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基于Arduino的物联网温控实验设计

更新时间：2019-12-20 17:01:26 大小：1M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：arduino物联网 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

基于Arduino平台和Zigduino控制器,实现物联网无线温控高级实验教学.采用模块化的实验过程,把物联网实验的知识点直观展现在学生面前.实验通过网络传感器、温度传感器、时钟模块与液晶显示屏联动,让学生在实际操作和编程过程中深刻理解单片机总线工作原理.同时,针对高校学生的基本情况,设计了理论完善、操作性强的实验流程.

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实
验
技
术
gy  
与
管
理
ꢀ
g
第
卷
第
期
年
月
１
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ISSN１００２Ｇ４９５６  
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ ꢀꢀꢀ  
３４  
ꢀ
１
ꢀ２０１７  
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ  
/
CN１１Ｇ２０３４ T  
ExerimentalTechnolo andManaement  
p
Vol．３４ꢀNo．１ꢀJan．２０１７  
:
/
j
DOI１０．１６７９１ ．cnki．s ．２０１７．０１．０３５ꢀ  
jg  
基于  
的物联网温控实验设计  
Arduino  
,
朱
,
覃振权  
刘文杰  
明
ꢀ
(
,
)
ꢀ１１６６２１  
大连理工大学 软件学院 辽宁 大连  
:
基于  
, .  
控制器 实现物联网无线温控高级实验教学 采用模块化的实验过  
Ziduino  
g
摘
要
平台和  
ꢀ
Arduino  
,
.
、
、
程 把物联网实验的知识点直观展现在学生面前 实验通过网络传感器 温度传感器 时钟模块与液晶显示  
,
.
,
,
屏联动 让学生在实际操作和编程过程中深刻理解单片机总线工作原理 同时 针对高校学生的基本情况  
、
.
设计了理论完善 操作性强的实验流程  
:
;
;
关键词 温度控制实验 物联网  
Arduino  
:
;
:
:
文章编号  
Aꢀꢀ １００２Ｇ４９５６２０１７１Ｇ０１５０Ｇ０３  
(
)
中图分类号  
文献标识码  
TP３９３ G６４２ư４ꢀꢀ  
DesinofIoTtemeraturecontrolexerimentbasedonArduino  
g
p
p
,
,
Liu Wenie ZhuMin QinZhenuan  
j
g
q
(
,
,
,
)
SchoolofSoftwareTechnolo  
gy  
DalianUniversit ofTechnolo  
gy  
Dalian１１６６２１ China  
y
:
,
Abstract BasedontheArduino latformandZiduinocontroller this aerrealizestheInternetofthins  
pp  
p
g
g
,
interationwirelessnetworkexerimentcourses whichcanletstudents uickl understandthehierarchical  
g
p
q
y
,
’
structureoftheInternetofthins develo thestudents abilit ofailedevelo ment．Exerimentthrouhthe  
g
p
y
g
p
p
g
,
,
,
networkofsensors tem eraturesensors clockmoduleandLCDdisla canletthestudentsinthe rocessof  
p y  
p
p
actualoerationand rorammin deel understandtheworkin rincileofthesinlechi microcom uter  
p g py gp  
p
g
p
g
p
p
,
bus．Accordin tothebasicsituationofcolleestudents theexerimental rocessshowsthatthetheor is  
g
g
p
p
y
erfectandfeasibleinexerimental rocess．  
p
p
p
:
;
(
);  
Ke words tem eraturecontrolexeriment InternetofthinsIoT Arduino  
p
p
g
y
,
, . ,  
层技术开发 有诸多不足 一方面 需要用很多时间讲  
在传统的物联网教学体系中 常以结课考核结果  
ꢀꢀ  
[]  
４
; ,  
另一方面 传统的嵌  
,
授
嵌入式开发体系  
作为教学评价标准 而授课过程中的考核仅作为辅助  
５１ＧSTM３２  
[]  
１
、
,
入式实验教学平台体积庞大 体系复杂 无法适应创新  
.
, 、  
这种教学评价 使学生的创新思想 在实践  
性评价  
[]  
５
.
实践教学模式的开放性  
为了激发学生的学习兴  
、
过程 中 的 交 流 改 进 和 实 现 等 无 法 在 考 核 中 完 全 体  
[]  
２
、
,
趣 培养学生的创新思维 必须突破传统教学中实验室  
.
