本書為傳感網應用開發職業技能等級證書的書證融通教材，以智能交通燈系統、樓道燈光系統、智能防盜系統、農業大棚監測系統、基于Wi-Fi技術的智能熱水器、基于RS485總線的商超環境監測系統、基于CAN總線的汽車監測系統、深井水位監測系統這八個當代物聯網領域的典型應用的設計與實現為目標，聚焦物聯網領域緊缺的中等技能型人才的培養。八個項目基于實用、夠用、系統、有效的原則，由淺入深地將常用的傳感網理論與構建方法、傳感器原理及應用等知識和技能與職業能力、工作任務相對接，形成可操作性強的知識和技能體系，以真實的體驗激發學生的興趣，以“行動導向教學法”有效開展“做中學、做中教”的教學活動，培養學生的崗位職業能力，快速提升學生的物聯網設計與裝調技能。本書內容豐富，結構新穎，文字通俗易懂，所有項目均設有配套資源。本書適合作為中等職業院校電子信息類專業傳感器與傳感網技術應用課程的教材，也可作為相關領域科技工作者和工程技術人員的參考書。
李喜英，高級講師，任教于鄭州市電子信息工程學校，長期從事職業教育一線教學、教研工作。主持及參與的課題研究曾分別榮獲鄭州市教育科研成果一、二、三等獎，以及2019年世界職業教育大會交流成果優秀獎。
項目一 智能交通燈系統 1
引導案例 1
任務一 CC2530開發環境搭建 2
【職業能力目標】 2
【任務描述與要求】 2
【任務分析與計劃】 2
【知識儲備】 3
1．單片機的概念、應用領域及發展趨勢 3
2．CC2530 5
3．以CC2530為核心的ZigBee模塊 6
4．交通燈測試應用設計 7
5．控制程序的編輯、調試與下載 7
【任務實施】 8
【任務檢查與評價】 17
【任務小結】 17
任務二 按鍵控制交通燈 17
【職業能力目標】 17
【任務描述與要求】 17
【任務分析與計劃】 18
【知識儲備】 18
1．CC2530引腳說明 18
2．CC2530的GPIO端口的配置與應用 19
3．CC2530中斷系統 24
4．數字I/O端口配置 31
5．正常通行模式和限行模式的實現 31
6．按鍵檢測與響應方式 32
【任務實施】 34
【任務檢查與評價】 37
【任務小結】 37
任務三 定時器控制交通燈 37
【職業能力目標】 37
【任務描述與要求】 37
【任務分析與計劃】 37
【知識儲備】 38
1．定時/計數器概述 38
2．定時/計數器相關寄存器及配置 40
3．系統搭建與硬件電路分析 44
4．交通燈時序控制 44
【任務實施】 46
【任務檢查與評價】 48
【任務小結】 48
任務四 串口控制交通燈 48
【職業能力目標】 48
【任務描述與要求】 49
【任務分析與計劃】 49
【知識儲備】 50
1．CC2530與外設間的串行通信 50
2．CC2530與主機的連接及信號轉換 52
3．CC2530串口相關寄存器及串行通信配置 53
4．系統搭建及串行通信連接 58
5．串口通信初始化 58
6．數據發送與接收 59
7．主函數設計 60
【任務實施】 61
【任務檢查與評價】 63
【任務小結】 63
任務五 實現智能交通燈系統 63
【職業能力目標】 63
【任務描述與要求】 63
【任務分析與計劃】 64
【知識儲備】 64
1．前期方案歸納分析 64
2．系統結構及功能整合 65
3．系統控制變量設計 65
4．延時函數 66
5．系統工作模式設計 66
6．GPIO端口初始化 67
7．正常通行模式的實現 67
8．主機與交通燈模塊間的串行通信 68
9．按鍵檢測與模式切換控制 69
10．多路中斷的優先級設置及總中斷使能 70
11．主函數設計 71
【任務實施】 72
【任務檢查與評價】 73
【任務小結】 73
項目二 樓道燈光系統 74
引導案例 74
任務一 使用聲音傳感器控制樓道燈 75
【職業能力目標】 75
【任務描述與要求】 75
【任務分析與計劃】 76
【知識儲備】 76
1．傳感器 76
2．聲音傳感器 79
3．聲音傳感模塊 83
4．樓道燈光系統結構分析 84
5．樓道燈光系統硬件連接 84
6．樓道燈光系統程序設計與分析 85
【任務實施】 86
