中南大学刘伟荣物联网-《无线传感器网络》实验报告
无线传感器网络实验报告
一、实验背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为一种重要的信息获取和传输手段，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。
为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术，我们进行了本次实验。
二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构；3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法；4. 通过实验，提高动手能力和实践能力。
三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。
传感器节点负责感知环境信息，汇聚节点负责收集和转发数据，终端节点负责处理和显示数据。
传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。
物理层负责无线信号的传输，数据链路层负责数据的可靠传输，网络层负责数据路由和传输。
3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。
星形拓扑结构简单，但易受中心节点故障影响；树形拓扑结构具有较高的路由效率，但节点间距离较长；网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率，但节点间距离较远。
4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块，利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。
实验内容如下：（1）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（2）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（3）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示。
5. 实验步骤（1）搭建实验平台，包括传感器节点、汇聚节点和终端节点；（2）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（3）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（4）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示；（5）调试程序，确保各节点间通信正常；（6）观察实验结果，分析实验现象。
无限传感网络实验报告
一、实验目的1. 了解无线传感网络的基本概念、组成和结构。
2. 掌握无线传感网络的基本操作和实验方法。
3. 通过实验，验证无线传感网络在实际应用中的可靠性和有效性。
二、实验内容1. 无线传感网络基本概念及组成无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量传感器节点组成的分布式网络系统，用于感知、采集和处理环境信息。
传感器节点负责采集环境信息，并通过无线通信方式将信息传输给其他节点或中心节点。
无线传感网络主要由以下几部分组成：（1）传感器节点：负责感知环境信息，如温度、湿度、光照等。
（2）汇聚节点：负责将多个传感器节点的信息进行融合、压缩，然后传输给中心节点。
（3）中心节点：负责收集各个汇聚节点的信息，进行处理和分析，并将结果传输给用户。
2. 无线传感网络实验（1）实验环境硬件平台：ZigBee模块、ZB-LINK调试器、USB3.0数据线、USB方口线两根、RJ11连接线；软件平台：WinXP/Win7、IAR开发环境、SmartRFFlashProgrammer、ZigBeeSensorMonitor。
（2）实验步骤① 连接硬件设备，搭建无线传感网络实验平台；② 编写传感器节点程序，实现环境信息的采集；③ 编写汇聚节点程序，实现信息融合和压缩；④ 编写中心节点程序，实现信息收集和处理；⑤ 测试无线传感网络性能，包括数据采集、传输、处理等。
（3）实验结果分析① 数据采集：传感器节点能够准确采集环境信息，如温度、湿度等；② 传输：汇聚节点将多个传感器节点的信息进行融合和压缩，传输给中心节点；③ 处理：中心节点对采集到的信息进行处理和分析，生成用户所需的结果；④ 性能：无线传感网络在实际应用中表现出较高的可靠性和有效性。
三、实验总结1. 无线传感网络是一种新型的网络技术，具有广泛的应用前景；2. 通过实验，我们掌握了无线传感网络的基本操作和实验方法；3. 无线传感网络在实际应用中具有较高的可靠性和有效性，能够满足各种环境监测需求。
无线传感器网络WSN实验报告
无线传感器网络实验报告目录LED实验一、实验目的二、实验内容三、实验设备与工具四、实验原理五、实验步骤六、实验结果片内温度传感器实验一、实验目的二、实验内容三、实验设备及工具四、实验原理五、实验步骤六、实验数据分析及结论七、实验代码点对点射频通信实验一、实验目的二、实验内容三、预备知识四、实验设备及工具五、实验原理六、实验步骤七、实验数据分析及结论八、实验代码无线射频广播实验一、实验目的二、实验内容三、预备知识四、实验设备及工具五、实验原理六、实验步骤七、实验数据分析及结论八、实验代码LED实验一、实验目的1.掌握CC2430/1的10相关寄存器的含义及使用。
2.学习编写简单的CC2430/1程序。
3.进一步熟悉hex文件的烧写二、实验内容通过软件延时的方法实现LED灯每隔一秒闪烁。
三、实验设备及工具硬件：MARM-IOT-I型CC2430/1节点板一块，USB接口仿真器，PC 机一台。
软件：PC机操作系统WinXP，IAR集成开发环境，TI公司的烧写软件。
四、实验原理CC2430/1芯片有三组I/O引脚，P0,P1,P2。
P0、P1每组8个I/O引脚，P2有5个I/O引脚，总共21个通用I/O引脚，每个引脚与I/O相关的主要有2种寄存器：功能选择寄存器、方向选择寄存器。
功能选择寄存器用于选择相应引脚的功能，可作为通用输入输出引脚或与外围设备相连的专用外围引脚。
方向选择寄存器是在引脚被选择为通用I/O引脚之后，选择引脚的I/O方向，是输入还是输出。
本实验选择P2_0 I/O引脚，将P2_0置成高电平即点亮LED，如图 2-6为LED小灯驱动电路，DS1为LED小灯，P2_0引脚使用CC2430/1的内置电源驱动LED小灯。
图1 LED小灯驱动电路下面以P2端口为例介绍端口寄存器。
