《9-10岁美式少儿工程课教案：智能家居.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《9-10岁美式少儿工程课教案：智能家居.docx（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、13-15智能家居知识与技能认识温湿度传感器DHT11 ;认识光敏传感器模块和声音传感器模块练习使用LCD显示屏显示内容过程与方法熟悉工程工程流程提问阶段：批判性思维能力构思阶段：创造力、批判性思维能力计划阶段：系统性思考能力实施阶段：系统性思考能力、合作能力优化阶段：批判性思维能力工程总结：交流沟通能力情感、态度、价值观学生自己发现生活中能变得更加智能的设施和设备，并设计实现，增加生活中的智能 设备，对于智能生活更加向往，促进对于科技生活的追求。上课流程8 .优化雨控窗户在阵雨过后，一般不会随时翻开窗户，可能会等一段时间，这种程序应该如何优化 呢？需要增加一个flag ,标志，确认下雨之后关
2、闭窗户就不再翻开窗户，直到用户控制其 翻开或者闭合（参考程序Demoll_雨控窗户优化）setupDeclare assetupDeclare asint valueifAnalogRead PIN#A0v800doServo PIN#11 Degree (0-180) 90Delay(ms) elsedodoServo PIN#11 Degree (0-180)以Delay(ms) flelseServo PIN#Degree (0-180) ft90Delay(ms) M9 .外观设计图片，老师们根据上课进度设计即可10 .实施智能路灯路灯到了晚上的时候就是一直翻开的状态，这样会造成一定的
3、能源的浪费，虽然有些 路灯已经采用了太阳能供电，但是提供的太阳能如果被加以利用，是不是更能利国利 民呢？我们在工程试听课闪电云朵灯”以及电路与逻辑课程的七彩小台灯”中都使用了 光敏电阻，制作了以光控灯为原型的作品，那大家还记得光敏电阻的电路符号么？我们要给自己的智能生活增加一个智能的路灯，可以在黄昏且有客人来的情况下，自 动翻开路灯，这样需要用到哪些模块呢？光敏电阻模块、路灯模型、人体感应模块.光敏电阻模块光敏电阻模块（如下列图所示）,我们使用过这个模块。当环境光线亮度达不到设定阈 值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平。模块上的蓝色滑动变阻器作用是：检测亮
4、度可以通过电位器进行调节，顺时针调电位 器，检测亮度增加；逆时针调电位器，检测亮度减少。灵敏度调节电位器电源指示灯VCC接电源正极（3.35V）GND接电源负极DO TTL数字信号输出A0模拟信号输出DO输出指示灯（低电平亮）人体感应模块人体感应模块（如下列图所示）,人进入其感应范围那么输出高电平，人离开感应范围那么 自动延时关闭高电平，输出低电平。人体感应模块，又叫红外热释电模块，是基于红外线技术的自动控制模块。延时调节距离调节智能庭院路灯用模拟口 A0-A7去读取模拟量,发现有人移动的时候，OUT为587左右，当没有人移 动的时候，OUT为0oL （上两个）焊盘为不可重复触发模。 H （下
5、两个）焊盘默认为可触发模式： 此模式默认为可重复触发模式，如客 户要改不可重复模式，请割断H箭头 所指向的铜皮，然后把上面两个焊盘 短路即可。流程图分析:开始灯亮当满足环境光比拟暗，同时有人来的条件，才开启庭院的路灯，其他情况都不翻开路 灯，两个条件属于且的关系:实施智能庭院路灯 需要将灯条的正负极焊接木头杜邦线，方便在开发板上连接使用。接头处理方式：可 以用热熔胶分别包裹、可以用胶带包裹、可以用热缩管加固，防止短路。可以沿着雪弗板的边缘粘贴一圈灯条，建议孩子们自由粘贴就行了，此处会表达一些 孩子们的自主创作的局部。接线参考:光敏电阻模块Arduino开发板接口VCCVCCGNDGNDDOD2
6、人体感应路灯的例如程序:人体感应模块Arduino开发板接口VCCVCCGNDGNDOUTD13 （ A1 也行）灯条Arduin。开发板接口正极VCC负极D4曩新T ；00曩新T ；00数字输入管脚#延时史组口打印自动换行)天然气泄漏报警+通风我们在之前的过程中用过天然气气体传感器，对于泄漏的天然气能起到检测的作用， 但是我们如果不在家的时候，即使天然气报警器检测到了有天然气泄漏，发出报警， 也不一定能减少带来财产损失的可能性，所以我们还需要进一步思考，如何将屋内的 泄漏的天然气含量降低，才能有效的保护我们的财产不受损失。天然气检测模块的型号为MQ2 ,所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较