【任務檢查與評價】 88
【任務小結】 88
任務二 使用光照傳感器控制樓道燈 89
【職業能力目標】 89
【任務描述與要求】 89
【任務分析與計劃】 89
【知識儲備】 90
1．光照度 90
2．光照傳感器 90
3．數據采集系統 94
4．溫度/光照傳感模塊 97
5．光控樓道燈光系統結構分析 98
6．光控樓道燈光系統程序設計與分析 98
7．光控樓道燈光系統程序 100
【任務實施】 101
【任務檢查與評價】 104
【任務小結】 104
任務三 使用聲音、光照傳感器實現樓道燈光控制 104
【職業能力目標】 104
【任務描述與要求】 105
【任務分析與計劃】 105
【知識儲備】 106
1．聲光控樓道燈光系統結構分析 106
2．聲光控樓道燈光系統程序設計與分析 106
【任務實施】 110
【任務檢查與評價】 112
【任務小結】 112
項目 三 智能防盜系統 113
引導案例 113
任務一 紅外傳感器 114
【職業能力目標】 114
【任務描述與要求】 114
【任務分析與計劃】 114
【知識儲備】 115
1．紅外傳感器 115
2．紅外傳感模塊 116
【任務實施】 118
【任務檢查與評價】 121
【任務小結】 121
任務二 霍爾傳感器 121
【職業能力目標】 121
【任務描述與要求】 122
【任務分析與計劃】 122
【知識儲備】 123
1．霍爾效應 123
2．霍爾元件的測量誤差及補償方法 124
3．霍爾集成電路 124
4．霍爾傳感模塊 125
【任務實施】 127
【任務檢查與評價】 130
【任務小結】 131
任務三 紅外傳感器與霍爾傳感器的綜合應用 131
【職業能力目標】 131
【任務描述與要求】 131
【任務分析與計劃】 132
【知識儲備】 132
1．電信號的形式與轉換 132
2．智能防盜系統結構分析 133
3．傳感器作用分析及GPIO端口分配 134
【任務計劃與決策】 134
【任務實施】 136
【任務檢查與評價】 142
【任務小結】 143
項目 四 農業大棚監測系統 144
引導案例 144
任務一 光照度數據采集 145
【職業能力目標】 145
【任務描述與要求】 146
【任務分析與計劃】 146
【知識儲備】 146
1．光照傳感器 146
2．ZigBee和BasicRF協議 147
3．“串口調試小助手”軟件 148
【任務實施】 148
【任務檢查與評價】 151
【任務小結】 151
任務二 有害氣體數據采集 151
【職業能力目標】 151
【任務描述與要求】 151
【任務分析與計劃】 152
【知識儲備】 152
1．氣體傳感器 152
2．比較器 153
【任務實施】 154
【任務檢查與評價】 156
【任務小結】 156
任務三 實現農業大棚監測系統 156
【職業能力目標】 156
【任務描述與要求】 157
【任務分析與計劃】 157
【知識儲備】 158
【任務實施】 158
【任務檢查與評價】 160
【任務小結】 160
項目五 基于Wi-Fi技術的智能熱水器 161
引導案例 161
任務一 Wi-Fi模塊設置 162
【職業能力目標】 162
【任務描述與要求】 162
【任務分析與計劃】 162
【知識儲備】 163
1．短距離無線通信技術 163
2．Wi-Fi技術及ESP8266 163
3．藍牙 164
4．ZigBee 164
5．AT指令 164
【任務實施】 165
【任務檢查與評價】 177
【任務小結】 177
任務二 實現智能熱水器 177
【職業能力目標】 177
【任務描述與要求】 177
【任務分析與計劃】 178
【知識儲備】 178
1．Android 178
2．Android Studio 180
【任務實施】 180
【任務檢查與評價】 200
【任務小結】 200
項目六 基于RS485總線的商超環境監測系統 201
引導案例 201
任務一 RS485總線環境搭建 202
【職業能力目標】 202
【任務描述與要求】 202
【任務分析與計劃】 202
