譯下載到節(jié)點(diǎn)板。此節(jié)以下稱為接收節(jié)點(diǎn)。

4.修改 NODE_TYPE 的值為 1，并編譯下載到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)板。此節(jié)點(diǎn)板以下稱為發(fā)送節(jié)點(diǎn)。

5．將接收節(jié)點(diǎn)的串口與 pc 的串口相連，并在 pc 端打開(kāi)串口調(diào)試助手，配置波特率為 115200。

6.先將接收節(jié)點(diǎn)上電，然后將發(fā)送節(jié)點(diǎn)上電。7.從串口調(diào)試助手觀察接收節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)。

8．修改發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容，然后編譯并下載程序到發(fā)送節(jié)點(diǎn)，然后從串口調(diào)試助手觀察收到的數(shù)據(jù)。9.修改接收節(jié)點(diǎn)的地址，然后重新編譯并下載程序到接收節(jié)點(diǎn)，然后從發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)觀察接收節(jié)點(diǎn)能否正確接收數(shù)據(jù)。6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去后，接收節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口調(diào)試助手打印輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為 125（加上發(fā)送的據(jù)長(zhǎng)度和校驗(yàn)，實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 128 字節(jié)）。7 實(shí)驗(yàn)心得

這次實(shí)驗(yàn)在原來(lái)的短距離無(wú)線通信中有所涉獵，所以應(yīng)該這個(gè)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)還是很簡(jiǎn)單的，所以很快就做完實(shí)驗(yàn)了，就和幾個(gè)同學(xué)好好研究了一下它的原理和一些它的展望，感覺(jué)這個(gè)學(xué)科以后有很大的發(fā)展前途，作為一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生，對(duì)無(wú)線射頻技術(shù)應(yīng)該得很了解，指望它吃飯呢。這次實(shí)驗(yàn)也很簡(jiǎn)單，但是還是可以解除它的最底層的東西可以更加激發(fā)我們的興趣。第三章 ZStack組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

多點(diǎn)自組織組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

理解 zigbee 協(xié)議及相關(guān)知識(shí)。

在 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板上實(shí)現(xiàn)自組織的組網(wǎng)。在 ZStack 協(xié)議棧中實(shí)現(xiàn)單播通信。2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

先啟動(dòng)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行組網(wǎng)操作，再啟動(dòng)路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)，路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)上電后進(jìn)行入網(wǎng)操作，成功入網(wǎng)后周期的將自己的短地址，父節(jié)點(diǎn)的短地址，自己的節(jié)點(diǎn) ID 封裝成數(shù)據(jù)包發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包后通過(guò)串口傳給 PC，從 PC 上的串口監(jiān)控程序查看組網(wǎng)情況。發(fā)送數(shù)據(jù)格式為(16 進(jìn)制): FF 源節(jié)點(diǎn)(16bit)父節(jié)點(diǎn)(16bit)節(jié)點(diǎn)編號(hào) ID(8bit)例如 FF 4B 00 00 00 01，表示 01 號(hào)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址為 004B，發(fā)送數(shù)據(jù)到父節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)地址為 00 00(協(xié)調(diào)器)。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

硬件：DZ2530 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板、USB 接口的仿真器，PC 機(jī) Pentium100 以上。

軟件：PC 機(jī)操作系統(tǒng) WinXP、IAR 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、ZTOOL 程序。4 實(shí)驗(yàn)原理

程序執(zhí)行的流程圖如圖 5-4 所示，在進(jìn)行一系列的初始化操作后程序就進(jìn)入事件輪詢狀態(tài)。

對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)，若沒(méi)有事件發(fā)生且定義了編譯選項(xiàng) POWER_SAVING，則節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。

協(xié)調(diào)器是 Zigbee 三種設(shè)備中最重要的一種。它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立，包括信道選擇，確定唯一的PAN 地址并把信息向網(wǎng)絡(luò)中廣播，為加入網(wǎng)絡(luò)的路由器和終端設(shè)備分配地址，維護(hù)路由表等。Z-Stack 中打開(kāi)編譯選項(xiàng) ZDO_COORDINATOR，也就是在 IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境中選擇協(xié)調(diào)器，然后編譯出的文件就能啟動(dòng)協(xié)調(diào)器。具體工作流程是：操作系統(tǒng)初始化函數(shù) osal_start_system 調(diào)用ZDAppInit 初 始 化 函 數(shù)，ZDAppInit 調(diào) 用 ZDOInitDevice 函 數(shù)，ZDOInitDevice 調(diào) 用

