基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器設(shè)計(jì)探索

孔全存 劉桂禮 梁 帆 郎曉萍

1.北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院 北京 100192

2.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津市信息傳感與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300222

現(xiàn)代教育技術(shù)與裝備

基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器設(shè)計(jì)探索

孔全存1劉桂禮1梁 帆2郎曉萍1

1.北京信息科技大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院 北京 100192

2.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津市信息傳感與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300222

近年來(lái)，隨著開(kāi)源Android智能手機(jī)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器成本高、更新淘汰率快、效能利用率低等問(wèn)題愈加凸顯，造成物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)等現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器中存在問(wèn)題的分析，結(jié)合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一種基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器，并在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上開(kāi)展了有效的探索與實(shí)踐。初步測(cè)試實(shí)驗(yàn)表明，新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性、可擴(kuò)展性以及開(kāi)放性好等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

教學(xué)儀器；物聯(lián)網(wǎng)；Android手機(jī)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；測(cè)試實(shí)驗(yàn)

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，基于PC的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中基于應(yīng)用軟件和嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)代化設(shè)備打破了高校教學(xué)方式的原有格局[2]。隨著高校教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)方式逐漸向現(xiàn)代化、信息化、多元化方向發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器在教學(xué)實(shí)踐中的地位也越來(lái)越凸顯[3,4]。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前基于PC機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)終端逐漸被移動(dòng)設(shè)備所替代，尤其是近年來(lái)開(kāi)源Android系統(tǒng)的發(fā)展更加速了這一進(jìn)程，Android智能手機(jī)逐漸轉(zhuǎn)變成物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，成為物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器中不可或缺的重要組成部分[5]。

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器已呈現(xiàn)出與時(shí)俱進(jìn)的多功能態(tài)勢(shì)，雖然教學(xué)輔助手段得到較大滿足與優(yōu)化，但采用被廣泛應(yīng)用的Android智能手機(jī)，作為物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)甚少，且開(kāi)設(shè)的與之相關(guān)實(shí)驗(yàn)也較少，造成物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器與實(shí)際應(yīng)用不一致等問(wèn)題[6]。同時(shí)，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器成本較高、更新速度較快，造成很多教學(xué)設(shè)備還未充分利用，就將面臨被淘汰的局面，效能利用率較低[7]。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器存在問(wèn)題的分析，在思考如何利用好現(xiàn)代化、信息化的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器裝備輔助教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，探討如何利用現(xiàn)代科技手段對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)優(yōu)化，為解決基于Android手機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器不足和大批教學(xué)儀器集體淘汰的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器，并開(kāi)展了有效的探索與實(shí)踐。

1 傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

(1)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器是融合傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、分布式信息處理技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和智能控制等先進(jìn)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品[8]，它具有較多外圍設(shè)備，如Wi-Fi模塊、ZigBee模塊、射頻模塊、攝像頭和藍(lán)牙等模塊。廠商為了實(shí)現(xiàn)多功能和縮短開(kāi)發(fā)周期，通常將具有不同功能的外圍設(shè)備集中設(shè)計(jì)在同一電路板上，這樣造成了電路板體積大，攜帶不便，操作不靈活，且成本高，硬件可配置性較低等問(wèn)題。

(2)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器具有眾多的外圍設(shè)備，開(kāi)發(fā)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都為其留下了獨(dú)有的接口，這些接口固定在實(shí)驗(yàn)板上，出廠時(shí)布線都已經(jīng)確定，難以進(jìn)行二次更改[9]。如果某個(gè)器件出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)模塊功能就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，影響實(shí)驗(yàn)效果。此外，器件更換也很麻煩，甚至一些根本無(wú)法更換，造成維修困難的局面，無(wú)形之中增加成本并影響儀器使用壽命。