【知識儲備】 203
1．RS485總線的概念和工作原理 203
2．RS485接口和MAX485芯片功能 205
3．RS485總線故障檢測方法 205
4．溫度傳感器工作原理 206
5．濕度傳感器工作原理 209
【任務實施】 211
【任務檢查與評價】 212
【任務小結】 212
任務二 RS485總線節點燒寫和配置 213
【職業能力目標】 213
【任務描述與要求】 213
【任務分析與計劃】 213
【知識儲備】 214
1．RS485總線節點燒寫方法 214
2．RS485總線節點配置方法 220
【任務實施】 221
【任務檢查與評價】 221
【任務小結】 222
任務三 RS485總線數據抓包和解析 222
【職業能力目標】 222
【任務描述與要求】 222
【任務分析與計劃】 222
【知識儲備】 223
1．Modbus協議概述 223
2．Modbus寄存器與功能碼 223
3．Modbus串行消息幀格式 224
4．部分RTU模式公共功能碼報文解析 225
【任務實施】 226
【任務檢查與評價】 231
【任務小結】 231
項目七 基于CAN總線的汽車監測系統 232
引導案例 232
任務一 CAN總線環境搭建 233
【職業能力目標】 233
【任務描述與要求】 234
【任務分析與計劃】 234
【知識儲備】 234
1．CAN總線的概念和工作原理 234
2．CAN接口 236
3．CAN總線常見故障 238
4．CAN總線故障檢測工具 239
5．使用示波器進行CAN總線故障檢測 239
6．使用萬用表進行CAN總線故障檢測 241
7．壓電傳感器 242
8．基于CAN總線的汽車監測系統結構分析 246
【任務實施】 247
【任務檢查與評價】 252
【任務小結】 252
任務二 CAN總線節點燒寫和配置 252
【職業能力目標】 252
【任務描述與要求】 252
【任務分析與計劃】 252
【知識儲備】 253
1．串口通信的基礎知識 253
2．CAN控制器和收發器 253
3．CAN總線節點燒寫方法 255
【任務實施】 256
【任務檢查與評價】 260
【任務小結】 260
任務三 CAN總線數據抓包與解析 260
【職業能力目標】 260
【任務描述與要求】 261
【任務分析與計劃】 261
【知識儲備】 261
1．CAN通信幀 261
2．數據幀 261
3．遙控幀 263
4．錯誤幀 264
5．過載幀 264
6．幀間隔 264
7．CAN總線節點數據傳輸設置方法 265
【任務實施】 266
【任務檢查與評價】 268
【任務小結】 268
項目八 深井水位監測系統 269
引導案例 269
任務一 NB-IoT模塊初始化 270
【職業能力目標】 270
【任務描述與要求】 270
【任務分析與計劃】 271
【知識儲備】 271
1．LoRa技術 272
2．NB-IoT技術 273
3．LoRa與NB-IoT的對比 278
4．lierda NB86-G模組 279
5．AT指令簡介 281
6．本任務使用的NB-IoT模塊簡介 282
【任務實施】 283
【任務檢查與評價】 286
【任務小結】 286
任務二 超聲波傳感器的應用 287
【職業能力目標】 287
【任務描述與要求】 287
【任務分析與計劃】 287
【知識儲備】 288
1．超聲波傳感器 288
2．本任務使用的超聲波傳感模塊及相關電路 292
3．NB-IoT模塊的燒寫 294
【任務實施】 294
【任務檢查與評價】 298
【任務小結】 299
任務三 將系統采集數據接入云平臺 299
【職業能力目標】 299
【任務描述與要求】 299
【任務分析與計劃】 299
【知識儲備】 300
1．深井水位監測系統網絡架構 300
2．深井水位檢測終端的設計 301
3．云平臺項目創建和設備添加 301
【任務實施】 302
【任務檢查與評價】 306
【任務小結】 306
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