zigbee基础实验

zigbee基础实验（精选8篇）

zigbee基础实验 篇1

Zigbee基础实验（6）—简单通信编程

2011-07-25 20:06:19|分类： |字号 订阅

实验中两节点分别充当开关和电灯，通过在开关节点上的操作来控制电灯节点。

源代码： #include #include #include #include #include #include #include “hal_mcu.h” #include “hal_button.h” #include “hal_rf.h” #include “util_lcd.h”

#include “basic_rf.h”

#define RF_CHANNEL25// 信道选择。

// 定义各个参数的值

#define PAN_ID0x2007//网络ID

#define SWITCH_ADDR0x2520//开关节点的地址

#define LIGHT_ADDR0xBEEF//电灯节点的地址

#define APP_PAYLOAD_LENGTH1//负载字节的长度，信息的长度。#define LIGHT_TOGGLE_CMD0//被传送的开关命令。

//节点状态。0为空闲

#define IDLE0

#define SEND_CMD1

// 定义该节点所承担的任务（开关或电灯）

#define NONE0

#define SWITCH1

#define LIGHT2

#define APP_MODES2

static uint8 pTxData[APP_PAYLOAD_LENGTH];//发送数组

static uint8 pRxData[APP_PAYLOAD_LENGTH];//接收数组

static basicRfCfg_t basicRfConfig;

// 模式选择菜单 static menuItem_t pMenuItems[] = {

“Switch”,SWITCH,“Light”,LIGHT

};static menu_t pMenu = {

pMenuItems,N_ITEMS(pMenuItems)

};

static void appLight();//实现电灯功能

static void appSwitch();//实现远程开关功能

static uint8 appSelectMode(void);//功能选择

static void appLight()//实现电灯功能 {

halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_1, “Light”);

halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_2, “Ready”);

// 初始化射频模块

basicRfConfig.myAddr = LIGHT_ADDR;//网络地址

if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED){

HAL_ASSERT(FALSE);//初始化错误处理

}

basicRfReceiveOn();//打开接收功能。

//死循环

while(TRUE){

while(!basicRfPacketIsReady());

if(basicRfReceive(pRxData, APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)>0){//如果接收到数据

if(pRxData[0] == LIGHT_TOGGLE_CMD){

halLedToggle(1);//开关改变状态

}

}

}

}

static void appSwitch()//实现远程开关 {

halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_1, “Switch”);//屏幕输出

halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_2, “Joystick Push”);

halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_3, “Send Command”);

pTxData[0] = LIGHT_TOGGLE_CMD;//需要发送的数据

// 初始化

basicRfConfig.myAddr = SWITCH_ADDR;

if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED){

HAL_ASSERT(FALSE);//出错处理

}

basicRfReceiveOff();//关闭接收机

// 死循环

while(TRUE){

if(halJoystickPushed()){//当按键按下时触发

basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);//发送命令

}

}

}void main(void)

{

uint8 appMode = NONE;//模式变量

// 设置网络ID和信道

basicRfConfig.panId = PAN_ID;

basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL;

basicRfConfig.ackRequest = TRUE;

//初始化其他设备

halBoardInit();

halJoystickInit();

// 初始化射频模块

if(halRfInit()==FAILED){

HAL_ASSERT(FALSE);

}

halLedSet(1);//LED1灯亮，提示节点已上电

utilPrintLogo(“Light Switch”);

// 等待用户按下S1进入菜单

while(halButtonPushed()!=HAL_BUTTON_1);

halMcuWaitMs(350);//延时

halLcdClear();//清屏

// 设置该节点是开关还是电灯

appMode = appSelectMode();

halLcdClear();

// 模块开始工作

if(appMode == SWITCH){

appSwitch();

}

else if(appMode == LIGHT){

appLight();

}

//如果没有定义该节点的功能，则LED灯不断闪烁

HAL_ASSERT(FALSE);

}

static uint8 appSelectMode(void)//模式选择 {

halLcdWriteLine(1, “Device Mode: ”);

return utilMenuSelect(&pMenu);//通过调用头文件实现功能选择

}

实验总结：

这个实验虽然功能非常简单，只是通过按下开关节点的按键来控制电灯节点LED的亮或灭，但是通过这个实验可以了解节点间通信的基本思路。

原代码中有许多可有可无的冗余代码，上面的代码经过代码中很多都是调用头文件，在这里就不在一一罗列，只在代码注释中注明该调用的功能。这些调用都是一些非常简单的操作，写入头文件调用是为了增加代码可读性。

baseRF通信基本流程

1.初始化网络地址，打开接收机或关闭接收机。

2.初始化basicRfConfig，确定网络ID、信道、是否需要应答、是否采用加密机制等。

3.初始化周边设备，如时钟、各个I/O口等。

4.事件的处理，如发送报文或接受报文后的数据处理等。

zigbee基础实验 篇2

物联网技术通过射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按照约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种新型网络技术。

人类社会进入21世纪后,物联网技术在国内的不断发展和成熟,出现了智能家居[1]、智能建筑[2]、智慧小区[3]、智慧城市[4]和智慧地球[5]的概念,与此同时,越来越多的商业公司、甚至政府部门都在该领域大力设计研发相应的产品。本文将智能家居的思想理论与结构模式引入到实验室建设与管理中来,提出了智慧实验室的概念。“智慧实验室”是指在一个实验室的范围内将多个物品采用计算机网络技术、通信技术以及图形显示技术等将其功能化、网络化和智能化,建立一个由实验室管理中心、信息通信服务以及实验室智能化系统组成的“三合一”智慧实验室集成系统。在智慧实验室系统中通过综合配置各个智能化子系统,为实验室管理部门提供高效、便捷的管理手段和方法。

所谓室内物联网系统[6]是指在物联网平台之上搭载各种室内设备,并在这些设备之上安装一个“智慧”的智能系统,这个智能系统将涉及传感器网络、智能安防、自动化控制、网络通信、数据存储与应用等诸多技术,使人们无论身处何方都能够随时掌握室内状况,并能实现与室内设备的交互操作。

