第8章物联网实验

1、第八章物联网实验，8.1实验设备介绍，8.2射频识别系统基础实验，8.3 WSN无线传感器网络实验，8.1实验设备介绍。为了加深对物联网概念和关键技术的理解，基于北京泰格日德科技有限公司的JX200系列教学实验系统，设计了射频识别协议和无线传感器网络实验.8.1、实验设备介绍，JX200教学实验系统的基本参数见表8-1。表8-1 JX200教学实验系统规格参数表8.1实验设备介绍JX200教学实验系统可以提取和显示射频识别系统中的全部射频信号：编码信号、载波信号、调制信号、调制载波信号、功率放大信号、电子标签返回信号、FSK解调信号和ASK解调信号。根据射频识别国际标准中技术标准ISO1800

2、0-3的功能，对其相关说明进行了分解和分析。直观形象地感受射频识别国际标准指令的执行情况，并掌握这些指令的功能和用法。8.1实验设备介绍：射频识别应用系统的设计和开发是通过应用编程接口函数实现的，训练用户从底层学习和理解射频识别的工作原理，通过命令更直接地控制阅读器，模拟实际系统的功能，通过模拟整个系统的开发过程来实现整个应用系统的功能。提供所有应用系统源代码，可以快速掌握应用系统开发的能力。8.1引入实验设备，通过使用该系统可以实现以下目标。(1)通过实验观察内部硬件结构，可以更有效地学习射频识别系统设计技术。(2)实验并理解国际标准协议，如防冲突算法和125千字节码、国际标准化组织/国际电

3、工委员会15693、国际标准化组织/国际电工委员会14443、国际标准化组织/国际电工委员会18000-6和紫蜂(IEEE802.15.4)。8.1实验设备介绍，(3)射频识别应用设计可以通过提供的应用程序接口进行，可以培养学生在不同领域应用射频识别系统的能力。(4)了解无线传感器网络的功能，掌握数据通信接口。(5)掌握物联网技术的应用方法。8.1、实验设备介绍，系统硬件结构如图8-1所示。图8-1 jx200教学实验系统硬件结构图，8.1实验设备介绍，各功能模块如图8-2和图8-15所示。图8-2915模块，图8-314443模块，图8-2915模块，8.1实验设备介绍，图8-4LCD模块，

4、图8-5电源模块，8.1实验设备介绍，图8-6ZigBee2模块，8.1实验设备介绍，图8-7系统跳线，8.1实验设备介绍，图8。图8-10MCU模块，8.1实验设备介绍，图8-11通信模块，图8-12天线模块，8.1实验设备介绍，图8-13射频模块，图8-1433按键模块，8.1实验设备介绍，图8-15测点模块，8.2射频识别系统基础实验， 8 . 2 . 1射频识别系统的配置和准备实验8.2.2实验1:射频识别系统的编码实验2:射频识别系统的载波生成实验3:射频识别系统的信号调制实验4:射频识别系统的天线实验5:读取和写入标签信息实验6:数据包分析实验8 -6实验8 . 2 . 1射频识别

5、系统的配置和准备实验8.2.5实验4:连接电源线和串行通信连接，听到蜂鸣声后，可以执行以下操作打开“电脑_软件_设置”文件夹，按照其中的安装说明，运行Tag-Reader.exe打开操作界面，设置本机的正确端口，或根据情况在安装过程中进行设置。软件操作界面如图8-16所示。8.2.1射频识别实验的配置和准备，图8-16标签阅读器软件界面图，8.2.1射频识别实验的配置和准备，将射频识别标签放在仪器的天线上，或将其放在天线30cm以内。确认系统已经连接到计算机，串口设置界面如图8-17所示。选择“库存”命令，点击“运行”获取正常标签的用户标识。inter操作(1)测量点XP500的第一个引脚(引

6、脚上方的引脚为第一个引脚的位置，以下与载波信号测试点相同；测量点XP500的第二个引脚(引脚下方的引脚，下同):信号公共地。(2)测量点XP501的第一段：调制载波信号测试点；测量点XP501的第二个引脚：信号公共地。(3)测量点XP502的第一段：最终射频信号测试点；测量点XP502的第二个引脚：信号公共地。8 . 2 . 1射频识别实验的配置和准备，(4)测量点XP503的第一段：标签经FSK信号放大后返回信号测试点；测量点XP503的第二个引脚：调制信号，在示波器检测时用作同步触发信号。(5)测量点XP504的第一段：标签放大ASK信号后返回信号测试点；测量点XP504的第二个引脚：调制

