羅佳令 盧寧

【摘要】本文介紹了思科公司Packet Tracer軟件中的物聯(lián)網(wǎng)組件的使用方法，在中職物聯(lián)網(wǎng)課程中合理運(yùn)用該組件不僅彌補(bǔ)了教學(xué)設(shè)備的不足，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，提高了物聯(lián)網(wǎng)課程的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)? Packet Tracer? 模擬軟件? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【基金項(xiàng)目】本文系2015年度廣東省教育教學(xué)改革項(xiàng)目“融入技能競(jìng)賽與職業(yè)認(rèn)證的實(shí)踐教學(xué)體系探索與研究”的階段性研究成果之一，項(xiàng)目編號(hào)：GDJG2015073。

【中圖分類號(hào)】G42 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）19-0224-02

1.引言

物聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。

2.中職物聯(lián)網(wǎng)課程教學(xué)現(xiàn)狀

近年來(lái)，越來(lái)越多的中職開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)》課程。中職開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)》課程，主要使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)支撐網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，熟悉構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的方法，為今后從事物聯(lián)網(wǎng)組建、管理和維護(hù)奠定基礎(chǔ)。由于這門課程理論性強(qiáng)，抽象程度高，學(xué)生反映學(xué)習(xí)中有一定難度。在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)方面，國(guó)內(nèi)院校大多采用物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)裝置、編程實(shí)驗(yàn)箱等，有些只能讓學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單操作配置及觀看演示效果。此外，組建物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，投入資金較多，也是一般中職院校無(wú)法承受的。針對(duì)以上問(wèn)題，本文將思科公司的Packet Tracer模擬軟件引入物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，將理論和實(shí)操相結(jié)合，不僅鍛煉了學(xué)生實(shí)踐能力，而且降低了實(shí)驗(yàn)室的投資成本，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

3.Packet Tracer的物聯(lián)網(wǎng)功能

Packet Tracer 是思科公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。Packet Tracer 7 引入物聯(lián)網(wǎng)功能，它包含一個(gè)標(biāo)記為“組件”的新組圖標(biāo)，如圖1所示。

該組包含三個(gè)用于物聯(lián)網(wǎng)的小組圖標(biāo)。第一小組圖標(biāo)標(biāo)記為物聯(lián)網(wǎng)板，其中包含Arduino樣微控制器單元（MCU）和類似于Raspberry Pi的單板計(jì)算機(jī) （SBC），此外用戶還可以根據(jù)需求創(chuàng)建自定義的微控制器;第二小組圖標(biāo)標(biāo)記為致動(dòng)器，且該小組中包含一些物聯(lián)網(wǎng)事物，主要有報(bào)警器、制冷設(shè)備、LED、加熱設(shè)備等;第三小組圖標(biāo)標(biāo)記為傳感器，主要包括彎曲傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器和金屬傳感器等。

每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都有相應(yīng)的使用說(shuō)明，圖2為L(zhǎng)ED的使用說(shuō)明。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還增加了程序設(shè)計(jì)選項(xiàng)卡，可以使用Python、Javascript等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程。

4.Packet Tracer在《物聯(lián)網(wǎng)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

下面通過(guò)構(gòu)建一個(gè)“基于太陽(yáng)能的互聯(lián)電源”案例說(shuō)明如何在《物聯(lián)網(wǎng)》課程中使用Packet Tracer。在此案例中，太陽(yáng)能電池板吸收陽(yáng)光并將其轉(zhuǎn)化成電能，然后將電能傳輸?shù)诫姵刂?，進(jìn)行存儲(chǔ)和配送。電池給LED供電。在太陽(yáng)能電池板和電池之間連接的功率計(jì)會(huì)讀取和顯示太陽(yáng)能電池板所吸收和傳輸?shù)哪芰?。所有設(shè)備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接，并在服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)，用戶可以通過(guò)PC的web瀏覽器監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示：

（1）將 LED、 PC、交換機(jī)、服務(wù)器、電池、太陽(yáng)能電池板和功率計(jì)添加到Packet Tracer 的工作空間，按照拓?fù)溥M(jìn)行連接：使用“物聯(lián)網(wǎng)自定義電纜”將太陽(yáng)能電池板、功率計(jì)和電池按照拓?fù)鋱D所示接口進(jìn)行連接;用以太網(wǎng)直通電纜，將太陽(yáng)能電池板、電池和功率計(jì)、PC和服務(wù)器連接到交換機(jī)。

（2）按照表1所示為每個(gè)設(shè)備分配IP地址。

（3）將太陽(yáng)能電池板、功率計(jì)和電池注冊(cè)到服務(wù)器，方法如下：點(diǎn)擊太陽(yáng)能電池板，導(dǎo)航至配置選項(xiàng)卡 >> 設(shè)置，然后在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器下選擇遠(yuǎn)程服務(wù)器。根據(jù)圖4，輸入以如下服務(wù)器信息，點(diǎn)擊連接。功率計(jì)和電池的設(shè)置重復(fù)該流程。

（4）對(duì)LED的isr函數(shù)按如下程序進(jìn)行修改，確保電池給LED供電。

function isr（） {

input = analogRead（0）;

if （input > 0）

input = 1023;

value = map（input， 0， 1023， 0， 1）;

setComponentOpacity（“black”， 1-value）;

setDeviceProperty（getName（）， “l(fā)evel”，input）;

}

（5）案例實(shí)驗(yàn)結(jié)果

完成以上配置后，太陽(yáng)能電池板給電池充電， LED 從電池獲取電力實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，功率計(jì)實(shí)時(shí)顯示太陽(yáng)能電池板的功率，并可以通過(guò)PC機(jī)的瀏覽器遠(yuǎn)程查看物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如圖5所示。

5.結(jié)束語(yǔ)

在中職物聯(lián)網(wǎng)課程中運(yùn)用思科Packet Tracer軟件進(jìn)行教學(xué)，極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，提高了課程的教學(xué)效果。但是我們也應(yīng)當(dāng)看到模擬軟件無(wú)法完全替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，需要我們合理使用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊禮，劉靜.基于Packet Tracer的路由與交換技術(shù)課程綜合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2018.

[3]肖學(xué)華.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理與維護(hù)實(shí)訓(xùn)教程：基于Cisco Packet Tracer模擬器[M].科學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：

羅佳令，男，1985年12月出生，學(xué)士，講師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

盧寧，男，1972年9月出生，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全。