一种物联网应用开发箱制造技术

本实用新型专利技术属于教学实验箱技术领域，具体为一种物联网应用开发箱，包括应用开发模块、串口通信模块、无线传输模块、数据采集模块、控制模块、面包板、杜邦线、USB线以及开发箱箱体。其中，所述应用开发模块采用Arduino UNO开发板；所述无线传输模块包括Zigbee通信单元和WiFi通信单元两部分。ZigBee通信单元和应用开发模块形成ZigBee局域网，通过网关与云平台通信；WiFi通信单元采用ESP8266模块，可将实验设备接到Wi‑Fi网络，直接与云平台通信。本实用新型专利技术具有通用性强、可扩展性高、箱体简便易携的优点，兼顾教学实验与学生自主应用开发，激发学生学习热情，引导其快速进入物联网应用开发的行列。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网应用开发箱
本专利技术属于教学实验箱
，具体为一种物联网应用开发箱。
技术介绍
随着“工业4.0”战略在全球范围内的影响，我国对物联网产业越来越重视，培养物联网产业相关人才也变得迫在眉睫。《物联网工程》专业是一个综合性新学科、工程实践性强，自2010年开办以来面临着“师资、教材、实验平台”三缺位的办学难题。其中，物联网实验平台建设是物联网专业人才培养的关键所在，物联网专业配套实验设施设直接关系到该专业学生素质的培养。再加上该专业学生动手能力弱与社会需求相脱节，物联网人才培养关键是要想办法提高学生实践能力。目前市面上大部分学生物联网实验箱都为独立的柜体，体积大、成本高，并且大多以展示为主，功能相对单一，不利于培养学生的应用开发能力。
技术实现思路
本专利技术提供一种物联网应用开发箱，以解决现有实验箱体积大、功能单一，不利于培养学生的应用开发能力的技术问题。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：一种物联网应用开发箱，包括应用开发模块、串口通信模块、无线传输模块、数据采集模块、控制模块、面包板、杜邦线、USB线以及开发箱箱体，所述无线传输模块、所述数据采集模块、所述控制模块与所述应用开发模块通过杜邦线连接，所述应用开发模块与PC机通过USB线连接，再通过相应的程序，形成所述串口通信模块。所述应用开发模块采用ArduinoUNO开发板实现，以ATmega328单片机为处理器核心，14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入。所述串口通信模块采用串行通信方式，ArduinoUNO开发板使用TTL电平的串行协议，通过USB接口与PC机通讯。ArduinoUNO开发板对串口操作主要利用Arduino提供的Serial对象即可对串口进行操作。Arduino开发板对串口初始化只需要调用Serial.begin(speed)函数即可打开串口进行通信，只需要调用Serial.print(val)或者Serial.println(val)函数即可实现往串口发送数据，调用Serial.read()函数即可实现串口接收数据。所述无线传输模块包括Zigbee通信单元和WiFi通信单元两部分。在没有WiFi的地方采用Zigbee通信单元实现通信，在有WiFi的地方直接采用WiFi通信。Zigbee通信单元为采用ZigBee技术的无线模块，支持点对点以及点对多点网络通信，此模块需要一个XBEE底板、XBee，把XBee模块插到XBEE底板上构成Zigbee节点，采用802.15.4协议栈，通过串口与单片机等设备间进行通信，快速地将设备接入到ZigBee网络；WiFi通信单元包括WiFi开发模块，该模块采用超低功耗的UART-WiFi透传模块ESP8266模块，通过与ArduinoUNO开发板中单片机通信，可将实验所用设备连接到Wi-Fi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。所述数据采集模块包括温湿度传感器、光敏传感器、红外接收传感器、CO2传感器。所述温湿度传感器的供电电压为3.3~5.5VDC，输出为单总线数字信号，温度的测量范围为0~50℃、精度为+-2℃，湿度的测量范围为20-90%RH、精度为+-5%RH。所述光敏传感器采用灵敏型光敏电阻传感器，使用宽电压LM393比较器，工作电压为3.3V-5VDC，输出形式为DO数字开关量输出（0和1）和AO模拟电压输出。所述红外接收传感器采用的是1838红外接收头，接收角度为90°，接收距离为18米，工作电压2.7-5.5V。所述CO2传感器的测试浓度范围为0—10000ppm，供电电压为6VDC，具有信号输出指示功能，双路信号输出：模拟量输出30~50mV，输出电压越高代表CO2浓度越高；TTL输出低电平为有效信号，输出为低电平时信号灯亮。所述控制模块包括LED灯、4路数码管、步进电机与步进电机驱动、蜂鸣器。所述LED灯通过R、G、B三个引脚的PWM电压输入可以调节三种基色（红/蓝/绿）的强度从而实现全彩的混色效果，其采用共阴驱动，工作电压为5V。