2 设计思想

RFID射频识别[7,8,9]系统是一种简单的无线系统,通常由一个读写器(Reader)和若干个电子标签(Tag)组成,主要应用于控制、检测和跟踪目标对像。其中,电子标签是射频系统的数据载体,是射频识别系统的核心。读写器由天线、收发器和控制模块组成,是对电子标签进行读/写操作的电子装置。收发器和控制模块集成在一起,与CPU连接,负责读写器与CPU的通信。天线的主要作用是在产生、发射无线射频信号的同时接收电子标签反射的无线射频信号。

通过射频识别(RFID)的方法读取仪器设备内部电子标签的信息,然后通过UART串口将采集到的数据发送到CPU。CPU将接收到的数据进行处理,再通过CPU芯片上的ZigBee模块发送到上位机数据库。多个房间的ZigBee模块可以组成一个网络。上位机数据库根据收到的数据,实时更新设备的状态信息。在射频识别的同时,视频网关连接的摄像头通过绊线检测提供抓拍功能,并通过RS-485串口将图像信息传送到上位机数据库。系统基本构架如图1所示。

3 系统设计

智慧实验室系统由实验室资产管理子系统、实验室视频监控子系统、实验室网关和上位机系统4个模块组成。实验室资产管理子系统的主要功能有实验室重要资产登记、设备借还检测与记录、检测报警等。实验室视频监控子系统的主要功能有记录实验室每天的人员出入情况和实现远程视频监控,并在资产管理子系统出现错误记录或错失记录时辅助纠正实验室设备的出入记录。实验室网关主要完成信息接收、信息处理和信息发送的工作。这3个模块也可以统称为下位机系统。上位机系统在自己数据库中更新、存储接收到的信息,如有需要还要在系统界面上实时显示。因为实验室网关已接入Internet,上位机系统还可以远程登录,实现智慧实验室的远程管理。

3.1 实验室资产管理子系统

实验室资产管理子系统由若干电子标签、两个读写器以及一个微控制器构成。电子标签中存有仪器设备的标识信息,如仪器名称、实验室归属、仪器编码、权限代码等。两个读写器一个位于实验室门内称为门内读写器,另一个位于实验室门外称为门外读写器。两个读写器的作用就是在自己读卡范围内检测并上传带有电子标签的设备信息。两个读写器对同一设备电子标签的读取顺序决定了设备是进入实验室还是离开实验室,当门内读写器先读到电子标签、门外读写器后读到同一张标签,说明带有此标签的设备是离开实验室;反之,设备进入实验室。实验室设备分为可借出设备和不可借出设备,它们的分类由电子标签上的权限代码决定。当有人将实验室可借出设备借出或归还时,首先向管理员申请,征得管理员同意后方可将设备借出或归还实验室。当两个读写器读到实验室不可借出设备离开实验室时,微处理器除了记录此设备的出入,还要发出报警信号提醒现场人员此设备是不可借出设备,不能带出实验室。

通常情况下,电子标签由耦合元件和芯片组成。每个标签在芯片中存储能够标识目标对像的标识信息,因此,每个目标对象具有唯一的ID编码。电子标签根据有无供电方式,可以分为有源标签(Active Tag)和无源标签(Passive Tag),标签内部装有电池供电的称为有源标签,反之称为无源标签。因为无源电子标签成本远远低于有源电子标签的成本,并且有通用的协议标准。因此,本设计选用915 MHz的无源电子标签作为设备的存储载体。因为电子标签需要贴在仪器设备内部,仪器设备的金属外壳、电路板会对电子标签有巨大的影响,导致读卡器难以读到有效数据。因此,需要对电子标签内部采取防金属化处理。读写器的核心芯片则选用了RMU920,该芯片采用RFID专用模拟电路和先进DSP技术,集成了全部超高频RFID读写器功能和协议处理功能,输出频率范围覆盖国际和国内标准,提供双UART,可实现和CPU的串口通信。

微控制器的主要作用是实现对整个读卡装置的控制。微控制器的功能包括:1)向两个读写器发送读卡、休眠、停止等命令;2)接收上位机系统硬件查询的命令,如果硬件模块有损坏,需将结果上传给上位机系统;如果通信模块损坏或长时间不能正常通信时,本地报警;3)将读写器检测到的设备出入记录上传给上位机系统;4)当检测到有人携带实验室不可借出设备出门时,本地报警。本地报警是指位于实验室中下位机系统带有的报警模块发出的报警信号,比如资产管理子系统检测到有人带不可借出设备离开实验室,下位机系统上的报警模块则被触发报警。综合考虑智慧实验室资产管理子系统中产品开发用到的I/O接口、串口、定时器等因素,选用了STM32F101C8作为资产管理子系统的微控制器。此芯片集成了如下资源:64 kbyte Flash、8 kbyte RAM、1条CAN总线、37个可用GPIO(General Purpose Input Output)引脚、7个定时器、3个UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)串口、1个12 bit ADC (Analog to Digital Converter)、2个12 bit DAC(Digital to Analog Converter)、2个SPI(Serial Peripheral Interface)接口,2个I2C(Inter-Integrated Circuit)接口。

3.2 视频监控子系统

实验室视频监控子系统[10]主要有两个功能,门口绊线检测和远程视频监控。绊线检测功能定义如下:当开启绊线检测后,软件程序在摄像机镜头中实验室门口附近划一条虚拟警戒线,每当有人越过虚拟警戒线时,摄像头开启画面抓拍功能,并将抓拍到的静态图像上传保存在上位机的服务器中。如果抓拍到的画面符合报警条件,如不在实验室开放时间有人进入实验室,上位机系统向下位机系统中的报警模块发出报警命令,报警模块报警,上位机系统自身带有的报警功能也会响起以引起管理人员的注意。因此,绊线检测功能又叫防侵入报警功能。实验室视频监控子系统还有一个辅助功能,即在资产管理子系统出现错误记录或错失记录时辅助纠正实验室设备的出入记录。

