物联网&嵌入式综合实验实训系统

发布时间:2013/4/8 22:29:58 来源:郑州威科特电子 点击:

一、适用范围:

      物联网综合实验实训系统是我公司基于ARM Cortex-M3内核的LM3S9B96LM3S811ZIGBEE芯片推出的功能全面、经济实用的实验系统。该系统不仅能完成LM3S9B96LM3S811的功能实验,而且配合传感器模块、ZIGBEE模块、WIFI模块可以完成数据的采集以及无线传输,另外ZIGBEE还可以实现组网的功能。适合物联网数据采集、无线传输、ZIGBEE无线组网的教学实验及科研研发。同时本产品也是大学生电子设计竞赛的理想开发平台。

二、结构简介:

      物联网综合实验实训系统采用模块化分离式结构,便于用户使用、扩展和二次开发。CPU采用的是基于Cortex-M3内核的LM3S9B96LM3S811LM3S9B96主频80MHz。集成了100MHz以太网、CAN控制器、USB OTG、外部总线EPIROM片上StellarisWare软件、睡眠模块、正交编码器、ADC、带死区PWM、模拟比较器、UARTSSI、通用定时器、I2SI2CCCP、高精度振荡器、DMA等外设。其中通过外部总线EPI接口可以外扩SDRAM,便于存储更多的程序。LM3S811支持最大主频为50MHz。集成了ROM片上StellarisWare软件、睡眠模块、ADC、带死区PWM、模拟比较器、UARTSSI、通用定时器、I2SI2CCCP、高精度振荡器、DMA等外设。实验系统资源丰富,不仅可以完成LM3S9B96LM3S811的所有资源实验,而且配合传感器模块跟ZIGBEE模块后,还可以完成物联网数据的采集及传送。

 

 

三、硬件资源:

物联网综合实验实训系统硬件资源如下所示:

☆ 协调器CPU:采用TI公司LM3S9B96CORTEX M3内核;主频为80MHz

☆ 采集节点模块CPU:采用TI公司LM3S811CORTEX M3内核;LM3S811主频为50 MHz;本实验系统底板自带两个采集节点模块,可扩展传感器模块。

时钟:LM3S9B96主时钟16MHz,以太网时钟25MHzLM3S811主时钟6MHz

电源:由外接电源提供,可提供+5V+3.3V两种电源,由指示灯指示;

☆ JTAG接口:3个标准20针下载接口;

☆ REST&KEY&LED&Vref:复位键、外接按键LED灯以及AD参考电压3V

☆ SD卡接口单元:SPI通信方式;

☆ 1M flashSPI通信方式,芯片W25X80AVSSIG-ND

☆ 8M SDRAM单元:外部总线EPI接口的8M SDRAM,芯片MT48LC4M16A2

语音处理单元:I2S通信方式,采用TI公司的TLV320AIC23BPW芯片,内置耳机输出放大器,支持MICLINE IN两种输入方式,可以在8K96K的频率范围内提供16Bit20Bit24Bit32Bit的采样,ADCDAC的输出信噪比分别可以达到90dB100dB。回放模式下功率仅为23mW,省电模式下更是小于15μW

☆ ETHERNET接口:芯片内部集成以100MHz以太网,网络接口芯片为HR911105AHR911105A自带网络变压器;

☆ USB接口:芯片内部集成了USB控制器,支持HOSTDEVICE以及OTG三种模式,USB2.0传输协议;

☆ UART接口:芯片SP3232EEN

☆ CAN总线接口:芯片内部集成CAN控制器,只需外接电平转换芯片,电平转换芯片为SN65HVD1050D

☆ E-WS总线接口六组。可同时扩展三个ZIGBEE模块和三个传感器模块;

☆ QVGA LCD液晶显示单元:3.526万色320*240TFT液晶,带4线电阻触摸屏;

键盘和LED数码管显示电路(HD7279);

☆ WIFI模块扩展单元:可扩展WIFI模块;串行通讯方式;

板载18B20温度传感器:精度0.5℃

四、开设的实验项目:

1LM3S811硬件实验

l  LM3S811 IO实验

l  LM3S811串口实验

l  LM3S811 ADC实验

l  LM3S811 I2C实验

l  LM3S811 SPI实验   

l  LM3S811 CC2420/2520接口实验

2LM3S9B96硬件实验

l  LM3S9B96 IO实验

l  LM3S9B96中断实验

l  LM3S9B96定时器实验

l  LM3S9B96看门狗实验

l  LM3S9B96液晶显示类实验

l  LM3S9B96串口实验

l  LM3S9B96I2S类实验

l  LM3S9B96USB类实验

l  LM3S9B96的以太网类实验

l  LM3S9B96的图形显示类实验

l  LM3S9B96SD卡实验

l  LM3S9B96UDMA卡实验

l  LM3S9B96bitband实验

l  LM3S9B96CC2420/2520接口实验

l  LM3S9B96WIFI模块模块

3ZigBee组网实验   

l  物理层PHY编程实验   

l  介质访问层MAC编程实验   

l  网络层编程实验

l  应用层之支持子层框架编程实验

l  应用层之服务编程实验

 

