CN114095549A - 基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；设于3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于真实硬件场景中的真实单片机系统；设于3D虚拟场景以及真实硬件场景之间的MQTT服务器；MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动3D虚拟场景以及真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。本发明涉及的技术方案，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率。

Description

基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统

技术领域

本申请涉及虚拟单片机系统技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，现如今在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。

目前，传统多个单片机系统使用ZigBee协议进行联动时，需要借助真实的电子硬件，整个系统调试麻烦、不易观察，并且在缺失部分电子硬件的情况下无法提前验证缺失的电子硬件需要编写的代码，降低开发效率。现如今关于此领域的技术研究也层出不穷，在申请号为202111252171.X的中国发明专利中，公开了一种Web3D多虚拟单片机系统的协同作业系统，此专利公开的技术基于Web前端技术，通过3D建模渲染出虚拟的电子硬件，再组合不同的虚拟电子硬件能够还原多个真实的单片机系统。因此，在实际单片机系统的项目开发中，利用上述技术可以解决虚拟单片机仿真的问题，但是系统开发需要得到的是真实的单片机系统，在开发时必然需要对真实单片机系统进行状态检测，确保开发系统的正确性，这就导致在开发过程必然会遇到虚拟单片机系统与真实单片机系统联动运行的问题；但是，此类问题在现如今虚、实单片机系统仿真监测中并没有得到有效解决，可以说使用数字孪生技术对基于ZigBee协议进行通信的单片机系统进行虚拟实现还是一片空白。

因此，如何提供一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率。

本申请提供的技术方案如下：

本申请提供一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；设于所述3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；所述虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于所述真实硬件场景中的真实单片机系统；所述真实单片机系统用以通过实体电子硬件进行单片机实体运行；设于所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景之间，连接所述虚拟单片机系统和真实单片机系统的MQTT服务器；所述MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述虚拟单片机系统包括：

与所述MQTT服务器连接的协调器功能虚拟单片机系统；

与所述协调器功能虚拟单片机系统连接的路由器功能虚拟单片机系统；

以及与所述协调器功能虚拟单片机系统以及所述路由器功能虚拟单片机系统通信连接的终端功能虚拟单片机系统。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述真实单片机系统包括：

与所述MQTT服务器连接的协调器功能真实单片机系统；

与所述协调器功能真实单片机系统连接的路由器功能真实单片机系统；

以及与所述协调器功能真实单片机系统以及所述路由器功能真实单片机系统通信连接的终端功能真实单片机系统。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述3D虚拟场景中，用以输入控制代码的电脑代码编辑框；

与所述电脑代码编辑框连接的虚拟电脑；与所述虚拟电脑连接的虚拟烧录器；所述虚拟烧录器连接所述虚拟单片机系统，用以将所述控制代码烧录至所述虚拟单片机系统的CPU中。

进一步地，在本发明一种优选方式中，还包括：

设于所述真实硬件场景中，用以写入所述控制代码的代码开发平台；

与所述代码开发平台的真实电脑；连接所述真实电脑的真实烧录器；所述真实烧录器连接带ZigBee通信模块的所述真实单片机系统，用以将所述控制代码烧录至所述真实单片机系统的CPU中。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述真实硬件场景中，与所述真实单片机系统连接的上位机；所述上位机用以为所述真实硬件场景节点设置通信地址；

设于所述3D虚拟场景中，与所述虚拟单片机系统连接的虚拟上位机前端页面；所述虚拟上位机前端页面用以为所述3D虚拟场景节点设置与所述真实硬件场景节点一致的通信地址。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述真实硬件场景节点以及所述3D虚拟场景节点为在ZigBee协议下的网络节点，具体为协调器、路由器以及终端中的任意一种。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述虚拟单片机系统以及所述MQTT服务器之间的虚拟协调器；以及连接所述真实单片机系统以及所述MQTT服务器的真实协调器。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述虚拟单片机系统组成包括：