7、信号，在示波器检测时用作同步触发信号。测量点XP505:信号公共地。8.2.2实验1:射频识别系统的编码，1。实验目的：熟悉和学习ISO/IEC18000-3和ISO15693标准规范第二部分规定的数据编码方式，掌握脉冲位置调制技术的256合1和4合1数据编码方式。2.实验内容用示波器观察输出的编码信号。8.2.2实验一：射频识别系统的编码，三：基本原理：国际标准化组织/国际电工委员会18000-3第二部分和国际标准化组织15693标准规范包括以下两部分。(1)在“256中的1”编码模式中，独立字节的值可以用脉冲的位置来表示，脉冲在256个连续(18.8秒)时间周期中的位置决定了字节的值，因此

8、一个字节需要4.833毫秒，通信速率为1.65千位/秒.读取器发送的数据帧的最后一个字节应该在e of之前传输。8.2.2实验1:射频识别系统的编码，脉冲出现在用于确定数值的时间段(18.8秒)的后半部分(9.44秒)。(2)当同时发送两位时，使用“1/4”编码“1/4”ppm模式。对于一个字节中的四个连续的数据对，首先传输LSB。数据传输速率为26.48千比特/秒，实验1:射频识别系统的编码；4:所需的仪器电源和示波器。5.实验步骤：在PC机软件控制模式和按键操作模式下，通过示波器观察测试点的射频相关信号。可观测信号包括载波信号、调试信号、调制载波信号、射频输出信号、标签返回信号等。8.2.

9、2实验1中射频识别系统的编码。将测试线连接至示波器：使用CH2探针，将接地连接至XP505，并将探针连接至XP503的引脚2。设置示波器：选择CH2作为触发源，其他设置参见图8-19。8.2.2实验1:射频识别系统的编码，2。操作电脑软件的控制模式，用随机配置的通信线路连接电脑和射频识别机，连接随机配置的电源，打开电源，打开示波器(100兆赫兹)，在标签阅读器软件中选择“库存”命令，按“自动运行”软启动开始连续库存测量(连续测量模式下观察信号效果更好)，8.2.2实验1射频识别系统编码，3。观察信号，如图8-19所示。通过调整示波器的水平扫描刻度，可以准确观察编码信号的波形。8.2.2实验1:

10、射频识别系统的编码，图8-19示波器波形和参数设置，8.2.3实验2:射频识别系统的载波生成，1。实验目的：了解系统载波信号产生的原理和实现方法。其次，实验内容观察系统产生的载波信号。第三，基本原理是基于高频模拟信号产生的基本原理。8.2.3实验2:射频识别系统的载波生成；4:所需仪器和示波器的电源。五、实验步骤1:将测试线连接至示波器：使用CH1探针，将地线连接至XP500的引脚2，并将探针连接至XP500的引脚1。设置示波器：选择CH1作为触发源，其他设置参见图8-20。8.2.3实验2:射频识别系统的载波生成；2:操作开始连续的库存测量。3.观察信号，如图8-20所示。标识1见图8-21

11、。8.2.3实验2:射频识别系统的载波生成，图8-20:射频识别系统的载波波形，8.2.3:实验2:图8-21:上图中的实际电路板部分用于生成载波信号，8.2.4:实验3:射频识别系统的信号调制，1。实验目的：熟悉和学习ISO/IEC18000-3。第二，实验内容是用示波器观察输出调制信号。8.2.4实验3:射频识别系统的信号调制；3:基本原则：国际标准化组织/国际电工委员会18000-3和国际标准化组织15693标准的第二部分规定，阅读器和标签之间的通信采用ASK调制原理，两个调制指标分别为10%和100%。所有标签都可以被解码，阅读器决定使用哪个索引。四、所需仪器电源、示波器。8.2.4实