摄像头在平时除了监控实验室内部情况,将拍摄的视频画面上传到上位机的服务器存储外,还具有远程视频监控功能,管理员可以通过其他计算机或移动智能终端远程登录智慧实验室系统,观察由摄像头拍摄的实验室视频画面。为实现智慧实验室系统的远程登录,智慧实验室系统的上位机系统采用B/S架构编写程序,实验室管理员就可以通过IE浏览器输入智慧实验室系统服务器的IP地址或直接登录智慧实验室的客户端即可登录该系统。通过远程视频监控,管理员可以远程监视实验室的一切情况而不必亲自到达实验室,真正实现实验室的无人值守。

实验室视频监控子系统采用一体化球型智能高清高速网络监控摄像机,具有智能化、网络化、高清化和高集成度的特点。球型监控摄像机所拍摄视频画面的像素分辨率能够达到1 920×l 080,云台水平和垂直方向的最快运动速度可以达到360度/秒。球型监控摄像机所拍摄的视频采用H.264视频压缩编码,可以支持完整的TCP/IP协议族,视频数据流和控制命令经过压缩编码后通过网络设备输入和输出。球型监控摄像机的镜头光学变焦倍数最大可以达到18倍,能够支持自动对焦,还可以根据光线明亮变化自主改变成像参数从而保证画面质量。

实验室视频监控子系统采用了Windows Socket技术进行程序编程工作。在顺利实现网络通信又要较少涉及Socket内部机制的前提下,可以采用WinSock的API函数。实验室视频监控子系统的主监控程序实现对实验室视频监控工作,在视频监控的同时还需要重新开发一个线程来完成录像工作。实验室监控子系统录制的视频信息需要从球形摄像机经过通信网络传回计算机硬盘保存。

3.3 实验室网关

在智慧实验室系统中,实验室网关将ZigBee通信模块、以太网通信模块、视频处理模块及存储模块集成在一块电路板上,如图2所示。实验室网关有两种通信方式,第一种是资产管理子系统的ZigBee组网内部通信,第二种是视频监控子系统接入以太网的外部通信。实验室网关在智慧实验室系统中除了通信功能外,还有两个重要功能:第一个功能就是对视频监控子系统上传的图像和视频进行图像处理,比如将视频进行模/数转换、尺寸裁剪以及曝光度调整等;第二个功能就是存储系统启动时的应用程序及数据。

1)实验室网关模块中的核心处理器芯片选用德州仪器公司发布的一款基于达芬奇(DaVinci)技术的系统级芯片TMS320DM365。该芯片集成了ARM子系统,视频处理子系统(Video Processing Subsystem,VPSS),视频影像协处理器模块(Video Co-Processor Module,VICPM),以及若干接口、外设控制器等资源。

2)基于通信距离和成本考虑,在资产管理子系统中选择凌阳GPM8F3132A和ZigBee芯片US2400组成资产管理子系统无线通信系统的协调器模块,负责通信数据的收发工作。其中,与资产管理子系统的微控制器模块连接的协调器称为主协调器,与实验室网关连接的协调器称为从协调器,两个协调器上的ZigBee模块通过自组网方式进行通信。

3)要实现智慧实验室的远程监控功能,还需要将整个系统接入以太网,在实验室网关中有专门的模块负责将视频监控子系统接入以太网。实验室网关上的网络模块使用KS8001L芯片,网络模块接口上带有(10/100)Mbit/s自适应网络接口,通过该接口与上位机系统所在服务器的网络连接,实现了智慧实验室系统的入网连接。

4)实验室网关带有视频处理模块,模块核心芯片是TVP5158。TVP5158是由TI公司发布的一款多路视频AD芯片。TVP5158内部含有一个4通道、高品质NTSC/PAL视频解码器,它使用数字编码所有基带模拟视频格式,使模拟视频信号变化为数字视频信号输出。经过图像处理后的数字视频信号就可以上传至上位机系统的显示界面,并保存在上位机的服务器中。

5)在实验室网关中,不仅带有SD卡接口与USB接口,通过这两个接口可以扩展存储模块,保存智慧实验室系统在工作过程中产生的数据信息,还拥有DDR2和NAND Flash存储模块,存储系统运行所需要的数据和应用程序。

3.4 ZigBee网络建立流程

实验室网关启动时,其IEEE802.15.4的协议栈对PHY层和MAC层进行初始化,完成后为网络选定一个个人局域网(Personal Area Network,PAN) ID作为网络的标识,PAN ID可以被人为地预定义,在侦听其他网络的ID没有冲突后,就把此ID选为自己的网络ID。每次启动后实验室网关再通过对各RF通道的能量扫描来确定一个自己网络的RF通道。

资产管理子系统在加入网络前需要进行频道扫描,将在特定的频率通道中发送信标请求。当网关检测到信标请求后,网关将回应相应的信标来向资产管理子系统标识自己。资产管理子系统找到网关之后就将判断此网关的PAN ID是否为自己所属实验室的PAN ID。如果是,则发出加入网络的申请。网关设有入网密码验证,当资产管理子系统申请入网时必须通过密码验证方可得到批准入网,这样可以保证各资产管理子系统加入的是所属实验室的网络,而非附近用户的网络。因此,资产管理子系统的申请信息中必须包含入网密码,通过密码验证后网关将考虑是否具有足够的资源接受新的资产管理子系统,否则拒绝资产管理子系统入网,且在一段时间内不会处理来自此资产管理子系统的入网申请。如果网关接受了此资产管理子系统,它将发送一个16位的短地址给资产管理子系统,作为资产管理子系统在网络中的标识,并把此资产管理子系统信息和地址加入邻居表。ZigBee网络建立流程[1]如图3所示。

