燕山大学大学生创新性实验计划项目结题验收表.doc

中、小学英语同步视频教材下载 燕 山 大 学大学生创新性实验计划项目结题验收表 项目名称基于嵌入式系统的无线传感器的构建与研究项目来源国家、学校项目编号081021606项目负责人张伟华学 号060103030044所在院（系）电气工程学院年级、专业06级电气工程及其自动化联系电子信箱项目起止时间 2008年 11月至 2010 年 05 月指导教师关新平联系电话03358074881填表日期 2010年 04 月 28 日燕山大学教务处制表填 表 说 明一、燕山大学“大学生创新性实验计划”项目结题验收表（以下简称验收表）由立项负责人根据项目实施情况实事求是填写，并用A4纸打印，于左侧装订成册。 二、项目负责人填写完验收表和项目原创性声明（见附表一）后，必须请指导教师审核，并填写意见和签名。三、验收表一式一份，由所在学院签署意见后统一送至学校教务处教学质量管理科。四、各项目组要将与本项目相关已发表的论文、专利申请录用通知的复印件以及项目结题总结报告或其它支撑材料与验收表一并上交，这些将作为项目评优的主要材料。 五、立项负责人要整合和凝炼项目创新点，特色和应用等，认真撰燕山大学“大学生创新性实验计划”项目研究成果综述（见附表二）10001500字，不附图表，学校将统一汇编成册，以便学习与交流。六、项目结题时，项目组可以将有关研究成果及项目进行过程中的记录本一并上交学校教务处教学质量管理科，这些将作为项目评优的支撑材料。七、填写本表内容统一使用宋体，小四号字，单倍行距。 项目名称基于嵌入式系统无线传感器网络的构建与研究立项经费10000元经费结余2698.70合同中的结题时间 2010年05月实际结题时间2010年05月项 目负责人姓 名学 号联系电话项目中分工签 字张伟华06010303004413463399493嵌入式系统的搭建，上层应用程序开发。参与成员王笑天06010303016315710902179嵌入式自主硬件平台的搭建与嵌入式系统的搭建。马志兴06010301000613643361002嵌入式系统的搭建和无线系统的结合。王晓明06010302000613223345763无线网络的构建。指导教师姓 名职 称所 在 学 院联 系 电 话关新平教授电气工程学院03358074881研究成果成果形式论文 研究（调研）报告 产品研制 软件开发 专利申请其他 发表论文情况共 篇（论文题目，作者，期刊名称，发表日期，期刊等级及类别等）12专利情况申请专利 项（专利名称，专利申请类型、专利申请日，专利号等）鉴定情况产品研制和软件开发鉴定机构，鉴定时间和应用范围等一、项目研究内容简介（300字以内）、执行过程（原进度安排与实施情况对照）和完成情况项目研究内容简介：本课题旨在基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究，主要内容分为三部分。一、嵌入式系统的搭建，主要包括嵌入式系统芯片硬件平台的研究与制作，嵌入式操作系统的软件的构建与移植（交叉编译环境的搭建，Bootloader的编译与移植，linux内核的编译与移植等）和上层应用程序的开发。二、无线网络的构建与研究，主要包括无线通信节点的电路设计、无线通信协议的研究和无线自组网网络的搭建。三、传感器数据采集，主要包括传感器性能与指标的研究、传感器硬件电路的设计与研究和对所采集的数据进行数据处理。总之，通过对嵌入式系统、无线网络和传感器采集系统三方面的研究与有机组合，搭建一个能进行自组网，智能化，数据准确，处理速度快的嵌入式无线传感器网络的平台。执行过程： 根据最初的构想和预期，我们制定了如下的进度安排：2008-112008-12 根据整体模块的设计，选购ARM核心控制板，无线节点，以及常用电子芯片，搭建一个基本的实验平台，以备后期实验调试。并对项目进行细化，对人员进行更为详细的分工，取其所长，各尽其才，将子系统，子模块分派到人。 实际情况：在这一阶段，基本达到预期成果，简单构建一个试验平台，有用于开发的硬件平台。2008-122009-5 熟悉软硬件平台，对各模块分别进行实验，进行数据处理与分析。 