ZDApp_NetworkInit 函數(shù)，在此函數(shù)中設(shè)置 ZDO_NETWORK_INIT 事件，在 ZDApp_event_loop 任務(wù)中對(duì)其進(jìn)行處理。由 第 一 步 先 調(diào) 用 ZDO_StartDevice 啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，再調(diào)用NLME_NetworkFormationRequest 函數(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層細(xì)節(jié)，無(wú)法看到源代 碼，在庫(kù)中處理。ZDO_NetworkFormationConfirmCB 和 nwk_Status 函數(shù)有申請(qǐng)結(jié)果的處理。如果成功則 ZDO_NetworkFormationConfirmCB 先執(zhí)行，不成功則 nwk_Status 先執(zhí)行。接著，在ZDO_NetworkFormationConfirmCB 函數(shù)中會(huì)設(shè)置 ZDO_NETWORK_START 事件。由于第三步，ZDApp_event_loop 任務(wù)中會(huì)處理 ZDO_NETWORK_START 事件，調(diào)用 ZDApp_NetworkStartEvt 函數(shù)，此函數(shù)會(huì)返回申請(qǐng)的結(jié)果。如果不成功能量閾值會(huì)按ENERGY_SCAN_INCREMENT 增加，并將App_event_loop 任務(wù)中的事件 ID 置為 ZDO_NETWORK_INIT 然后跳回第二步執(zhí)行；如果成功則設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT 事件讓 ZDApp_event_loop 任務(wù)處理。對(duì) 于 終 端 或 路 由 節(jié) 點(diǎn)，調(diào) 用 ZDO_StartDevice 后 將 調(diào) 用 函 數(shù) NLME_NetworkDiscoveryRequest 進(jìn)行信道掃描啟動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程，這一部分涉及網(wǎng)絡(luò)層 細(xì)節(jié)，無(wú)法看到源代碼，在庫(kù)中處理，NLME_NetworkDiscoveryRequest函數(shù)執(zhí)行的結(jié)果將會(huì)返回到函數(shù)ZDO_NetworkDiscoveryConfirmCB 中，該 函 數(shù) 將 會(huì) 返 回 選 擇 的 網(wǎng) 絡(luò)，并 設(shè) 置 事 件ZDO_NWK_DISC_CNF，在 ZDApp_ProcessOSALMsg 中對(duì)該事件進(jìn)行處理，調(diào)用 NLME_JoinRequest加入指定的網(wǎng)絡(luò)，若加入失敗，則重新初始化網(wǎng)絡(luò)，若加入成功則調(diào)用 ZDApp_ProcessNetworkJoin函數(shù)設(shè)置 ZDO_STATE_CHANGE_EVT，在對(duì)該事件的處理過(guò)程 中將調(diào)用ZDO_UpdateNwkStatus函數(shù)，此函數(shù)會(huì)向用戶自定義任務(wù)發(fā)送事件 ZDO_STATE_CHANGE。本實(shí)驗(yàn)在 Zstack 的事例代碼 simpleApp 修改而來(lái)。首先介紹任務(wù)初始化的概念，由于自定義任務(wù)需要確定對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)和簇等信息，并且將這些信息在 AF 層中注冊(cè)，所以每個(gè)任務(wù)都要初始化然后才會(huì)進(jìn)入 OSAL 系統(tǒng)循環(huán)。在 Z-Stack 流程圖中，上層的初始 化集中在 OSAL 初始化（osal_init_system）函數(shù)中。包括了存儲(chǔ)空間、定時(shí)器、電源管理和 各任務(wù)初始化。其中用戶任務(wù)初始化的流程如下：

用戶任務(wù)初始化流程圖

任務(wù) ID（taskID）的分配是 OSAL 要求的，為后續(xù)調(diào)用事件函數(shù)、定時(shí)器函數(shù)提供了參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)在啟動(dòng)的時(shí)候需要指定，之后才能觸發(fā) ZDO_STATE_CHANGE 事件，確定設(shè)備的類(lèi)型。目的地址分配包括尋址方式，端點(diǎn)號(hào)和地址的指定，本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的發(fā)送使用單播方式。之后設(shè)置應(yīng) 用 對(duì) 象 的 屬 性，這 是 非 常 關(guān) 鍵 的。由 于 涉 及 很 多 參 數(shù)，Z-Stack 專 門(mén) 設(shè) 計(jì) SimpleDescriptionFormat_t 這一結(jié)構(gòu)來(lái)方便設(shè)置，其中的成員如下： EndPoint，該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的端點(diǎn)，值在 1-240 之間，用來(lái)接收數(shù)據(jù)。AppProfId，該域是確定這個(gè)端點(diǎn)支持的應(yīng)用 profile 標(biāo)識(shí)符，從 Zigbee 聯(lián)盟獲取具體的 標(biāo)識(shí)符。AppNumInClusters，指示這個(gè)端點(diǎn)所支持的輸入簇的數(shù)目。pAppInClusterList，指向輸入簇標(biāo)識(shí)符列表的指針。AppNumOutClusters，指示這個(gè)端點(diǎn)所支持的輸出簇的數(shù)目。pAppOutClusterList，指向輸出簇標(biāo)識(shí)符列表的指針。

