本书全面、系统地阐述了无线传感器网络（WSN）技术的基本原理、关键设备和技术应用。全书共7个项目，每个项目均以任务为导向，对目前实际应用中几种典型的短距离无线通信技术进行分析与设计，包括认识无线传感器网络、搭建无线传感器网络开发环境、基础射频无线通信技术应用设计、Z-Stack无线通信技术应用设计、蓝牙无线通信技术应用设计、WiFi无线通信技术应用设计、GPRS无线通信技术应用设计。在内容的衔接上，7个项目的教学内容由浅入深，由简到繁，按基础应用综合拓展的层次递进。本书按照无线传感器网络技术体系结构，充分考虑高职高专院校学生的特点，结合无线传感器网络应用实际情况，将每个项目与实体的物联网相关设备相结合。在结构安排上，通过明确的任务目标与要求、任务相应的知识点、任务实训步骤、技能拓展等方面来组织内容，体现理论够用、实践为主的工学结合的特点。本书可作为高职高专院校通信技术及物联网相关专业的教材，也可作为相关工程技术人员的参考用书。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是电子信息领域最活跃的研究热点之一。作为一种短距离、低功耗无线网络技术，无线传感器网络技术在科研、工业、国防、国民经济各个领域的应用越来越广泛和深入。
无线传感器网络技术与应用是高等职业教育电类专业理论性较深、实践性较强的专业核心课程。它是一门以教、学、做一体化为教学模式、学生团队自主学习为主的实践技能课程，通过设计与搭建物联网应用实例平台，提高学生在物联网应用技术方面的创新设计能力和实际操作水平，并在实践中掌握无线传感器网络的体系结构和网络管理技术，加深对无线传感器网络的理解，为进一步研究和从事无线传感器网络应用开发和工程实践工作提供良好的基础和参考。本书包括认识无线传感器网络、搭建无线传感器网络开发环境、基础射频无线通信技术应用设计、Z-Stack无线通信技术应用设计、蓝牙无线通信技术应用设计、WiFi无线通信技术应用设计及GPRS无线通信技术应用设计共7个项目。此外，本书以知识点的方式，将项目实施过程中所需的无线网络技术、传感器技术等知识点穿插到不同的项目中，这样既保证了项目的系统性，也保证了知识结构相对完整。
武汉职业技术学院薛君老师担任本书主编，负责对本书的编写思路与大纲进行总体策划，并对全书统稿。王川老师担任主审。在编写实训项目过程中，得到了北京新大陆时代教育科技有限公司的支持与帮助，他们提供了本书涉及的实训设备及项目内容指导，在此表示衷心的感谢。
本书配有免费的电子教学课件和习题答案，请有需要的教师登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费注册后下载。
需要指出的是，无线传感器网络的研究尚处于起步阶段，许多技术还不成熟，其硬件平台也千差万别，因此要编写一个全面完善的教程非常困难。由于水平有限，书中不可避免地存在疏漏甚至错误，希望广大读者不吝赐教，将建议、意见或疑问及时反馈给我们（联系方式：xue_j1024@163. com），我们将进行持续的修改和完善。