实际情况：这一阶段也基本达到的预期的成果。对嵌入式系统有了一定的了解，懂得的嵌入式系统的基本开发流程，能在购买的开发板上成功的移植Linux操作系统，并且编写一些简单的应用程序。在这阶段也出现了许多我，没有预期到的问题，比如交叉编译环境的搭建，根据不同的操作系统会有不同的版本，Bootloader的编译与移植，也与所选择的硬件平台有关。虽然在这一阶段以出现许多没有想到的问题，但是通过团队细心的学习，在网上查找资料和请教一些师兄，基本把问题解决了。 在这个时间段落里，我们团队也开始了对无线传感器网络的学习，基本对ZIGBEE协议有了一定的了解。2009-52009-8 对各模块进行整合，搭建自己的硬件平台。 实际情况：这一阶段主要就是在上一阶段的研究学习基础之上，开始开发我们自己的硬件系统，设计原理图，做PCB板。起初我们设想设计开发自己整套的硬件平台，但是嵌入式系统的核心板要开发六层的PCB板，而六层PCB板的开板费基本都在2000元左右，并且成功率极低，所以我们不得不考虑改变方案。最后，经过在网上查询，决定只开发嵌入式系统的底层板，只需做两层的PCB板，开板费也有300元左右，在网上购买合适的核心板，价格也在350元左右。 在这阶段，继续学习ZIGBEE协议的有关知识，对物理层，MAC层，网络层和应用层等具体内容有了更深刻的认识。2009-82009-12 针对硬件平台，构建自己的软件系统。 实际情况：在八九月份我们自己的PCB板加工完成，别且把元器件焊好，至此我们自己的硬件平台搭建完毕，开始在硬件上移植操作系统，在这个阶段，出现很多没有想到的问题，移植总是不能成功，程序没有在我们自己的硬件平台的运行成功。 无线传感器网络方面在前面学习ZIGBEE协议理论的基础上，开始在JN5139无线通信节点上编写实验，逐步实现了无线组网，无线传感器网络基本设计完成。2009-122010-4 优化，调试完成产品的研发。 实际情况：由于上一阶段，在自主硬件平台上的软件开发出现的了问题，所以在时间段，继续调试软件，虽然努力查找，但最后还是无法再我们自己做的硬件平台的成功运行程序。 无线传感器网络已经实现几个节点的通信，并且能通过串口调试助手在PC机上显示。2010-32010-4 填写结题表，撰写解题论文和报告。 实际情况：无线传感器网络能够实现通信，嵌入式系统在我们自己设计的硬件上运行不成功。开始准备答辩材料。2010-5 开始答辩。 完成情况： 通过团队这些日子的努力，我搭建了一个简易的实验平台，基本了解的嵌入式系统的移植过程，开发了自己的硬件系统；对ZIGBEE协议有了一定的认识，能实现几个节点简单的通信。二、项目研究创新点与特色嵌入式系统是计算机技术发展的最新成果，而无线传感器网络是当前网络的技术的最新发展方向。本课题将嵌入式系统和无线传感器网络有机的结合起来，充分利用了两者的优势。嵌入式系统为无线传感器网络提供基础，而无线传感器网络又为嵌入式提供了发展的空间。嵌入式系统和无线传感器网络的有机结合为当代数据的采集、数据的传输和数据的处理提供了新的方式和思路。并且此课题只要稍加改变传感器的选择和数据处理方式，便可以应用于其它领域，比如可以应用于工业无线监控，无线抄表等，所以此课题有很好的扩展性。通过本课题的研究可以大大扩展无线技术的应用，形成“以嵌入式为载体，以无线为媒介”的新型理念。三、项目研究取得成果（成效）的实践应用情况及效果 通过大家过去一段时间的努力与学习，我们的项目主要取得下面的一些成效：1. 了解了嵌入式系统的基本概念及其开发流程；熟悉了SCS2440等嵌入式系统芯片。2. 对liunx操作系统有了一定了解，熟悉了交叉编译环境的搭建，Bootloader的编译与移植，linux内核的编译与移植等过程；同时还学习了C/OS-II等其他的嵌入式操作系统。3. 了解了嵌入式系统的硬件原理，并且开发了自己的一套硬件平台。4. 开发一些上层的应用程序。5. 学习了无线传感器网络的基本知识和概念。6. 对IEEE802.15.4和ZIGBEE协议有了一定的了解。7. 学了JN5139无线传感器网络节点芯片的过关知识，懂得了它的开发流程。