本實(shí)驗(yàn) profile 標(biāo)識(shí)符采用默認(rèn)設(shè)置，輸入輸出簇設(shè)置為相同 MY_PROFILE_ID，設(shè) 置完成后，調(diào)用 afRegister 函數(shù)將應(yīng)用信息在 AF 層中注冊(cè)，使設(shè)備知曉該應(yīng)用的存在，初 始化完畢。一旦初始化完成，在進(jìn)入 OSAL 輪詢后 zb_HandleOsalEvent 一有事件被觸發(fā)，就會(huì)得到及時(shí)的處理。事件號(hào)是一個(gè)以宏定義描述的數(shù)字。系統(tǒng)事件（SYS_EVENT_MSG）是強(qiáng)制的，其中包括了幾個(gè)子事件的處理。ZDO_CB_MSG 事件是處理 ZDO 的響應(yīng)，KEY_CHANGE 事件 處理按鍵（針對(duì) TI 官方的開(kāi)發(fā)板），AF_DATA_CONFIRM_CMD 則是作為發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包 后的確認(rèn)，AF_INCOMING_MSG_CMD是接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)產(chǎn)生的事件，協(xié)調(diào)器在收到 該事件后調(diào)用函數(shù) p2p_test_MessageMSGCB，將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò) HalUARTWrite 向串口 打印輸出。ZDO_STATE_CHANGE 和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變相關(guān)在此事件中若為終端或路由節(jié)點(diǎn) 則發(fā)送用戶自定義的數(shù)據(jù)幀：FF 源節(jié)點(diǎn)短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetShortAddr()獲得)、父節(jié)點(diǎn)短地址(16bit，調(diào)用 NLME_GetCoordShortAddr())、節(jié)點(diǎn)編號(hào) ID(8bit，為長(zhǎng)地址的最低字節(jié)，調(diào)用 NLME_GetExtAddr()獲得，在啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)前應(yīng)先用 RFProgrammer 將非 0XFFFFFFFFFFFFFFFF 的長(zhǎng)地址寫(xiě)到 CC2530 芯片存放長(zhǎng)地址的寄存器中)，協(xié)調(diào)器不做任何處理，只是等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。終端和路由節(jié)點(diǎn)在用戶自定義的事件 MY_REPORT_EVT中 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 并 啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 來(lái) 觸 發(fā) 下 一 次 的 MY_REPORT_EVT 事件，實(shí)現(xiàn)周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)（發(fā)送數(shù)據(jù)的周期由宏定義 REPORT_DELAY 確定）。5 實(shí)驗(yàn)步驟

1.打開(kāi)工程文件夾協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)2.多點(diǎn)自組網(wǎng)ProjectszstackSamplesSimpleAppCC2530DB下的工程文件 SimpleApp.eww。2.選擇工程

編譯，生成協(xié)調(diào)器代碼，并下載到 ZX2530A 開(kāi)發(fā)板。此節(jié)點(diǎn)為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。3.選擇工程

編譯，生成終端節(jié)點(diǎn)代碼，并下載到 ZX2530 開(kāi)發(fā)板。此節(jié)點(diǎn)為終端節(jié)點(diǎn)。4.選擇工程

編譯，生成路由器節(jié)點(diǎn)代碼，并下載到 ZX2530 開(kāi)發(fā)板，此節(jié)點(diǎn)為路由器節(jié)點(diǎn)。5.用串口線將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與 pc 連接起來(lái)，在 pc 端打開(kāi) ZTOOL 程序。(ZTOOL 程序在 zstack 安裝后自動(dòng)安裝)6.開(kāi)啟 ZX2530A 型 CC2530 節(jié)點(diǎn)板電源。7.在 ZTOOL 程序中觀察組網(wǎng)結(jié)果。6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

由接收數(shù)據(jù)的 DebugString 可以看出圖中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)加入了網(wǎng)了，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 DEVID 是21，網(wǎng)絡(luò)地址：4f07，父節(jié)點(diǎn)地址是 0 即協(xié)調(diào)器。另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 DEVID 是 11，網(wǎng)絡(luò)地址：A6F7，父節(jié)點(diǎn)地址是 4f07 即上一節(jié)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中可以試著改變不同節(jié)點(diǎn)的位置，然后通過(guò) ZTOOL 看看組網(wǎng)結(jié)果有什么不同。7 實(shí)驗(yàn)心得

這次實(shí)驗(yàn)感覺(jué)比原來(lái)的更有趣，可以在手機(jī)上看到無(wú)線連接的組網(wǎng)，所以和同學(xué)們很有興趣，雖然只有幾個(gè)分支，但是幾個(gè)的通信還是可以清晰可見(jiàn)的。同時(shí)也讓我們看到了大型android手機(jī)的模樣，以前都是看成品，這次看的是半成品，感覺(jué)很有意思。在組網(wǎng)的過(guò)程中，遇到了一些問(wèn)題，剛開(kāi)始不知道如何解決，就問(wèn)同學(xué)和老師，有的是線的問(wèn)題，由于實(shí)驗(yàn)器材本身的問(wèn)題，導(dǎo)致一些松動(dòng)之類(lèi)的，但最后實(shí)驗(yàn)總算是順利的完成了。在這感謝幫助我的同學(xué)和老師。第四章 傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)

Zigbee 節(jié)點(diǎn)控制程序設(shè)計(jì) 1.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleCoordinator 即協(xié)調(diào)器工程，如下圖

