《物联网应用系统设计》课程教学大纲.docx

物联网应用系统设计教学大纲一、课程基本信息课程名称物联网应用系统设计Des ign of Internet of Things Applical ion System课程编码CST422121030开课院部计算机科学与技术学院课程团队硬件技术基础课程教学团队学分3.0课内学时56讲授32实验24上机0|实践0课外学时0适用专业物联网工程授课语言中文先修课程程序设计（C/C+）、数字逻辑电路、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、单片机原理与技术、传感考 网络导原理及检测技术、无线传感器课程简介 （限选）物联网应用系统设计是物联网工程专业的一门专业基础课。本课程目的是让学生掌握物联网开发技术基本过程,掌握并灵活运用 物联网的关键技术包括：射频技术、传感器及检测技术、无线传感器网网络、无线通信技术、数据融合技术、云计算技术等，进行物联网 应用系统的设计与开发。本课程的学习使学生了解并掌握物联网应用系统设计基本方法，为将来从事物联网工程的规划、设计、开发与应用打下基础。本课程 的应用性和实践性较强，注重理论与实践相结合。利用物联网技术可以科学的解决我国环境问题、资源、民生等问题、物联网的发展给人 类社会自身发展带来的机遇和挑战。我们的学生将来在这样一些领域成为领军人物，让学生了解这些问题所具有的学科内涵,以及如何用 物联网解决这些问题的技术路径，将采成长为国家株梁.*Design of Internet of Things Application * is a professional basic course for Internet of Things engineering major. The purpose of this course is to enable students to master the basic process of Internet of Things development technology, master and flexibly use the key technologies of internet of things, including radio frequency technology, sensor and detection technology, wireless sensor network, wireless communication technology, data fusion technology, cloud computing technology, etc. to design and develop Inlernet of Things applicat ion system.The study of this course enables students to understand and master the basic design methods of Internet of Things application systems, laying a foundation for future planning, design, development and application of Internet of Things projects. This course has strong applicability and practicality, focusing on the combination of theory and practice. The use of Internet of Things technology can scientifically solve China's environmental problems, resources, people's livelihood and other issues, and the opportunities and chailenges brought by the development of internet of things to the development of human society itself. Our students will become leaders in such fields in the future, so that studentscan understand the subject connotation of these problems and the technical path of how to solvo those problems with the internet of things, and become the pillars of the country in the future.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要目R指标点任务自选1Ml目标1 ：要求学生能够根据物联网基础理论实践知识.采用RYR单片机或者树莓派为控制器，加入传 感器以及网络传输模块.结合物联网具体应用，自主开发一个小型的物联网工程项目。是3.22M2目标2:熟悉物联网应用系统的开发过程及开发工具,能够根据实际问题,优选设计方案,确定设计 目标，在调试过程中，要善于发现问题.并找出解决办法.从中摸索出调试的一般方法和规律，给 出优选目标。是3.33M3目标3：能够根据目标要求设计实验方案.构建实验系统.