虚拟单片机开发板；与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源；

设于所述虚拟单片机开发板以及所述虚拟电源之间的虚拟电压转换器；

所述虚拟电源通过所述虚拟电压转换器连接所述虚拟单片机开发板的电源接口，为所述虚拟单片机开发板提供模拟供电输入；

与所述虚拟烧录器连接的代码转换器；

所述代码转换器用以在运行烧录后将所述控制代码转换成JavaScript代码并同步到所述虚拟单片机开发板的CPU中；

以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟外置电子元器件库；所述虚拟外置电子元器件库用以为系统提供外置虚拟电子元器件。

进一步地，在本发明一种优选方式中，所述虚拟单片机系统还包括：

与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电子元器件；所述虚拟电子元器件包括：与所述虚拟单片机开发板连接的的第一定时状态检测器；所述第一定时状态检测器用以检测所述虚拟电源的模拟供电状况；设于所述虚拟单片机开发板CPU端口上的第二定时状态检测器；所述第二定时状态检测器用以检测CPU端口状态，持续调度各所述虚拟电子元器件工作；以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源开关；所述虚拟电源开关连接所述虚拟电压转换器，用以为虚拟单片机系统接通供电输入。

本发明提供的一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，与现有技术相比，包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；设于所述3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；所述虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于所述真实硬件场景中的真实单片机系统；所述真实单片机系统用以通过实体电子硬件进行单片机实体运行；设于所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景之间，连接所述虚拟单片机系统和真实单片机系统的MQTT服务器；所述MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。在本申请中，在ZigBee协议下所述真实硬件场景对应所述3D虚拟场景，关键在于通过所述MQTT服务器的通信协议实现所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统的状态同步；其中，所述虚拟单片机系统，是基于Web前端技术，通过3D建模渲染出虚拟的电子硬件，再组合不同的虚拟电子元器件还原多个所述虚拟单片机系统；而所述真实单片机系统，则是通过实体电子硬件搭建而成；在所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统之间设有所述MQTT服务器，通过MQTT协议使得真实单片机系统的运行效果和虚拟单片机系统的运行效果一致，通过数字孪生技术实现“虚映实，实控虚”，实时获取MQTT服务器里面的数据，所述虚拟单片机系统可以实时同步所述真实单片机系统中运行状态，进行状态监测。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率。

有益效果：

1.本申请提供的数字孪生系统能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态；

2.本申请提供的数字孪生系统能更加方便调试、观察ZigBee协议下的真实硬件场景，提高ZigBee协议下的多单片机系统协同工作系统的开发效率，同时也有助于项目预研时减少硬件成本、降低项目开发风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统的第一种工作机制图；

图3为本发明实施例提供的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统的第二种工作机制图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请如图1至图3所示，本申请实施例提供的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；设于所述3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；所述虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于所述真实硬件场景中的真实单片机系统；所述真实单片机系统用以通过实体电子硬件进行单片机实体运行；设于所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景之间，连接所述虚拟单片机系统和真实单片机系统的MQTT服务器；所述MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。

本发明提供一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，具体包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；设于所述3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；所述虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于所述真实硬件场景中的真实单片机系统；所述真实单片机系统用以通过实体电子硬件进行单片机实体运行；设于所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景之间，连接所述虚拟单片机系统和真实单片机系统的MQTT服务器；所述MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。在本申请中，在ZigBee协议下所述真实硬件场景对应所述3D虚拟场景，关键在于通过所述MQTT服务器的通信协议实现所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统的状态同步；其中，所述虚拟单片机系统，是基于Web前端技术，通过3D建模渲染出虚拟的电子硬件，再组合不同的虚拟电子元器件还原多个所述虚拟单片机系统；而所述真实单片机系统，则是通过实体电子硬件搭建而成；在所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统之间设有所述MQTT服务器，通过MQTT协议使得真实单片机系统的运行效果和虚拟单片机系统的运行效果一致，通过数字孪生技术实现“虚映实，实控虚”，实时获取MQTT服务器里面的数据，所述虚拟单片机系统可以实时同步所述真实单片机系统中运行状态，进行状态监测。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率。