協(xié)調(diào)器的應(yīng)用功能代碼實(shí)現(xiàn)文件是 SimpleCoordinator.c 在工程文件夾 App 目錄下具體實(shí)現(xiàn)可參考源碼。按下鍵盤(pán)上的 F7 即個(gè)編譯協(xié)調(diào)器工程，編譯好之后可將代碼下載到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)板。1.2 人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleInfrared 即人體紅外傳感器工程，如下圖

人體紅外傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下 SimpleInfrared.c 1.3 超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)工程 SimpleDistanceSensor 即超聲波距離傳感器工程，如下圖

超聲波距離傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)代碼可參考工程目錄 App 下

SimpleDistanceSensor.c。超聲波測(cè)距驅(qū)動(dòng)代碼請(qǐng)參考 ys-srf05.c 文件。

1.4 濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程

SimpleHumiditySensor 即濕度傳感器節(jié)點(diǎn)工程，如下圖

濕度傳感器應(yīng)用控制代碼可參考工程目錄 App 下SimpleHumiditySensor.c 文件，其濕度的測(cè)量驅(qū)動(dòng)可參考溫濕度傳感器驅(qū)動(dòng) dht11.c 文件

平臺(tái)控制操作 2.1 啟動(dòng)程序

1）安裝好程序后，打開(kāi) android 應(yīng)用程序面板，找到圖標(biāo) 點(diǎn)擊進(jìn)入程序。

2）直接點(diǎn)擊登錄按鈕，進(jìn)入到系統(tǒng)主界面。第一次進(jìn)入是系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)連接到 zigbee 網(wǎng)關(guān)然后去搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)，默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址為本機(jī) IP 地址，即 127.0.0.1。

3）如果你的 zigbee 網(wǎng)關(guān)地址不是本機(jī)，則需要修改默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。通過(guò)按下系統(tǒng)‘菜單’按鍵，會(huì)出現(xiàn)如下菜單，選擇‘設(shè)置’菜單，可以設(shè)置默認(rèn)的 zigbee 網(wǎng)關(guān)。如下圖：

4）設(shè)置好網(wǎng)關(guān)后，下次啟動(dòng)程序就不用再次設(shè)置了。2.2 搜索網(wǎng)絡(luò)

如果 zigbee 網(wǎng)關(guān)設(shè)置好，通過(guò)菜單選擇‘搜索網(wǎng)絡(luò)’就可以搜索 zigbee 網(wǎng)絡(luò)了，正常情況下至少會(huì)有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，如果程序提示搜索不到網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)檢查你的網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)調(diào)器是否正確連接。如果 zigbee 網(wǎng)絡(luò)上還有其它節(jié)點(diǎn)，可以在網(wǎng)絡(luò) TOP 圖上一起顯示出來(lái)。如下，是一個(gè)zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖：

圖中共有 7 個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中最上面那個(gè)是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其它為傳感器節(jié)點(diǎn)，其中地址為 58229的燈光設(shè)備帶有路由功能，屬路由器節(jié)點(diǎn)，它下面有兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別為人體傳感器和溫度傳感器。2.3 傳感器節(jié)點(diǎn)操作

通過(guò)搜索到的 zigbee 網(wǎng)絡(luò) TOP 圖，可以了解整個(gè) zigbee 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布情況。通過(guò)點(diǎn)擊屏幕上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)可以進(jìn)入相關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制和監(jiān)控操作。

下圖為溫度傳感器的監(jiān)控界面：

其它界面讀者可以自行實(shí)驗(yàn)，并且去了解。

實(shí)驗(yàn)心得

四次實(shí)驗(yàn)完成了，雖然不能說(shuō)自己學(xué)到了很多吧，至少對(duì)這里面的一些操作有了一定的了解，本科生本來(lái)就是為了讓我們擴(kuò)充視角，知道更多的東西。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)真的感覺(jué)很神奇，也很有發(fā)展前景，這些高尖端的技術(shù)，現(xiàn)在存在一些瓶頸，如果能夠突破，對(duì)物聯(lián)天下這個(gè)目標(biāo)將前進(jìn)了一大步，如果能夠把傳感器節(jié)點(diǎn)造的更節(jié)能，更低廉，更小巧，將會(huì)實(shí)現(xiàn)全球各個(gè)地方的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，就可以得到更多的信息，為以后生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大的改變。在收集的數(shù)據(jù)肯定是海量的，將需要其他學(xué)科的支撐，一起結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)真的物物相聯(lián)。

第五篇：無(wú)線課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué) 院： 電子信息工程學(xué)院

專 業(yè)： 通信工程 組員： 12211008 呂興孝 12211010 牟文婷 12211096 鄭羲 12211004 馮順 任課教師： 姚冬萍 1實(shí)驗(yàn)四 擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

在本實(shí)驗(yàn)中你要基于labview+usrp平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，你需要在對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)有一定了解的基礎(chǔ)上編寫(xiě)程序，完成所有要求的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在這一過(guò)程中會(huì)讓你對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)有更直接和感性的認(rèn)識(shí)，并進(jìn)一步掌握在labview+usrp平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的技巧。