编 者

薛君，武汉职业技术学院电信学院电子信息技术专业教师，双师型教师。一直从事物联网专业建设方向的教学和科研工作。

目　　录
项目一　认识无线传感器网络（1）
任务1.1　无线传感器网络概述（1）
任务1.2　无线传感器网络技术发展历程（2）
1.2.1　国外发展历程（2）
1.2.2　国内发展现状（3）
任务1.3　无线传感器网络的特点（3）
任务1.4　无线传感器网络关键技术与应用（4）
1.4.1　几种典型的短距离无线通信网络技术（4）
1.4.2　无线传感器网络的应用领域（5）
【知识点小结】（7）
【拓展与思考】（7）
项目二　搭建无线传感器网络开发环境（8）
任务2.1　认识NEWLab实训平台（8）
2.1.1　NEWLab实训平台各类接口（8）
2.1.2　传感器模块与无线通信模块（10）
2.1.3　仿真/下载器模块（10）
任务2.2　安装相关软件（11）
2.2.1　安装IAR 8.10软件（11）
2.2.2　安装SmartRF04EB驱动（12）
2.2.3　安装SmartRF Flash Programmer软件（13）
任务2.3　建立ZigBee开发环境以点亮一盏LED灯为例（15）
2.3.1　建立IAR开发环境（15）
2.3.2　配置工程（16）
2.3.3　编写、调试程序（18）
【知识点小结】（22）
【拓展与思考】（22）
项目三　基础射频无线通信技术应用设计（23）
任务3.1　Basic RF无线控制LED灯（23）
3.1.1　Basic RF工作原理（24）
3.1.2　任务实训步骤（27）
任务3.2　Basic RF无线串口通信（29）
3.2.1　串口通信原理（29）
3.2.2　任务实训步骤（32）
任务3.3　开关量传感器采集系统（35）
3.3.1　传感器的技术原理（36）
3.3.2　红外传感器工作原理（38）
3.3.3　声音传感器工作原理（42）
3.3.4　任务实训步骤（44）
任务3.4　模拟量传感器采集系统（46）
3.4.1　气体传感器工作原理（46）
3.4.2　温度/光照传感器工作原理（49）
3.4.3　任务实训步骤（51）
任务3.5　数字量传感器采集系统（55）
3.5.1　数字式传感器技术（55）
3.5.2　温度传感器工作原理（56）
3.5.3　湿度传感器工作原理（58）
3.5.4　任务实训步骤（61）
任务3.6　环境智能监测系统设计与应用（63）
3.6.1　通信网络地址概述（63）
3.6.2　Basic RF驱动文件介绍（64）
3.6.3　任务实训步骤（66）
【知识点小结】（69）
【拓展与思考】（69）
项目四　Z-Stack无线通信技术应用设计（70）
任务4.1　基于Z-Stack的点对点通信（70）
4.1.1　Z-Stack协议栈的概念（71）
4.1.2　Z-Stack协议栈的安装与说明（73）
4.1.3　任务实训步骤（74）
任务4.2　基于Z-Stack的串口通信（81）
4.2.1　Z-Stack操作系统的概念（81）
4.2.2　OSAL运行机制（83）
4.2.3　OSAL消息队列（88）
4.2.4　OSAL添加新任务和事件（88）
4.2.5　OSAL的API函数（90）
4.2.6　任务实训步骤（91）
任务4.3　基于绑定的无线灯光控制（94）
4.3.1　绑定过程（94）
4.3.2　Z-Stack的LED驱动（96）
4.3.3　Z-Stack的按键驱动（99）
4.3.4　任务实训步骤（107）
任务4.4　基于Z-Stack的串口透传（114）
4.4.1　单播（114）
4.4.2　组播（115）
4.4.3　广播（118）
4.4.4　任务实训步骤（119）
任务4.5　基于Z-Stack的模拟量传感器采集系统（128）
4.5.1　ZigBee无线网络地址管理（129）
4.5.2　ZigBee协议栈网络拓扑（129）
4.5.3　ZigBee Sensor Monitor介绍（132）
4.5.4　任务实训步骤（134）
任务4.6　ZigBee无线传感器网络监控系统设计（139）
【知识点小结】（150）
【拓展与思考】（150）
项目五　蓝牙无线通信技术应用设计（151）
任务5.1　基于BLE协议栈的串口通信（151）
5.1.1　蓝牙技术概念（151）
5.1.2　蓝牙协议栈安装与使用（153）
5.1.3　任务实训步骤（154）
任务5.2　基于BLE协议栈的无线点灯（157）
5.2.1　主、从机数据建立连接流程（157）
5.2.2　BLE应用数据传输过程（160）
5.2.3　任务实训步骤（162）
【知识点小结】（167）
【拓展与思考】（167）
项目六　WiFi无线通信技术应用设计（168）
任务6.1　搭建WiFi最小系统开发环境（168）
6.1.1　WiFi技术概述（168）
6.1.2　IP地址介绍（169）
6.1.3　WiFi无线控制方式（170）
6.1.4　任务实训步骤（171）
任务6.2　WiFi无线控制风扇系统（173）
【知识点小结】（175）
【拓展与思考】（176）
项目七　GPRS无线通信技术应用设计（177）
任务　基于GPRS的接打电话（177）
7.1.1　GPRS技术概述（177）
7.1.2　AT指令（178）
7.1.3　任务实训步骤（180）
【知识点小结】（181）
【拓展与思考】（181）