具体地，在本发明的实施例中，所述虚拟单片机系统包括：与所述MQTT服务器连接的协调器功能虚拟单片机系统；与所述协调器功能虚拟单片机系统连接的路由器功能虚拟单片机系统；和与所述协调器功能虚拟单片机系统以及所述路由器功能虚拟单片机系统通信连接的终端功能虚拟单片机系统。

具体地，在本发明的实施例中，所述真实单片机系统包括：与所述MQTT服务器连接的协调器功能真实单片机系统；与所述协调器功能真实单片机系统连接的路由器功能真实单片机系统；和与所述协调器功能真实单片机系统以及所述路由器功能真实单片机系统通信连接的终端功能真实单片机系统。

具体地，在本发明的实施例中，在ZigBee协议下所述真实硬件场景对应着3D虚拟场景，通过所述MQTT服务器中的MQTT物联网即时通信协议实现状态同步。

其中如图1所示，在ZigBee协议下，所述真实硬件场景中的所述协调器功能真实单片机系统承担发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断接收信息、同步信息到所述MQTT服务器的任务；

所述路由器功能真实单片机系统承担数据的采集、处理、传递任务；所述终端功能真实单片机系统承担具体执行的数据收集、传送任务；

而在所述3D虚拟场景中，主要是对所述真实硬件场景中的所述真实单片机系统进行虚拟还原。所述真实硬件场景中各真实单片机系统在3D虚拟场景中均有一套对应的3D模型，过实时获取MQTT服务器里面的数据，同步真实硬件场景中各单片机系统的状态。当真实硬件场景中缺失单片机系统时，可以在3D虚拟场景中虚拟出缺失的单片机系统并仿真其应有的功能，并和其他的单片机系统按照ZigBee协议联动运行，提高开发成本与效率。

具体地，在本发明的实施例中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述3D虚拟场景中，用以输入控制代码的电脑代码编辑框；与所述电脑代码编辑框连接的虚拟电脑；与所述虚拟电脑连接的虚拟烧录器；所述虚拟烧录器连接所述虚拟单片机系统，用以将所述控制代码烧录至所述虚拟单片机系统的CPU中。

具体地，在本发明的实施例中，还包括：设于所述真实硬件场景中，用以写入所述控制代码的代码开发平台；与所述代码开发平台的真实电脑；连接所述真实电脑的真实烧录器；所述真实烧录器连接带ZigBee通信模块的所述真实单片机系统，用以将控制代码烧录至所述真实单片机系统的CPU中。

其中，所述真实单片机系统和所述虚拟单片机系统使用同一套控制代码，代码烧录的流程类似。在所述真实硬件场景中，代码烧录：现在所述代码开发平台上写入所述控制代码，通过所述真实烧录器将其烧录至所述真实单片机系统中；在所述3D虚拟场景中，所述控制代码由所述电脑代码编辑框写入虚拟电脑，在经过所述虚拟烧录器将其烧录至所述虚拟单片机系统中。

具体地，在本发明的实施例中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述真实硬件场景中，与所述真实单片机系统连接的上位机；所述上位机用以为所述真实硬件场景节点设置通信地址；设于所述3D虚拟场景中，与所述虚拟单片机系统连接的虚拟上位机前端页面；所述虚拟上位机前端页面用以为所述3D虚拟场景节点设置与所述真实硬件场景节点一致的通信地址。

其中，所述真实硬件场景中节点的通信地址可以通过所述上位机中的软件进行设置，对此所述3D虚拟场景中对应设计了一个虚拟上位机的前端页面，以对所述虚拟单片机系统设置通信地址，虚拟单片机系统里设置的通信地址要与对应的真实单片机系统里设置的通信地址一致。

