基于zigbee的课程设计

基于zigbee的课程设计（精选8篇）

基于zigbee的课程设计 篇1

课题名称：基于ZigBee的灾报警系统设计 学院（系）： 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期：

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

随着经济的发展，高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多,火灾隐患也随之增加,火灾发生的数量及其造成的损失都呈逐年上升趋势。因此，有效的火灾报警系统成为保护人身生命财产安全的重要设施。

从火灾报警系统的发展过程来看[1]，大致可以分成三个阶段：多线性火灾报警系统，总线型火灾报警系统[2]和无线型火灾报警系统[3-4]。多线性报警系统由于电路复杂、布线多、可靠性差，已经逐渐被总线型报警系统取代，这种自动报警系统己采用微处理器控制，通过总线与控制器实现信号传送，它同以前的产品相比有了很大的飞跃，布线工作显著减少，安装调试变得容易，降低了安装和维修费用，目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品[5]。

但随着社会的发展，这一系统已逐渐暴露出它的问题。由于采用了有线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、磨损，系统耗材多、造价高、功耗大、扩展能力差、设计、施工与维护复杂[6]。在火灾发生前后不能有效地发挥其作用。解决这些问题的最佳方法就是取消硬线连接，使用可以即插即用的无线系统。

国际上许多著名的大学和公司纷纷从不同的层次、不同的角度对无线传感器网络进行了研究和开发。目前，国外在无线传感器网络方面的研究已经取得了一些积极的研究成果，他们已经成功地开发了全功能传感器。极少数企业已经开始使用无线传感器网络技术[7]。但是目前国外的类似产品，主要是作为楼宇自控系统的附属子系统，不符合我国有关火灾报警必须自成系统的设计原则，因此国外目前的无线火灾自动报警系统在我国消防消防领域的应用受到了限制。

主要的无线网络技术有蓝牙技术[8]、红外线技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术等，这些技术各有优缺点[9]。火灾报警系统除了要求具有较好的可靠性，稳定性和实时性外，我们还希望火灾报警器的成本较低，方便我们大规模地在楼宇内布置节点，但蓝牙技术集成复杂，成本高，红外线技术只能在两种设备之间连接，Wi-Fi技术功耗大，都不适用于火灾报警。而ZigBee技术由于低功耗，低成本，组网能力强，成为火灾报警系统的最佳选择。

在国内，对于无线传感器网络的火灾报警系统的研究主要是在许多大学的研究所进行的，由于研究的目的不同，而所釆取的硬件设计平台也不近相同。这些研究主要集中于网络体系结构、能量管理、路由算法及通信协议等，例如，基于ZigBee的无线楼宇火灾监测网络设计，基于ZigBee的智能火灾报警系统设计等。随着ZigBee技术逐步成熟，国内多家单位将基于ZigBee的无线传感器网络应用于环境监测、煤矿安全、远程抄表、智能家居等领域开展了研究，从理论和实践上获得了突破，火灾报警系统无线化的时代即将到来。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

ZigBee作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通信技术，是非常理想的选择[10-11]。而近年来各国学术界在无线传感器理论研究和实践中所积累的理论和经验，为我们搭建基于ZigBee的无线火灾报警系统提供了重要的技术支撑。

1、本系统是基于ZigBee技术的无线火灾报警系统[12-15]，系统一改传统火灾自动报警系统的总线结构，采用ZigBee网状结构网络进行数据传输。解决了传统火灾自动报警系统布线难、后期维护复杂、误报率高、一些特殊场合不适用等一系列问题。

2、系统的总体设计。本系统分为三个模块：传感器模块、无线传输模块，上位机模块，传感器模块用于探测各个区域的温度、湿度、烟雾情况，通过无线传输模块送到上位机系统，完成对环境中温度、湿度及烟雾的测量。

3、系统的监控。本系统采用相应上位机软件，用于操作人员进行全网监控。系统完成对环境温度、湿度及烟雾气体检测，某项值超标即出发报警，同时实时记录报警信息。

4、系统的软硬件设计。系统采用CC2530单片机，作为无线传输模块，DHT11温湿度传感器，QM-2型烟雾传感器制作传感器模块，并设计PCB电路板。软件方面采用TI公司的Z-Stake协议栈，进行C语言编程。

三、研究步骤、方法及措施

1、对ZigBee技术进行深入的了解：了解无线网络技术，ZigBee协议栈结构，网络配置和拓扑结构。

2、确定系统总体设计方案：系统设计原则，系统软硬件设计方案，系统的功能。

3、系统硬件设计及分析：本系统采用CC2530芯片，作为无线传输模块，其中QM-2型烟雾传感器[16]，DHT11温度湿度传感器，作为传感器模块。

4、系统软件设计及分析：CC2530采用IAR Embedded Workbench 5.4进行C语言编程，用protel 99se软件进行传感器模块PCB板的制作，用Labview软件进行上位机系统的设计。

四、研究工作进度

1-4周，查阅ZigBee技术的相关书籍和文献，选择所需的芯片型号和所需的传感器型号，确定总体的设计方案。

5-8周，CC2530单片机的调试，实现CC2530的基本无线传输功能，protel 99se软件的学习，简单PCB板的的制作。

9-12周，进行无线传输模块和传感器模块的调试，实现简单地温湿度无线传输。

13-16周，学习Labview软件，设计人机界面，实现火灾报警系统的监控。

17周，撰写论文，准备答辩。

基于zigbee的课程设计 篇2

近年来, 随着传感器技术和芯片技术的飞速发展, 传统的传感器监测已经不能满足人们对信息获取的要求, 因此迫切需要一种新方法进行环境的监测。本文采用无线传感器网络技术进行周围环境的监测与控制。无线传感器网络不需要较高的传输带宽, 但却需要较低的传输时延和极低的功率消耗;而Zig Bee具有复杂度低、功耗低、成本低和安全性高的特点, 使得无线传感器网络与Zig Bee技术可完美地结合在一起。因此本文采用IEEE 802.15.4/Zig Bee协议, 设计了一种以射频芯片CC2430为核心的无线监测网络系统。

2 ZigBee协议简介

Zig Bee是Zig Bee联盟定义的无线网络标准[1,2]。ZigBee联盟提供了上层协议栈, 包括网络层、安全层和应用层。Zig Bee的通信范围大约是100m, 适合于多种应用方式, 诸如家庭自动化网络、工业控制网络、交互式玩具、远程监测等。

Zig Bee基于IEEE 802.15.4技术[3], 适合于低速率无线个域网, 传输速率分别为20k/s、40k/s和250k/s。射频工作频段分别为868MHz、915MHz和2.4GHz, 均使用直接序列扩频技术。IEEE 802.15.4仅仅规定了MAC层和物理层, MAC层使用CSMA/CA协议。

Zig Bee具有三种拓扑结构:星型网、簇状网和网状网。典型的Zig Bee个域网由全功能设备和简化功能设备组成。协调器和路由器通常是全功能设备, 总是处于开机状态。协调器支持所有点对点的连接, 负责网络的形成, 它决定是否接受新网络成员。路由器负责不同节点的路由。全功能设备可以是协调器、路由器和终端设备, 但简化功能设备只能是自动搜寻邻近协调器并与其通信的终端设备。

Zig Bee具有两种网络:信标使能网和非信标使能网。在信标使能网络中, 协调器周期性的发送信号, 终端设备使用这种信号进行数据传输的网络关联、加入与同步。Zig Bee也支持时隙CSMA/CA的延迟进行时隙的同步。在非信标使能网络中, 协调器周期性的发送信号暴露自己的存在, 以便终端设备发现自己。协调器和终端设备通过发送的数据请求信号和应答信号进行通信。协调器和路由器必须时刻作好准备, 进行点对点的通信。

Zig Bee支持两种数据类型:键值对和消息。键值对数据通常是一种命令——响应机制, 例如, 用户打开开关按钮时, 开关按钮向射频芯片发出信号使其开灯。消息数据支持二进制的数据传输, 数据量受支持的帧字节数限制。

3 传感器节点系统设计

传感器节点由传感器模块、无线通信模块 (包括处理器) 和电源模块组成。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换;处理器负责控制整个传感器节点的操作, 存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信模块负责与其他传感器节点进行通信, 交换控制信息和收发采集数据;电源模块为传感器节点提供运行所需的能量[4]。下面分别设计各模块。