(3)現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)仍未擺脫傳統(tǒng)教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)思想，在功能、結(jié)構(gòu)等方面過(guò)分強(qiáng)調(diào)“與教材一致”[10]。教學(xué)儀器中的各部分功能是由廠家先行設(shè)計(jì)并出廠封裝好的，學(xué)生在潛意識(shí)中會(huì)認(rèn)為某一接口為特定外設(shè)設(shè)計(jì)；同時(shí)缺乏對(duì)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)支持的多樣性和靈活性，致使“學(xué)”與“做”不能盡快融會(huì)貫通，導(dǎo)致教學(xué)效果大打折扣。

2 未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的發(fā)展趨勢(shì)

(1)儀器模塊通用性強(qiáng)。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的外設(shè)選用元件作為基本單元，主控單元采用獨(dú)立核心板的設(shè)計(jì)思路。獨(dú)立核心板通過(guò)與不同元件進(jìn)行各種組合，拼搭成各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以完成不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)；且當(dāng)實(shí)驗(yàn)儀器中某個(gè)部件或元件出現(xiàn)故障的情況下，能夠相互替換。

(2)實(shí)踐形式的擴(kuò)展性和開(kāi)放性好，物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的內(nèi)容不僅局限于課本范圍內(nèi)。教學(xué)儀器可扮演學(xué)生依據(jù)個(gè)人興趣、愛(ài)好，在課外自主發(fā)展、學(xué)習(xí)過(guò)程中重要工具的角色。物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器為物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)提供硬件支持，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生可根據(jù)自身?xiàng)l件或?qū)W習(xí)興趣，購(gòu)買一些特殊的外圍設(shè)備，根據(jù)自己的想法組合需要的系統(tǒng)，開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐的不斷探索[11]。

(3)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器應(yīng)增強(qiáng)直觀性，并盡可能地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的基本操作及其探索過(guò)程。提供不同的實(shí)驗(yàn)方案，并充分運(yùn)用信息技術(shù)，避免使用暗箱操作的器材，增加教學(xué)儀器的“透明度”[12]。

3 新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的模塊化設(shè)計(jì)

當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器大都采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，外圍設(shè)備和核心芯片設(shè)計(jì)在一塊電路板上，實(shí)驗(yàn)板體積大，實(shí)驗(yàn)操作不便，而且接口不可擴(kuò)展。此外，大部分物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器并不是將正被廣泛使用的智能手機(jī)作為實(shí)驗(yàn)終端而進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的，它帶有較多不必要的硬件，增加了設(shè)備成本，浪費(fèi)了有效資源。結(jié)合未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器通用性和擴(kuò)展性好、教學(xué)過(guò)程直觀性強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了一種物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器模塊化設(shè)計(jì)思想，并根據(jù)該思想設(shè)計(jì)了一種基于Android智能手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器，其總體結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器主要由Android智能手機(jī)(12)和獨(dú)立核心板(1)等模塊構(gòu)成。

圖1 新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)示意

圖1(b)為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的獨(dú)立核心板。(1)結(jié)構(gòu)示意圖，其主要包括電源接口；(2)Micro USB接頭；(3)電源開(kāi)關(guān)；(4)仿真器下載口；(5)PL2303HXD芯片；(6)STM32f103zet6芯片；(7)仿真器下載口開(kāi)關(guān)；(8)復(fù)位按鈕；(9)I/O口引腳接口；(10)LCD模塊接口等。

基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的功能在于，通過(guò)對(duì)STM32核心芯片進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)不同外圍設(shè)備的控制，并采用USB轉(zhuǎn)串口和OTG (On-The-Go)技術(shù)將指令實(shí)時(shí)傳送到手機(jī)端，在手機(jī)上進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二者的雙向通信，進(jìn)而完成不同的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新項(xiàng)目探索。該物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器經(jīng)特殊結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手機(jī)與嵌入式設(shè)備的通信，接口設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的Micro USB接口，與手機(jī)數(shù)據(jù)線接口一致，保證與Android智能手機(jī)的物理接口兼容。在該模塊上設(shè)計(jì)有仿真器下載口，可使用計(jì)算機(jī)完成STM32軟件設(shè)計(jì)，并通過(guò)該口下載到核心芯片中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。為達(dá)到實(shí)驗(yàn)操作的靈活性、節(jié)省成本和提高物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器利用率的目的，該模塊提供外圍設(shè)備的接口，所有外圍設(shè)備都是可選的，通過(guò)對(duì)不同外圍設(shè)備進(jìn)行組合，并接插在接口引腳上，就可完成物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的硬件搭建，打破了原有物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的設(shè)計(jì)格局，使得設(shè)計(jì)出的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器具有模塊通用性好、實(shí)踐形式擴(kuò)展性好和教學(xué)過(guò)程直觀性強(qiáng)等特征。