,
为此 将  
现
应用到物联网工程专业实践  
Arduino  
,
的限制 用开放实验教学的思路鼓励学生利用开源平  
,
,
教学中 利用  
平台的优势 创新物联网工程专  
Arduino  
[]  
６
.
, 、  
在开放性实验平台中 使用简便 灵活  
台完成实验  
,
业实践教学 并在软件工程物联网专业教学的软硬件  
,
、
的开发平台 进行物联网感知 识别和控制中外围功能  
[]  
３
,
整合方面进行深入的探索和改进  
在培养学生自主  
,
模块的讲解 让学生在有限的基础知识上提高学习效  
、
,
.
意识 创新意识与能力等方面 取得良好的教学效果  
、
.
率 快速进行实验开发  
实验平台的结构如图 所示 基于  
ArＧ  
嵌入式实验平台的应用  
,
１ꢀ  
Arduino  
１
:
的物联网工程实践教学过程如下  
duino  
()  
,
在传统的物联网实践教学体系中 讲授物联网底  
,
开放平台硬件接口引入 从最简  
从
１
Arduino  
:
:
修改日期  
收稿日期  
,
２０１６Ｇ０７Ｇ２１ꢀ  
２０１６Ｇ０９Ｇ２６  
单的  
工程入手 由浅入深地介绍  
开
Arduino  
Arduino  
:
(
)
基金项目 国家自然科学基金青年科学基金项目  
６１２０２４４２  
、
、
.
发环境 语法 接口等基本技术  
:
(
—),  
,
,
,
,
作者简介 刘文杰  
男
河北保定 硕士 工程师 主要研究方向  
１９７９  
()  
２
学习用  
进行物联网创新实践学习过  
Arduino  
为网络安全和物联网工程  
．
.
、
以太网通信等功能  
ZiBee  
g
程
的开发板和  
Arduino  
:
EＧmailliuw ＠dlut．edu．cn  
j
、
、
,
供电 并有多种开源传  
模块体积小 重量轻 采用  
USB  
万方数据  
, :  
刘文杰 等 基于  
的物联网温控实验设计  
Arduino  
１５１  
,
、
,
感器可供使用 一般不受时间 地点的限制 可在教学  
//  
加载无线库  
ꢀꢀ＃include＜ZiduinoRadio．h＞  
g
[]  
７
//  
加载单总线总线库  
＃include＜OneWire．h＞  
,
.
过程中可将任务布置在课后 由学生独立完成  
//  
加载单总线温度传  
＃include＜DallasTem erature．h＞  
p
()  
,
、
在高级实验中 包括开发环境的基本操作 常  
３
感器库  
、
GPIO  
、
UART  
、
通信接口  
AD  
,
接口等  
用函数  
的读写  
_
_
//  
定义单总线所连接的引脚  
＃defineONE WIRE BUS２  
,
、
、
还有基本传感器与控制元件的使用 如  
按键 与  
LED  
(
_
_
);  
OneWireoneWire ONE WIRE BUS  
、
、
、
计算机通信 温湿度传感器 超声波距离传感器 继电  
(
);  
DallasTem eraturesensors &oneWire  
p
[]  
８
、
.
器 舵机各类扩展功能等  
,;//  
,
定义 变 量 用 于 存 放 温 度 数 据 的 整 数 和 小 数  
chari  
j
部分  
;//  
,
定义变量 用于存放温度数据  
inta  
()  
voidsetu  
p
{
( );//  
设置通道为  
g
,
可设置为  
１１  
ZiduinoRadio．bein１１  
１１Ｇ  
g
２６  
();//  
初始化传感器  
sensors．bein  
g
}
图
实验平台结构  
１ꢀArdiuno  
(){  
voidloo  
p
();//  
从
传感器获  
DS１８B２０  
sensors．reuestTem eratures  
q
p
取温度数据  
实验内容  
２ꢀ  
()  
;//  
将温度数据放  
a＝sensors．etTem CBIndex０ ∗１００  
g
p y  
实验平台搭建  
,
倍 以去除小数点  
大
２．１ꢀ  
１００  
/
;//  
取出温度数据的整数部分  
i＝a１００  
,
平台硬件接口 从最简单的  
ArduiＧ  
使用  
Ardiuno  
;//  
取出温度数据的小数部分  
＝a％１００  
j
(
、
)
等 基 本 的 工 程 入  
工程 包括  
no  
Blink ASCIITable  
();//  
无 线 开 始 通 信  
ZiduinoRadio．beinTransmission  
g
g
,
、
、
手 由浅入深介绍 开发环境 语法 接口等基  
Arduino  
标志  
.
