工程实践实验五——物联网传感器应用实验

物联网工程实践 实验报告

实验名称：物联网综合应用实验（一） 班级： 姓名：

学号：

实验日期： 20202年 月 日 完成日期： 20202年 月 日

实验五 物联网传感器应用实验

一、实验目的

1. 了解气压传感器的工作原理和功能测试 2. 了解磁场传感器的工作原理和功能测试 3. 了解红外对射传感器的工作原理和功能测试 4. 了解烟雾传感器的工作原理和功能测试 5. 了解继电器控制模块的工作原理和功能测试

二、实验设备

PC机，CES-IOT6818实验箱，Zigbee 传感网络套件：协调器、传感器模块、仿真器、MiniUSB。 三、实验原理 气压传感器

1. 气压传感器模块的基本参数 (1) 输出信号: RS232:

(2)串口数据格式:115200bps, N,8, 1;

(3)压力范围: 300~1100hPa (海拔9000米~-500 米) (4)电源电压: 1.8V~3.6V (VDDA)，1.62V~3.6V (VDDD) (5) LCC8封装:无铅陶瓷载体封装(LCC) (6)低功耗: 5μuA， 在标准模式

(7) 高精度:低功耗模式下，分辨率为0.06hPa (0.5米) (8) 高线性模式下，分辨率为0.03hPa (0.25 米) (9) MSL1 反应时间: 7.5ms (10)12C接口 2.串口协议格式说明

当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的:FE11767900000403EC030000000000000000F6 从左到右，数据表示意义如下 FE:表示头字节

11: 表示从后一位开始到结尾的数据长度76 79:表示终端的地址

0000:表示父节点的地址

04: 教学平台编号03: 气压传感器编号 EC03:大气压强

0000000000000000:预留的位置 F6:校验位 3.数据 处理过程

通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android系统)中将数据进行的处理和显示 （六）磁场传感器

1. 磁场传感器模块的基本参数 (1) 输出信号: RS232;

(2)串口数据格式:115200bps, N, 8, 1;

(3) 12-bitADC与低干扰AMR传感器，能在8高斯的磁场中实现5毫高斯分辨 (4) 内置自检功能

(5)低电压工作(2.16-3.6V) 和超低功耗(100uA) (6) 内置驱动电路 (7) 12C数字接口 (8)磁场范围广(+/-8Oe) (9)无引线封装结构

(10)最大输出频率可达160Hz

2.串口 协议格式说明

当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的:FE1I7579000004194C04000000000000000048 从左到右，数据表示意义如下 FE:表示头字节

11:表示从后一位开始到结尾的数据长度7579:表示终端的地址 0000:表示父节点的地址 04:教学平台编号 19:磁场传感器编号 4C04:磁场旋转角度

0000000000000000:预留的位置48:校验位 3.数据处理过程

通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android 系统)中将数据进行的处理和显示。 （七）红外传感器

1.红外对射传感器模块的基本参数 (1)输出信号: RS232;

(2)串口数据格式:1 15200bps, N,8, 1: (3)具有高可靠性，响应速度快 (4)槽宽度5mm

(5)有输出状态指示灯，输出高电平灯灭，输出低电平灯亮 (6)有遮挡，输出高电平:无遮挡，输出低电平

(7)比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA(8)工作电压3.3V-5V

(9)输出形式:数字开关量输出(0和1) (10)使用宽电压LM393 比较器 2.串口协议格式说明

当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的:FE11717900000410010000000000000000000C 从左到右，数据表示意义如下 FE:表示头字节

l1:表示从后一位开始到结尾的数据长度7179:表示终端的地址 0000:表示父节点的地址 04:教学平台编号 10:红外对射传感器编号

01 00:红外对射状态，1表示有遮挡，0表示没遮挡 00 0000 00 00 00 00 00:预留的位置07:校验位 3.数据处理过程

通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android系统)中将数据进行的处理和显示。 （八）烟雾传感器

1.烟雾传感器模块的基本参 数 (1)输出信号: RS232:

(2)串口数据格式:115200bps, N,8, 1: (3)回路电压: s15V (AC or DC) (4)加热电压: 5+0.2V (AC or DC) (5)负载电阻:可调 (6)加热电阻: 310+3Q (7)加热功耗: s900mW

(8)检测浓度范围: 100ppm 2000ppm(不同气体浓度范围不同) (9)工作温度: -10~50C (标称温度20C) (10)储存温度: 20~70C (标称温度20\"C ) (11)相对湿度:小于95%RH (标称湿度65%RH)

(12)氧气浓度: 21%(标准条件) (氧气浓度会影响灵敏度特性)，最小值大于2%

(13)清洁空气中电压: S1.5V (14)灵敏度: 23%

(15)响应时间: s1S (预热3-5 分钟) (16)回复时间: s30S

(17)具有信号输出指示灯指示

(18)双路信号输出; (模拟量输出及 Ttl 电平输出) (19)TL输出有效信号为低电平，可接直接接单片机10 (20)模拟量输出0~2.5V 电压，浓度越高电压越高