具体地，在本发明的实施例中，所述真实硬件场景节点以及所述3D虚拟场景节点为在ZigBee协议下的网络节点，具体为协调器、路由器以及终端中的任意一种。

其中如图2所示，真实硬件场景中的节点和3D虚拟场景的节点均是指在ZigBee协议下的网络节点，可以是路由器、终端以及协调器中的任意一种；当节点是协调器时，则如图3所示，直接和所述MQTT服务器进行交互。

具体地，在本发明的实施例中，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述虚拟单片机系统以及所述MQTT服务器之间的虚拟协调器；以及连接所述真实单片机系统以及所述MQTT服务器的真实协调器。

对于所述3D虚拟场景对所述真实硬件场景的控制，如图2所示的运行机制中，所述真实硬件场景的节点将采集到的数据实时整合发送所述真实协调器转到MQTT服务器，所述虚拟协调器再实时同步所述真实硬件场景节点的状态信息到虚拟的节点中，进而使得3D虚拟场景中的节点运行状态效果和真实场景的一致。在所述3D虚拟场景中，允许手动设置单片机系统的部分功能，并以数据指令的形式发给所述虚拟协调器，通过所述虚拟协调器将数据指令传到所述MQTT服务器，真实协调器再将数据指令分发给对应的节点，使得对应节点的运行状态发生改变，实现所述3D虚拟场景对所述真实硬件场景的远程控制。

具体地，在本发明的实施例中，所述虚拟单片机系统组成包括：虚拟单片机开发板；与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源；设于所述虚拟单片机开发板以及所述虚拟电源之间的虚拟电压转换器；所述虚拟电源通过所述虚拟电压转换器连接所述虚拟单片机开发板的电源接口，为所述虚拟单片机开发板提供模拟供电输入；与所述虚拟烧录器连接的代码转换器；所述代码转换器用以在运行烧录后将所述控制代码转换成JavaScript代码并同步到所述虚拟单片机开发板的CPU中；以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟外置电子元器件库；所述虚拟外置电子元器件库用以为系统提供外置虚拟电子元器件。

具体地，在本发明的实施例中，所述虚拟单片机系统还包括：与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电子元器件；所述虚拟电子元器件包括：与所述虚拟单片机开发板连接的的第一定时状态检测器；所述第一定时状态检测器用以检测所述虚拟电源的模拟供电状况；设于所述虚拟单片机开发板CPU端口上的第二定时状态检测器；所述第二定时状态检测器用以检测CPU端口状态，持续调度各所述虚拟电子元器件工作；以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源开关；所述虚拟电源开关连接所述虚拟电压转换器，用以为虚拟单片机系统接通供电输入。

由上所述，本发明实施例涉及的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，在本申请中，在ZigBee协议下所述真实硬件场景对应所述3D虚拟场景，关键在于通过所述MQTT服务器的通信协议实现所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统的状态同步；其中，所述虚拟单片机系统，是基于Web前端技术，通过3D建模渲染出虚拟的电子硬件，再组合不同的虚拟电子元器件还原多个所述虚拟单片机系统；而所述真实单片机系统，则是通过实体电子硬件搭建而成；在所述虚拟单片机系统以及所述真实单片机系统之间设有所述MQTT服务器，通过MQTT协议使得真实单片机系统的运行效果和虚拟单片机系统的运行效果一致，通过数字孪生技术实现“虚映实，实控虚”，实时获取MQTT服务器里面的数据，所述虚拟单片机系统可以实时同步所述真实单片机系统中运行状态，进行状态监测。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够实时反应出ZigBee协议下真实硬件场景的运行状态，能够更好的观察、监测系统的运行状态，便于调整系统节点的运行状态，提高系统开发效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，包括：设于ZigBee协议下的3D虚拟场景；