8. 以JN5139为基础，组建一个简单的无线传感器网络。四、项目经费使用情况 明细用途具体内容单价（元）数量总金额（元）用 途材料费（器件注明名称型号，可另附页）TQ2440开发板75021500用于早期的嵌入式学习触摸屏50021000用于控制界面显示USB摄像头60160用于摄像头开发MINI2440开发板7001700用于早期的嵌入式开发PCB加工10500自主设计系统的PCB板邦克 电烙铁(内热) 25W3010180基本的实验工具128M Micro2440核心板34241272自主设计嵌入式系统的核心板一批电子元器件见附表见附表1549自主设计嵌入式系统的所用元器件资料费（图书注明书名、出版社）C语言程序设计（机械工业出版社）22.40122.4用于基础知识学习数字信号处理（清华大学出版社）40.60140.60用于基础知识学习构建嵌入式LINUX统统（中国电力出版社）35.90135.90用于基础知识学习Linux设备驱动程序（中国电力出版社）51.75151.75用于基础知识学习UNIX环境高级编程（人民邮电出版社）74.25174.25用于基础知识学习Protel 99SE多层电路版设计与制作（人民邮电出版社）27.00127.00用于基础知识学习无线传感器网络与安全（国防工业出版社）20.00120.00用于基础知识学习ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通（清华大学出版社）29.30129.30用于基础知识学习深入理解LINUX内核（中国电力出版社）76.40176.40用于基础知识学习C专家编程（人民邮电出版社）33.80133.80用于基础知识学习C陷阱与缺陷（人民邮电出版）22.50122.50用于基础知识学习C和指针（人民邮电出版）48.75148.75用于基础知识学习合计 7243.65 元五、项目组成员参加项目的总结、体会、存在问题和建议（每个成员写一份） 项目负责人：从08年10月份知道可以申请大学生创新实验计划，到10年5月份项目结题，经历一年多的时间，这个时间里收获了许多的东西。我们申请的项目名称是基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究。在整个项目的实践与实行当中，我主要负责嵌入式系统的搭建，上层应用程序的开发与相互间整体设计沟通。在整个项目的进行过程中，从最初的一知半解，到慢慢学习，体会，再到最后的结题，从中学习了很多知识，也掌握了一些技能。在这个过程当中，阅读了SCS2440的英文手册，知道了Bootloader的工作过程和原理，并且能成功移植到开发板上了，对Linux内核也了解了一些，熟悉了嵌入式Linux的开发环境，为以后自己从事这个行业打下了一些基础。当然，在这个过程中也出现了许多我们没有想到的问题，有些通过努力解决了，有些至今都没解决，这也算一种收获吧，能让我更加全面的看待这个过程。在做大学生创新实验计划的时间里，我主要有三点深刻的体会。一：电子知识学的知识是无穷无尽的，感觉越学习自己懂得越少，这也激励自己要时刻努力学习，因为自己懂得还是太少了。二：团队协作的重要性。通过这个项目，我们团队更加懂得团结，也使我们更加有了默契，我们深知任何事都不是一个人能够完成，尤其是在这是时代的21世纪，更加需要大家团结协作。作为项目负责人，我也学习如何把大家更好凝聚在一起，一起朝一个目标努力。三：失败并不可怕。在做这个项目的过程当中，我们遇见了许多的问题，有很多事并没有按照我们预期的方向发展，甚至有些东西一直都没成功，这些从侧面锻炼了我们的心态，使我们更加全面的看待一些事情。在这个过程当中也必然会出现一些问题，最为严重的三点就是，一：我们对市场上一些商品的价格把握不是很到位，比如PCB板的开板费就超乎了我们预料。二：我们开展实验的场地并没有固定的地方，主要是通过我们自己找到实验场地。三：创新实验的主要实施时间在大三下学期和大四上学期，这一时间是课程最多和面临考研与工作的时间，时间分配上会有很多问题。通过自己经历这次大学生创新实验计划，主要想提两点意见。