二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境與準(zhǔn)備

軟件環(huán)境：labview 2012（或以上版本）；

硬件環(huán)境：一套u(yù)srp和一臺(tái)計(jì)算機(jī)；

實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：了解labview編程環(huán)境和usrp的基本操作；

知識(shí)基礎(chǔ)：了解擴(kuò)頻通信的基本原理。

三、實(shí)驗(yàn)介紹

1、擴(kuò)頻通信技術(shù)簡(jiǎn)介

擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種十分重要的抗干擾通信技術(shù)，可以大大提高通信系統(tǒng)的抗干擾性能，在電磁環(huán)境越來(lái)越惡劣的情況下，擴(kuò)頻技術(shù)在諸多通信領(lǐng)域都有了十分廣泛的應(yīng)用。

擴(kuò)頻技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)講就是將信息擴(kuò)展到非常寬的帶寬上——確切地說(shuō)，是比數(shù)據(jù)速率大得多的帶寬。在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，發(fā)端用一種特定的調(diào)制方法將原始信號(hào)的帶寬加以擴(kuò)展，得到擴(kuò)頻信號(hào)；然后在收端對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理，把它恢復(fù)為原始的窄帶信號(hào)。

擴(kuò)頻系統(tǒng)之所有具有較強(qiáng)的抗干擾能力，是因?yàn)榻邮斩嗽诮邮盏綌U(kuò)頻信號(hào)后，需要通過(guò)相關(guān)處理對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行帶寬的壓縮，將其恢復(fù)成窄帶信號(hào)。對(duì)于干擾信號(hào)而言，由于與擴(kuò)頻信號(hào)不相關(guān)，所以會(huì)被擴(kuò)展到很寬的頻帶上，使之進(jìn)入信號(hào)帶寬內(nèi)的干擾功率大幅下降，即增加了相關(guān)器輸出端的信號(hào)/干擾比。因此擴(kuò)頻系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)人為干擾都具有很強(qiáng)的抵抗能力。

22、發(fā)射端程序簡(jiǎn)介

本實(shí)驗(yàn)包括發(fā)射端和接收端兩個(gè)主程序，其中發(fā)射端主程序top_tx的前面板如圖1所示。

圖1 發(fā)射端程序前面板

前面板上部的選項(xiàng)卡控件中可以配置各項(xiàng)參數(shù)。在硬件參數(shù)部分中可以配置usrp的ip地址、載波頻率等參數(shù)；在信號(hào)參數(shù)部分中可以配置調(diào)制方式、設(shè)配采樣速率、成型濾波器等參數(shù)；在信道模型參數(shù)部分中你可以選擇不同的信道模型并設(shè)置噪聲功率；在右側(cè)你可以設(shè)置擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度。在前面板下方為顯示界面，包括發(fā)送信號(hào)的時(shí)域/頻域波形以及星座圖和眼圖。

發(fā)射端的程序框圖主要由兩部分組成。

主程序框圖左側(cè)的transmitter子程序完成發(fā)射信號(hào)的生成、擴(kuò)頻、調(diào)制等功能，程序框圖如圖2所示。

3圖2 transmitter的程序框圖

3、接收端程序簡(jiǎn)介

接收端主程序top_rx的前面板如圖3所示。

圖3 接收端程序前面板

與發(fā)射端程序類(lèi)似，接收端主程序前面板上部為各項(xiàng)參數(shù)的輸入，例如硬件參數(shù)、擴(kuò)頻參數(shù)、同步參數(shù)等。前面板下部顯示生成的圖形，包括星座圖、眼圖、信噪比/誤碼率曲線等。接收端端的程序框圖也主要由兩部分組成。

主程序框圖右側(cè)的receiver.vi子程序主要完成發(fā)射信號(hào)的接受、同步、解擴(kuò)和解調(diào)等功能，程序框圖如圖3所示。4 圖3 receiver.vi 的程序框圖

matched filter子程序完成匹配濾波；其中rx init子程序是接收機(jī)的初始化；

synch子程序使同步模塊，完成收發(fā)同步；channel estimated子程序完成信道估計(jì)；equalize子程序的作用是信道均衡；strip control子程序用來(lái)刪除控制信息，即訓(xùn)練序列；decode子程序?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的解調(diào)；de-dsss子程序用來(lái)實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)；error detect子程序的作用是計(jì)算誤碼率。

接收端主程序框圖的其他部分主要用來(lái)完成usrp的配置、計(jì)算信噪比/誤碼率曲線以及生成所需的圖形。

四、實(shí)驗(yàn)任務(wù)