3.5 上位机系统

智慧实验室的上位机系统开发工作在微软公司推出的开发软件Visual Studio 2010完成。Visual Studio 2010集成了NET Framework 4.0和Microsoft Visual Studio 2010 CTP(Community Technology Preview,CTP)等组件,能够支持开发面向Windows 7的应用程序。Visual Studio 2010不仅能够支持Microsoft SQL Server数据库,而且还能支持IBM DB2和Oracle数据库。上位机系统采用B/S结构编程,智慧实验室系统支持在其他的计算机或移动智能终端上远程登录。

上位机系统除了与下位机系统进行正常通信外,还包含以下几个功能:

1)接收资产子系统上传的设备出入记录,实时更新实验室设备借还记录;

2)接收资产子系统上传的设备出入报警信息,发出报警命令;

3)接收视频监控子系统拍摄的图片和视频信息并存储,若符合报警条件发出报警命令;

4)定时向下位机发出硬件查询的命令,根据收到硬件检查的反馈信息决定是否发出报警信息;

5)支持服务器系统远程登录。

4 系统功能测试

智慧实验室系统的设计是一个完整系统工程,因此在完成系统硬件设计和软件开发后还需要进行全面的测试以证明它的可行性和实用性。智慧实验室系统中实验室网关起连接作用,网关正常与否通过系统是否正常工作就可以一目了然,不用再额外测试。因此,主要对资产管理子系统和视频监控子系统进行功能测试。

对资产管理子系统的测试内容有射频卡在不同物体中的最大读卡距离、在最大读卡距离的1/2处的读卡成功率、读卡后无线通信的成功率以及读写器连续工作一月后对读卡距离的影响。测试结果统计如表1所示。

通过测试可以看到,由于实验箱体对射频卡的影响减小了读卡装置对射频卡的读卡距离和读卡成功率,但8 m的读卡距离以及95%的读卡成功率仍具有可行性和实用性。读卡装置的输出功率为21 dBm时,长时间连续工作基本不会影响读卡装置的正常操作,但将输出功率调至最大30 dBm时,会严重影响读卡效果,在连续工作超过15天后读卡装置因为产生大量热量,将影响读卡性能。

对视频监控子系统的测试内容主要是通过上位机系统发送控制命令对摄像头进行控制测试,以获取摄像头在不同角度、不同距离对同一位置的视频监控画面。经过测试,视频监控子系统能够达到预先期望的效果,完全可以投入使用。

5 结束语

本文将智能家居的思想理论与结构模式引入到实验室建设与管理中来,提出了智慧实验室的概念,构建了智慧实验室系统的基本框架,并对系统进行了整体的设计,最后又对系统进行了性能测试。结果表明,所设计的智慧实验室系统实现了实验室仪器设备智能化管理的基本功能,为实验室管理部门提供了高效、便捷的管理手段和方法,具有很好的应用推广价值。

摘要：首先对目前国内外室内物联网应用的现状进行了调查,分析了室内物联网技术在实验室建设和管理应用中的实用性和可行性。提出了智慧实验室的概念和智慧实验室系统的整体框架,整个系统由实验室资产管理子系统、实验室视频监控子系统、实验室网关和上位机系统4个模块组成。分别介绍了系统各个模块的功能,并对整个系统进行了设计。最后对所设计的系统进行了性能测试,测试结果表明该系统实现了对实验室管理的科学化、现代化及信息化,提升了实验室管理的智能化水平,对“智能家居”和“智慧城市”的发展建设有重要的借鉴意义和参考价值。

关键词：无线传感器网络,智慧实验室,RFID,ZigBee

参考文献

[1]许子悦.物联网智能家居浅析[J].信息通信,2013,125(3):99.

[2]宋慧,陈俊桦,陈晓.浅谈物联网技术在智能建筑中的应用[J].智能建筑与城市信息,2012,183(2):19-23.

[3]杨小进.物联网智慧小区建设研究[D].南京:南京邮电大学,2012.

[4]史璐.智慧城市的原理及其在我国城市发展中的功能和意义[J].中国科技论坛,2011(5):97-102.

[5]武岳山.“智慧地球”概念的内涵浅析[J].物联网技术,2011(6):1-2.

[6]樊青松.室内监控物联网感知系统的研究[D].北京:北京邮电大学,2013.

[7]方颖松.RFID技术在库存管理中的应用[D].上海:复旦大学,2008.

[8]徐涛.RFID技术在库存管理中的应用研究[D].成都:西南交通大学,2012.

[9]刘洋.基于RFID电子封条系统设计与实现[D].合肥:安徽大学,2012.

[10]贾芳.基于B/S结构的远程监控系统的设计与实现[D].济南:山东大学,2007.

高中物理实验基础 篇3

现结合自己的教学总结如下.

1 物理实验的目的与要求

1.1 实验目的

（1）教会学生用实验研究物理现象与规律，包括：A.正确选择实验方法与实验器材；B.学会控制实验条件；C.知道如何实验、判断结果的可靠程度.

（2）帮助学生理解和掌握有关课程内容和物理概念，以形成物理思想，培养解决物理问题的能力.

（3）通过实验培养掌握基本物理量的测量方法，以培养实验技能.

（4）培养学生严谨的实验态度、科学的实验方法及良好的实验习惯.

1.2 做好实验的基本要求

（1）实验前必须做好如下准备：①明确实验目的，弄懂实验原理；②了解仪器性能，熟悉操作步骤；③设计记录表格，掌握注意事项.

（2）实验中必须手脑并用：①正确的调整和使用实验仪器；②保证满足实验条件，注意规范实验操作；③认真观察实验现象并记录数据.

（3）实验后必须对数据进行处理：①尊重实验客观事实，正确分析记录数据；②合理做出实验结论，独立完成实验报告.

2 实验的七种主要思想

（1）控制变量法：在实验中，常有多个因素在变化，造成规律不易表现出来，这时可以先控制一些物理量不变，依次研究某一个因素的影响和利用.如牛顿第二定律就是用这种方法研究的.

