《传感网与TinyOS课程设计》课程教学大纲（本科）.docx

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1、传感网与TinyOS课程设计(Curriculum Design of Introduction to Wireless Sensor Network and TinyOS)课程代码：06460049学分：1.5周数：2周（其中：讲课2学时； 设计0学时；上机22学时；答辩学时）先修课程：程序设计基础、算法设计基础、传感网与TinyOS适用专业：物联网工程教材：无一、课程性质与目标（一）课程性质传感网与TinyOS课程设计是对前期所学课程基础理论知识的一次综合应用。帮助学生运用 所学知识，建立系统和完整的传感器网络概念，理解和巩固无线传感器网络基本理论、原理和方法, 掌握无线传感器网络开发的基

2、本技能。（二）课程目标.知识方面课程目标1.1全面梳理无线传感网相关的理论知识，进一步深入理解无线传感网的组织结构、 所涉及的关键支撑技术，掌握不同应用环境下的无线传感网开发技能。课程目标1.2熟掌握无线传感器网络应用开发平台TinyOS和传感器节点程序设计语言nesC。课程目标L3熟悉无线传感网应用开发的一般过程和设计方法，掌握其中的问题分析、系统 设计、程序编码、测试等基本方法和技能。1 .能力与素质方面课程目标2.1具备运用所学无线传感网基本原理分析工程实际问题需求，并制定合理设计方 案的能力。课程目标2.2具备依托工程实际问题使用nesC语言在不同平台下进行实际应用开发的能力。课程目标

3、2.3具有撰写比较完善的课程设计报告进行论述的能力。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系传感网与TinyOS课程设计支撑专业培养计划中毕业要求3中的指标点3-2和指标点3-4、 毕业要求4中的指标点4-4和毕业要求5中的指标点5-3o1 .毕业要求3-2:根据专业技术知识，能够有效实施物联网系统的模块设计，通过建模进行 复杂性计算和性能分析。2 .毕业要求3-4：在设计、开发解决方案过程中，能够综合考虑包括社会、文化、健康、 安全、法律以及环境等非技术因素。3 .毕业要求4-4：针对复杂物联网工程问题，能够基于专业技术与理论，选择合适的研究 路线，设计可行的实验方案。4 .指标点5-3

4、：能够选择、运用合理的工具对物联网领域复杂工程问题进行仿真和预测， 并对结论给出恰当的分析。目标 毕业要求输L课程目标1.1课程目标1.2课程目标1.3课程目标2.1课程目标2.2课程目标2.3毕业要求3-2VVVVV毕业要求3-4VV毕业要求4-4VVVV毕业要求5-3VVVV二、内容与进度安排1 .内容及要求选题一基于电子钟的无线传感网温度数据采集传输系统设计(亿道设备)内容描述：传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素，工程上三者分别对应于终端节 点、路由、网关。传感节点之间可以相互通信，自己组织成网并通过多跳的方式连接至基站节点(Sink), Sink节点收到数据后，通过

5、网关(Gateway)完成和公用Internet网络的连接。整个系统通过任务管理 器来管理和控制。空间分布的测量节点通过与传感器连接对周围环境进行监控。监测到的数据无线 发送至网关，网关可以与有线系统相连接，实现使用软件对数据进行采集、加工、分析和显示。设计要求：实现的功能包括如下几个方面：(1)在网关节点上，设置一个秒表计数器(从。开始)，在4个LED灯上按秒表进行相应显示 (二进制数据：0,熄灭；1点亮)，16秒为一个周期；当秒表计数归零时，启动第2个感知节 点的温度数据采集。(2)第2、3和4个感知节点采集(0.6s一次)温度数据时，存入本地10个单元的缓冲区TempBuffer 中，缓

6、冲区存满后计算平均值，如果平均值超过预设限值，启动红色灯光报警。同时，把采集 到的缓冲区温度数据发送到网关节点，再在其连接的PC机上的通信终端中显示感知节点采集 到的温度数据。(3)网关节点的秒表计数值需要同步发送到感知节点显示。相关说明：(1)涉及的节点包括：1个网关节点、3个感知节点。(2)功能1在网关节点上实现；功能2和功能3在感知节点上实现。网关节点与感知节点之间 需要网络通信。选题二环境监测数据的无线传感网多跳传输系统设计(韩伯设备)内容描述：使用韩伯感知节点，结合网关节点，设计用于环境监测的无线传感网多跳数据采集、传输系统。 在PC机上能显示当前测得的温/湿度、光照等环境信息。当光

7、照超过一定阈值时，感知节点通过LED 信号灯给以报警。设计要求：(1)采集节点每100s采集一次温/湿度，每20s采集一次光照。(2)将温/湿度和光照通过多跳传输给网关节点，具体利用(随机转发的)洪泛策略等转发数据; 网关节点与pC相连，在pc的终端上显示温/湿度和光照度值。注：设计选题由任课教师根据学生情况指定选做其中一题即可，题目也可根据实际情况适当安 排。要求通过设计，理解和巩固无线传感器网络基本理论、原理和方法，掌握无线传感器网络开发 的基本技能。2 .进度安排本课程设计为2周，共10天，上机为24学时，学生需在上机前做好准备工作，最后两 天为现场检查时间，每位学生需现场演示并回答老师