1、ds-ss.vi子程序

ds-ss子程序的作用是對(duì)信源進(jìn)行直接擴(kuò)頻（direct sequence spread spectrum）。其原理是利用10個(gè)以上的chips來(lái)代表原來(lái)的0或1，使得原來(lái)較高功率、較窄的頻譜變成具有較寬頻的低功率頻譜，這種特性類(lèi)似于噪聲功率譜，因此接收端只有知道正確的擴(kuò)頻碼才能進(jìn)行正確的接收，進(jìn)而增加了傳輸?shù)目煽啃?。它是一種數(shù)字調(diào)制方法，具體說(shuō)，就是將信源與一定的pn碼（偽隨機(jī)碼、chip）進(jìn)行同或運(yùn)算。例如，在發(fā)射端用11000100110代替1，用00110010110代替0，這個(gè)過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻。上述過(guò)程如圖4所示。

圖4 擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

前面板：

圖6 ds-ss前面板 ds-ss程序框圖：

圖7 ds-ss程序框圖

實(shí)驗(yàn)步驟：

1、首先產(chǎn)生所需長(zhǎng)度的偽隨機(jī)序列（pn序列）： pn序列（pseudo-noise sequence）即偽噪聲序列，這類(lèi)序列具有類(lèi)似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理，故稱作

pn碼最見(jiàn)的用途是在擴(kuò)頻系統(tǒng)中用來(lái)擴(kuò)展信號(hào)頻譜；偽隨機(jī)噪聲序列。此外pn 碼也可以用來(lái)作為信源信息。

圖8 mt generate bits輸入輸出

其中total bits為生成的偽隨機(jī)序列的總長(zhǎng)度、pn sequence order用來(lái)設(shè)定pn序列的循環(huán)周期（如果pn sequence order設(shè)為n，則周期為）、seed in指定pn序列生成器移位寄存器的初始狀態(tài)（默認(rèn)為0xd6bf7df2）；output bit stream為偽隨機(jī)序列的輸出。

此外mt generate bits函數(shù)還有user defined模式，在此模式下函數(shù)可以 根據(jù)用戶自定義的輸入序列生成所需長(zhǎng)度的循環(huán)序列。其輸入輸出如圖9所示：

圖9 user defined模式的輸入輸出 其中user base bit pattern為用戶指定的序列，控件會(huì)不斷循環(huán)用戶指定的序列output bit stream為生成序列的直到輸出序列的長(zhǎng)度達(dá)到total bits所設(shè)定的值。輸出。

本例中用到了三個(gè)mt generate bits函數(shù)，分別用來(lái)生成保護(hù)序列、同步序列和信息序列。

2、利用產(chǎn)生的序列對(duì)信源序列進(jìn)行擴(kuò)展：

圖10 擴(kuò)頻模塊

輸入信源bit碼、pn擴(kuò)頻碼、誤差；輸出擴(kuò)頻碼、誤差。

72、de-dsss.vi子程序

de-dsss子程序的作用是在接收端實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解擴(kuò)。解擴(kuò)操作即擴(kuò)頻操作的逆過(guò)程。繼續(xù)使用上面的例子，當(dāng)你在發(fā)射端用11000100110代替1，而用00110010110代替0后，在接收機(jī)處只要把收到的序列是11000100110恢復(fù)成1，而00110010110恢復(fù)成0，這就是解擴(kuò)。上述過(guò)程如圖0所示。

圖11 解擴(kuò)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

前面板：

圖12 de-dsss前面板 de-dsss程序框圖：

圖13 de-dsss程序框圖

五、實(shí)驗(yàn)步驟：

1、產(chǎn)生所需長(zhǎng)度的并與發(fā)射端相同偽隨機(jī)序列（pn序列），同ds-ss；

2、然后利用產(chǎn)生的序列對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)：

輸入：將信源與pn序列通過(guò)“數(shù)組大小”模塊返回其長(zhǎng)度，相除得到的商作為搜索深度；輸入經(jīng)信道傳輸后的擴(kuò)頻碼、與發(fā)送端同步的擴(kuò)頻序列以及誤差。輸出得解擴(kuò)后碼序列以及誤差。

3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

在ds-ss子程序中，你可以手動(dòng)輸入一串0/1作為信源序列，并設(shè)置好pn序列的長(zhǎng)度（設(shè)為n）。單獨(dú)運(yùn)行ds-ss子程序，觀察輸出的序列長(zhǎng)度是否擴(kuò)展了n倍，并注意輸出序列中pn碼是否與相應(yīng)的0或者1對(duì)應(yīng)。驗(yàn)證成功的話便表明你的ds-ss子程序編寫(xiě)正確。并利用類(lèi)似的方法驗(yàn)證de-dsss子程序的正確性。

然后驗(yàn)證發(fā)射端主程序是否能正確的發(fā)射我們想要的擴(kuò)頻信號(hào)。首先正確的連接usrp并合理的配置發(fā)射端的各項(xiàng)參數(shù)，運(yùn)行程序。

然后你可能會(huì)看到如圖

9至圖所示的發(fā)射信號(hào)時(shí)域波形和頻域波形。

圖14不擴(kuò)頻的時(shí)域信號(hào)

圖16擴(kuò)頻后的時(shí)域信號(hào)

圖17擴(kuò)頻后的頻域信號(hào) 圖15不擴(kuò)頻的頻域信號(hào)

10可以看出經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻的發(fā)射信號(hào)與不經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻的發(fā)射信號(hào)相比，在頻域上進(jìn)行