所述4路数码管为动态驱动，当单片机输出字形码时，单片机通过对位选通COM端电路的控制，来决定是哪个数码管显示字形。所述步进电机为一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，每当步进电机接收到一个驱动信号后，都将按照一定的方向转动一个固定的角度，电机转动的速度及加速度的改变由控制脉冲的频率来实现，步进电机的角位移量是通过控制脉冲的个数来精确控制的，其往往需要与步进电机驱动模块相连使用；所述步进电机驱动模块使用ST公司的L298N作为主驱动芯片，驱动能力强，抗干扰能力强，工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。所述蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，当电流达到一定程度时，就会发出声响，进行报警。所述面包板用于实现多个传感器模块与所述应用开发模块的串并联，各种电子元器件以及各模块根据需要随意插入或拔出，免去了焊接使元件可重复使用。所述杜邦线起到连接作用，用于所述无线传输模块、所述数据采集模块、所述控制模块与所述应用开发模块之间的连接。所述USB线用于所述应用开发模块与PC机连接。所述开发箱箱体用于承载上述各模块元件。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种物联网应用开发箱，是一种通用性强、可扩展性高的物联网应用开发箱，箱体简便易携，不拘泥于实验开发的场所地点，学生可根据自己的应用开发需求更换所述数据采集模块、所述控制模块中各模块的传感器，充分激发学生的物联网应用开发热情和能量，引导其快速进入物联网应用开发的行列，为物联网应用开发快速健康发展储备人才。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的一个具体实施例。具体实施方式下面结合附图1以及附图2进一步详细描述本专利技术一种物联网应用开发箱，所述领域的技术人员在阅读了本具体实施后，能够实现本专利技术所述的技术方案，显然，本专利技术中所述方案是一部分实施方案，而非全部的实施方案。如图1所示，一种物联网应用开发箱由应用开发模块、串口通信模块、无线传输模块、数据采集模块、控制模块、面包板、杜邦线、USB线以及开发箱箱体所构成。其中，所述应用开发模块采用ArduinoUNO开发板，所述数据采集模块、所述控制模块通过杜邦线与所述应用开发模块有机结合，实现物联网三层架构中感知层的信息采集和系统控制。所述数据采集模块将所采集数据传输至所述应用开发模块中，所述应用开发模块中单片机对所采集到的数据进行处理并显示，同时根据预先设定的条件，在所述数据采集模块所采集的数值达到一定数值时控制所述控制模块中传感器动作，并且还可以对采集到的传感器数据通过所述串口通信模块发送到PC机。所述无线传输模块包括Zigbee通信单元和WiFi通信单元两部分。在没有WiFi的地方采用Zigbee通信单元实现通信，Zigbee通信单元通过杜邦线和所述应用开发模块形成局部Zigbee局域网，所述数据采集模块通过所述Zigbee通信单元与网关通信，可将数据上传至云平台，可实现远程查看，并且可以通过在云平台改变所述控制模块的动作状态，通过网关和所述Zigbee通信单元下传至所述应用开发模块中的单片机，实现远程控制的功能。在WiFi覆盖的场所直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物联网应用开发箱，其特征在于包括应用开发模块、串口通信模块、无线传输模块、数据采集模块、控制模块、面包板、杜邦线、USB线以及开发箱箱体，所述数据采集模块、所述控制模块、所述无线传输模块分别通过杜邦线与所述应用开发模块连接，所述串口通信模块实现所述应用开发模块同PC机的串行通信。

【技术特征摘要】
1.一种物联网应用开发箱，其特征在于包括应用开发模块、串口通信模块、无线传输模块、数据采集模块、控制模块、面包板、杜邦线、USB线以及开发箱箱体，所述数据采集模块、所述控制模块、所述无线传输模块分别通过杜邦线与所述应用开发模块连接，所述串口通信模块实现所述应用开发模块同PC机的串行通信。2.根据权利要求1所述的一种物联网应用开发箱，其特征在于所述应用开发模块采用以ATmega328单片机为处理器核心的ArduinoUNO开发板，所述数据采集模块、所述控制模块通过杜邦线和单片机系统有机结合，实现感知层的信息采集和系统控制；所述无线传输模块通过杜邦线和单片机系统通信，实现远程监控。3.根据权利要求2所述的一种物联网应用开发箱，其特征在于所述无线传输模块采用zigbee和wifi两种通信方式，包括Zigbee通信单元和WiFi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军朝，陶亚男，赵荣香，赵阳，王青文，李想，王朱锁，杨欢，
申请(专利权)人：张军朝，
类型：新型
国别省市：山西,14