安全地开展实验,正确地采集和处理相关 实险数据并撰写实验报告，在实验过程中培养学生严逆的工作态度和脚踏实地的工作作风。物联网 用用选题要契合我国社会发展特点.达到服务社会的目的.做到专业学习和爱国主义的统一。是6.34Ml目标4：理解所实现的物联网项目对生产的意义，了解地理信息系统和云计算架构,理解物联网安 全，培养良好的学习态度和习惯。是7. 15M5目标5；掌握物联网风险来源和安全策略,了解协议的安全性,设计物联网内容符合公俗良序。是7.26M6目标6：项目实施分团队进行，进行报告及答辩；培养学生之交流能力，能够正弱表达项目设计实现 思路，理解团队中每个角色的含义与职责“帮助学生树立社会责任感，扎实提升个人写作能力，不 断提高就业竞争力,为社会贡献自己的力量.是9. 1三、课程内容序号章节号标遨课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1宠概述本章堂点难点：物联网的体系结构、物联网技术体系结构、物 联网的特征。/21. 11.1物联网架构物联网的特点、物联网的分类、物联网体系架构.Ml2讲授/31.21.2应用领域及应目前生产、生活中典型的应用领域及应用案例Ml2讲授/用案例41.3L3关键技术传感器技术、RFID标签' 嵌入式系统技术、计算机网络技术、 移动通信技术、智能控制和智能数据处理技术、位置服务技 术、信息安全技术。M2. M31讲授/5第2章第2章语言基础本箪重点难点：物联网开发各类语言使用设计方法。/62.12. 1伪指令符号定义伪指令、数据定义伪指令、汇编伊制伪指令M21讲授/72.22. 2 ARM汇编语言ARM汇编语言、ARY汇编语言的程序结构及子程序的调用、ARV 指令简介、嵌入式C语言、简单C语言程序的构成、ARM汇编 语言与C/C计的混合编程。Ml2讲授/8第3章第3堂开发环境与工具本章里点难点：物联网开发软件环境及使用。/93. 13. 1 Keil Vision6Keil Vision6开发环境的使用介绍。M21讲授/t103.23. 2 Protel 99SEProtel 99 SE开发环境的使用介绍。M21讲授/113.33. 3 Proteus 7Proteus 7开发环境的使用介绍，M21讲授/123.43. 4 Arduino IDEArduino IDE简介、Arduino IDE的特点及使用M22讲授/13第4章第1章物联网系 统架构本章重点难点：物联网系统构架设计及实现。/144. 14.1物联网系统结 构物联网体系架构架设，一般架构方法.2讲授/154.24. 2典型云计算平 台了解云计算架构.租用阿里云、腾讯云、百度云等M41讲授/16第5章第5至数据采集 和系统控制本章重点难点：基本数据采集及控制的性能特点和自动检测技 术。/175. 15.1数据采集简介物联网系统组成、系统实现的功能。M31讲授/185.25. 2数据采集和控 制系统数据采集模块、数据显示模块、串口通信模块、蜂鸣器报警模 块、程序下载及运行。M32讲授/19第6章第6堂数据传输 和网络编程本章重点难点：数据传输的基本方法及设计。/206. 16.1数据传输简介物联网系统组成、网络系统数据实现的功能。M3,M41讲授/216.26.2网络系统实现网络选择、硬件连接、网络传输程序实现。M5,M62讲授/226.36.3物联网常用网 络5G与物联网、B-loT与物联网的使用与实现。M5.M62讲授/23第7章第7至数据处理 和系统应用本章重点难点物联网各个组成部分的功能以及整体布局原 理，物联网组网的应用解决方案。/247. 17.1数据融合技术无线传感网络数据融合技术、数据融合的类型。Ml1讲授257.27.2云计算云计算概述、云计算系统组成及其技术、大规模信息系统、云 计算与物联网的结合。M52讲授/267.37. 3数据挖掘数据挖掘技术、数据挖掘技术与物取网的结合、应用展望，M11讲授/277.47. 4应用层标准物联网基础通用标准、物联网物品标识标准。Ml1讲授/28第8章第8章物联网网 络安全技术本章至点难点：物联网网络安全的概念、网络空间安全的概 念、安全体系结构。/298. 18.1物联网网络安 全研究的主要内容物联网中可能存在的网络攻击方式、RF1D安全与隐私保护研 究。Ml2讨论/308.28.2物联网网络 安全的发展计算机病毒已经成为攻击物联网的工具、物联网工业控制系统 成为新的攻击重点、网络信息搜索功能将演变成攻击物联网的 工具、僵尸物联网成为网络攻击的新方式。M4,M61讲授/31实验1实验 1 ： arduino 程序设计通过arduino的编程练习，熟悉物嵌网集成开发环境及程序设 计及调试方法。M1,M2.M33实验t32实蛤2实聆2 ：可编程LED灯等基本外设使用实骏设计实现流水灯控制，点亮的LED； OLED的使用、蜂鸣器、数 码管、数据采集等基本外设实物。M1,M2.M33实验/33实验3实验3 : RFID实验编写RFID射须识别实脸程序.掌握物联网中身份识别的方法。M4.M53实验/34实验4实验4：数据采集掌握传感器工作原理、传感器网络结构、了解蓝牙、Zigbee组M4, M53实聆/与控制网技术。35实睑5实验5 :近场通信 与远程通信掌握物联网常用网络：LPWAN网络、5G物联网、NBToT技术使 用与实现；掌握WiFi、无线mesh网络结构，熟悉使用网络通 信协议。M4,M53实的/36实验6实验6：数据融合 与云存储租用阿里云、腾讯云、百度云的方法.部罟在云的运行程序.并存储采集的数据。M5,M63实验/37实验7实验7：应用层实 验根据所完成的硬件系统，调试相应的软件集成，能够进行软、 硬件联调。M63实蛉/38实验8实验8：综合项目 实验（6选1）基于感知层、网络层、应用层的典型的B/S结构的物联网的系 统。