（2）等效替代法： 某些物理量不直观或不易测量，可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替，从而简化问题.如在描绘电场中的等势线时，用电流场来模拟静电场等都用了等效思想.

（3）累积法： 把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法，将小量变大量，不仅可以便于测量，而且还可以提高测量的准确程度，减小误差.如分析打点计时器打出的纸带时，可隔几个点找出计数点分析；测量单摆的周期时，可测30-50个全振动的时间.

（4）留迹法： 有些物理过程是瞬息即逝的，我们需要将其记录下来研究，如同摄像机一样拍摄下来分析.如用沙摆描绘单摆的振动曲线；用打点计时器记录物体位置；用频闪照相机拍摄平抛的小球位置等.

（5）外推法： 有些物理量可以局部观察或测量，作为它的极端情况，不易直接观测，如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端，可以达到目的.例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量I=0（断路）时的路端电压（电动势）和短路（U=0）时的电流，通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸，交U轴点为电动势，交I轴点为短路电流.

（6）近似法： 在复杂的物理现象和物体运动中，影响物理量的因素较多，有时为了突出主要矛盾，可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响，用近似量当成真实量进行测量.

（7）放大法 ：对于物理实验中微小量或小变化的观察，可采用放大的方法.例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的.

3 基本测量和读数规则

3.1 基本测量

（1）长度的测量： 仪器有刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器.

（2）时间的测量： 仪器主要是打点计时器和停表.

（3）质量的测量： 仪器是天平.

（4）电路的测量：电流、电阻、电压等是直流电路中重要的物理量，也是考查几率很高的内容，要学会这些表的连接、量程的选择、读数及构造原理.

（5）其它物理量的测量 ：温度、体积等的测量，都以长度测量为基础.

3.2 测量仪器的读数规则

在直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误差所在的一位取齐，因而测量仪器读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就应相应读到哪一位.在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置.对于常用的仪器可按下述方法读数：

（1）最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读.如最小刻度是1 mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读到十分之几毫米.

（2）最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读.如学生用的电流表0.6 A量程，最小分度为0.02 A，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的估读，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2、…、9；学生用的电压表为15 V量程，最小分度为0.5 V，测量误差出现在伏特的十分位上，只估读到伏特的十分位，估读五分之几小格，以伏特为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、2、…、9.

（3）下列仪器在最小分度间不进行估读：游标卡尺只要求读数是游标最小分度值的整数倍；液体温度计读数为1℃的整数倍即可；体温计读数应是0.1 ℃的整数倍；机械秒表和指针式电子秒表在最小分度间不进行估读；欧姆表一般不要求估读，指针靠近哪条刻线，就读哪条刻线的数值.

4 有效数字和数据处理

4.1 有效数字

带有一位不可靠数字的近似数据叫有效数据，有效数字的最后一位是测量者估读出来的，因此这一位数字是不可靠的，也是误差所在位.

计算中遵守有效数字规则：

（1）不可靠数字与别的数相加减、相乘除，所得的结果也是不可靠的.

（2）计算结果只能保留一位不可靠数字，但在计算过程中，可以保留两位不可靠数字，最后再四舍五入.

（3）物体的个数、实验的次数是准确数，它们与近似数相乘除时，有效数字的位数应等于原来近似数的有效数字位数.

有效数字的位数是从左起第一位非零数字算起到最后一位数字（含零）的总位数，其最后一位即不可靠数字，是估读得到的.

4.2 实验数据常用的处理方法

4.2.1 直接比较法

中学物理的某些实验，只需通过定性的确定物理量间的关系，或将实验结果与标准值相比较，就可得出实验结论的，则可应用直接比较法.如探究“力的平行四边形定则”实验中，可直接比较实验中的测量值与理论值，比较两矢量的大小和方向，达到实验目的.

4.2.2 描迹法

描迹可形象直观地直接反映实验结果.如在“研究平抛物体的运动”实验中，用描迹法直接描绘小球的运动轨迹.应用描迹法时应注意：

（1）所描出的曲线或直线应是平滑的，不应有突然的转折.

（2）个别点若偏离所描出的曲线太远，可认为是某种偶然因素所致，一般可将这样的点舍去.

（3）为能较为准确地描述所记录的曲线，实验所记录的点的总数不能太少，且应在所描范围内大致均匀分布.

4.2.3 平均法

取算术平均值是减小偶然误差常用的数据处理方法，把待测物理量的若干次测量结果值相加后除以测量次数.平均法的基本原理是：在多次测量中，由偶然误差引起的正、负偏差出现的机会相等.故将多次的测量值相加时，所有偏差的代数和为零.在求平均值时应注意在什么情况下求平均值.

4.2.4 列表法

把被测物理量分类列表表示出来，需说明记录表的要求，主要内容.列表法有制表方便，形式紧凑，数据易于比较等优点.列表法还常常是图表法的基础.列表法应注意：（1）项目应包括名称及单位；（2）实验测得的数据应按测量结果，取恰当的有效数字填入；（3）自变量应按逐渐增加或减小的顺序排列.

4.2.5 图象法

建立合理的坐标系，将实验数据作为坐标点在坐标系中表示出来，寻找坐标点之间的规律，作图处理数据的优点是直观、明显.由图象的斜率、截距、包围的面积、外推可以研究物理量之间的规律.

作图象时应注意以下几个方面：

（1）坐标轴代表的物理量要合理，这样便于找出规律，一般多选用直线作图线，因为直线明了直观，而曲线的规律不易判定.在中学物理实验中，常取x或 1/x 为自变量，以便使做出的函数图象为直线，从而可直观的得出变量间的函数关系.在“测电池电动势和内阻”的实验中，以I为自变量作U-I图象；当函数与自变量x成反比例时，常以 1/x 为自变量.