了展寬，在時(shí)域上變得更加密集。這與擴(kuò)頻的基本原理相符，說(shuō)明發(fā)射端的設(shè)計(jì)基本正確。

在接收端，我們需要使得參數(shù)能夠與發(fā)射端匹配，這樣才能正常的接收。特

別需要注意capture time、packet length和rx sample rate這幾個(gè)參數(shù)，你首先需要理解它們的意義，這樣才能夠正確的配置它們。如果你在發(fā)射端沒(méi)有修改默認(rèn)參數(shù)的話，接收端的默認(rèn)參數(shù)恰好能夠與發(fā)射端匹配。你需要同時(shí)運(yùn)行發(fā)射端和接收端程序，在發(fā)射端正確運(yùn)行時(shí)觀察接收端能否正確接收。程序會(huì)計(jì)算當(dāng)前信噪比下的誤碼率，并逐漸增大信噪比、最終得出一條信噪比/誤碼率曲線，如圖3-4-11所示。你可能需要稍等一段時(shí)間才能夠看到程序運(yùn)行完成的結(jié)果。在接收端程序運(yùn)行的同時(shí)，你可以進(jìn)入receiver子程序中的ber detected子程序，在里面觀察當(dāng)前信噪比接收到的數(shù)據(jù)數(shù)和誤碼數(shù)，如圖3-4-12所示。

圖18誤碼率曲線 圖19運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)顯示

然后你可以嘗試改變收發(fā)端的各項(xiàng)參數(shù)，觀察不同參數(shù)對(duì)運(yùn)行結(jié)果的影響。最后你需要按照要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 qpsk: 將usrp連接電腦，更改ip地址等參數(shù)。頻率使用915mhz避免干擾。如下圖20： 11 發(fā)送端前面板調(diào)制參數(shù)以及發(fā)送星座圖發(fā)送時(shí)域波形如下圖21：

發(fā)送端眼圖和發(fā)送端頻域波形如下，眼圖的尖銳程度和發(fā)送頻率有關(guān)，如圖22：

接收端的硬件參數(shù)和誤碼率如下圖，如圖23：

接收端眼圖如圖24所示： bpsk： 調(diào)制參數(shù)如下： 14bpsk:發(fā)送端硬件參數(shù)

發(fā)送端星座圖：

接收端眼圖：

接收端星座圖及誤碼率曲線（信噪比較低）：

五、實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展

1、解釋接收端同步模塊的具體實(shí)現(xiàn)方式及其利用的基本原理。

（1）初始同步，或稱粗同步、捕獲。它主要解決載波頻率和碼相位的不確定性，保

證解擴(kuò)后的信號(hào)能通過(guò)相關(guān)器后面的中頻濾波器，這是所有問(wèn)題中最難解決的問(wèn)題。

（2）跟蹤，或稱精同步。

接收機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)，首先進(jìn)行搜索，對(duì)收到的信號(hào)與本地碼相位差的大小進(jìn)行判斷，若不滿足捕獲要求，即收發(fā)相位差大于一個(gè)碼元，則調(diào)整時(shí)鐘再進(jìn)行搜索。直到使收發(fā)相位差小于一個(gè)碼元時(shí)，停止搜索，轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)。圖3-4-5同步流程圖

圖3-4-6跟蹤流程圖

2、擴(kuò)頻通信技術(shù)除了有較強(qiáng)的抗干擾能力外，還具有哪些優(yōu)點(diǎn)？逐一例舉出來(lái)并簡(jiǎn)述擴(kuò)頻技術(shù)具有這些優(yōu)點(diǎn)的原因。

（1）易于重復(fù)使用頻率，提高了無(wú)線頻譜利用率

無(wú)線頻譜十分寶貴，雖然從長(zhǎng)波到微波都得到了開(kāi)發(fā)利用，仍然滿足不了社會(huì)

17的需求。在窄帶通信中，主要依靠波道劃分來(lái)防止信道之間發(fā)生干擾。為此，世界各國(guó)都設(shè)立了頻率管理機(jī)構(gòu)，用戶只能使用申請(qǐng)獲準(zhǔn)的頻率。擴(kuò)頻通信發(fā)送功率極低，采用了相關(guān)接收技術(shù)，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率，也可與各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，在美國(guó)及世界絕大多數(shù)國(guó)家，擴(kuò)頻通信無(wú)須申請(qǐng)頻率，任何個(gè)人與單位都可以無(wú)執(zhí)照使用。

（2）抗干擾性強(qiáng)，誤碼率低

擴(kuò)頻通信在空間傳輸時(shí)所占用的帶寬相對(duì)較寬，而接收端又采用相關(guān)檢測(cè)的辦法來(lái)解擴(kuò)，使有用寬帶信息信號(hào)恢復(fù)成窄帶信號(hào)，而把非所需信號(hào)擴(kuò)展成寬帶信號(hào)，然后通過(guò)窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號(hào)。這樣，對(duì)于各種干擾信號(hào)，因其在接收端的非相關(guān)性，解擴(kuò)后窄帶信號(hào)中只有很微弱的成分，信噪比很高，因此抗干擾性強(qiáng)。在商用的通信系統(tǒng)中，擴(kuò)頻通信是唯一能夠工作在負(fù)信噪比條件下的通信方式。