无线通信模块采用射频芯片CC2430。CC2430集成了CC2420射频收发机、Zig Bee射频前端、128k B闪存、8k B RAM和8位8051微处理器[5], 是实现嵌入式Zig Bee应用的片上系统, 支持IEEE 802.15.4/Zig Bee协议, 可用于各种Zig Bee无线网络节点, 包括协调器、路由器和终端设备等。传感器节点总体设计图如图1所示。

3.1 射频芯片CC2430外围电路的设计

CC2430芯片配合少数的外围元器件就能实现信号的收发功能[5]。其电路原理图如图2所示。电路原理图包括:晶振时钟电路和射频输入/输出电路。电路使用一个不平衡变压器。不平衡变压器由电容C341和电感L341、L321、L331以及PCB微波传输线组成, 整个结构满足RF输入/输出阻抗匹配 (50Ω) 的要求。内部T/R变换电路完成LNA和PA之间的变换。R221和R261为偏置电阻。32MHz的石英谐振器 (XTAL1) 和2个电容 (C191和C221) 构成32MHz的晶振电路;32.768k Hz的石英谐振器 (XTAL2) 和2个电容 (C441和C431) 构成32.768k Hz的晶振电路。电压调节器为所有要求1.8V电压的引脚和内部电源供电。去耦电容C241和C421用于电源滤波, 以提高芯片工作的稳定性。

3.2 传感器模块的设计

传感器模块的功能就是收集需要的环境信息, 如温湿度、压力、强度等。本设计传感器节点使用温度传感器MCP9700采集环境温度数据。MCP9700能将温度信号转换为模拟电压, 它有5个引脚:电源 (VCC) 、地 (GND) 、输出电压信号 (VOUT) 和2个悬空引脚[6]。当使用ADC采集温度时, 电压输出引脚 (VOUT) 可直接与CC2430的I/O口输入端相连。此处使用P0.7引脚采集温度信号。根据MCP9700手册的建议应该在VDD和GND引脚间连接一个0.1μF~1μF的去耦电容, 在电源电压和VDD引脚间连接一个200Ω的高频陶瓷电阻和一个1μF的去耦电容。布线时去耦电容与VDD和GND引脚应该靠近, 以提供有效的噪声保护, 同时使数字线路远离传感器。温度传感器的原理图如图3所示。

传感器采集到模拟信号后, 使用CC2430内置的模数转换器 (ADC) 进行模数转换。ADC在使用前, 需要对CC2430寄存器进行一些配置[5]。ADC的输入端使用CC2430芯片的P0口进行信号采集, P0口默认为数字输入输出口, 所以要设置寄存器ADCCFG=0x80, 使P0口用作ADC的输入端。同时I/O口默认为数字口, 因此寄存器P0SEL的相应位需要置1。CC2430选择内部的1.25V参考电压, ADC选择14位采样分辨率。所以应设置ADCCON2=0x37, ADCCON1=0x73。

3.3 电源模块的设计

由于CC2430的电源要求为2.0~3.6V, MCP9700的电压范围与CC2430一致, 因此传感器节点采用3.3V电源。为了使传感器节点获得稳定电源, 传感器节点使用直流电源和电池供电。直流电源优先启用, 当直流电掉电时, 电池开始供电。直流电源使用交流220V变到直流5V的电源模块, 电池供电使用3节五号干电池。为了将5V和4.5V电源变为3.3V电源, 使用电平转换芯片TPS7333Q实现[7]。

TPS7333Q无需输入电容。TPS7333Q需要在稳压器输出端和地线之间连接一个10μF的固态钽电容来维持器件的稳定性;需要使用陶瓷旁路电容 (0.047p F~0.1μF) , 来改善负载瞬态响应和噪声抑制功能;固定输出器件的SENSE端应该连接到稳压器的输出端, 来保证稳压器的正常工作。电源模块原理图如图4所示。

4 传感器节点在无线监测网络平台的实现

无线监测网络一般由大量的传感器节点组成, 这些节点通常部署在监测区域内部或者监测区域附近, 通过自组织方式构成网络[4]。传感器节点根据逻辑功能分为三种:协调器、路由器和终端设备。终端设备收集数据, 以多跳的方式通过路由节点把数据传送给协调器节点。协调器节点把这些数据传输到计算机上供用户处理。下面使用已经下载好程序的传感器节点进行实验。

实验使用传感器网络分析仪[8] (Daintree Sensor Networks Analyzer, SNA) 、串口调试助手、2台计算机和15个Zig Bee节点。15个Zig Bee节点包括:2个协调器、2个路由器和11个终端设备。一台装有SNA软件的计算机通过USB接口与捕获设备连接。捕获设备不用下载程序, 可以使用任意一个传感器节点, 这里使用协调器。另一台装有串口调试助手的计算机通过串口与协调器连接。当需要的软件和Zig Bee设备安装好后, 从SNA界面上选择捕获设备, 并点击捕获, 捕获设备开始捕获Zig Bee设备 (协调器、路由器或终端设备) 的信号, 协调器开始与路由器、终端设备通信。

当所有Zig Bee节点放置在室内时, 由于两个Zig Bee设备处于一条通信的辐射范围内, 因此协调器直接与终端设备通信。当将2个路由器和3个终端设备移到户外距离协调器120多米时, 两个节点之间的通信距离超出了ZigBee的辐射距离, 因此终端设备的信号开始变弱并通过路由器与协调器通信。图5是SNA软件显示的无线监测网络树形图。从图5中可以看出, 三个终端设备网络地址均发生改变, 7974关联为1431、7976关联为1430、7978关联为286d。网络地址为7974、7976、7978的终端设备图标均变成灰色, 网络地址为1431、1430、286d的终端设备经过路由器重新关联协调器。7976由于信号太弱, 对协调器没有响应, 因此带有“?”标记。当7976经过路由器时, 重新关联为1430与协调器通信。

此时, 打开计算机上的串口调试助手, 将波特率设置为38 400, 可以看到11个终端设备向协调器发送测量到的温度数据。串口调试助手显示的温度信息如图6所示。这样从计算机上就可以看到传感器节点采集到的温度数据。由此可以看出设计的传感器节点可以组成无线网络, 用于监测周围环境的温度。

5 结束语

本文采用Zig Bee协议栈, 给出了无线监测网络的通用设计方法。如果更换传感器节点的传感器, 无线监测网络可以应用于不同的场合。例如在企事业单位, 无线监测网络可以应用于不适合或无法布线的场合或需要移动办公、移动工作的系统[9];在机械系统上, 无线监测网络可以采集、监控传统方法无法获取的信号。如果无线监测网络配合有线网络如以太网, 可以实现整个工厂范围内机组的实时监控;无线监测网络配合蜂窝网络技术, 可以实现手机对设备的实时监测。目前无线监测网络的研究已经涉及到广阔的应用领域, 如目标跟踪、大鸭岛海燕监测、冰河检测、医疗健康、电子牧场、结构化监测和火山观测等[10]。可以说, 无线网络是信息感知和采集的一场革命, 它被《商业周刊》视为未来四大技术之一[11]。

参考文献

[1]ZigBee Specification (200612-1) [S].http://zigbee.org/en/spec_download/spec_download.aspDAccess-Coad=5018973.

[2]ZigBee TM:An Overview, http://www.must.edu.my/Pdwong/resources/sensors/ZigBee2.htm.

[3]Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPAN) , IEEE Standard802.15.4-2006[S].

[4]I.F.Akyildiz, W.Su, Y.Sankarasubramaniam, E.Cayirci., A Survey on Sensor Networks[J].IEEE Communications Magazine, August2002P103.

[5]A True System-On-Chip solution for2.4GHz IEEE802.15.4/ZigBeeTM, Chipcon SmartRF CC2430Data Sheet (Rev2.1) , P1, P28-P29, P125-P130http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cc2430.pdf.

[6]Microchip MCP9700/01低功耗线性有源热敏电阻IC, P1, P7-8.http://ww1.microchip.com/downloads/cn/DeviceDoc/cn026636.pdf.

[7]Low-dropout voltage regulators with integrated delayed reset function, Texas Instruments TPS7333Q, P1-2, P35-37, http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tps7301.pdf.

[8]DaintreeNetworks Sensor Network Analyzer Quick Start Guide (2007-11-9) , http://www.daintree.net/products/sna.php.

[9]王英洲, 方旭明.短距离无线通信主要技术与应用[J].数据通信, 2004 (4) :53.

[10]李晓维.无线传感器网络技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2007:9-10.