12、验3:射频识别系统的信号调制；5.实验步骤1:将测试线连接到示波器：使用CH1探针，将接地连接到XP501的引脚2，并将探针连接到XP501的引脚1。设置示波器：选择CH1作为触发源，其他设置参见图8-22。操作：连续盘点测量和观察调制信号，如图8-22所示。8.2.4实验3:射频识别系统的信号调制，图8-22:射频识别调制信号的波形和参数设置，8.2.4实验3:射频识别系统的信号调制，图8-23:射频识别调制信号电路，上图中的标记2是完成信号调制功能的实际电路板部分，8.2.5实验4:射频识别系统的天线，1。实验目的2。实验内容3。第二，实验内容，用示波器观察电子标签返回的信号。第三，基本原

13、理，电磁耦合和电磁波传输的基本原理。4、所需仪器、电源、示波器。5.实验步骤：1。将测试线连接到示波器：CH1和CH2探针同时使用，它们都连接到XP505，CH1探针连接到XP503的引脚1，CH2探针连接到XP503的引脚2。设置示波器：选择CH2作为触发源，其他设置参见图8-24。图8-24 FID天线信号波形和参数设置，2操作在调制下拉菜单中，选择FSK开始连续库存测量。3观察信号将金属板放在天线的底部或顶部，用示波器观察信号，以了解和评估金属环境对FSK模式下天线工作的影响。4条测试线连接到示波器：CH1和CH2探针同时使用，它们都连接到XP505，CH1探针连接到XP504的引脚1，

14、CH2探针连接到XP503的引脚2。设置示波器：选择CH2作为触发源，其他设置参见图8-24。5操作从调制下拉菜单中选择询问，开始连续库存测量。观察信号将金属板放在天线的底部或顶部，用示波器观察信号，以了解和评估金属环境对ASK模式下天线工作的影响。如果条件允许，也可以添加铁氧体，并且可以用示波器观察信号，以了解和评估铁氧体在这种环境中的影响。8.2.5实验5:标签信息的读写，1。实验目的2。实验内容3。基本原则4。所需仪器5。实验步骤1。实验目的：熟悉和学习国际标准化组织/国际电工委员会18000-3、国际标准化组织15693标准规范第三部分协议和指令内容中标签数据读写的操作部分。第二，实验

15、内容，通过发送不同的基本指令，观察返回的数据，了解指令的作用。第三，基本原则，ISO15693标准规范第三部分。4、所需仪器、电源、电子标签。5.实验步骤：1读取UID，在仪器的天线上贴上标签，打开系统电源，打开系统软件Tag-Reader.exe，正确设置串口，选择当前使用的串口，按“连接”连接串口。运行“清单”命令获取正常标签的UID。操作如图8-25所示。图8-25标记UID读数，2读取单个BLOCK数据确认系统已经获得单个标记的UID。在“特殊操作”中，运行“读取单个块”命令，以获取确定UID标签的相应块中的数据。操作如图8-26所示。，检查“响应”中的“数据详细信息”和信息栏中的数据

16、。图8-26显示了当放置标签(卡)时，读取器读取的标签存储器中存储在地址0的数据。您可以更改BlkAdd的地址，并选择读取相应地址的数据。图8-26单块数据读取，3写入单块数据确认系统已获得单个标签的UID。在“特殊操作”中，输入要写入的内存地址值，然后在内存中输入要写入该地址的数据。运行“WriteSingleBlock”命令，您可以将所需数据写入块内存中由当前标签指定的地址。操作如图8-27所示。查看“响应”中“状态”的信息。图8-27示出了当放置标签(卡)时，读取器/写入器向标签的存储器00位置写入4字节数据01020000的响应。写入数据后，您可以通过“ReadSingleBlock”命令读取相应地址的数据，并将其与刚刚写入的数据进行比较，以验证其写入是否正确。图8-27单块数据写入，8.2.7实验6:数据包分析实验，1。实验目的2。实验内容3。基本原则4。所需仪器5。实验步骤1。实验目的：熟悉和学习本系统标签和阅读器之间传输的信息包的结构，并结合国际标准化组织/国际电工委员会18000-3和国际标准化组织15693标准规范。第二，实验内容，通过发送清单命令从电子标签中读取UID，通过分析PC机软件下的相关数据，了解和掌握阅读器和标签之间数据包的组成和结构。三。基本原则，ISO15693标准规范第3部分