能够实现移动终端、Web端、网关三端各系统功能并实现 三端的信息通讯。根据6方面的物联网应用选择之一并实现该 系统M63实验/四、转核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每周布置2“3道题目，平均每次课1道题以上。2 .成绩采用百分制.根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对单片机基础知识的掌握能力,学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主要有编程、计 算、分析、画电路图和设计题10%2实脸1 .本课程24个学时实脸，共8次实验。2 .成绩采用百分制.根据实验完成过程及实聆报告情况评分.，3 .考核学生对单片机硬件结构及编程应用能力,针对单片机应用系统中的具体问题.能够根据用户需求珊定设计目标， 从技术角度优选解决方案，正确安全开展实险并获得有效结论。30%3综合项目1 .本课程要求基于感知层、网络层、应用层的典型的B/S结构的物联网的系统.能够实现移动终端、Web端、网关三端 各系统功能并实现三端的信息通讯。，进行软件仿真实验或实验室模拟实验，写出总结报告“2 .根据模型建立怙况和实险方案的准确性及实险总结报告评分。10%4期末考试1 .开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分.2 .主要考核学生对物联网应用系统软硬件知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。题型主50%要有填空题、简答遨、编程与设计题等”五、河分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业20%A-按时提交作业，对单片机软硬件知识点理解无误。B按时提交作业.对上述知识点理解存在少量错误。c-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误, 1）不按时提交作业.或对上述知识点理解存在大量 错误。2Ml实验30%A-按时提交实睑报告，电路图及程序设计正确，实的过程熟练.实验结论无误，实哙报告规范。B按时提 交实验报告，电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练，实验结论无误.实脸报告基本规范。c-按时提 交实验报告,电路图及程序设计有少量错误，实验过程不太熟练，不能全部完成实验，实验报告不太规 范。D发生安全事故，或不能按时提交实验报告，电路图及程序设计错误,实脸过程不熟练.不能独立完 成实验.实睑报告不规范。3Ml期末考试50%（见试卷评分标准）4M2综合项目30%A按时提交作业，对物联网应用系统中的软硬件知识理解无误，系统设计合理可行，总结报告完整规范。 B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误.系统设计基本合理可行,总结报告比较完整规范。C- 按时提交作业，对上述知识点理照存在一定量错误.系统设计不甚合理.总结报告不够完整规范。D-不按 时提交作业.或对上述知识点理解存在大量错误.系统设计不合理.总结报告不完整规范。5M2实险30%，k按时提交实验报告，电路图及程序设计正确，实验过程熟练，实验结论无误，实验报告规范。B-按时提 交实脸报告，电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练，实验结论无误,实聆报告基本规范。c-按时提 交实验报告.电路图及程序设计有少量错误，实聆过程不太熟练.不能全部完成实聆，实验报告不太规 范。d发生安全事故，或不能按时提交实验报告.电路图及程序设计错误.实险过程不熟练.不能独立完 成实验,实吟报告不规范。6M2期末考试40%（见试卷评分标准）7M3综合项目30%A-按时提交作业，对物联网应用系统中的软硬件知识理解无误，系统设计合理可行，总结报告完整规范。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误,系统设计基本合理可行，总结报告比较完整规范。C- 按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误,系统设计不甚合理，总结报告不够完整规范。D-不按 时提交作业.或对上述知识点理解存在大量错误.系统设计不合理,总结报告不完整规范。8M3实验70%A-按时提交实验报告，电路图及程序设计正确，实验过程熟练，实验结论无误，实验报告规范。B-按时提交实验报告.电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练，实验结论无误.实验报告基本规范。c-按时提 交实验报告,电路图及程序设计有少量错误，实验过程不太熟练，不能全部完成实验,实验报告不太规 范。发生安全事故，或不能按时提交实验报告,电路图及程序设计错误,实验过程不熟练.不能独立完 成实验.实睑报告不规范。9M4平时作业20%A-按时提交作业，对单片机软硬件知识点理解无误。B-按时提交作业,对上述知识点理解存在少量错误。 C-按时提交作业.对上述知识点理解存在一定量错误，D-不按时提交作业,或对上述知识点理解存在大量 错误。10M4实脸20%A-按时提交实哈报告，电路图及程序设计正确，实验过程熟练，实验结论无误.实验报告规范。B-按时提 交实验报告，电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练，实验结论无误,实骐报告基本规范。