基于zigbee的课程设计 篇3

关键词：ZigBee；智能粮仓；智能化监控；系统；设计

中图分类号： TP277.2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0420-04

收稿日期：2013-09-22

作者简介：刘国红（1979—），男，江西鄱阳人，硕士，副教授、高级工程师，主要从事无线网络应用、农业信息化及物联网应用技术等研究。E-mail：2318878980@qq.com。民以食为天，对于拥有13亿人口的我国来说，做好粮食储藏工作对稳定发展、保证民生具有重要的现实意义。国家对粮食储藏工作曾提出“三低、三高”的要求，即低损耗、低污染、低成本和高质量、高营养、高效益。然而储存环境和条件直接影响粮食储存期限和食用价值。国家粮食局局长任正晓接受媒体采访时说，我国粮食产后损失惊人，每年的粮食损失浪费量约相当于0.133亿hm2耕地的产量，比第一产粮大省黑龙江省1年的产量还要多。其中最主要的损失就是粮食虫害和霉变造成的损失。因此，运用ZigBee技术对粮仓环境实时监控，对提高粮食储藏质量、减少粮食损失具有重要作用。目前，物联网技术在交通、医疗、家居中应用较多，也很成熟[1]，但ZigBee技术在智能粮仓监控中应用的研究较少，许多设计与研究不能很好地与粮食仓储结合起来。本研究设计的基于ZigBee技术的智能粮仓监测系统，通过相关的传感器收集粮仓不同位置的温度、湿度、微振等参数，实现对粮食储藏环境的实时监测和智能调节，提高管理效率，减少人为误差，降低劳动强度，为实施粮仓日常智能化监控提供了科学依据。

1基于ZigBee技术的物联网概述

1.1ZigBee技术简介

ZigBee是一种双向无线通讯技术，可工作在2.4 GHz、868 MHz和915 MHz 3个频段上，分别具有最高250、20、40 kbit/s 的传输速率，传输距离在10～75 m之间；主要特点有距离短、速率低、成本低、容量大、延时短、功耗小等；常用于周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据的传输及应用。ZigBee是一种高安全、高可靠的无线数据传输技术，方便在各种电子设备之间进行数据传输[1-3]。

1.2物联网简介

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网应用的拓展，其架构可分为3层：感知层、网络层和应用层[4]。 感知层由各种传感器构成，如温湿度传感器、二维码标签、摄像头、红外线、GPS等感知终端，是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层是互联网、网络管理系统和云计算平台等组成的数据传输部分，是整个物联网的中枢，负责传输和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户之间的接口，它与行业需求结合，实现智能化人机交互。

综上所述，基于ZigBee的物联网技术在智能粮仓监控系统设计中应为首选技术，两者有机结合、优势互补，具有很强的现实意义和应用价值，可为本系统的设计提供经济、科学、适用的解决方案。

2基于ZigBee技术的智能粮仓监控系统设计

2.1系统总体框架

智能化粮仓是粮食储藏的先进手段和方法，其应用良好具有很强的社会意义，能产生较大的经济效益。系统要求具有使用安全、控制可靠、运行稳定、扩展性强等优点。笔者经过走访省內多家粮库，在充分了解粮食储藏要求的基础上，对温湿度、防虫等关键要素进行梳理，从实际应用出发，坚持科学、方便、经济、易用的设计原则，把基于ZigBee技术的智能粮仓监控细分为4个子系统，分别为无线传感网络系统、数据分析处理系统、智能控制系统和人机交互系统。

基于ZigBee的无线传感技术为智能粮仓环境监控和数据采集提供了很好的途径，可避免管理员进粮仓凭经验而引发的误判。系统通过分布在粮仓不同位置的各种传感器，把采集到的环境数据通过ZigBee节点汇集到中心节点，经过智能网关连接到3G通信网络，实现与控制主机之间实时、安全、高效地通信；主机对采集到的环境数据进行自动处理和科学分析，提供实时监测状态、历史报表等信息供管理员参考；系统把监测到的环境数据与管理员设置的阀值进行比较，如果采集到的环境数据不在阀值范围之内，则分析粮仓环境变化，自动启动预警装置，在继电器控制下，通风降温等环境调节设备自动运行，直到新采集到的环境数据达标为止，从而防止粮食发热、霉变、虫害等情况发生[5]。本系统允许管理员足不出户，远程控制，实现粮仓管理智能化。系统结构框图如图1所示。

2.2无线传感网络系统

无线传感网络系统是智能粮仓监控系统的前导，是信息采集核心部位，为粮仓环境数据监测和设备控制提供第一手资料。在粮食储藏过程中，粮仓内的温度、湿度、气体成分等都会对粮食品质产生重要影响。无线传感网络系统通过在粮仓内不同位置设置传感器节点，对粮仓内部温度、湿度、微振及视频等数据实时采集，并通过ZigBee技术传送到中心节点，再经网关和3G网络传输到服务器。这种部署具有灵活性强、扩展方便、能耗少等特点，其结构主要分为供电模块、传感器模块、无线通信模块和A/D模块4个部分（图2）[5]。供电模块为传感器供电，一般用5 V锂电池，可维持60～180 d；A/D模块把传感器采集到的模拟信号转化为数字信号，便于在网络上快捷、安全地传输。整个ZigBee网络节点工作过程如下：首先初始化，协调器参与并建立无线网络后，再通过路由器（FFD）和终端设备（RFD）发现网络，最后建立起连接并开始数据采集和发送。ZigBee节点采用间歇式工作模式，以达到环保节能的目的，有任务时则采集传感器数据和接受来自协调器的控制数据，没有任务时则进入休眠状态，节点功耗降到最低。

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主要传感器工作过程如下。

2.2.1温度检测智能粮仓温度检测采用AD590传感器，该传感器的输出电流会随着温度的变化而变化。工作原理：AD590传感器通过与10 kΩ电阻连接，把电流转化为电压值，电压信号经过A/D转换，由模拟信号转化为数字信号，经无线网络传送到主机进行分析处理。AD590温度传感器设计科学，应用成熟，具有传输距离远、线性度好、精度高等特点，其测量范围可达-50～150 ℃之间。

2.2.2湿度检测智能粮仓湿度检测采用HIH-5030/5031系列传感器，该传感器是相对湿度值的线性电压输出，热固塑料外壳、激光调整互换，设计上具有低功率、高精度、响应快、稳定好、漂移小、抗化学性等特点。工作原理：当传感器所在位置湿度发生变化时，振荡电路提供正弦波信号，通过电压跟随器处理后输出电压值，电压信号经过A/D转换，由模拟信号转化为数字信号，经无络网络传送到主机进行分析处理。

2.2.3声音（微振）检测声音（微振）检测采用HX-SLM3虫害声音传感器，利用粮食生虫后，虫子运动产生声音的特点，采集粮仓虫害数据。该传感器内置1个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容变化，从而产生与之对应变化的微小电压，这一电压随后被放大成0～5 V，经过A/D转换成数字信号，通过无线网络传送给主机进行分析处理。工作原理：传感器采集到声音信号，通过神经网降噪技术除去信号中的噪音，进行幅度归一化，从抽样数据中利用静音分离出独立的样本。为保证取样数据能准确地反映虫子运动，用自适应抵消器抵消环境噪声，即把一个声音传感器放在谷堆里，一个传感器放在谷堆外，谷堆里的传感器提供环境和虫子双重原始声音输入，外面的传感器只提供环境声音（即噪声）输入，两者叠加，最终环境噪声被自适应地过滤掉，留下了虫子的声音。

2.2.4视频监控视频监控模块前端采用市场上成熟的高精度网络摄像头，带红外功能，360 ℃自控制旋转，可手动变焦，采用最新节能电路，低功耗，发热小，具有较长的使用寿命。采集到的图像经A/D转换成数字信号，通过流媒体服务提供网络监控。用户可以通过3G手机或电脑，随时随地查看仓库内部的实时图像，对仓库进行远程监控。

2.3数据处理系统

数据处理处于系统后台，是整个智能粮仓监控系统的核心，也是指挥环境调节设备运行的中枢，其数据处理流程决定了智能粮仓监控系统软件的设计。本系统管理软件采用 VC++ 开发，分为前台用户界面和后台数据库组成。数据处理系统工作流程如图3所示。首先采集数据准备就绪，系统接收传感网络采集到的粮仓环境数据，经过A/D处理转化为数字信号，通过网络传到服务器并写入后台数据库，服务器对数据进行存储、分析、比较和挖掘，与管理员预先设置的阀值进行比对，如不在正常范围之内，管理员会收到系统自动发送的预警信息，同时系统自动启动相应的设备进行环境调节，直到新采集到的环境数据达标为止；如传感器采集到的粮仓环境实时数据中温度高于20 ℃或空气湿度大于70%，系统会向管理者手机发出预警短信，并智能开启鼓风机、空调等设备进行环境调节，直到粮仓环境达到正常值才停止设备运行。仓库管理员可以通过控制终端查询任一传感节点状态、实时环境数据和历史数据。