新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)思路具有如下特點(diǎn)。第一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用“通用手機(jī)設(shè)備+定制核心板+自構(gòu)外設(shè)元件”的模塊化設(shè)計(jì)，將正被廣泛使用的開(kāi)源Android智能手機(jī)作為通用終端，定制的獨(dú)立核心板為中間件，與外設(shè)功能元件共同構(gòu)成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。將手機(jī)終端、核心板與外圍設(shè)備相互分離，降低了電路板復(fù)雜性和制造成本，使儀器各部件功能明確、結(jié)構(gòu)突出、形象直觀，進(jìn)而吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維， 使教學(xué)儀器充分發(fā)揮知識(shí)載體的作用，遵從教學(xué)過(guò)程中的認(rèn)知規(guī)律。第二，在工藝設(shè)計(jì)中，貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化原則，使基礎(chǔ)元件的生產(chǎn)、供應(yīng)納入“三化”軌道[12]，不但能提高元件質(zhì)量，而且容易維修，更換方便。第三，在教學(xué)內(nèi)容上，既可高效地測(cè)試硬件傳感器，傳輸模塊，更方便地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，移動(dòng)監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。第四，該設(shè)計(jì)思想既順應(yīng)了教學(xué)儀器改革的發(fā)展趨勢(shì)，又符合教學(xué)儀器設(shè)計(jì)原則，是教學(xué)儀器發(fā)展的必然要求。采用該實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行組合教學(xué)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求搭建自己的系統(tǒng)硬件，這樣可大大提高課堂教學(xué)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的不斷提高。另外，隨著科技發(fā)展和知識(shí)更新，教學(xué)儀器中某一模塊的淘汰替代了整個(gè)實(shí)驗(yàn)箱的淘汰，而且在使用過(guò)程中不同實(shí)驗(yàn)箱的相同模塊可以相互替換，在節(jié)省設(shè)備資金投入的同時(shí)，減少了資源浪費(fèi)。而要真正做到“減負(fù)增效”，還需要在教學(xué)儀器的改革方面不斷完善與推廣，這也是我們接下來(lái)繼續(xù)努力的方向。

4 新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器中典型模塊的測(cè)試實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證基于Android手機(jī)設(shè)計(jì)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器的有效性，在基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上，開(kāi)展了物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器典型模塊的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由溫度串感器模塊(終端節(jié)點(diǎn))、協(xié)調(diào)控制器(數(shù)據(jù)匯聚模塊)、物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器核心板模塊、Android手機(jī)等部分構(gòu)成。其中，溫度傳感器模塊實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、上傳；數(shù)據(jù)匯聚模塊負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度傳感器與物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器核心板間的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸；物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器核心板模塊通過(guò)控制指令的發(fā)送、接收及數(shù)據(jù)處理，完成對(duì)溫度監(jiān)測(cè)的編程與實(shí)現(xiàn)；Android手機(jī)上的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)APP可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)各節(jié)點(diǎn)的環(huán)境溫度，并通過(guò)折線圖動(dòng)態(tài)描繪出溫度變化趨勢(shì)。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)的硬件連接如圖3(a)所示。其中，溫度傳感器模塊包括溫度傳感器和ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，溫度傳感器模塊與數(shù)據(jù)匯聚模塊以及物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器核心板模塊連接，完成系統(tǒng)硬件的通信。通過(guò)儀器核心板模塊上Micro USB接口連接Android手機(jī)，將采集到的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在Android智能手機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)APP上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的交互。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