2. 串口协议格式说明

当串口数据读取出来的时候，是如下面十六进制显示的: FE1I77790000040A0101000000000000000011 从左到右，数据表示意义如下 FE: 表示头字节

11:表示从后一位开始到结尾的数据长度7779:表示终端的地址 0000:表示父节点的地址 04:教学平台编号 0A:烟雾传感器编号 01 01:烟雾的电压值

0000:烟雾的状态，1表示无烟雾，0表示有烟雾00 00 00 00 0000:预留的位置 11:校验位 3.数据处理过程

通过Zigbee网络将设备终端收集到的数据发送到协调器，然后协调器通过串口将收集到的数据发送到ARM控制模块，并在ARM (Android系统)中将数据进行的处理和显示。 （九）继电器控制模块 1.继电器控制模块的基 本参数 (1) 输出信号: RS232:

串口数据格式115200bps,N,8, I:

(3)本模块符合国际安全标准，控制区域与负载区域有隔离槽

(4)模块带光耦隔离， 触发现可靠，更稳定 (5)采用双面FR-4线路板设计，高端贴片工艺生产 (6)采用松乐正品继电器控制

(7)具有电源和继电器动作指示，吸合亮，断开不亮 (8)信号输入端有低电平信号时，公共端与常开端会导通 (9)继电器可以直接控制各种设备和负载 (10)有1个常开和1个常闭触点 (11)蓝色KF301 端子接控制线更方便 (12)输入低电平有效 2.串 口协议格式说明

当继电器模块连接上协调器后，发送下面十六进制串口数据即可控制继电器的开关。 数据表示意义如下

IF:表示继电器模块的编号，1F即为十进制的31 3.数据处理过程

我们通过ARM主控设备发送一些控制继电器模块的命令， 从而控制继电器的不同状态。也就是通过串口发送到Zigbce协调的数据在通过Zstack 协议栈发送到控制继电器的终端模块 四、实验步骤

1. 气压传感器模块：在DemoApp.h文件中，首先打开#define PRESSURE关闭其他宏定义。

此时不需要进行Rebuild All，因为所有的传感器模块都属于SensorEB

项目，在操作气压传感器时已经全编译过了。

将CC Debugger连接到气压传感器模块，确保模块是通电的，并且CC Debugger的指示灯是绿色，CC Debugger接头的方向正确，然后点击Debug进行烧录，烧录完成按一下模块上的RESET按键，当蓝灯常亮时表示该模块已将连接到ZigBee组网。然后打开安卓系统，分别打开各个传感器模块，设置串口/dev/ttySAC1,波特率：9600，设置好后依次读取数据并记录。

2. 磁场传感器模块：在DemoApp.h文件中，首先打开#define MAGNETIC，关闭其他宏定义，其他步骤参考气压传感器模块的烧录即可。

3. 红外对射传感器模块：在DemoApp.h文件中，首先打开#define IDETECTORS，关闭其他宏定义，其他步骤参考气压传感器模块的烧录即可。

4. 烟雾传感器：在DemoApp.h文件中，首先打开#define MQ2和#define MQ关闭其他宏定义，其他步骤参考气压传感器模块的烧录即可。

5. 继电器控制模块传感器：在DemoApp.h文件中，首先打开#define RELAY关闭其他宏定义，其他步骤参考气压传感器模块的烧录即可。 五、实验结果 1.气压传感器

图一 （改变前） 图二（改变后）

实验结果分析：气压传感器主要用来测量气体的压强大小，其中一个大气压量程的气压传感器通常用来测量天气的变化和利用气压和海拔高度的对应关系用于海拔高度的测量。在不同高度下可测得不同的气压值。 2.磁场传感器

图一 （改变前） 图二（改变后）

实验结果分析：磁场传感器是可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的装置。磁场传感器可以测得在不同方位下旋转角度的大小。前后两次测试中旋转角度发生了变化。 3.红外对射传感器

图一 （改变前） 图二（改变后）

实验结果分析：其侦测原理是利用红外发光二极管发射的红外射线，再经过光学透镜做聚焦处理，使光线传至很远距离，最后光线由接收端的光敏晶体管接收。当有物体挡住发射端发射的红外射线时由于接收端无法接收到红外线，所以会发出警报。 4.烟雾传感器

图为原始数据，因实验条件不足，未能作出改变后数据。 实验结果分析：烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，可实现室内烟雾浓度的变化，第一次测试时有烟雾，第二次改变波特率测试时无烟雾。 5.继电器控制模块

图为点击“开始”后显示数据

实验结果分析：继电器电路中一般都要在继电器的线圈两头加一个二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势。当控制端为高电平时，继电器常开触点吸合,LED灯被点亮,当控制端口为低电平时,继电器不工作。 六、实验心得

做实验时,最重要的是一定要亲力亲为，务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白，这样,也会有事半功倍的效果。实验使我们加深理解所学基础知识，掌握各类典型传感器、记录仪器的基本原理和适用范围;具有测试系统的选择及应用能力;更重要的是能够提高我们的动手能力。这次实训让我加深了对各种传感器的了解和它们各自的原理,而且还培养我们分析和解决实际问题的能力。