8、提出的问题。序号设计内容时间支撑的课程目标1实验器件调试0.5天1.2, 2.12无线传感网采集节点 程序设计2天1.1, 1.3, 2.23无线传感网多跳传输3天1.1, 1.3, 2.2系统程序设计4系统测试1.5天1.1, 1.3, 2.25系统演示与汇报2天2.3三、考核与成绩评定1 .考核材料平时考勤情况，预习准备情况，程序实现与演示情况，回答问题情况，课程设计报告、程序。2 .考核要求及权重考核内容考核要求考核权重备注平时考勤共考勤10次，每缺勤1次扣1分10%预习准备情况根据实验前的准备情况评分10%支持毕业要求3-2功能实现与演示根据现场演示功能情况评分50%支持毕业要求4-4

9、回答问题根据现场演示对提问问题的回答情 况评分10%支持毕业要求5-3课程设计报告根据设计报告格式和内容情况评分20%支持毕业要求4-4、5-3注：考核内容、评分细则、报告要求请见附录。四、大纲说明1 .学生在本课程设计前应学习了通信原理概论、计算机网络、操作系统、传感网与 Tiny OS)等课程，时间上可安排在传感网与TinyOS课程学习结束之后。2 .参考文献(1),无线传感器网络实用教程，余成波，清华大学出版社，2012年4月第1版.(2)无线传感器网络技术及其应用，王汝传主编，人民邮电出版社，2011年4月第1版。(3) .无线传感器网络技术，郑军主编，机械工业出版社，2012年6月第

10、1版。(4) .无线传感器网络的理论及应用，王殊主编，北京航空航天大学出版社，2007年7月第1 版。(5) .ZigBee技术与应用-CC2430设计、开发与实践，郭渊博主编，国防工业出版社，2010年。2017 年 8月 27 日附录1课程设计考查内容与评分比重参见下表:考核内容成绩考核要求考核权重指标点平时考勤优秀(90-100)能提前高质量地完成实验任务，实验 过程中无违反纪律行为、表现积极。10%良(80-89)能提前完成实验任务，实验过程中无 违反纪律的行为、表现良好。中(70-79)能按时完成完成实验任务，实验过程 中无违反纪律的行为、表现较好。及格(60-69)能按时完成实验的

11、基本任务，基本无 违反实验纪律的行为。不及格（60分以下）不能按时完成实验任务，或有违反实 验纪律的行为。预习准备情 况优秀(90-100)预习准备内容很充分10%3-2良(80-89)预习准备内容充分中(70-79)预习准备内容较充分及格(60-69)有一定的预习准备内容不及格（60分以下）预习准备内容没有或极少。功能实现与 演示优秀(90-100)实现所有功能，并有所增加；提示很 清晰；演示过程非常熟练；50%4-4良(80-89)实现所有功能；提示清晰；演示过程 熟练；中(70-79)有1个必须实现的功能不完善；提示 较清晰；演示过程熟练程度一般及格(60-69)有2个必须实现的功能不完

12、善；有一 定提示；演示过程不熟练不及格（60分以下）有2个功能未实现；基本没有提示； 无法正常演示；回答问题优秀(90-100)完全正确，回答流利10%5-3良(80-89)正确中(70-79)基本正确及格（60-69）存在错误不及格（60分以下）错误设计报告优秀(90-100)项目齐全，格式清晰，分析过程完整， 设计完善，表达准确20%4-4, 5-3良(80-89)项目较齐全，格式清晰，分析过程完 整，设计较完善，表达较准确中(70-79)项目较齐全，格式较清晰，分析过程 基本完整，设计基本完善，表达基本 准确及格(60-69)项目不够齐全，格式不够清晰，能表 达出一定的设计过程和思路不及

13、格（60分以下）项目不齐全，格式混乱，不能表达设 计过程和思路附录2课程报告评分细则参见下表:考核内容成绩考核要求指标点课程报告优秀(90-100)报告结构完整，问题、算法及实现过程描述 清楚（图文并茂），有实验结果展示及全面 的分析，并对该实验进行有独到性的改进或 总结；4-4, 5-3良(80-89)报告结构完整，问题、算法及实现过程描述 清楚，有实验结果展示及比较全面的分析， 并对该实验进行总结；中(70-79)报告结构比较完整，问题、算法及实现过程 描述比较清楚，有实验结果展示及简单分 析；及格(60-69)报告结构基本完整，问题、算法及实现过程 描述基本清楚，有实验结果展示；不及格（60分以下）报告结构不完整，问题、算法及实现过程描 述不清楚，缺少实验结果展示，或者不同学 生之间报告类同；