整个数据处理系统设计本着确保实用、节省能耗的原则，采用定时采集数据的工作模式，即在传感器节点上设置断点，间歇性启动数据采集和发送任务，每完成1次采集和发送后，进入一段休眠状态，休眠时间间隔可以由管理员自行设置，时间到了再唤醒，本系统设计的是5 min采集和发送1次数据。

2.4智能控制系统

智能控制系统由环境调节设备和继电器控制电路组成。该系统中环境调节设备主要分2个部分：一是粮仓温湿度的调节。由系统通过启动空调与鼓风机来实现，当粮仓温湿度不在正常的阀值范围之内时，则启动进出口鼓风机，通过风机及粮仓内的通风管道使冷却后的空气吹过粮堆形成对流[6]；如果风机启动后仍不让环境数据达到正常范围，则要开启空调进行降温与排湿；如果粮仓空气太干燥，还可以配加湿器进行调节。二是粮仓虫害的監控。粮食生虫后，其爬动会产生声音，如果采集到的环境数据中有微振，则开启搅拌设备和喷药设备，以达到及时杀虫的目的，避免虫害进一步扩大。

继电器控制就是控制环境调节设备的运行或停止。工作原理：当检测到环境数据不在预设阈值范围内，则输出低电平信号，经驱动器加到光电隔离器TLP521-4的输入端引脚，当光耦加载的电压超过3 V时就会产生光信号，将光信号转为电信号，经三极管放大，控制继电器打开环境调节设备开始工作；当检测到信号输出在预设阈值范围内，则发出高电平信号，控制环境调节设备停止工作[6]。继电器控制电路图见图4。

2.5用户交互系统

用户交互系统直接面向用户，实现人机对话，因此在界面设计上要集方便、美观为一体，简单易学，便于操作。本系统主界面上设有：环境阀值设置、权限设置、历史数据分析、报表打印、设备控制、视频调用、实时数据显示等。粮仓管理员可以通过PC、PAD或智能手机随时随地访问系统，对数据进行统计分析，形成数据仓库，为粮仓科学化管理提供决策依据，实现足不出户地远程管理。

3运行测试

3.1测试准备工作

在粮仓内放置温度传感网络节、湿度传感网络节点各1个、声音传感节点1组、装好应用软件的控制主机1台；ZigBee 网络通过网关与3G网络相连，控制终端与服务器连接正常，各种环境调节设备准备就绪。一般情况，粮食最佳保存环境为温度低于20 ℃，空气湿度小于70%。

3.2测试结果

试验开始前，将温度传感器、湿度传感器分别放置在粮仓2个角落，离地面距离为粮仓净高一半；声音传感器1个放在谷堆里，1个放在谷堆外；接收设备放置在控制室实验台上，距离传感器发送模块30 m左右，ZigBee中心节点通过网关与3G网络相连[7]。试验开始后，管理员通过软件能够直观地看到粮仓内各监测点的环境数据，并通过调节阀值，启动相关环境调节设备，基本实现了粮仓智能化的远程监控。在3 h的试验过程中，各试验传感网络节点每5min采集1组数据并发送，各节点共采集发送36条记录，在远程监控主机上接收到34条记录，传输准确率达94.44%，完全满足系统运行要求。运行画面截图如图5、图6所示。

4总结

本监控系统基于ZigBee技术，设计了粮仓智能监控网络和管理软件；完成了对粮仓温度、湿度、虫害等相关环境数据的采集、传输、分析和处理，有效解决了目前粮仓管理因经验主义、人工防治等而引发的高出错率、高成本的缺点；运用3G无线互联网技术，建立了粮仓管理的后台数据库，为粮仓管理员提供随时、随地，跨跃时空的工作模式。试验结果表明，系统数据采集传输可靠，环境数据精确，运行成本降低，具有推广的意义和价值。下一步将增加传感网络节点，扩大ZigBee网络覆盖范围，以实现粮仓更多环境数据的精确采集[8]，并把该设计进一步应用和推广。

参考文献：

[1]滕志军，何建强，李国强. 基于ZigBee的智能农业管理系统设计[J]. 湖北农业科学，2013，52（3）：681-684.

[2]徐亚峰，刘焕强，顾晓峰，等. 基于ZigBee和GPRS的远程水质监测系统的设计与实现[J].江苏农业科学，2013，41（3）：328-331.

[3]李鑫，戴梅，佟天野. 基于无线传感器网络的自动增氧控制系统研究[J].江苏农业科学，2013，41（6）：382-385.

[4]刘家玉，周林杰，荀广连，等. 基于物联网的智能农业管理系统研究与设计——以江苏省农业物联网平台为例[J]. 江苏农业科学，2013，41（5）：377-379.

[5]吴昊，李红宏，闫传平，等. 基于Zigbee的无线环境感知系统[J]. 信息技术，2010（1）：20-22.

[6]朱高中. 基于单片机的粮仓温湿度远程监控系统的设计[J]. 湖北农业科学，2013，52（3）：677-681.

[7]吴春蕾. 粮库温湿度智能检测系统的研究[D]. 天津：河北工业大学，2006.

[8]杨柳，毛志怀，蒋志杰，等. 基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统[J]. 农业工程学报，2012，28（4）：155-159.

基于课程标准的教学设计 篇4

【课题名称】

人教版义务教育课程标准实验教科书小学语文六年级上册第九课《穷人》。【标准相关陈述】

1.基于课程标准

《语文课程标准》阅读教学中提出“ 教学时注意结合课后思考练习题，关注人文内涵，体会思想感情”、“把握文章主要内容，体会思想感情，领悟表达方法”、“抓住关键词句，深入理解课文，体会表达效果”。结合这一要求，我在设计本单元教学时，除了基本字词的讲解，更侧重于让学生对表达方法的领悟和的思想情感的体会。这也是符合六年级学生发展能力的一项要求。

2.基于教材特点

《穷人》是俄国著名作家列夫•托尔斯泰写的一个短篇小说。当时，俄国劳动人民处于沙皇的黑暗统治之下，生活极度贫困，但是他们心地善良、情操高尚。课文记叙了渔夫和她的妻子桑娜关心、同情邻居西蒙，在西蒙死后毅然收养了她的两个孤儿的故事，反映了穷人纯朴善良的同情心和乐于助人的高尚品质。本文在写作上特色鲜明，通过对环境和人物心理、对话的描写，刻画了栩栩如生的人物形象。特别是用多种方式细腻地刻画人物的心理活动，既有直接心理描写，又有间接心理描写；既有错觉、幻觉的运用，又有景物描写衬托人物心理，感人至深。教学时，创设情景，让学生走进文本，理解内容，在此基础上，从内容中想开去，让学生在深挖文本的过程中，真切地感受，做到入情入境。

3.基于学生实际

六年级的学生已具有一定的自学感悟能力，能把握课文的主要内容，体会文章表达的思想感情，并能对课文中不理解的地方提出疑问，初步感受作品生动形象和优美的语言，关心作品中人物的命运和喜怒哀乐。而本文在写作上特色鲜明：通过环境和人物心理、对话的描写，刻画人物形象、抒发真情的写法。作者这种高超的艺术技巧对于六年级学生，理解起来具有一定的难度。【学习目标】