（2）坐标建立要规范，坐标轴上要标明物理量，对应单位，注意正确选取横轴和纵轴的标度，横坐标和纵坐标的比例以及坐标起点，使所做出的图象大致布满整个图纸.如在“测电池电动势和内阻”的实验中，纵坐标U的起点可以不为零.

（3）选点要恰当，作图要规范，直线至少取5点，曲线10～15点，且在曲线弯曲处取点密集一些；对直线作图，应使直线通过尽可能多的点，不通过的点应均匀分布在直线两侧；对曲线作图要平滑，不能做成折线，对于有些特异性的点可以分析取舍.

（4）根据图象分析图线的斜率、截距等物理意义，计算斜率时应选取直线上相距较远的两点，而不一定要选取原来的数据点，这样便于取得更精确的平均值.

5 实验误差及其处理

5.1 误差是测量值与真实值之间的差异

误差不是错误，测量时误差是不可避免的.

真实值：是指被测物理量在规定的时间和空间内的客观大小，即物理量的真实值.实验中真实值是得不到的，通常用多次测量的算术平均值来代替真实值，且测量次数越多，平均值就越接近真实值.

测量值：由测量仪器直接读出的物理量的数值或将测量数据直接代入公式计算出来的物理量的数值.

5.2 从误差来源看，误差可分为系统误差和偶然误差

（1）系统误差主要是由于实验原理不够完善、实验仪器精度不够、实验方法粗略而产生的.基本特点：实验结果对真实值的偏差总是具有相同的倾向性，即总是偏小或偏大.减小方法：改善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法.

（2）偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的，如测量环境不稳定、实验者的经验不足.特点：总是有时偏大，有时偏小，且偏大和偏小的机会相等.减小方法：多次实验取平均值.

5.3 从数据分析看，误差分为绝对误差和相对误差

（1）绝对误差是测量值与真实值之差.在直接用仪器测量某一物理量时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的重要方法；

（2）相对误差误差等于绝对误差与真实值之比，常用百分比表示，反映了实验结果的精确程度.在难以减小绝对误差时，增大真实值是减小相对误差的简易而有效的方法.

5.4 减小误差的方法

（1）校准测量仪器.如电流表、电压表，使用前应先进行调零校准；

（2）恰当选择仪器的量程和精确度；

（3）完善实验原理；

（4）进行多次重复实验，求其平均值；

（5）以图象法代替公式法处理实验数据.

软件基础实验 篇4

课程名称：《计算机软件基础》

实验类型：设计型(验证型、创新型、综合型、设计型)

实验项目名称：需求调查与可行性分析实验

学生姓名：杨扬专业： 教育技术 学号： 2011121105指导老师：甘莉莉

实验地点： 软件实验室实验学时：2学时

一、实验目的和要求

目的：通过本次实验，掌握需求调查与可行性研究的方法、过程和步骤，加深对可行性分析有关理论的理解，为学习后面的需求分析与软件设计打下一个良好的基础

要求：布置“运动会信息管理系统可行性分析”或其它类似题目，了解用户业务情况、数据、网络和需求情况，分析并开展可行性研究

二、主要仪器设备或者软件

1.硬件环境 :PC 机

2.软件环境 :Windows环境,C语言系统或 其它语言工具

三、操作方法与实验步骤

(1)围绕题目独立进行需求收集、分析

(2)提出解决问题的初步方案

(3)从技术、操作、经济等方面进行可行性分析

(4)独立写出需求调查与可行性分析报告

四、讨论或心得

为什么要进行可行性研究 ?

基础会计实务实验报告 篇5

实验目的：

掌握系统初始化的相关内容和操作过程，理解系统初始化在整个系统中的作用

实验要求：

1、以“Manager”的身份建立帐套；

2、以“XX”的身份做系统初始化；（XX：代表自己的姓名；制单人和审核人不能是同一

人）

实验内容：

一、帐套管理：（说明各个操作步骤，操作截图，实验数据见参考指导书）

1、建帐套：

2、增加新用户：

3、备份和恢复帐套：

二、系统初始化：（说明各个操作步骤，操作截图，实验数据见参考指导书）

1、设置财务系统帐套选项：

2、基础数据录入：

备注：报告提交电子档，自己的帐套要求备份同时提交。

实验0C语言基础知识 篇6

1实验目的（1）熟练掌握C语言的基础知识。

2实验内容及要求（二选一）

（一）检验并打印魔方矩阵

在下面的5×5魔方矩阵中，每一行、每一列、每一对角线上的元素之和都是相等的，试编写程序将这些魔方矩阵中的元素读到一个二维整型数组中，然后，检验其是否为魔方矩阵，并将其按如下格式显示到屏幕上。24 1 8 155 7 14 166 13 20 2212 19 21 318 25 2 9

（二）学生成绩统计

从键盘输入一个班（全班最多不超过30人）学生某门课的成绩，当输入成绩为负值时，输入结束，分别统计下列内容：

（1）统计不及格人数并打印不及格学生名单；

（2）统计成绩在全班平均分及平均分之上的学生人数并打印其学生名单；

（3）统计各分数段的学生人数及所占的百分比。

3实验要求

按要求编写实验程序，将实验程序上机调试运行。

zigbee基础实验 篇7

1 系统总结构设计

本文基于Zig Bee技术搭建了一个适用于实验室环境的温湿度采集以及红外报警的监测系统。数据采集部分主要由各类传感器、节点(从逻辑功能上分为:协调器节点、路由节点、终端节点)组成,主要负责对环境数据的实时采集、转换、传输。数据的存储主要由上位机来完成,通过监控PC端USB口,对协调器收到的数据包进行拆分解析,再分类保存到数据库。数据统计监测及报警部分由数据库和网站构成,主要负责数据的存储、显示、查询、红外报警及节点故障报警。而监测人员可以通过远端手机登录网站服务器,从而实现对实验室环境的直观监测。