圖3(b)所示為物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)APP的用戶界面，用戶控制程序運(yùn)行于Android系統(tǒng)應(yīng)用層，用戶控制程序通過(guò)接收用戶的輸入操作，生成相應(yīng)的控制指令然后通過(guò)串口線發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器核心板模塊上的STM32控制器，STM32控制器完成控制指令解析，并依據(jù)解析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)不同外圍設(shè)備的控制。物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)APP中包含多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，其中基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示界面如圖3(c)所示。

在上述實(shí)例中，基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器相比，將廣泛使用的智能手機(jī)作為實(shí)驗(yàn)終端，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)編程與智能手機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)過(guò)程靈活方便，學(xué)生通過(guò)利用此物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器外圍設(shè)備接口，很容易搭建適合自己的學(xué)習(xí)平臺(tái)，組合出不同的功能模塊，完成不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)?；贏ndroid手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器很好地體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的三層特征，其中設(shè)計(jì)包含傳感層、傳輸層和應(yīng)用層的典型實(shí)驗(yàn)。感知層實(shí)驗(yàn)，例如溫度傳感器實(shí)驗(yàn)，主要讓學(xué)生了解核心板硬件結(jié)構(gòu)；傳輸層實(shí)驗(yàn)，例如無(wú)線信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)，主要是學(xué)習(xí)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)過(guò)程；應(yīng)用層實(shí)驗(yàn)，例如網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，主要是學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，系統(tǒng)軟件具有形象簡(jiǎn)潔的交互界面，對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)顯示，折線圖方便用戶記錄環(huán)境溫度的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自己搭建系統(tǒng)硬件，增加監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)，這樣可以大大提高課堂教學(xué)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力的不斷提高。學(xué)生通過(guò)此物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)不同層次的知識(shí)，由易到難，由簡(jiǎn)到繁，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，有利于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的發(fā)掘和培養(yǎng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

初步探索實(shí)踐表明，基于Android手機(jī)的新型物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)儀器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自由選擇外圍模塊構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，還可以自行設(shè)計(jì)其他的擴(kuò)展功能模塊，并與現(xiàn)有模塊一起使用構(gòu)建新的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，具有很好的靈活性、開(kāi)放性、擴(kuò)展性。該教學(xué)儀器的投入應(yīng)用將會(huì)大大提高學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新能力，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1]趙春光,陳付龍,任秀梅.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器和設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2015(10):1-5.

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Exploration and Practice of a New Teaching Instrument Designed for Internet of Things Using Android Mobile Phones

Kong Quancun1,Liu Guili1,Liang Fan2,Liang Xiaoping1
1.School of Instrumentation Science and Opto-Electronics Engineering,Beijing Information Science and Technology University,Beijing,100192,China
2.Tianjin Key Lab of Information Sensing and Intelligent Control,Tianjin University of Technology and Education,Tianjin,300222,China

With the fast development of open source Android smartphone in recent years,traditional Internet of Things (IoT) teaching instruments have some disadvantages of high cost,fast update and obsolescence rate,low effective utilization ratio,which directly causes the disjunction between IoT teaching instruments and practical application,etc..In this paper,by analyzing the problems in traditional IoT teaching instruments and combining with its developing trend,a new IoT teaching instrument based on the Android mobile phones has been designed by optimizing the structure of the current one.And some effective exploration and practice are carried out in the IoT of environmental temperature monitoring system.The testing experiments show that the new IoT teaching instrument has some advantages of simple structure,good universality,expansibility and openness so on,and is of higher practical value.

teaching instrument;IoT;Android phone;structure optimization;testing experiment

孔全存，博士，副教授。

2016年北京高等學(xué)校高水平人才交叉培養(yǎng)“實(shí)培計(jì)劃”畢設(shè)(創(chuàng)業(yè)類)項(xiàng)目；2015年北京信息科技大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目(編號(hào)：2015JGYB10)；2016年北京信息科技大學(xué)促進(jìn)高校內(nèi)涵發(fā)展-教學(xué)改革-儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院教改項(xiàng)目；北京信息科技大學(xué)2017年度教學(xué)改革立項(xiàng)資助(編號(hào)：2017JGYB11)。