（3）隱蔽性好，對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小

由于擴(kuò)頻信號(hào)在相對(duì)較寬的頻帶上被擴(kuò)展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，信號(hào)湮沒(méi)在噪聲里，一般不容易被發(fā)現(xiàn)，而想進(jìn)一步檢測(cè)信號(hào)的參數(shù)如偽隨機(jī)編碼序列就更加困難，因此說(shuō)其隱蔽性好。再者，由于擴(kuò)頻信號(hào)具有很低的功率譜密度，它對(duì)使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。

（4）可以實(shí)現(xiàn)碼分多址

擴(kuò)頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻帶寬的代價(jià)。如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可大大提高頻帶的利用率。由于在擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴(kuò)頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，提取出有用信號(hào)。這樣一來(lái)，在一寬頻帶上許多對(duì)用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。

（5）抗多徑干擾

這兩種技術(shù)在擴(kuò)頻通信中都易于實(shí)現(xiàn)。利用擴(kuò)頻碼的自相關(guān)特性，在接收端從多徑信號(hào)中提取和分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或把多個(gè)路徑來(lái)的同一碼序列的波形相加合成，這相當(dāng)于梳狀濾波器的作用。另外，在采用頻率跳變擴(kuò)頻調(diào)制方式的擴(kuò)頻系統(tǒng)中，由于用多個(gè)頻率的信號(hào)傳送同一個(gè)信息，實(shí)際上起到了頻率分集的作用。

（6）能精確地定時(shí)和測(cè)距

電磁波在空間的傳播速度是固定不變的光速，人們自然會(huì)想到如果能夠精確測(cè)

18量電磁波在兩個(gè)物體之間的傳播時(shí)間，也就等于測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的距離。在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬，則意味著所采用的擴(kuò)頻碼速率很高，每個(gè)碼片占用的時(shí)間就很短。當(dāng)發(fā)射出去的擴(kuò)頻信號(hào)在被測(cè)量物體反射回來(lái)后，在接收端解調(diào)出擴(kuò)頻碼序列，然后比較收發(fā)兩個(gè)碼序列相位之差，就可以精確測(cè)出擴(kuò)頻信號(hào)往返的時(shí)間差，從而算出兩者之間的距離。測(cè)量的精度決定于碼片的寬度，也就是擴(kuò)展頻譜的寬度。碼片越窄，擴(kuò)展的頻譜越寬，精度越高。

（7）適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開(kāi)展多種通信業(yè)務(wù)

擴(kuò)頻通信一般都采用數(shù)字通信、碼分多址技術(shù)，適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，適合于數(shù)據(jù)和圖像傳輸。

（8）安裝簡(jiǎn)便，易于維護(hù)

擴(kuò)頻通信設(shè)備是高度集成，采用了現(xiàn)代電子科技的尖端技術(shù)，因此，十分可靠、小巧，大量運(yùn)用后成本低，安裝便捷，易于推廣應(yīng)用。

3、偽隨機(jī)序列有許多種，例如m序列、gold序列、m序列等。嘗試使用不同的方法來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，并用其實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的擴(kuò)頻。

（1）m序列是目前廣泛應(yīng)用的一種偽隨機(jī)序列，m序列每一周期中 1 的個(gè)數(shù)比 0 的個(gè)數(shù)多 1 個(gè)。狀態(tài)“0”或“1”連續(xù)出現(xiàn)的段稱為游程。游程中“0”或“1” m序列的一個(gè)周期(p=2^n-1)中，的個(gè)數(shù)稱為游程長(zhǎng)度。游程總數(shù)為 2^n-1，“0”、“1”

各占一半。2個(gè)彼此移位等價(jià)的相異m序列，按模2相加所得的序列仍為m序列，并與原m序列等價(jià)。

（2）gold序列g(shù)old碼序列是一種基于m序列的碼序列，具有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，產(chǎn)生的序列數(shù)多。gold碼的自相關(guān)性不如m序列，具有三值自相關(guān)特性；互相關(guān)性比m序列要好，但還沒(méi)有達(dá)到最佳。是由兩個(gè)碼長(zhǎng)相等、碼時(shí)鐘速率相同的m序列優(yōu)選對(duì)通過(guò)模2相加而構(gòu)成的。

4、適當(dāng)?shù)脑谙到y(tǒng)中添加干擾，以驗(yàn)證擴(kuò)頻的良好的抗干擾能力。

強(qiáng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強(qiáng)。簡(jiǎn)單

地說(shuō)，如果信號(hào)頻譜展寬10倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進(jìn)行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其干擾強(qiáng)度只有原來(lái)的1/10。另外，由于接收端采用擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，空中即使有同類(lèi)信號(hào)進(jìn)行干擾，如果不能檢測(cè)出有用信號(hào)的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn)。19 20