位名称复位R/W 描述7 ——0 R/W 未使用6 PRI3P1 0 R/W 端口1外设优先级控制，当PERCFG分配USART1和USART0相同的引脚的时候，这些位应确定优先顺序0 USART0优先 1 USART1优先5 PRI2P1 0 R/W 端口1外设优先级控制，当PERCFG分配USART1和Timer3相同的引脚的时候，这些位应确定优先顺序0 USART1优先 1 Timer3优先4 PRI1P1 0 R/W 端口1外设优先级控制，当PERCFG分配Timer1和Timer4相同的引脚的时候，这些位应确定优先顺序0 Timer1优先 1 Timer4优先3 PRI0P1 0 R/W 端口1外设优先级控制，当PERCFG分配USART0和Timer1相同的引脚的时候，这些位应确定优先顺序0 USART0优先 1 Timer1优先2 SELP2_4 0 R/W P2_4功能选择0 通用输入/输出口 1 外围功能1 SELP2_3 0 R/W P2_3功能选择0 通用输入/输出口 1 外围功能当相应端口被选择为串行输入输出口时，还需确定串行口是输入还是输出。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告Contiki mac协议与xmac协议的比较1.简介无线传感器网络（wireless sensor networks, WSN）节点由电池供电，其能力非常有限，同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。
因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。
WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其中通信能耗所占的比重最大，因此，减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。
同时，研究表明节点通信时Radio模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，所以要想节能就需要最大限度地减少Radio模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。
传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，Radio模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN，各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。
现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以分成许多类型，其中根据信道访问策略的不同可以分为：X-MAC协议X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割成许多频闪前导（strobed preamble），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。
X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒标识。
接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，向发送节点发送早期确认，发送节点收到早期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。
X-MAC还设计了一种自适应算法，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳延时。
优点：X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。
缺点：节点每次醒来探测信道的时间有所增加，这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。
无线传感网络实验报告
无线传感网络实验报告无线传感网络实验报告引言：无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式的传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境信息。
WSN具有低成本、低功耗、自组织等特点，广泛应用于环境监测、智能交通、农业等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的无线传感网络，探索其工作原理和性能特点。
一、实验环境搭建1. 硬件准备：选用多个传感器节点和一个基站节点。
传感器节点包括传感器、微处理器、无线通信模块等；基站节点负责接收和处理传感器节点发送的数据。
2. 软件准备：选择适合的操作系统和开发工具，例如TinyOS、Contiki等。
编写传感器节点和基站节点的程序代码。
二、传感器节点部署1. 部署传感器节点：根据实验需求，在待监测区域内合理布置传感器节点。
节点之间的距离和布置密度需根据具体应用场景进行调整。
2. 传感器节点初始化：节点启动后，进行初始化工作，包括自身身份注册、与周围节点建立通信连接等。
三、无线传感网络通信1. 数据采集：传感器节点根据预设的采样频率，采集环境信息，并将数据存储到本地缓存中。
2. 数据传输：传感器节点通过无线通信模块将采集到的数据传输给基站节点。
传输方式可以是单跳或多跳，根据节点之间的距离和网络拓扑结构进行选择。
3. 数据处理：基站节点接收到传感器节点发送的数据后，进行数据处理和分析。
可以根据具体需求，对数据进行滤波、聚合等操作，提取有用信息。
四、无线传感网络能耗管理1. 能耗模型：根据传感器节点的工作状态和通信负载，建立能耗模型，评估节点的能耗情况。
2. 能耗优化：通过调整传感器节点的工作模式、通信协议等方式，降低节点的能耗。
例如，采用睡眠唤醒机制、自适应调整通信距离等。
五、实验结果与分析1. 数据传输性能：通过实验测试，评估无线传感网络的数据传输性能，包括数据传输延迟、传输成功率等指标。
2. 能耗分析：根据实验结果，分析传感器节点的能耗情况，探讨能耗优化策略的有效性和可行性。
无线传感网实验报告
无线传感网实验报告一、实验目的本实验的主要目的是了解无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）的基本原理和特点，以及进行一些简单的WSN实验，掌握其基本应用方法。
二、实验器材1.电脑2. 无线传感器节点（如Arduino）3. 无线通信模块（如XBee）4.传感器（如温度传感器、光照传感器等）三、实验步骤和内容1.了解无线传感网的基本概念和特点。
2.搭建无线传感网实验平台。
将无线传感器节点和无线通信模块进行连接。
3.编程控制无线传感器节点，收集传感器数据并通过无线通信模块进行传输。
4.在电脑上设置接收数据的接口，并接收传感器数据。
5.对传感器数据进行分析和处理。
四、实验结果和讨论在实验中，我们成功搭建了一个简单的无线传感网实验平台，并通过无线通信模块进行数据传输。
通过编程控制，我们能够收集到传感器节点上的温度数据，并通过无线通信模块将数据传输到电脑上进行接收。
在实验过程中，我们发现无线传感网的优点是具有灵活性和扩展性。
通过无线通信模块，传感器节点之间可以进行无线通信，灵活地传输数据。
同时，我们还可以通过添加更多的传感器节点来扩展整个无线传感网的功能和覆盖范围。
然而，无线传感网也存在一些限制和挑战。
首先，无线通信模块的传输距离和传输速率有限，可能会受到环境因素的影响。
其次，无线传感器节点的能耗问题需要考虑，因为它们通常是使用电池供电的，而且在实际应用中通常需要长时间连续工作。