2 节点总体设计

在本设计方案中无线传感器网络节点主要由传感器模块、数据处理模块、通信模块和电源模块四个部分组成。

传感器模块有高精温湿度传感器和红外线传感器,负责采集实验室被监控区域中的温湿度数据及探测并采集人体红外数据。

数据处理模块由微控制器、复位电路、晶振电路、JTAG接口、UART接口和测试电路等外围电路构成,用来控制传感器模块以一定的频率对被监测对象进行采样,将采集到的数据信号进行解算,还原出相应的温湿度值和红外向值。

通信模块主要由无线收发模块和外围电路组成,主要负责对各种数据包的发送和接收,对数据包进行数据处理,并以一定的波特率和数据格式向上位机发送,同时还要接收上位机发送过来的各种指令。

电源模块主要由电压转换芯片和保护电路组成,负责向传感器模块、数据处理模块和通信模块提供持续稳定的电压。

2.1 器件选型

考虑到传感器节点的电源能量有限,所以应该选择功耗低的器件,降低网络成本。

高精温湿度传感器选用SHTxx系列传感器。测湿精度±1.8[%RH],在25℃测温精度为±0.3[℃],测温范围为-40℃~125℃。SHTxx系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专利的工业COMS过程微加工技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。本设计采用SHT10,其供电电压范围为2.4~5.5V,在电源引脚(VDD,GND)之间须加一个100n F的电容,用于去耦滤波。传感器包括一个电容式聚合测湿元件和一个能隙式测温元件,并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一个芯片上实现无缝连接。因此,该产品具有品质卓越、超快相应、抗干扰能力强、性价比极高等有点。

红外线传感器选用人体红外检测开关行模块HC-SR501。HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块,采用德国原装进口LHI778探头设计,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。电压工作范围:直流电压4.5~20V;静态电流:<50μA;触发方式:L不可重复触发/H重发触发。

Zig Bee模块采用TI的ZIGBEE芯片CC2530,支持基于IEEE802.15.4的ZIGBEE2007/PRO协议,使用WXL(无线龙公司)标准的20芯双排直插模式接入网关主板和感知节点。CC2530主要特点,首先低功耗:主动模式RX(CPU空间)是24m A,主动模式TX在1d Bm(CPU空闲)是29m A,供电模式1(4μs唤醒):0.2m A,供电模式2(睡眠定时器运行):1μA,供电模式3(外部中断):0.4μA,电源电压范围为2V~3.6V;其次微控制器方面,性能优良,具有代码预取功能的低功耗8051微控制器内核,具有256KB的系统内可编程内存,8KB的RAM具备在各种供电方式下的数据保存能力;最后在外设方面,强大的5通道DMA,硬件支持CSMA/CA,有两个支持多种串行通信协议的强大USART等功能。

节点底板选用无线龙的SMBD-V14底板,支持4节电池供电,96*16液晶显示,1个多功能按键,一个mini USB串口,可通过伸缩USB线缆供电,标准WXL20针高频模块接口以及标准的传感器模块接口。

2.2 MSN通信数据包设计

该节主要介绍分布的多个节点和与计算机相连接的协调器节点(一个通过USB串口以及外围模块与PC相连的Zig Bee节点)之间的通信数据包解决方案。

MSN中必须根据数据包的功能确定数据包的结构,在API串行接口协议中接收的所有数据帧都会显示数据来源,发送数据至不同节点仅需要在API数据帧中改变目的地址。将数据包设置成一个结构体,其组成如图1所示。

数据包长度为128字节,Head:数据包起始字符“&”;Head Com:命令头;Laddr:当前节点物理地址;Saddr:当前节点在MSN中的网络地址;Data Buf:数据缓存区,存放要发送的数据;CRC:数据校验位;Last Byte:帧尾“*”。

普通节点加入网络时,普通节点发送128字节的JON数据包Head Com为“JON”,Laddr:当前节点物理地址,Saddr:当前节点在MSN中的网络地址,Data Buf部分包含该节点的逻辑类型(如“524F55”是“ROU”路由节点);协调器类型(“03”位高精温湿度传感器);协调器节点的硬件地址和短地址;其他一些填充数据。

普通传感器节点在向协调器发送温度数据时,Head Com为“RSH”,Laddr:当前节点物理地址,Saddr:当前节点在MSN中的网络地址,Data Buf部分包含的数据信息有:协调器节点的物理地址(COORLaddr);温度标识符(ASCII“5744”表示“WD”);湿度标识符(ASCII“5344”表示“SD”),采集到的温度数据(如“1B12”计算后是29.7℃);湿度数据及填充字节填充。

3 上位机设计

上位机是用C#语言在Visual Studio2010开发环境中开发的,担任着连接传感器网络和数据库的角色,一方面监听PC端USB口数据包,将协调器节点上传到PC机的数据包进行拆包分析,并对相关数据(如:路由信息,传感器采集的环境信息,网络中各节点的硬件地址等)进行统计,分类保存至数据库;另一方面上位机可以通过USB口向无线传感器网络发送相关指令。

4 数据库设计

数据库在本设计中将上位机监测到的相关数据保存起来,并为网页中各类数据的显示提供数据支持。其设计采用微软的SQL Server 2008 R2数据库管理系统,可以更流畅地与上位机配合工作。数据库中保存的数据主要包括:所有的房间号信息、采集的某个房间的环境信息、传感器节点标识信息、传感器节点的路由信息、监测人员的用户名和密码信息等。

5 网站设计

监测网站通过访问数据库,使监测人员能够很直观地查看被监测环境的温湿度等信息以及网络的拓扑结构。网站设计是采用了ASP.NET技术在Visual Studio2010集成开发环境中完成的。主要功能包含:用户的登录与退出、查看网络拓扑、查看历史数据、查看某个房间节点及数据、查看所有节点信息、温湿度危险提示、红外报警以及节点故障报警。网站发布到IIS服务器,为服务器配置好IP地址,从而可以通过手机访问服务器,实现远程监测实验室环境。

6 结论

以上是对基于Zig Bee的实验室环境监测系统的相关研究,主要对系统中主要框架、无线传感器网络节点的选型和数据包设计、上位机、数据库及网站设计进行了探讨。该系统虽成本不是很低,但是架构清晰、功能强大、扩展性很好,并为监测人员的远程监测提供了便利条件,可应用到比较复杂的监测环境。此系统操作方便,在数据方面便于集中管理,具有较高的使用价值。

参考文献

[1]韩立杰.基于Intemet的数据监控系统的设计与实现闭[J].科技创新导报,2010(2).