一：学校能出台一些鼓励大家全新投入到这个项目当中去的措施，比如对做出一定成绩的项目能给予一定的奖励，面试上研究生等。二：能把大学生创新实验计划和日常的教学结合起来，增加创新实验学分，使这曾为必修课。签名: 年 月 日续上表团队成员1：我是团队中的一员，主要负责的方面是嵌入式自主硬件平台的搭建与嵌入式系统的搭建。在整个项目的进行主要学习了嵌入式相关的东西，从最初的一无所知到最后编写成功GUI串口程序，感觉自己在这个过程当中真的学到了不少东西，这其中不但是有技术方面的东西，还有团队协作，共同进步等。我们的项目在刚申请的时候，自己也有很多疑惑，通过一年多的努力，有成功也有失败，但整体上还是令我收获颇多。在整个项目的进行过程当中，我学习到了整个个嵌入式系统的开发过程。了解开发流程主要有：1、Linux基础，安装Linux操作系统，Linux文件系统，Linux常用命令，Linux启动过程详解，熟悉Linux服务能够独立安装Linux操作系统，能够熟练使用Linux系统的基本命令，认识Linux系统的常用服务安装Linux操作系统，Linux基本命令实践，设置Linux环境变量，定制Linux的服务Shell编程基础使用vi编辑文件，使用Emacs编辑文件，使用其他编辑器；2、Shell编程基础，Shell简介，认识后台程序，Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境，熟悉Linux下的各种Shell，熟练进行shell编程熟悉vi基本操作，熟悉Emacs的基本操作，比较不同shell的区别，编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序，编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序，编写一个带有循环语句的shell脚本程序；3、Linux下的C编程基础，linuxC语言环境概述，Gcc使用方法，Gdb调试技术，Autoconf，Automake，Makefile，代码优化，熟悉Linux系统下的开发环境，熟悉Gcc编译，熟悉Makefile规则编写Hello,World程序，使用make命令编译程序，编写带有一个循环的程序，调试一个有问题的程序；4、嵌入式系统开发基础，嵌入式系统概述，交叉编译，配置TFTP服务，配置NFS服务，下载Bootloader和内核，嵌入式Linux应用软件开发流程，熟悉嵌入式系统概念以及开发流程，建立嵌入式系统开发环境制作cross_gcc工具链，编译并下载U-boot，编译并下载Linux内核，编译并下载Linux应用程序5、嵌入式系统移植，Linux内核代码，平台相关代码分析，ARM平台介绍，平台移植的关键技术，移植Linux内核到ARM平台了解移植的概念，能够移植Linux内核移植Linux2.6内核到ARM9开发板；6、嵌入式Linux下串口通信，串行I/O的基本概念，嵌入式Linux应用软件开发流程，Linux系统的文件和设备，与文件相关的系统调用，配置超级终端和MiniCOM能够熟悉进行串口通信，熟悉文件I/O编写串口通信程序，编写多串口通信程序。同过参加大学生创新实验计划，有很多体会，主要有以下几方面。一、做事要细心。在做嵌入式系统的过程，要把系统的Bootloader，内核和应用程序移植到ARM平台上，在这个过程当中需要更改许多变量和进行配置，只有有一个地方弄错，就会不成功，在移植的时候错过许多次，都是因为不够细心。通过这次锻炼，今后做事，搞研究都会更细心。二、做事要系统。我们所做的这个项目是有一定难度的项目，也是一个系统工程，通过做这个项目，是我更加系统的去做一件事，反做事之前都会把事情规划好。通过这个项目，主要是希望学校能在大学生创新这一块能有更大的投入，能多多增加大学的动手实践能力，鼓励大家参加一些全国有影响力的比赛，能在东西校区成立大学生创新基地之类的地方，让学生自主管理，自主运作。 签名: 年 月 日续上表团队成员2：从申请到“基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究”的大学生创新实验计划的项目到现在，经历了一年多的时间，其中学到的不仅仅是知识与技术，更重要的是一种创新精神、团队意识，合作协调能力等。