1、学会本课10个生字，正确读写“搁板、帐子、抱怨、、掀起、寡妇、揍打、魁梧、倒霉、后脑勺、熬”等词语。

2、学习作者通过环境和人物对话、心理的描写，表现人物品质的写法。

3、在阅读中感受桑娜和渔夫的勤劳、淳朴和善良，学习他们宁可自己受苦也要帮助他人的美德。【学习重点】

1、理解课文内容，感受桑娜和渔夫的勤劳、淳朴和善良，学习他们宁可自己受苦也要帮助他人的美德。

2、学习作者通过环境和人物对话、心理的描写，表现人物品质的写法。【学习难点】

练习续写课文。【学习准备】

（一）多媒体课件。

（二）学生课前准备：搜集关于列夫•托尔斯泰的资料.【课时预设】 两课时 【评价方案】

针对确定的学习目标，力求评价的可操作性和可检测性。在评价上主要采用课前预习检测和课堂随机观察两种途径。

目标1：检测学生搜集的有关托尔斯泰的资料，课堂上通过小组交流、展示等形式让学生了解作者和当时的社会背景。

目标2：检测学生对课文生字、词语的把握，通过个人读、小组读、组词、解释等形式对学生进行测验。

目标3：检测学生理解课文情况以及对课文的写作方法的掌握，让学生学会判断文中的描写属于哪一类，学习作者的写作方法以及在那种情况下适合用什么样的表达方式。

目标4：关注的是“情感态度价值观”，这是目标中的比较高的要求。希望学生能够理解文中主人公的高尚品德并受到感染，进而在自己的成长过程中吸取优秀的品质。

【学习活动方案】第二课时

一、出示课题，回顾复习回忆文章写了一件什么事？

师：《穷人》一文的写作年代，正是俄国历史上阶级矛盾空前激化的时期。封建农奴制一步步地崩溃瓦解，广大人民对沙皇专制的反抗斗争日趋高涨，逐渐形成了俄国资产阶级民主革命的高潮。在这个时期，贵族、资产阶级吮吸人民的血汗，生活奢华而道德堕落，广大劳动人民生活极端贫困。

二、理解：“穷”人（精神上的富有）

１、课文只写了穷人的穷吗？你认为他们穷吗？

２、默读课文，说说桑娜和和她丈夫给你留下了什么样的印象？（善良、爱帮助人、勤劳、宁可自己受苦也要帮助别人、有同情心、淳朴……）

师：广大劳动人民生活虽然极端贫困然而他们的道德情操却高尚淳朴，他们不是穷人！

３、你是从作者的哪些描写中感受到的？（环境、人物对话、心理活动。）

４、请找出描写环境、人物对话、心理活动的句子，用“──”勾出来。

三、细读重点句，体会人物的高贵品质并感情朗读 １、交流描写环境的句子： 课件出示：

⑴屋外寒风呼啸……五个孩子在海风呼啸中安静地睡着。

读了描写环境的句子，你能体会到什么？（桑娜虽贫穷但很勤劳）

从哪些词语体会到的？那就通过读把你的感受表达出来。⑵对西蒙家场景的描写。

（西蒙的贫穷艰难使她无法给予孩子更多的爱，但她尽到了母亲的职责。）

２、描写心理活动的句子： ⑴桑娜沉思……

桑娜在继续等待丈夫的时候想到了哪些？ ⑵她忐忑不安地想：……

为什么会想到这些？这里如此多的省略号有什么作用呢？

（由于桑娜家庭的贫穷，由于桑娜热爱丈夫、同情孤儿，所以才会有如此复杂的心理活动。虽然桑娜的内心活动十分复杂，但是收养孤儿的决心没有动摇。）

学生围绕省略号进行合理想象，体会桑娜善良的好品质。读了描写心理活动的句子，让我们看到了桑娜矛盾的心理世界。她先是激动，继而紧张、担忧甚至责备自己，最后坚定的复杂心理。那你们能不能把这个矛盾的心理过程通过读展示出来呢？抽生读。⑶“她的心跳得很厉害，自己也不知道为什么要这样做，但是觉得非

这样做不可。”你觉得呢？从中你体会到了什么？

３、不仅桑娜有高尚的品质，文中还有谁有？找出描写人物对话的句子，体会渔夫高尚品质。

⑴分角色朗读桑娜和渔夫的对话。⑵说说自己体会到了什么？

（读了人物对话的句子，我们被桑娜和她丈夫的善良，乐于助人的品质所感动。自己都过得不容易，还要领养别人家的孩子，这种宁可自己受苦也要帮助别人的品质实在让人感动。）⑶同桌分角色读：

读完后，你有什么疑问？两个“沉默”各有什么含义？

（第一次，当丈夫走进屋时，本来焦急盼着丈夫归来的桑娜，现在却不敢抬起眼睛看他；当丈夫询问她在家的情况时，她脸色发白，说话断断续续，丈夫平安归来，该有多少话要说呀，而现在却变得沉默，是因为桑娜不知怎么向丈夫说出抱回孩子的事，她正盘算着从何说起，这种沉默正掩盖着桑娜内心的激烈斗争。

第二次，桑娜向丈夫提起西蒙死了，谈到她留下了两个可怜的孩子，她沉默是带着试探意图，想看看丈夫对这件事有什么反应。）⑷课件出示：“哦，我们，我们总能熬过去的！”

这个熬字说明什么？（他为了抚养邻居家的孩子，准备过更艰苦的日子，准备付出更多的劳动。他与妻子同样有着一颗甘愿自己受苦也要帮助他人的高尚的心。）４、小结：

课题是穷人，可文中没有一个“穷”字，但我们处处可以感受到穷人的贫困与艰辛。同样，全文没有一句赞美的话，然而穷人的高尚品质却被表现得感人肺腑。因此，我们不得不佩服这位伟大的文学家的

文学功底。

评：环境、心理和语言的环节可以灵活调换。抓住本段的重点句，让学生从这朴实的语句中深入领会桑娜渔夫善良的心；再引导学生用圈、点、勾、画法找出环境、语言和心理活动的描写，并着重理解桑娜抱孩子后忐忑不安的心情。这一段是全文的重点，最能突出桑娜美好的心灵，最能表达桑娜复杂、矛盾、忧虑不安的内心世界。还是从“穷”字入手，紧扣文眼，让学生理解他们道德情操的高尚，精神世界的富足，对比出了那些腐化堕落的所谓的贵族才是真正的穷人。

三、小结全文、续写课文

１、渔夫和妻子桑娜收养了邻居西蒙的两个孤儿，以后的日子将是何等的难熬，相信此刻同学们的心中都充满了无限的忧虑。请大家打开想象的翅膀，续写„桑娜拉开了帐子‟以后。２、学生续写。

四、推荐阅读

列夫•托尔斯泰的代表作有很多，老师希望你们在课余时间多多拜读他的作品，有《战争与和平》、《复活》等。

【评价检测】

交流续写，评价作品。

【板书设计】

穷：屋内装饰、吃穿、忙碌 穷

人

基于zigbee的课程设计 篇5

摘要：EDA技术结合数字电路课程设计课程是新教育改革的体现，创新的教学模式开启了学生的智慧，增强实践性与逻辑思维，激发学生热情。在阐述了EDA的特征及优势的同时，探究了它与数字电路课程设计的过程，最后对以新课程改革的观点分析课程设计的优势。

关键词：EDA技术 数字电路设计课 新课程改革

引言

随着社会科学技术不断发展，培养四有新人的重任略显重要。在日常生活中随处可见EDA技术的应用，电子信息时代，逐渐被HTML描述性语言代替。传统的理念及设计手段已经不能完全满足现代企业和社会的需求。在EDA(EleCTRonICs Design Automation）技术基础上，融入到数字电路课程是教育时代的要求，也是教学改革的新课程的要求。国家不仅重视创新发展，更注重培养人才，课程设计，直接影响学生的思想和培育。

1．EDA技术的特征及优势

1.1简单易于操作

计算机行业中，软件硬件的应用是相互结合的。那么，关于EDA技术应用的性质特征为整个设计过程简单可操作性强。在此方面涉及方面比较广泛，内容相对丰富，通过硬件描述与软件开发工具，实现特定的测试电路设计，在修改方面也达到便利的效果。

1.2产品的互换性强

EDA技术在设计上实现了逻辑编程器件，应用上可以自动的检测、编辑，以及对一些程序的重新建构，对其进行修改。设计芯片方法灵活性强，有别于传统的设计思路，在使用效率方面得到显而易见的效果。因而，产品的互换性较强。

1.3自动性能高

在传统的设计上，需要技术人员的操作，在人员辅助下操作完成设计。EDA技术设计突破以往的多人操作的难点，实现自动化设计。这不仅在人员调动方面节约了成本，而且实现了自动化设计。在性能上达到优化，测试全过程及及结果将会自动完成。

2．基于EDA技术结合数字电路课程设计的探究

2.1设计方法与要求

EDA在设计方法上遵循技术改革创新方式，将其传统的设计概念中，加入新的焊接模式的转变，达到了计算机自动化的性能；在设计要求上，运用于数字系统中，例如，在设计数字闹钟的过程中，增加了计时、整点报时等功能。在设计流程上，使用芯片也比传统芯片更实用。

2.2适配器件如何应用

这时代,EDA设计的特点，在底层配件上都尽显完善，适配对象包括布局线都进行了逻辑性操作。这增加了仿真设计的效果。根据所需要的设计文件类型，完成自动化设计过程。若设计有误，可自动下载编程，进行修改。可见器件的适配设计在实际应用中发挥其明显作用。