4、上位机实验

l  编程环境搭建实验

l  界面编写实验

l  通讯接口程序编写实验

 

5ZigBee组网综合实验

l  温度采集实验

l  湿度采集实验

l  可燃气体浓度采集实验

l  烟雾浓度采集采集

l  CO2浓度采集实验

l  氧浓度采集实验

l  光照度采集实验

l  红外测温实验

l  红外线防盗信号采集实验*

加速度采集实验

l  电源电压检测实验

l  RFID身份识别实验*

l  远程无线抄表实验*

 

五、系统特点:

1、外设模块独立,所有的外设模块都由跳线帽短接来选择;方便二次开发进行课程设计、毕业设计。

2、硬件资源丰富:系统提供丰富的外设电路,包括按键和LED灯、AD信号输入、QVGA LCDUART接口、传感器接口、SD卡、SPI串行flash、外扩SDRAMUSB OTG接口、以太网接口,CAN总线接口、WIFI模块、8LED数码管显示、4x2扫描键盘等。

3、例程序丰富:包括简单的IO、定时器、串口、以及复杂的USB、以太网、数码管显示、键盘扫描、WIFI数据传输等实验;

4zigbee收发与组网:外扩传感器模块跟zigbee模块可以实现数据的采集及zigbee组网传输;

5、系统自带协调器和两个采集节点,单个系统即可完成星型组网方案。

6、资料丰富详尽:实验指导书叙述详尽,开发资料全面,软件免费升级。提供开放的ZigBee协议栈源码以及相关的软、硬件学习速查资料,使用户以最短的时间,掌握Cortex-M3的核心技术。

六、系统配置:

1:实验箱配置

设备名称

型号或说明

备注

物联网综合实验实训系统

EL-IOT-II

系统自带ZIGBEE模块3,M3-LINK 1

传感器模块选配,底板可同时支持3个传感器模块

仿真器

M3-LINK

和协调器CPU,采集节点CPU配套使用

扩展模块系列

 

参见下表

 

2:物联网产品扩展模块

物联网模块系列参数

名称

型号

备注

ZIGBEE采集节点模块

EL-IOTM

ZIGBE模块,采用TI公司的CC2420芯片。频率为2.4GHz ;主控CPUTI公司的 LM3S811,最大主频50M;板载资源含RS232接口、USB接口、JTAG接口、蜂鸣器、两组E-WS总线接口 (一组扩展ZIGBEE模块,一组扩展传感器模块)、三个按键、可扩展传感器模块,锂电池供电 ;  

WIFI模块

E-WS-WIFI

采用WIZ610wi开发模块,内含802.11b/g无线网络,支持Access PointClientGateway工作模式,以太网到无线的桥梁,具有64/128 bit WEPWPAWPA2安全的加密技术,具有MIIUARTGPIOU.FLWLAN)接口,支持串口到无线的应用,最大25Mbps数据流,符合RoHS标准;

EL-IOT-II配套使用

温湿度传感器模块

E-WS-TH

1、芯片SHT11,内部集成了可配置的14A/D转换器,可以配置成8位或者是12位模式

2、湿度分辨率:0.03%RH0-100%RH范围)

3、温度分辨率:0.01℃-40-123.8℃范围)

4、接口输出:两线数字输出。

EL-IOTM配套使用

光照度传感器模块

E-WS-PH

1、芯片TSL230,将光信号转换为脉冲输出,然后由CPU采集脉冲信号

2、灵敏度和满量程输出频率可编程;

3、精度±5%

4、宽电压供电范围:2.7-6V,具备掉电功能

EL-IOTM配套使用

加速度传感器模块

E-WS-AC

1、芯片MMA7260Q,该芯片可以检测XYZ三个方向的加速度值,可以实现三维的测量

2、灵敏度可编程,有4种模式:1.5g2g4g6g

3、低电流,正常模式为:500uA;睡眠模式为:3uA

EL-IOTM配套使用

可燃气体传感器模块

E-WS-GAS

1、芯片MQ-2,可以检测多种气体的浓度,例如:氢气、甲烷、液化气和丙烷、一氧化碳、烟雾等

2、测量范围:100-10000ppm

EL-IOTM配套使用

烟雾传感器模块

(硬件与可燃气体传感器模块相同,只是程序不同)