我在这个项目中主要负责嵌入式系统与无线系统的结合，研究嵌入式系统的体系结构、无线系统的特点，寻求嵌入式系统和无线系统的无缝结合，发挥各系统的长处，弥补各自的缺点，使产品达到最佳的状态。认真研究了基于ARM9的嵌入式系统的硬件接口和相应的驱动程序，开发底层接口软件；学习了基于JN5139模块的硬件电路接口，并在相应的开发环境下开发简单的无线数据传送接口，为两个系统的有机结合做准备，在这过程中掌握了嵌入式和无线通信的技术，能很好的应用在实际中，提高了自己的动手和学习能力，通过阅读大量的源代码在无形中提高了自己的编程能力，这段时间的学习将为以后我的进一步调高打下坚实的基础。在这段时间了我们体会颇多，首先，在我们的相互交流、讨论中，我们学会了怎么能更好的和别人交流，更好的倾听别人的意见；懂得了团结合作的重要性，这是一个相当复杂的项目，一个人不能把整个系统弄明白，也没有那么多的精力，这就需要我们更好的分工合作，有问题大家及时交流；其次，感觉到每个系统的复杂性和难度大，整个系统是紧密联系在一体的整体，都是息息相关的，动一个地方都会影响到整个系统，因此要能准确的把握住每个细节是一个太大的工程，我们的知识和能力还差的太远了；最后，我们第一次做这么有难度的项目，对我们将遇到的困难预见不足，但在我们的努力下还是克服了一个又一个的困难，使项目顺利的按照预期的计划完成，但最后还是有个关键性的难题没能解决到，尽管如此，但我们还是学到了很多，就算以现在我们实力不能解决的困难，我们一定在以后慢慢积累知识，来解决这个问题，为我们以后指明了方向。当然我们在这过程中遇到的困难也是很多的，我们对项目研发的经验不足，很多具体的实际操作困难预计不足，一开始管理不合理，对时间利用不足，效率低，我们认识到问题后认真寻找原因，制定出一个合理的时间表，使进度按计划前进。经历了这次大学生创新实验计划我要提出两点意见：一、学校应更加重视学生的动手实际能力，为学生提供基本的动实验条件，并鼓励各老师与学生广泛交流，为学生提供指导，在有条件的情况下可以让学生参加老师的一些项目；二、可以相应的改革学生实验，改变实现评估方式，把学生的动手能力和创新精神纳入主要的评估标准，对有条件的实验室尽量的对学生开放，并做好宣传工作，使每个学生都有机会提高动手能力和创新精神，使理论联系实际。签名: 年 月 日续上表团队成员3：我在项目主要负责的是无线网络的构建。这项目的进行过程当中我主要学习的IEEE802.15.4和ZIGBEE协议。无线技术则是近期飞速发展的技术，ZigBee是近年来出现的一种新兴的短距离无线通信技术。ZigBee有以下优点：第一：采用该技术的设备可以工作在2.4G免费频段上；第二：它的功耗达到了最低的限度，基于ZigBee的设备能用单个电池运行长达5年的时间；第三：基于ZigBee协议组建的网络具有极大的可伸缩性，采用星型拓扑结构网络的主设备可以支持4万多个节点。第四：解决有线网络造成的严重瓶颈。随着 ZigBee 无线传感器网络技术的广泛应用，如何通过现有网络基础设施对其进行远程管理、控制感测环境中的各种传感装置，逐渐成为该领域的重要研究课题。IEEE802.15.4构成了ZIGBEE协议的物理层和MAC层，ZIGBEE联盟规定了ZIGBEE协议的网络层和应用层。我还学习了ZIGBEE协议的芯片JN5139的基本知识。通过这段时间的学习，主要有以下体会：1.工作要认真和耐心。对待工作一定要认真，因为有时候在现实中看似很简单的问题，都可能会产生让人意想不到的结果，所以我对自己的要求是认真，认真，再认真！另一方面。遇到问题，不能心浮气躁，要有耐心。只有有足够的耐心，才能找到解决问题的办法。2.收获很多。经过这几个月的学习实践，在技术能力上有了较大进步，也在管理能力上有了极大提高。能够对项目有清晰的规划，并能带领小组成员认真的完成计划，这些都是我较大的收获。主要建议就是学校能在今后的大学生创新实验计划，加强管理，使这个计划能更加正规化，继续加大投入，能使更多的学生参与到这个计划当中，增强燕山大学整体的学生科研能力。