本技术 采 用  
控 制 器 来 实 现 温 度 数 据 的  
Ziduino  
g
();//  
无线发送温度数据的整数部分  
ZiduinoRadio．writei  
g
.
无线传输  
是带有  
无线传输  
ZiBee  
g
ZiBee  
g
Ziduino  
g
();//  
无线发送温度数据的小数部分  
ZiduinoRadio．write  
g
j
, 、  
兼容控制器 具有集成化程度高 体积  
功能的  
Arduino  
();//  
无线结束通信标志  
ZiduinoRadio．endTransmission  
g
[]  
９
、
.
小 性价比高的优点  
开发环境相对于其他嵌入式开发平台  
(
);//  
/
１
更新速率为 次 秒  
dela １０００  
y
,
Arduino  
}
.
,
具有极好的跨平台性 在任意操作系统上 下载对应  
平台的温度实验显示  
２．３ꢀZiduino  
g
,
.
的
按照操作提示安装即可  
ArduinoIDE  
时钟和显示部分采用  
控制器和  
DS３２３１  
Ziduino  
g
的开发环境是基于  
的开发环境  
Aduino  
Ziduino  
g
、
.
将
实时时钟模块  
液晶显示屏模块来实现  
LCD１６０２  
,
开发而来 可以使用  
完整版或  
ArduinoIDE  
Ziduino  
g
的
和
分别接至  
控制器的  
Ziduino ５  
g
DS３２３１ ５V GND  
.
的开发 将扩展包内 个文  
２
扩展包来实现  
件夹复制到原  
Ziduino  
g
,
GND  
、
和
信号引脚  
分别接至  
控
Ziduino  
g
V
SCL SDA  
,
的根目录下 替换提示重复的文件  
IDE  
、
;
将
制器的端口  
液晶显示屏模块  
SCL SDA  
LCD１６０２  
[
１０  
]
.
,
后 再次运行  
即可正常使用  
arduino．exe  
、
、 /  
VCC GND R W  
的
分 别 接 至  
控 制 器 的  
Ziduino  
g
配置  
平台与温度测量实验  
Ziduino  
g
２．２ꢀ  
、
,
对比度调节引脚  
５V GND GND  
和
通过  
VEE １０kΩ  
温度测量实验采用  
控制器和温度传感  
Ziduino  
g
,
、
分别接  
RS E  
的电位器来调节分压值 信号控制引脚  
[
]
１１  
.
器
来实现  
将
的 和  
DS１８B２０ VDD GND  
DS１８B２０  
,
数据输入引脚  
D７ D６  
至
控制器数字端口  
和
Ziduino  
g
,
数据引脚  
＋５V GND  
分别接至  
控制器的  
和
Ziduino  
g
、 、  
、
分 别 接 至  
控 制 器 数 字 端 口  
D４ D５ D６ D７  
Ziduino  
g
,
并且在数据  
D２  
接至  
控制器的数字端口  
DQ  
Ziduino  
g
、 、 、 .  
D５ D４ D３ D２  
:
程序如下  
,
的电阻 以  
４．７kΩ  
引脚  
与
之间连接阻值为  
DQ ＋５V  
//  
加载液晶显示库  
ꢀꢀ＃include＜LiuidCrstal．h＞  
q
y
[
]
１２  
.
保证温度传感器  
DS１８B２０  
能使用第三方函数库  
能够正常工作  
主要功  
//  
加载  
总线库  
＃include＜Wire．h＞  
＃include＜ZiduinoRadio．h＞  
I２C  
,
来实现 将  
DallasTem erature  
p
//  
加载无线库  
时钟库  
g
带有两位小数的温度数据先放大  
倍以去除小数  
１００  
//  
加载  
＃include″DS３２３１．h″  
DS３２３１  
,
,
点 再提取出温度数据的整数部分和小数部分 具体代  
;//  
创建时钟类  
(, , , , , );//  
DS３２３１RTC  
LiuidCrstallcd７ ６ ５ ４ ３ ２  
:
码如下  
、
RS  
依 次 为 液 晶  
q
y
万方数据  

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