c-按时提 交实验报告,电路图及程序设计有少量错误，实聆过程不太熟练.不能全部完成实聆，实的报告不太规 范。卜发生安全事故，或不能按时提交实验报告.电路图及程序设计错误.实哙过程不熟练.不能独立完 成实脸,实哙报告不规范。11M4期末考试40%（见试卷评分标准）12M4综合项目20%A-按时提交作业.对物联网应用系统中的软硬件知识理解无误，系统设计合理可行，总结报告完整规范。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少B错误，系统设计基本合理可行，总结报告比较完整规范。C- 按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误.系统设计不甚合理.总结报告不够完整规范。D-不按 时提交作业.或对上述知识点理解存在大量错误.系统设计不合理，总结报告不完整规范。13M5平时作业20%A-按时提交作业，对单片机软硬件知识点理解无误0 B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少工错误。C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。D-不按时提交作业.或对上述知识点理解存在大量 错误。14M5实脸20%，卜按时提交实缝报告，电路图及程序设计正确，实验过程熟练，实验结论无误，实验报告规范。B-按时提 交实验报告.电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练，实验结论无误.实验报告基本规范。c-按时提 交实验报告,电路图及程序设计有少量错误，实验过程不太熟练，不能全部完成实验,实验报告不太规 范。D发生安全事故，或不能按时提交实验报告,电路图及程序设计错误,实验过程不熟练.不能独立完 成实验.实验报告不规范。15M5期末考试40%（见试卷评分标准）16M5综合项目20%A-按时提交作业，对物联网应用系统中的软硬件知识理解无误，系统设计合理可行，总结报告完整规范。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误.系统设计基本合理可行，总结报告比蛟完整规范。C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误.系统设计不甚合理.总结报告不够完整规范。D-不按 时提交作业.或对上述知识点理解存在大量错误,系统设计不合理，总结报告不完整规范。17M6平时作业20%A-按时提交作业，对单片机软硬件知识点理解无误。B-按时提交作业.对上述知识点理解存在少量错误。C-按时提交作业,对上述知识点理解存在一定量错误。D不按时提交作业.或对上述知识点理解存在大量 错误。18M6实验20%A-按时提交实验报告，电路图及程序设计正确，实验过程熟练，实验结论无误，实验报告规范。B-按时提 交实验报告.电路图及程序设计正确，实验过程基本熟练.实验结论无误,实脸报告基本规范。c按时提 交实验报告，电路图及程序设计有少昌错误，实验过程不太熟练，不能全部完成实验，实验报告不太规 范。发生安全事故，或不能按时提交实验报告，电路图及程序设计错误,实骗过程不熟练.不能独立完 成实验.实蛤报告不规范。19M6期末考试40%（见试卷评分标准）20M6综合项目20%卜按时提交作业,对物联网应用系统中的软硬件知识理解无误，系统设计合理可行，总结报告完整规范。 B-按时提交作业,对上述知识点理解存在少量错误.系统设计基本合理可行,总结报告比较完整规范。C- 按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误，系统设计不甚合理,总结报告不够完整规范,D-不按 时提交作业.或对上述知识点理解存在大量错误.系统设计不合理,总结报告不完整规范。评分等级说明：A, B, C, D, E=90-100,80-89.70-79,60-69,0-59;A, B, C, D=90-100, 75-89,60-74,0-59;A, B, C=90-100,75-89,60-74,0-59:A, B=80-100,0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书物联网应用开发，张军朝.机械工业出版社，2016, ISB+9787111527893. （*主教材）2图书物联网技术与应用第2版，吴功宜.吴英，机械工业出版社，2019, ISBN:978-7-U 1-59919-42019-11 04.七' 实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实骏类型上机1实验1 ： arduino程序设计物联网综合实聆室基础实脸楼B615303专业必做设计性否2实验2 ：可编程LED灯等基本外设使 用实睑物联网综合实蛤室基础实验楼B615303专业必做设计性否3实验3 ： RI-ID实验物联网综合实验室基础实验楼B615303专业必做设计性否4实验4：数据采集与控制物联网综合实验室基础实验楼B615303专业必做综合性否5实验5 ：近场通信与远程通信物联网综合实骏室基础实验楼B615303专业必做综合性否6实蛉6 ：数据融合与云存储物联网综合实验室基础实蛉楼B615303专业必做综合性否7实验7：应用层实验物联网综合实验室基础实的楼B615303专业选做创新性否8实验8：综合项目实验（6选1）物联网综合实骏室基础实验楼B615303专业选做创新性否