签名: 年 月 日六、项目组对完成课题的自我评价 在教育部大学生创新实验计划的资助下，我们团队通过做这个大学生创新实验计划基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究，增强了我们的实践能力，学到的很多有助于我们今后发展的知识，也使我们团队更加团结协作，增强了我们的创新能力。我们的项目最后的完成的情况是搭建了自己硬件平台，成功移植Bootloader、Linux内核和文件系统；无线传感器网络实现了预定的功能。 项目负责人签名：年 月 日七、指导教师意见该项目团队在完成“基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究”项目的过程中，能积极主动和老师沟通，与团队成员互相学习。项目组成员勤奋努力，勇于实践，不怕困难，成功开发基于嵌入式系统的无线传感器网络平台，并研制成功基于ARM的手持设备样机一台，项目进展顺利，达到预期目标，同意结题。指导教师签名：年 月 日八、验收意见学院验收专家名单验收意见：（是否同意结题，结题者给出评定成绩：优秀、良好、合格、不合格） 年 月 日姓 名职称/职务学科领域验收小组职务专家签名组长成员成员成员成员学校验收专家名单验收意见：（是否同意结题，结题者给出评定成绩：优秀、良好、合格、不合格） 年 月 日姓 名职称/职务学科领域验收小组职务专家签名组长成员成员成员成员学校验收意见 盖章： 年 月 日附表一：项目原创性声明本人郑重声明：所呈交的项目结题申请书以及所完成的作品实物等相关成果，是本人和本团队队友独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本份结题材料中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。项目成员签名： 日期： 年 月 日 项目指导教师审核签名：日期： 年 月 日附表二：燕山大学“大学生创新性实验计划”项目研究成果综述项目名称： 基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究 项目负责人姓名： 张伟华 学院 电气工程学院 年级 06级专业 电气工程及其自动化 项目参与成员姓名： 王笑天 、 马志兴 、王晓明指导教师姓名： 关新平 职称 教授 所在学院 电气工程学院 成果形式：论文、设计、产品研制、软件开发、专利申请和调研报告等： 产品研制 成果发表：1论文杂志名称 级别 时间 第几期 2专利申请类型 鉴定机构 授权时间 3产品研制和软件开发鉴定机构 鉴定时间 应用范围 撰写项目研究主要内容与创新成果综述1000-1500文字,附正式发表论文等成果复印件我们所申请的项目是基于嵌入式系统的无线传感器网络的构建与研究，研究的主要内容涉及嵌入式系统和无线传感器网络两个部分，最终想实现两种技术的结合，发挥各自的优势，组成一个有机的整体。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统技术已被广泛地应用于工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域。ZigBee是近年来出现的一种新兴的短距离无线通信技术。ZigBee有以下优点：第一：采用该技术的设备可以工作在2.4G免费频段上；第二：它的功耗达到了最低的限度，基于ZigBee的设备能用单个电池运行长达5年的时间；第三：基于ZigBee协议组建的网络具有极大的可伸缩性，采用星型拓扑结构网络的主设备可以支持4万多个节点。第四：解决有线网络造成的严重瓶颈。随着 ZigBee 无线传感器网络技术的广泛应用，如何通过现有网络基础设施对其进行远程管理、控制感测环境中的各种传感装置，逐渐成为该领域的重要研究课题。现在尽管国内不少人开始关注Zigbee这项技术，而且也有不少单位开始涉足Zigbee技术的开发工作。然而，由于Zigbee 本身是一种新的系统集成技术，应用软件的开发必须和网络传输，射频技术