2.3编码电路与译码电路共占195个逻辑单元

数字电路课程设计应用在EDA中，通过目标系统，使用描述性编码完成设计工作，编译码电路在出错后会自动改错，编码电路与译码电路共同实现了逻辑性的功能，这个过程，体现了EDA技术在数字电路中越来越重要。

3.突破传统教学教程，注重能力的培养

3.1跟上时代脚步，注重教程改革

电路数字课程设计是电子信息专业的一门基础课程。教学课程方面，比以往的教学方案中增加更多互动模式，传教方式灵活简单易懂，注重培养学生的实践能力。目前，EDA技术涉及的领域遍布全国，它的发展已经步入科技前沿。

3.2根据社会需要，学以致用

数字电路课程设计，应用于实际生活的每个层面。在学校、医院、楼层、社区、企业、家庭、交通等领域中，随处可见，例如在医院里，病床疾病呼叫，还有密码解锁、楼层内的控灯、触摸延时灯、数字钟、还有循环彩灯以及在交通运输方面使用的交通灯等，要结合实际需求，达到教学与实践相结合。

3.3技术与课程设计相结合，利于能力的培养

DEA技术与数字电路课程设计的结合，在给学生逻辑思维上的灌输通通明朗。不论在教学教程上还是培育学生上都得到了实质性的提高。传统的数字电路课程设计制约了学生的分析能力，固定的教学模式，限制了学习设计思路，及其独立设计与组装的能力。因此，注重教学课程改革与培养实践技能成为发展趋势。

4高校开展EDA技术课程，教育教学不断完善

就目前状况来看，EDA技术的课程与实践课开展的十分普遍，对于高职电子专业人员来说，综合EDA技术的数字电路课程设计综合的实现了学生的应用能力，这是技术理论上的一场革命性的训练。新课程的培养目标理念深厚，这种教学方式，贯彻了“三个代表”的重要思想。

在课程上新改革，例如以往的法务部与税务部的分割线比较明显，而在大时代背景下，需要新型人才，也需要在企业中事倍功半，在以往的教程上综合了法务与税务的知识，在新课程的推动下，出现法务税务师，这不仅节约了人才，而且自身能力提高，实现个人独特的价值。基于EDA技术的数字电路课程设计理念也是如此，为节约人才与新型技术人员的培养提供可行性的策略。

总结

数字电路课程设计思路有两个，一个是仿真电路设计，一个是应用设计印刷电路板。课程设计的教程实践将会实现个人的独立设计与创新能力。能够培养具有逻辑性的思考和解决问题的高素质人才，提高学生积极性与学校热情，是实现基于EDA技术的数字电路课程设计的关键所在。

参考文献

基于zigbee的课程设计 篇6

内容摘要：本文从介绍培训的概念及理论研究的发展入手，分析了培训课程体系化构建的重要性，并对如何构建培训课程体系进行分析说明。

关键词：培训 培训课程体系构建

随着社会的飞速发展，在组织的人、财、物、信息四种资源中，人们越来越广泛地认识到人的重要性，以人为本的理念已渐渐深入人心，美国知名管理学者托马斯·彼得斯曾说：“企业或事业惟一真正的资源是人，管理就是充分开发人力资源以做好工作。”①员工是组织的血液，他或者使你的事业轰轰烈烈，或者使你碌碌无为。不同组织间的竞争即成为人才的竞争，人们对此已经达成共识。组织间对人才的竞争必然引起对人才的重新定位，以现代社会中人们掌握的科学、技术、专业知识的特点为主要标志，以字母或符号的造型来象征其主要特点的人才分类方法，提出了“X”“T”“I”型人才论，系统地掌握两门专业知识，并有明显的主要的交叉点、结合部的“X”型人才更受人们的青睐，而它显然是传统的学校教育所不能满足的，它需要走出学校的员工不断通过培训来求得自身的发展。我国高等学校教育普及率低的国情决定了从实践中产生的人才需接受新的培训来弥补自身知识的缺陷。社会在飞速发展，不断变化的组织环境也客观要求社会中的每一个成员时时刻刻都要接受培训才不致落后于时代。

一、培训理论的研究及发展

自从十一届三中全会后，全国的工作重心转移到经济建设上来，人们开始渐渐重视起培训工作，特别是在今天的市场经济下，对培训工作的研究愈来愈多，但何为培训，却是各抒己见，至目前并没有一个统一的定义，下面提供一些供研究参考。

培训：指向员工传授工作所需知识和技能的任何活动，是与工作有关的任何形式的教育。②

培训：指创造一个环境，使员工能够在这一环境中获得或学习特定的与工作要求密切相关的知识、技能、能力和态度。③

培训：指给新雇员或现有雇员传授其完成本职工作所需的基本技能的过程。④

总之现代培训指的是员工通过学习，使其在知识、技能、态度上不断提高，最大限度地使员工的职能与现任或预期的职务相匹配，进而提高员工现在和将来的工作绩效。

培训作为科研课题首先是在心理学和科学管理领域进行的。随后，培训理论随着管理科学理论的发展，大致经历了传统理论时期的培训（1900－1930）、行为科学时期的培训（1930－1960）、系统理论时期的培训（1960－）三个发展阶段。在传统理论时期，培训是以发展个人技术与态度为主，较少考虑个人与他人，或个人与团体的相互关系；行为科学理论阶段的培训，除了延续传统理论时期重视个人技术与态度的发展以外，更重视员工个人与他人之间的关系；到了20世纪60年代以后，培训理论进入系统理论时期，系统理论最重要的基本假设是系统对于外在环境的开放性，亦即将组织视为一个开放的系统，并且特别重视系统与系统间的适应与沟通。

90年代以后，组织培训工作可以说已是没有固定模式的独立发展阶段，现代组织要真正搞好培训教育工作，则必须了解当今的培训发展趋势，使培训工作与时代同步，当今世界的培训发展趋势可以简要归纳为以下几点：

其一，员工培训的全员性。培训的对象上至领导下至普通的员工，这样通过全员性的职工培训极大地提高了组织员工的整体素质水平，有效地推动了组织的发展。同时，管理者不仅有责任要说明学习应符合战略目标，要收获成果，而且也有责任来指导评估和加强被管理人员的学习。另外，培训的内容包括生产培训、管理培训、经营培训等组织内部的各个环节。

其二，员工培训的终身性。单凭学校正规教育所获得的一点知识不能迎接社会的挑战，必需实行终身教育，不断补充新知识、新技术、新 2 经营理论。

其三，员工培训的多样性。就是培训的范围已从企业扩展到整个社会，形成学校、企业、社会的三位一体的庞大的完整的职工培训网。培训的方式有企业组织的培训、有社会组织的业余培训、有大学为企业开办的各类培训班。

其四，员工培训的计划性。即组织把员工培训已纳入组织的发展计划之内，在组织内设有职工培训部门，负责有计划、有组织的员工培训教育工作。

其五，员工培训的国家干预性。西方一些国家不但以立法的形式规定参加在职培训是公职人员的权利与义务，而且以立法的形式筹措培训经费。

二、培训课程体系构建

在国外，政府和其它组织都十分重视培训，培训成为员工教育重要的一部分。据了解，美国100名员工以上的组织在1992年的培训开支为450亿美元，比1988年增长了12％。另外，国外培训经费在公司里所占比重很大。在90年代初，美国摩托罗拉公司每年在员工培训上的花费达到1.2亿美元，这一数额占公司工资总额的3.6％。目前，由于信息社会的到来，知识、技能的飞速更新，人们已经认识到培训不是一种特权或权力，而是一种需要，培训工作更是倍受重视，无论是理论上还是实务上都得到了迅速发展。

国内也渐渐认识到培训工作的重要性，但培训工作做得并不理想。随着学习型组织理论的广泛传播，越来越多的企业的职工教育培训工作不断发展与深入，目前很多企业的培训课程体系还停留在平面菜单的水平，所谓的课程体系只是根据课程名称，做些简单表面松散的混合拼接，课程与课程之间、课程与培训对象之间、课程与培训计划（规划）之间均缺乏符合人们认知规律的层次性、递进性，体现不出符合企业自身特点的内在相互联系，无法与企业人力资源开发和员工职业生涯规划真正有机结合。由此导致的后果是：课程堆砌越多，员工头绪越乱，学了前头忘后头，学了今年忘去年，要么重复，要么遗漏。问问培训管理者，3 三年前的培训与今年培训的区别与联系，估计多半答不出来。一旦培训管理人员调整或调离。已经辛苦几年的企业培训也就难逃断线迷路，重归原点的命运。如何构建培训课程体系的课题已经提到企业各级培训管理者的工作日程上来。为此，笔者在多方面研究的基础上提出 “三个培训系列、三个培训层次、三种培训类型、一个课程空间、多种培训模式”的三维培训课程体系模型。简称“三三一多”模型（见下图）。