7、低的二氧 化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气 体浓度的增加而增大。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测 也很理想。我们以前使用的是传感器的DO 口，此时我们连接传感器的A0 口进行数据采集和使 用。我们要控制报警和启动排风扇，需要用到蜂鸣器和风扇。参考程序如下列图所示:.实施温湿度温湿度传感器DHT11 冬天到了，屋子里面又干又冷，每天早上起来嘴唇都是干的，看天气预报说，今日北 京的气温为-6（,空气湿度为7%o他就想，我怎么才能知道我家里的温度和湿度呢？ 这样我就能在空气干的时候翻开空气加湿器，温度低的时
8、候翻开空调啦！你们觉得怎么样才能知道室内的温度和湿度呢？同学们：热敏电阻、温度计、湿度计等我们有一个更加智能的可以测量温度和湿度的模块哟DHT11温湿度模块。我们利用Arduino将温湿度模块测量的温度和湿度显示到电脑上看一下吧，参考例程 如下：我们利用Arduino将温湿度模块测量的温度和湿度显示到电脑上看一下吧，参考例程 如下：SerialDHT11温湿度模块Arduino开发板接口VCCVCCDATAD10GNDGNDwendu打印痉四口打印（自动换行）痉四口打印（自动换行）DHT11管脚#SerialSerialshiduSerialSerial打印（自动换行）DHT11获取湿度管脚#
9、:1000 |OLED显示屏我们的智能家居系统，不能依赖电脑存在，需要能够将温度显示出来，我们有一块显 示屏可以承载我们要显示的信息OLED12864显示屏。有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED )又称为有机电激光显示、有 机发光半导体。由美籍华裔教授邓青云(Ching W. Tang )于1979年在实验室中发 现。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的比照度、较低耗电、极高反响 速度等优点。但是，作为高端显示屏，价格上也会比液晶电视要贵。金属阴极光线输出OLED显示屏的4根线与Arduino接线的方式为：此处不能接错。下面的内容了解
10、就行，非专业人士请不要深究原理！ ！ ！ ！I2C (Inter - Integrated Circuit)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于 连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是 同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速 率较高等优点。VCC单片机键盘VCC单片机键盘LED显示存储器o us oas编写程序：第一步，切换高级视图。第二步，找到代码块IH仔怖IH仔怖传感器飞执行器用变量显示器OLED I2C display第三步，输入自己想输入的内容，只支持字母数字。OLED 128*64 显示：KK Z
11、 弟一仃 Z - 弟仃KK Z -用二仃第四行Example line 1Example line 2Example line 3Example line 4上传程序，查看显示效果。11 .实施综合需要将房子的所有功能的程序完整的整合到一起，完成房子的整体设计布局，上色, 此处建议让孩子记录自己的模块接口，方便编写程序。12 .提供以演讲的形式对工程进行总结，演讲内容要包括以下几点：自我介绍,本工程的是要解决什么问题？你是分哪几个步骤开展工程的？通过本工程你 学到了到了什么？在工程制作中你遇到了哪些问题，是如何解决的？完成这个工程后 你有什么感觉？每个工程结束之后，都会有工程的总结报告，学生从
12、提问开始回顾、梳理整个工程流 程，一开始有的孩子可能表达不是很流畅、有的孩子会怯场和紧张，这个时候老师要 做示范和鼓励学生按照上述的逻辑表达。这个环节一方面是锻炼孩子的表达沟通能 力，另一方面，也是让孩子再从整体上把握工程流程。L热场和引入大家好哎呀，突然想到我家的空调没有关，咱们能停下课，我回家关个空调咱们在继续上课 吧？同学们，不知道你的父母和你是不是也遇到类似情况，下雨了忘记关窗户，出门了忘 记关空调、关灯等问题呢？2才是问夏天的天气变化不定，我们也会遇到雨水被风吹进屋内，造成墙皮脱落等情况的糟糕 事情如果你是一个创造家，你能想到什么好的方法来解决这个问题?问题一提完，孩子们的第一反响肯
13、定是举手要回答下列问题，这个时候示意孩子们把手放 下，让他们思考，我们真正要解决什么问题。一句话概括你要解决的问题：怎么样能防止雨水被吹进屋子？ 对于这个问题，也还是要先引导学生对问题进行提问，找到真正要解决的问题。之所 以要在提问环节下功夫，就是因为弄清楚问题的核心所在是工程是否能顺利进展的关 键和前提，一旦找错了问题，弄错了用户的需求，那后面做得再好，工程也是失败 的。这也就要求学生，拿到问题之后不要急着想方法来解决，而是要先分析问题本 身，而这种习惯或者思路，是在传统教育环境中成长起来的孩子所欠缺的。这就是在 培养孩子的批判性思维能力。培养这种能力，就是要让学生在大量信息中迅速抓到问 题