五、结论通过本次实验，我们对无线传感网的基本原理和特点有了一定的了解，并掌握了一些简单的无线传感网应用方法。
我们成功搭建了一个实验平台，并通过无线通信模块和传感器节点进行数据传输和接收。
实验结果表明，无线传感网具有一定的灵活性和扩展性，但同时也面临着一些挑战。
对于以后的无线传感网应用和研究，我们需要进一步探索和解决这些挑战。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告Contiki mac协议与xmac协议的比较1.简介无线传感器网络（wireless sensor networks, WSN）节点由电池供电，其能力非常有限，同时由于工作环境恶劣以及其他各种因素，节点能源一般不可补充。
因而降低能耗、延长节点使用寿命是所有无线传感器网络研究的重点。
WSN中的能量能耗主要包括通信能耗、感知能耗和计算能耗，其中通信能耗所占的比重最大，因此，减少通信能耗是延长网络生存时间的有效手段。
同时，研究表明节点通信时Radio模块在数据收发和空闲侦听时的能耗几乎相同，所以要想节能就需要最大限度地减少Radio模块的侦听时间（收发时间不能减少），及减小占空比。
传统的无线网络中，主要考虑到问题是高吞吐量、低延时等，不需要考虑能量消耗，Radio 模块不需要关闭，所以传统无线网络MAC协议无法直接应用于WSN，各种针对传感器网络特点的MAC协议相继提出。
现有的WSN MAC协议按照不同的分类方式可以分成许多类型，其中根据信道访问策略的不同可以分为：X-MAC协议X-MAC协议也基于B-MAC协议的改进，改进了其前导序列过长的问题，将前导序列分割成许多频闪前导（strobed preamble），在每个频闪前导中嵌入目的地址信息，非接收节点尽早丢弃分组并睡眠。
X-MAC在发送两个相邻的频闪序列之间插入一个侦听信道间隔，用以侦听接收节点的唤醒标识。
接收节点利用频闪前导之间的时间间隔，向发送节点发送早期确认，发送节点收到早期确认后立即发送数据分组，避免发送节点过度前导和接收节点过度侦听。
X-MAC还设计了一种自适应算法，根据网络流量变化动态调整节点的占空比，以减少单跳延时。
优点：X-MAC最大的优点是不再需要发送一个完整长度的前导序列来唤醒接收节点，因而发送延时和收发能耗都比较小；节点只需监听一个频闪前导就能转入睡眠。
缺点：节点每次醒来探测信道的时间有所增加，这使得协议在低负载网络中能耗性比较差。
无线传感器网络实验报告
无线传感器网络实验报告实验报告：无线传感器网络的应用与优化探究一、实验目的本次实验旨在探究无线传感器网络的应用与优化，具体包括传感器网络的组网方式、数据传输协议的选择与优化等。
二、实验原理及工具1.传感器网络组网方式传感器网络通常采用星型、树型、网状三种组网方式。
星型组网结构简单，但单点故障时整个系统会瘫痪；树型组网结构便于数据的传输与管理，但在拓扑结构发生变化时需要重新组网；网状组网结构形式多样，具有较强的灵活性，但网络维护复杂。
本实验将分别对比三种组网方式的性能差异。
2.数据传输协议的选择与优化实验将分别采用无线传感器网络中常用的LEACH、BCP、SPIN协议进行数据传输。
并通过测试比较它们在不同条件下的性能表现，优化协议选择与参数设置，提高网络的传输效率和能耗。
3.实验工具实验中将使用Contiki操作系统，该操作系统是专门为无线传感器网络设计的，支持多种协议，并提供了实验所需的模拟环境。
三、实验内容及步骤1.组网方式的测试(1)搭建星型、树型、网状三种不同的传感器网络拓扑结构。
(2)分别记录每种网络结构在传输运行时的稳定性、延迟、能耗等性能指标，并进行对比分析。
2.数据传输协议的测试及优化(1) 安装Contiki操作系统，选择LEACH、BCP、SPIN协议，并设置相应的参数进行数据传输实验。
(2)改变实验条件（如节点密度、网络负载等），测试和比较三种协议在不同条件下的性能表现。
(3)根据实验结果，优化协议的参数设置，并比较优化后的协议和原始协议的性能差异。
四、实验结果及讨论1.组网方式的测试实验结果显示，星型组网方式具有简单易实现、维护成本低的特点，但存在单点故障的风险，一旦发生节点故障，整个系统将瘫痪。
树型组网方式在数据传输和管理方面具有一定的优势，但拓扑结构变化时需要重新组网。
网状组网方式相对灵活，但也增加了网络维护的复杂性。
根据实验结果，可以根据具体应用场景的要求选择最适合的组网方式。
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中南大学信息科学与工程学院物联网无线传感器网络实验报告班级：物联网学号：姓名：指导老师：刘伟荣实验时间： 2014年4月11日目录实验一基础实验(LED实验) ..................................................................................................................... - 1 - 1.1实验目的.................................................................................................................................................. - 1 - 1.2实验设备及工具.................................................................................................................................... - 2 - 1.3实验原理.................................................................................................................................................. - 2 - 1.4 实验步骤及结果.................................................................................................................................... - 5 - 实验二射频实验.......................................................................................................................................... - 6 - 2.1 实验目的.................................................................................................................................................. - 6 - 2.2 实验内容.................................................................................................................................................. - 