详细说明如下：按照企业的特点，将企业培训以培训系列、培训层次、培训类型分别作为三个维度，即组成一个立体的培训课程体系空间。三个培训系列是按照一般国企传统，将职工队伍分为领导及管理干部、专业技术人员和技术工人这三支队伍而划分出的三个培训领域。三个培训层次是指按照企业行政级别和专业技术职称系列等惯例，三个培训系列均可划分为高、中、初三个培训层次等级。三种培训类型是指三个培训层次的培训内容均可按照培训性质划分为岗前培训、岗位培训、专题培训这样三种培训类型。其中：岗前培训是指新职工培训、各种岗前强制性培训、岗位任职资格培训、转岗适应性培训等。岗位培训是指在岗人员的岗位业务、知识、素质、技能、职业道德等方面的增新、强化、提高培训。如岗位定期性培训、岗位能力提升性培训、考察晋升性培训等。专题培训是指各种与国际国内政治、经济形势动态、科技发展趋势及成果、国家及行业的政策法规有关的适应性、普及性、拓展性培训。学历教育是指企业与高校合作办学开展的硕士以上研究生教育。这样的 4 划分基本上可以涵盖一般国企开展的所有培训。这个空间中的每个点均可延伸出一系列课程，所有培训课程均可在这个空间里对号入座，形成课程代码。按照X、Y、Z 三维坐标，每一门课程的代码都是唯一的，都对应着唯一的某个培训系列、某个培训层次、某个培训类型。每一门课程均包括培养目标、课程大纲，课程模板，师资介绍、课程题库、课时、学分、考核方式等内容。只要我们发动企业各单位组织力量，坚持紧密结合企业循环运做和人才培养的需求进行课程开发，逐年积累，这些课程的集合就会形成独具企业三支队伍特色的培训课程体系，成为企业进行职工队伍建设和人力资源开发的宝贵财富。多种培训模式是指上述三种培训类型在教学管理、办班形式、教学手段等方面均可有多种模式。在这个体系中，各部分之间是一种层层递进、环环相扣的关系，能够涵盖我们已经开展过的各种培训，能够将已举办过的各种不同对象、不同内容、不同类型的培训班整合成一个有机的整体。同时也为未来的培训发展预留了足够的空间。总体来说，运用这个体系，首先可以指导我们将企业各单位历年所办培训班按照这个体系的系列、层次、类型进行分类、归纳、统计，对号入座，从而使我们对企业培训工作的整体全貌和重点难点有更加明确和完整的认识，对各项培训任务的进展、重点、不足和需求等一目了然，准确掌握。其次，在制定新的培训计划时，可以按照这个体系，对各系列、各层次进行更有条理的总结梳理，对存在的欠缺不足之处进行更有针对性地整改，从而更增强制定培训计划的针对性，减少盲目性。

主要参考文献：

①彭剑锋、包政 主编，《人员甄选录用与培训卷》，中国人民大学出版社，1993年版。

②余凯成、程文文、陈维政 编著，《人力资源管理》，大连理工大学出版社，1999年版。

③张一驰 编著，《人力资源管理教程》，北京大学出版社，1999年版。

基于zigbee的课程设计 篇7

近年来,国家虽然非常重视煤矿安全生产工作,出台了一系列的法律和法规,但煤矿重大事故仍然时有发生。事故的发生给国家和人民带来了重大的经济损失,为了进一步减小人员伤亡和经济损失,设计并实现井下人员定位系统意义重大。

目前,市场上推出了不少用于井下人员定位系统的产品,如上海秀派电子科技有限公司推出的井下人员及设备定位系统。这些产品几乎都是采用RFID(Radio Frequency Identification)技术。这种技术存在通信距离短、读卡器价格昂贵等缺点,因此此类产品实际的定位效果并不佳。国外近几年更是推出了漏泄通信系统,如英国的DAC系统,此类系统普遍存在两个问题:一是没有充分利用漏泄通信可利用的频段(75 MHz或150 MHz);二是通信方式均为单工或半双工方式。针对以上问题,本文充分利用ZigBee[1]和嵌入式技术的优点设计和实现了用于井下人员的定位系统。

1 井下人员定位系统总体设计

井下人员定位系统的总体设计结构如图1所示。参考节点就是已知坐标位置的节点;移动节点就是不知道自身位置而要通过参考节点来定位的节点;网关节点既要配置参考节点的位置信息,又要接收移动节点的位置信息,然后再传给Web服务器;Web服务器则通过Internet传给远程的计算机。

2 硬件设计

2.1 节点硬件设计

参考节点和移动节点的原理框图如图2所示,主要由传感器模块、数据采集模块、无线通信模块以及其他一些外围电路组成[2]。而网关节点由于要和Web服务器连接,所以网关节点的组成要比参考节点的组成多一个串口模块,其组成如图3所示。

下面详细介绍节点各模块的组成部分。

2.1.1 处理器芯片

参考节点和网关节点的处理器芯片采用TI公司的CC2430芯片,CC2430在单个芯片上整合了ZigBee/IEEE802.15.4射频、内存和微控制器。

移动节点的芯片则采用CC2431芯片,CC2431的组成跟CC2430差不多,只不过多了一个定位引擎。此定位引擎根据RSSI(Received Signal Srength Indicator)和参考节点的坐标利用三边测量法计算出移动节点的坐标[3]。

2.1.2 传感器芯片

本项目由于只需要采集温度,所以这里只涉及温度传感器。温度传感器芯片采用瑞士Scnsirion公司生产的SHT11芯片,该芯片具有集成度高、接口简单、精度高、可靠性高的特点。

2.1.3 天线

采用的天线是通过SMA头连接的2.4 GHz天线。由于此时不能忽略微波反射和驻波等因素的影响,所以选择的传输线阻抗要与天线阻抗良好匹配。

2.2 Web服务器硬件设计

由于移动节点的位置信息要传给远程监控的主机,即要实现数据的远距离传输。所以本系统采用嵌入式Web服务器接入网的方法。Web服务器硬件组成如图4所示。

2.2.1 处理器芯片

Web服务器芯片采用Samsung公司生产的S3C44B0芯片。S3C44B0X具有低功耗和全静态设计的特点,特别适用于低成本和功耗敏感的场合。

2.2.2 以太网接口芯片

以太网接口芯片采用Realtek公司生产的RTL8019AS。它是一种全双工即插即用的以太网控制器,提供了能自动检测10BASE-T的RJ-45接口。

2.2.3 USB接口芯片

USB接口芯片采用Philips公司生产的ISP1161。ISP1161是专门为嵌入式系统实现USB HOST而设计的。它可以很方便地和RISC指令集处理器或数字信号处理器相连接。

3 软件设计

3.1 参考节点软件设计

参考节点的坐标位置是固定的,它不参与定位计算,其工作流程如图5所示。

3.2 移动节点软件设计

移动节点通过接收参考节点的RSSI的来实现自身的定位。其工作流程如图6所示。

3.3 网关节点软件设计

网关节点的工作流程则如图7所示。从图7可知,网关节点除了要接收PC对参考节点的配置信息外,也要接收节点的反馈信息。

3.4 Web服务器软件设计

Web服务器采用μClinux操作系统设计。μClinux基于Linux内核开发,它主要用于无存储器管理单元(MMU)微控制器的设计中。它具有稳定性好和丰富的API等优点。

Web服务器的软件设计流程如图8所示[4,5]。

3.5 Web服务器界面设计

Web服务器界面结构如图9所示。在图9中,只有“节点配置”和“定位查询”采用动态页面实现,所以它们各自链接不同的CGI程序;其余均采用静态页面实现。

由于采用的是HTML多框架结构,所以所有的HT-ML文件以及需要链接的图像文件均要放入“/mC-linux-dist/vendors”路径下的tmpt文件夹内。

4 系统测试

为模拟井下人员定位,系统的测试环境选择有人员流动2 m×10 m的走廊来进行实验。具体的实验步骤为:

1)把10个参考节点放置在走廊的两边;

2)通过PC给参考节点配置坐标位置;

3)将移动节点放置在参考节点的区域内;

4)在服务器界面中查看移动节点的定位信息。

在走廊人流量不同的时刻进行了多次实验,发现人流量越少的情况下,定位越精确。这主要是由于人员走动及其吵闹声对RSSI造成的影响。表1给出了移动节点在人员流动较少情况下的定位情况,从表1可知,移动节点的定位误差均在0.5 m范围内。

5 小结

井下人员定位系统是煤矿企业安全生产的重要保障。提出的基于ZigBee的井下人员定位系统能够对井下人员实时跟踪和定位,因此系统能够提高煤矿安全管理和日常生产工作。

摘要：针对现有煤矿系统产品的不足,提出将ZigBee和嵌入式技术运用于井下人员定位系统中,并较详细地介绍了系统的硬件和软件设计分析。实验结果表明,该系统能够实现对井下人员的定位与管理,提高了煤矿安全和生产工作。

关键词：无线传感器网络,ZigBee,嵌入式,定位

参考文献

[1]王锐华,于全.浅析ZigBee技术[J].电视技术,2004,28(6):33-35.