14、的关键。删繁就简。3 .构思头脑风暴通过海报、白板画气泡图，围绕如何解决雨水被吹进屋子来头脑风暴，想解决方法。引导学生想到的方法数量越多，种类越多，越新奇越好。先让学生不讲话，单独思考 2分钟，然后再逐一表达自己的想法，教师记录在气泡图中。如果学生想到的方案中，没有自动感应是否有下雨的方案，要做适当的引导，让这个 方案出现在泡泡图中。让学生在学生用书上记录好头脑风暴的结果。4 .构思确定方案头脑风暴之后，让学生在发散出的各种方案中，综合难度、价格等因素找到一个最适 合的方案。有时候，学生会根据自己的理解给出其它的答案。对于各种各样的答案， 要充分肯定，鼓励学生独立思考。这个时候，可以加入额外的
15、限制条件，将最优答案 限定在预设的思路上。理想方案：当下雨的时候，传感器检测到有下雨了，就控制电机将窗户关闭，防止雨 水进入房间内。确定方案之后，让学生在选定的方案上打对勾或者做其他标记。可以带学生绘制流程图:5 .雨滴模块用来检测是否下雨的传感器叫做雨滴传感器，如下列图所示:大家拿到并仔细观察自己的雨滴传感器，思考一下它是什么原理能检测到是否下雨和 降雨的大小呢？雨滴传感器模块的检测局部，所有的线是不连接在一起的，这个时候，检测模块相当 于是不导电的，电阻无穷大。随着雨滴的增大和降水量的增加，检测模块的导电性增 强，电阻减小。根据电阻串联分压的知识可以得到：A0的值会根据模块电阻的大小变化而
16、变化。使用说明：接上5V电源，电源指示灯亮；感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，开关指示灯灭；滴上一滴水，D。输出为低电平，开关指示灯亮；刷掉上面的水滴，又恢复到，输出高电平状态A。模拟输出，可以连接单片机的AD 口检测滴在上面的雨量大小。变化规律测试并记录：L. DiQitalRMd PIN# 1“ TOI ”printlnLi AnalogRead PIN# IDelayZ1测试方法:雨滴模块A0DO没有水滴滴了 1滴水结论：滴了 3滴水滴了 6滴水泡水里随着降雨量的增加，A0的输出值逐渐随着降雨量的减小，A0的输出值逐渐 当降雨量比拟大时，DO的输出值为当降雨量比拟小时，DO的输出值为
17、.知识储藏舵机初识舵机 控制窗户翻开和关闭需要什么设备呢?舵机！说到舵这个词，大家是不是先想到的是船舵呢?舟与它联合起来表示舟尾部一种船具，摆动起来可以使舟像摆尾游行之 蛇。本义是船尾用以控制行向的装置。同样，舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以 保持的控制系统。目前，在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得 到了普遍应用。舵机Arduino红色（电源正）VCC棕色（电源负）GND黄色（信号）D3舵机的三根线与Arduino的连接:那么如何编写程序控制舵机的运动呢？舵机的程序块如下列图所显示:稗快生 二输入输出A控制。数学 T文本：.数组 f逻辑 z
18、串口控制线”舵机内部结构图输出转轴电源线Qd- 地线GND6-可谓电位器小型直流电机7ffi,变速齿轮纲控制电路板管脚为舵机的信号线所连接的Arduino的弓|脚号。角度为舵机可以旋转的角度，我们的舵机可以旋转的角度是0-180度，可以输入的数 值范围为0-180o延时是执行完舵机旋转之后的等待时间。程序例如：舵机管脚#角度（0180）延时（毫秒）3 900安装舵盘让舵机运动的效果得以展示。舵机往复运动如何实现舵机的往返运动呢？比方挥手灯重复性动作。从0-180度，从180度-0度的往返过程。180步长为执行E1舵机管脚#角度（0-180）例如程序:延时（亳秒）使用。从使用。从180步长为执行
19、舵机管脚#角度（0-180）延时（亳秒）舵机跟随旋钮那么如何能让舵机根据滑动变阻器的旋转进行旋转呢？接线如下列图所示:需要用到的一种数学映射，在数学里，映射是个术语，指两个元素的集之间元素 相互对应的关系，为名词。可以理解为：模拟输入管脚A0读取的数值范围是从0-1023，映射到范围是0180 , 那么当A0是0的时候，映射结果为0 ,当A0是1023的时候，映射结果为180 ,那么 当模拟值为512的时候,映射结果为下列图为例如程序。舵机管脚#.国角度（0480）映射模拟输入管脚#延时（亳秒）植从从回用螺丝刀调整滑动变阻器的旋钮，会发现舵机会跟随滑阻进行旋转。6 .实施雨控窗户参考程序如下列图所示：监测到有雨水，窗户关闭；没有雨水，窗户翻开。执行舵机管脚# 模拟输入管脚角度（0-180）延时（毫秒）否那么舵机直脚匕角度（ai80）延时（至秒）纪皿1打印（自动换行）模拟输入管脚二