[2]昂志敏,金海红,范之国.基于Zig Bee的无线传感器网络节点的设计与通信实现[J].现代电子技术,2007(10):47-50.

[3]赵洋,冯仁剑,万江文.一种高性能无线传感器网络节点的设计与实现[J].电测与仪表,2007(10):53-56.

[4]杜晓明,陈岩.无线传感器网络研究现状与应用[J].北京工商大学学报(自然科学版),2008,26(1):41.

[5]何玉洁,梁琦,数据库原理与应用(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2011.

基础护理实验教学改革探讨 篇8

关键词：基础护理学；实验教学；现状；改革

基础护理学是护理专业重要的临床基础课程之一，是应用性很强的学科。实验教学是培养护理人才专业能力最主要的环节。因此，基础护理学实验教学效果直接影响了学生对基本知识和技能的掌握程度，且对学生综合素质的提高起决定性作用。

1基础护理实验教学存在的问题

1.1缺乏学科重视程度，课程设置方面存在缺陷

基础护理学作为医学的一门重要学科，受到许多学者的普遍关注，但基础护理实验作为基础护理学中一个非常重要的独立分支，却没有得到足够重视。基础护理实验课程的教学工作一再被忽视，仅仅被当做理论教学的补充和附属课程，这在很大程度上制约了实验教学的发展。因为没有得到足够的重视，基础护理实验课程在教学设置方面出现了很多问题，存在轻教学过程、重实验操作、单纯追求教学效果以及实验结果的精准性不足等诸多不合理之处，造成实验教学偏离临床试验的不良后果。

1.2实验教学课堂模式过于陈旧，教学内容与临床实验脱节

目前，虽然已经对基础护理实验课做了一系列的改革，但教师的教学方式仍然比较死板，填鸭式的教法仍然占主导。基础护理实验课的教学模式明显沿用了传统的实验教学流程：教师先对实验中所涉及的概念做讲解，学生明确实验目的、操作流程以及要注意的问题后，循规蹈矩，遵照不变的规则和流程进行实验，教师对实验结果做出评价后结束课程。可见，基础护理实验课程的教学模式急需改革，否则将背离此课程的初衷，不仅禁锢了学生的思维，而且使学生在实验过程中丧失了主观能动性。科技的进步需要新思想、新探索，如果基础护理实验课程仍然采用固有的陈旧教学模式，将无法迎合临床实践的需求，学生在走向工作岗位后将欠缺实践能力和基本的医学综合素质。

1.3实验设备落后，功能低下，缺乏资金

实验设备比较落后也是制约基础护理实验教学发展的一大因素。国家对此门课程的重视程度不够，给予学校的资金支持较少，使学校无法及时改善实验条件、做好实验设备的更新以适应教学需求。科学技术在飞速发展，落后的实验器材必然导致基础护理实验教学难以跟上现代医学的发展步伐，很多医学界的新技术、新成果都不能体现在教学中，实验的项目也受到局限，学生只能通过图片、文字等来大体了解，可以临床学习的东西少之又少，从而导致学生临床实践经验的不足。

2教学改革

2.1理论联系实践，注重知识更新

随着科技的发展及知识更新速度的加快，护理课程必须进行教学改革。基础护理实验课不能局限于已经明显落后的教材以及难以跟上医学进步的操作规范上，教师应放眼于现代医疗技术以及实际，更新自己的理念及医学知识，把教学重心放在临床实践而非书本教材中。教师可通过以下途经来展开教学改革：（1）教师应多进行集体备课，针对教学中需要调整和改进的内容做深入探讨，以达到临床实践的要求；（2）教师应定期到临床岗位学习，使自身的业务水平跟上护理行业的发展；（3）在学生实习后，教师应及时收集并整理有用的临床实践信息，利用教学实习的契机更新教学内容，调整教学方式，使学生在临床实践中能发挥优势。

2.2改善实验条件，提高教学效果

要进行基础护理实验教学的改革，必须以先进的教学条件为保障，改进实验教学设备，加强实验设施建设，才能从物质上给予培养高素质的创新人才以有力的支持，改善实验教学模式、方法及手段，进一步提高实验教学质量。首先，学校购置的设备器材应当有齐全的功能，模拟类的器材模具要具备较高的仿真效果。其次，学校要保证足够的实验设备及仪器，以适应学生多次练习的要求，使实验教学效果更为显著，从而提高教学效率。

2.3丰富教学形式，培养创新精神

要完成教學目标，保证教学质量，就要改进教学方法，力求教学形式的多样化。只有以改革教学方法为切入点，才能使学生的思维方式改变，培养学生的创造性，切实提高学生的学习能力。因此，教师应该摒弃陈旧古板的教学模式，通过开展小组讨论、角色扮演等教学活动引导学生在学习中发挥主观能动性。另外，教师还要利用形象直观的多媒体，全面刺激学生感官，让理论知识更为立体生动。

2.4改革评价方式，强调整体素质

首先，学校要及时修订实验的考核标准，改变重操作程序而轻综合能力的考核方式，将操作程序的规范性、综合能力以及职业道德素养等纳入考核体系，做到考核的客观公正。其次，教师在平时的实验过程中也要及时考核学生，巩固学生的基础技能。考核成绩应该由平时表现、平时考查和期末考试组成。其中，平时表现成绩的评定基础为学生每次实验课的课堂表现，包含仪容仪表、组织纪律、用物整理、实验态度以及实验完成情况等。