[2]刘杰,李长录.基于ZigBee技术的矿井人员定位应用研究[J].煤矿安全,2008(12):71-73.

[3]TI.CC2431-system-on-chip for2.4GHz ZigBee/IEEE802.15.4withlocation engine[EB/OL].[2011-05-05].http://focus.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/cc2431.pdf.

[4]刘安昱,温晓辉,刘志红.基于S3C44B0X的mClinux的移植究[J].单片机与嵌入式系统应用,2003(12):76-79.

基于zigbee的课程设计 篇8

关键词：ZigBee；火灾监测；智能楼宇智能楼宇概念主要是通过将楼宇模仿人的智能机理而提出的，为了实现楼宇控制的智能化发展，必须不断引进各项全新的监测技术。采取新型的无线传感技术ZigBee，进行收集大量的数据作为充分的调控基础，从而实现安防管理和能源控制。能源控制任务主要在于进行管理楼宇的照明、空调等设备，安防系统主要是加强火警、盗窃类事件的报警处理。现阶段，有线与无线两种方式作为主要的数据传输手段，尤其是新型的zigBee作为一种先进的无线传感技术得到了广泛的应用，其应用优势在于能源消耗少、安装简单方便、维护快捷等。

一、ZigBee技术概述

ZigBee技术作为一种无线网络技术，主要用于中短距离无线系统的双向传输，2.14GHz、868MHz、915MHz等作为主要的工作频段。ZigBee技术可实现数据输出、控制命令输入等功能，满足传感器各种需求。基于AdHoC的路由协议，其主要特征在于数据速率低、功耗低、近距离等，可实现网络维护成本的最小化，实现网络的自我维护效果。

二、方案设计

（一）监测参数的选择。智能楼宇的智能化数据采集系统具有明显的多元化特征，本系统通过多点温度样值进行测量。智能化的大型楼宇，采取单监测点无法提供完整的信息。本研究通过基于无线传感网络的多点温度监测系统，从不同的角度进行采集数据，多结构安置传感器节点，才能全面监测所有的数据信息，综合判断所有的信息。

（二）系统架构。网络协调器、网络路由器和网络终端设备作为zighee中定义的三种设备，为了增强网络的简单性，延长节点的使用周期，必须科学调整传感器节点的数量与位置。本研究将星型拓扑应用于系统路由节点和终端节点之间，将网状拓扑应用于协调器和路由节点之间。

三、系统实现

（一）硬件实现。在系统开发过程中，采取H F-C C 2 4 3 0 z D K z ig Be e开发套件、D s l s B2 0 数字式温度传感器，进行采集温度数据，同时，通过c c2 43 0模组进行测量温度，将每个模组进行连接相应的温度采集传感器，利用路由节点将数据发至协调节点。

（二）软件实现。在实现软件设计中，网络协调器初始化信道时，产生不冲突的域网络标识符PANlD，且MAc层 会受到由网络层给定的网络管理试图发送的0x0 0 0 0作为地址。此系统采取阂值触发机制进行发送数据，温度大幅度下降，有效维持了较低的功耗，实现了整个系统无线通信的低消耗。

通过实现硬件与软件，可获取芯片内部的电压与测量到的温度数据，并传输到H F z-s m a r t RF0 4E B M的L c D屏移动终端，最终获取检测区域温度数据信息。

四、总体设计

（一）系统总体结构及各部分功能。楼宇的探测器节点、路由器、系统协调器、系统中心控制组成了本系统的重要组成部分，探测器节点主要是通过温度的变化，加强对火情的判断。结合实际的楼宇结构，将其设置于楼宇内不同的房间中。路由器在完成数据外传输的同时，还具备完成探测器节点的功能。协调器进行整理接收的信息后，通过有线方式结合系统中心控制器，进行传输数据。中心控制器可加强对楼宇内所有实时信息的检测。本系统中，ZigBee无线网络的主要构成部分包括探测器节点、路由器及协调器，各个部分直接通过无线方式进行传输信息。协调器通过串口通信方式，将获取的信息传输给系统中心控制器，并反馈于相关的工作人员，以实现良好的楼宇火灾监控功能。

（二）系统设备间的通信。本系统的各个探测器节点，利用路由器将区域的状态信息传输给调器，协调器经过汇总全部的节点信息，并传递向控制器，从而实现了楼宇的火灾监测能。在系统运作中，探测器、路由器、协调器及控制器之间实现有效的信息传输，实现各项监测功能。系统中各个节点进行信息传输时的功能主要体现如下：①节点登录。在建立ZigBee无线火灾监测网络过程中，首先是采取协调器进行组建网络，并安装在楼宇内部的探测器中，最终应用于该网络当中。在网络中置入探测器后，首先进行搜索附近的网络，将最短路径的路由器置入网络中。探测器将搜索信息发送给协调器，并进行保存基本信息，为节点的管理提供充分的依据。②汇报工作状态。工作状态信息可确保各个探测器节点的正常运行，正常连接各个协调器。在组成系统网络后，协调器进行接收该节点的状态信息，并进行保存此节点发送状态信息的次数，以增强查询的方便性。在相应的时间内，协调器会进行查询各个探测器节点的状态信息，在节点未向协调器发送状态信息的情况下，协调器将会主动要求该节点将状态信息发送给协调器。在发送请求信息的情况下，探测器节点未向协调器发送状态信息，则通过协调器会发现探测器节点发生故障，并显示相关的信息。③警情汇报。系统正常工作后，探测器节点将会收集相应的温度信息，并进行判断该范围内是否发生火情。在发现火情产生的情况下，探测器节点会在第一时间通过路由器接，向协调器发送相关的告警信息。协调器接收告警信息后，将进行更新探测器节点的状态信息，并向控制器传送该告警信息。控制器接收到告警信息后，将会显示MAC地址、地理信息等火情节点基本信息。此时，监控人员通过了解控制器显示的探测器节点信息，从而采取相应的火情处理方案。另外，控制器同时还会给发生火警的探

测器节点发送确认信息，探测器节点将会作出相应的动作，比如闪灯提示火情的位置，利用通过路由器及协调器向控制器传递确认消息，以实现良好的警情汇报功能。④节点联动控制。在系统运作过程中，探测器节点发现有火情产生，并反馈于控制器，将向系统内的节点发送控制信息，比如通过闪灯等操作，以改变火灾现场的节点的休眠状态。实际的操作如下：在出现火情后，控制器向节点发送控制信息，节点将退出休眠状态，实现节点的联动，直到

消防工作人员的到来。在解除警情后，控制器将会向节点发送相应的复位命令，节点将会解除最初的报警状态，并实现复位操作，从而进入稳定健康的工作状态。

结束语：随着社会经济的全球化发展趋势，智能楼宇概念的内涵和外延逐渐丰富化、多元化，不断为住户提供更加舒适安全的生活方式。ZigBee作为一种全新的通信技术，其应用可进行综合处理传感器数据，有效减少了数据传输流量，实现节点的低能消耗量，从根本上保障系统火灾报警精准率的提高。综上所述，通过将传感器作为终端的数据采集手段，采取zig

Bee无线传输技术作为媒介，进行设计温度监测系统，从而为智能楼宇高管理提供充分的技术支撑。

参考文献：

[1] 赵文静.基于ZigBee技术的智能楼宇监测系统的设计[D].杭州电子科技大学,2010.

[2] 朱科,吴荣庆,邱扬.基于ZigBee技术的智能楼宇火警监测系统的设计[J].科技传播,2012,17(13):203-204.