设于所述3D虚拟场景中的虚拟单片机系统；所述虚拟单片机系统用以在Web网页前端进行虚拟实验仿真；

设于ZigBee协议下的真实硬件场景；设于所述真实硬件场景中的真实单片机系统；所述真实单片机系统用以通过实体电子硬件进行单片机实体运行；

设于所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景之间，连接所述虚拟单片机系统和真实单片机系统的MQTT服务器；

所述MQTT服务器用以通过MQTT通信协议联动所述3D虚拟场景以及所述真实硬件场景，进行数据的传输、储存以及同步。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述虚拟单片机系统包括：

与所述MQTT服务器连接的协调器功能虚拟单片机系统；

与所述协调器功能虚拟单片机系统连接的路由器功能虚拟单片机系统；

以及与所述协调器功能虚拟单片机系统以及所述路由器功能虚拟单片机系统通信连接的终端功能虚拟单片机系统。

3.根据权利要求2所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述真实单片机系统包括：

与所述MQTT服务器连接的协调器功能真实单片机系统；

与所述协调器功能真实单片机系统连接的路由器功能真实单片机系统；

以及与所述协调器功能真实单片机系统以及所述路由器功能真实单片机系统通信连接的终端功能真实单片机系统。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述3D虚拟场景中，用以输入控制代码的电脑代码编辑框；

与所述电脑代码编辑框连接的虚拟电脑；与所述虚拟电脑连接的虚拟烧录器；所述虚拟烧录器连接所述虚拟单片机系统，用以将所述控制代码烧录至所述虚拟单片机系统的CPU中。

5.根据权利要求4所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，还包括：

设于所述真实硬件场景中，用以写入所述控制代码的代码开发平台；

与所述代码开发平台的真实电脑；连接所述真实电脑的真实烧录器；所述真实烧录器连接带ZigBee通信模块的所述真实单片机系统，用以将所述控制代码烧录至所述真实单片机系统的CPU中。

6.根据权利要求5所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述真实硬件场景中，与所述真实单片机系统连接的上位机；所述上位机用以为所述真实硬件场景节点设置通信地址；

设于所述3D虚拟场景中，与所述虚拟单片机系统连接的虚拟上位机前端页面；所述虚拟上位机前端页面用以为所述3D虚拟场景节点设置与所述真实硬件场景节点一致的通信地址。

7.根据权利要求6所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述真实硬件场景节点以及所述3D虚拟场景节点为在ZigBee协议下的网络节点，具体为协调器、路由器以及终端中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统还包括：设于所述虚拟单片机系统以及所述MQTT服务器之间的虚拟协调器；以及连接所述真实单片机系统以及所述MQTT服务器的真实协调器。

9.根据权利要求1所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述虚拟单片机系统组成包括：

虚拟单片机开发板；与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源；

设于所述虚拟单片机开发板以及所述虚拟电源之间的虚拟电压转换器；

所述虚拟电源通过所述虚拟电压转换器连接所述虚拟单片机开发板的电源接口，为所述虚拟单片机开发板提供模拟供电输入；

与所述虚拟烧录器连接的代码转换器；

所述代码转换器用以在运行烧录后将所述控制代码转换成JavaScript代码并同步到所述虚拟单片机开发板的CPU中；

以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟外置电子元器件库；所述虚拟外置电子元器件库用以为系统提供外置虚拟电子元器件。

10.根据权利要求9所述的基于ZigBee的Web3D虚拟单片机数字孪生系统，其特征在于，所述虚拟单片机系统还包括：

与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电子元器件；所述虚拟电子元器件包括：与所述虚拟单片机开发板连接的的第一定时状态检测器；所述第一定时状态检测器用以检测所述虚拟电源的模拟供电状况；设于所述虚拟单片机开发板CPU端口上的第二定时状态检测器；所述第二定时状态检测器用以检测CPU端口状态，持续调度各所述虚拟电子元器件工作；以及与所述虚拟单片机开发板连接的虚拟电源开关；所述虚拟电源开关连接所述虚拟电压转换器，用以为虚拟单片机系统接通供电输入。

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