E-WS-GAS

1、芯片MQ-2,可以检测多种气体的浓度,例如:氢气、甲烷、液化气和丙烷、一氧化碳、烟雾等

2、测量范围:100-10000ppm

EL-IOTM配套使用

红外测温模块

E-WS-IT

1、芯片MLX90614ESF-BAA,该芯片内部集成了一个17位的AD转换器,采用红外测温的方式来测量被测物体的温度,测量距离为10cm左右,

2、测量范围:-40-85℃

3、分辨率0.02℃

4、接口输出:I2C接口

EL-IOTM配套使用

湿敏电阻传感器模块

E-WS-HR

1、芯片HR202

2、测量范围:20-95%RH

3、分辨率:5%RH

EL-IOTM配套使用

氧气传感器模块

E-WS-O2

1、芯片O2-A2,该芯片的工作原理是传感器遇到氧气后经过化学反应长生电流

2、使用寿命为两年

3、测量范围:0-21%

4、分辨率:1%

EL-IOTM配套使用

二氧化碳传感器模块

E-WS-CO2

1、芯片TGS4161,该芯片是电化学传感器,根据输出电压的变化来测量二氧化碳的浓度

2、测量范围:350-5000ppm

3、分辨率:50ppm

EL-IOTM配套使用

红外防盗模块

E-WS-IM

1、模块采用Z8FS040XSB20EG+SDA02-54热释电红外传感器+透镜的形式组成,程序里面包含了算法,以提高报警的范围。

2、可以安装到墙上或这是天花板上。

3、安装到墙上的测量范围:角度:180°,最大距离9m

4、安装到天花板上的测量范围:角度:180°距离3.7m

EL-IOTM配套使用

125KHZ  RFID模块

EL-IOTM-RFID-125KHz

该模块由读卡模块、RFID卡以及底板组成,底板上自带zigbee模块,主要实现卡号的接收与无线发送,ZIGBE模块采用TI公司的CC2420芯片。频率为2.4GHz ;主控CPUTI公司的 LM3S811,最大主频50M;板载资源含RS232接口、USB接口、JTAG接口、蜂鸣器、两组E-WS总线接口 (一组扩展ZIGBEE模块,一组扩展传感器模块)、三个按键、可扩展传感器模块,锂电池供电 ;读卡模块的频率为125KHz,读卡距离为:3-5cm

13.56MHZ  RFID模块

E-WS-RFID-13.56MHz

1、芯片为FM1702,支持ISO14443 typeA typeB 15693 协议,包含512byte EEPROM,包含64byte FIFO,支持MIFARE SH 标准的加密算法

2、频率为13.56MHz

3、读卡距离为1-10cm

4、包含卡片一张

必须与EL-IOTM模块配套使用。

2.45GHZ   RFID模块

NRF24L01

1、芯片为NRF24L01频率为:2.45G,可以实现点对点以及点对多点的传输

2、传输距离为:10m左右(空旷地)

3125个信号通道

4、接口方式:SPI(传输速率为0-10Mbps

5、宽电压范围:1.9-3.6V

必须与EL-IOTM模块配套使用。

900 MHZ  RFID模块

E-WS-RFID-900MHz

该模块由读卡模块、RFID卡以及底板组成,底板上自带zigbee模块,主要实现卡号的接收与无线发送,ZIGBE模块采用TI公司的CC2420芯片。频率为2.4GHz ;主控CPUTI公司的 LM3S811,最大主频50M;板载资源含RS232接口、USB接口、JTAG接口、蜂鸣器、两组E-WS总线接口 (一组扩展ZIGBEE模块,一组扩展传感器模块)、三个按键、可扩展传感器模块,外部电源供电 ;读卡模块的频率为900MHz,读卡距离为:20cm左右。

电表模块

E-WS-EMC

1、该模块采用的芯片为:ADE7755

2、工作电压:AC220V50Hz

3、额定电流:5A

4、精度:0.01°

必须与EL-IOTM模块配套使用。

()表模块

EL-IOTM-WGM

1、该模块主控CPUTI公司的 LM3S811MSP430FW427

2LM3S811最大主频50M,模块资源含RS232接口、USB接口、JTAG接口、蜂鸣器、ZigBee模块、三个按键、一个8段液晶、IC卡座(含IC卡)以及水气表实物模型。

3、模块上的MSP430FW427主要负责采集数据,LM3S811zigbee负责数据的发送,模块上的IC卡可以实现购买水或者是煤气的功能。

4、通信方式:LM3S811MSP430FW427采用串口通信方式

5、分辨率:0.1

 

 

物联网实物控制模型

名称

型号

备注

物联网电动窗帘模型

E-WS-EC

1.该模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号,控制窗帘马达实现相应的动作,完成窗帘的开、关、停止动作

2.功率为45W,移动距离为20cm/s,扭矩0.8Nm,承重50Kg

3. EL-IOTM模块配套使用。

物联网灯光控制模型

E-WS-LAMP

该模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号,控制灯的亮灭。实物灯为普通家用电灯。

物联网风扇控制模型

E-WS-FAN

该模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号,控制风扇的启动或停止。实物风扇为家用风扇。

物联网湿度控制模型

E-WS-HC

该模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号,控制实物加湿器的启动或停止。

物联网门锁控制模型

E-WS-DL

该模块通过zigbee接收协调器发来的控制信号,控制门锁的开锁和解锁。实物电磁门锁,不锈钢材质,控制电压为12V,启动电流900mA,工作电流100mA

EL-IOTM模块配套使用。

 

 

七、其他参数:

外型尺寸(mm):385x300

工作电压: 220v ± 10%50Hz ± 1Hz

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