6 - 2.3 实验设备及工具.................................................................................................................................... - 6 - 2.4 实验原理.................................................................................................................................................. - 7 - 2.5 实验步骤.................................................................................................................................................. - 8 - 2.6 实验数据分析及结论 .......................................................................................................................... - 9 -- 10 -实验三 Zstack组网实验..........................................................................................................................- 10 -3.1 实验目的................................................................................................................................................- 10 -3.2 实验内容................................................................................................................................................- 11 -3.3 预备知识................................................................................................................................................- 11 -3.4 实验设备及工具..................................................................................................................................- 11 -3.5 实验原理................................................................................................................................................- 16 -3.6 实验步骤................................................................................................................................................- 17 -3.7 实验数据分析及结论 ........................................................................................................................- 17 -实验四综合实验(传感器网络) ..............................................................................................................- 18 -4.1 智能网关程序设计.............................................................................................................................- 19 -4.2 Android 用户控制程序设计............................................................................................................- 29 -4.3 Zigbee 节点控制程序设计..............................................................................................................4.4 平台控制操作 ......................................................................................................................................- 33 -实验一基础实验(LED实验)1.1实验目的1.通过 I/O控制小灯闪烁的过程。
2.在 ZX2530A 型 CC2530 节点板上运行自己的程序。
1.2实验设备及工具1.硬件：ZX2530A 型底板及CC2530 节点板一块，USB 接口仿真器，PC 机2.软件：PC 机操作系统 WinXP，IAR 集成开发环境。
1.3实验原理通过 CC2530 的 I/O 引脚，输出高低电平来控制 LED 的亮与灭。
本实验选择 P2_0 I/O 引脚，将P2_0 置成高电平即点亮 LED。
如图为 LED 小灯驱动电路，DS1 为 LED 小灯，P2_0引脚使用 CC2430/1 的内置电源驱动LED 小灯。
CC2530的 I/O 控制口一共有21个，分成3组，分别是P0、P1和P2；由上面的对照表可以看出 LED1所对应的I/O 口为P1_0，LED2所对应的I/O口为P1_2。
下面我们来看一下本次实验所用到的控制寄存器中每一位的取值所对应的意义：P1DIR（P1 方向寄存器，P0DIR 同理）：P1SEL（P1 功能选择寄存器，P0SEL 同理）：寄存器的设置：将控制寄存器的某一位置 1：例：P1DIR |= 0X02；解释：”|=“表示按位或运算，0X02 为十六进制数，转换成二进制数为 0000 0010，若 P1DIR 原来的值为 0011 0000，或运算后 P1DIR 的值为 0011 0010。