1.5物联网的控制(课件)-八年级信息科技上册(清华版2024)
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物联网的控制
第一单元 物联网入门
1
显示模块
2
声音模块
目录
CONTENTS
3
电动执行模块
导入新课
物联网将万物连接在一起，那么万物能够执行的动作，就是物联网系统要输出的“动作”这里的“动作”包括信息显示声音报警、开灯、开锁、打开阀门、启动电动机等各种操作。这些操作由不同的输出设备完成,比如共享单车用电磁锁来实现“开锁”，智能窗帘用电机来打开或关闭窗帘。而这些输出设备往往以模块的形式接人智能终端，因而也称为输出模块。
讲授新课
控制一个 LED 需要一个支持 PWM 的引脚，控制一个普通的全彩 LED 则需要三个支持 PWM 的引脚。为了节省引脚资源，让编程更加简单，LED 灯带一般采用专用的芯片，如 WS2812B、SK6812、PLK6812 等。这种 LED 灯带通过一个数字引脚发送数字信号，即可控制多个LED 呈现出不同的色彩。
讲授新课
第二部分 声音模块
PART 02
02
讲授新课
1.常见的声音模块蜂鸣器是一种常见的声音模块，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等产品。如图所示，常见的计算机主板上一般都有蜂鸣器模块。在控制蜂鸣器的数字引脚上输出特定频率的电信号，蜂鸣器将发出不同的声音。
讲授新课
次数
R
G
B
颜色
1
2
3
4
5
3.显示屏的连接和编程智能终端中使用的显示屏一般有两种:LCD 和 OLED 显示屏。LCD 显示屏就是我们常说的液晶显示屏，其优点是耗电量低、辐射低。OLED显示屏能够自发光，对比度高，因而受到越来越多用户的喜爱，应用领域也更为广泛。LCD、OLED 显示模块和智能终端的连接一般采用I2℃ 接口。连接模块前，要查看开源硬件的接口说明书。有些开源硬件内置了显示屏，其连接方式一般也采用I2C，如掌控板。pinpong 库提供了 OLED 显示模块的库。在前面的学习中，我们已经体验过用pinpong库在某开源硬件的 OLED 显示屏上显示文本信息实际上，我们还可以用它在 OLED 上显示图片下面这段代码将一张图转化为可以在 OLED上显示的信息。
讲授新课
3.舵机的连接与编程舵机的工作过程是把所接收到的电信号转换成电动机或舵机轴上的角位移或角速度输出。大部分的舵机都使用3P线，它跟智能终端的连接和传感器模块类似。如图所示的是 SG90 舵机与某开源硬件扩展板的接线图，舵机连接在扩展板的 P1引脚。用 pinpong 库控制舵机，需要导人舵机模块(Servo )，再使用 Servo(pinobj)设置引脚模式，然后用 Servo.write angle(value)方法控制舵机转动到指定角度。
讲授新课
多个 LED 连在一起，就形成了 LED 灯带、LED 点阵屏等不同的显示模块。LED 灯带和 LED 点阵屏在生活中随处可见，比如在大街上或校园里，经常会看到一些尺寸巨大的 LED 显示屏在播放广告、视频等。当我们走近 LED 大屏幕仔细观察时，就会发现其由一个个小小的点组成，这些点就是全彩工ED全彩 LED 与某开源硬件扩展板的接线图。
讲授新课
2.LED 的连接和编程LED(light emitting diode)也叫作发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件。不同的半导体材料能显示不同的颜色。我们常见的工ED只能发出一种颜色的光;能发出多种颜色的光，并且能够自由调节灯光色彩的 LED 叫作全彩 LED，也称为RGB LED，这种 LED 的灯珠中内置了三颗颜色分别是红(R)、绿(G)、蓝(B)的 LED。根据 RGB 混色原理，红、绿、蓝三色混合便可以得到各种颜色的 LED。
讲授新课
第三部分 电动执行模块
PART 03
03
1.常见的电动执行模块电动执行模块也称为电动执行器，按所用的驱动能源可以分为气动、电动和液压等;按输出位移的形式可以分为旋转和线性等。在物联网系统中，执行器可以简单分为两类:一类是开关型，如继电器、电磁锁、电磁阀等;另一类是电机型，如直流电动机、舵机、步进电动机等。
第一部分 显示模块
01
讲授新课
文本、图像、光效是最常见的输出信号。在各种显示设备中，显示器和显示屏对我们来说最为熟悉。但智能终端因为体积小，选择的显示模块也会比较小。如图所示，某品牌的。如图所示某品牌的。
电子秤采用的是 OLED 显示屏
电子计分器通过 LED 数码管
1.常见的显示模块利用显示模块可以将温度、数量、质量、日期、时间等信息显示出来，同时我们也可以用不同颜色的灯光表示各种信息，让物联网终端的人机交互方式更直观、更多元。
讲授新课
2.继电器的连接与编程一般利用智能终端的引脚输出功能对执行器进行控制。只要给执行器发送特定的电信号，就可以让执行器“动”起来。继电器与电磁阀的编程控制十分简单，只需要给连接继电器和电磁阀的引脚输出高、低电平的数字信号，即可实现开和关的状态变化，如图所示的是继电器与某开源硬件扩展板的连接示意图。下面的参考代码是将继电器与扩展板的 P1引脚连接，在串口输入“1”或者“0”，就能听到继电器状态变化的“嗒嗒”声。
2.声音模块的连接和编程不同的声音模块采用的技术不同，和智能终端的连接方式也各不相同，需要查阅模块说明书才能正确连接。一般来说，蜂鸣器模块和图1的音频录放模块仅需用 3P 线连接任意一个数字引脚即可，而图2的语音合成模块则支持 I2C 和 UART 两种通信方式，需要连接特定的引脚，与某开源硬件扩展板的接线图如图所示。
讲授新课
谢谢
动
变色的LED在现实生活中，不同的场景可能需要不同的LED颜色。通过编程，我们可以让 LED 呈现出不同的颜色。请参考资源包中的程序，修改程序中的参数，完成“变色的LED”实验活动。
讲授新课
实
验
活
动
实验内容:使用代码，使开源硬件的LED呈现出不同的颜色实验准备:开源硬件、Python 软件、pinpong库、计算机
讲授新课
4.电动机的连接与编程我们以带风扇的 130直流电动机为例，该电动机不需要专门的电动机驱动，使用智能终端的引脚就能轻松驱动起来。如图所示的是其与某开源硬件扩展板的接线图，130直流电动机连接在扩展板的P1引脚。
讲授新课
小清将 LED 模块及 OED 显示模块添加到自己的项目中，并通过编程实现了对它们的控制。在你的物联网应用中，准备增加哪些“动作”?又该如何实现对它们的控制呢?请在下栏中填写你的想法。
第一单元 物联网入门
1
显示模块
2
声音模块
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CONTENTS
3
电动执行模块
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物联网将万物连接在一起，那么万物能够执行的动作，就是物联网系统要输出的“动作”这里的“动作”包括信息显示声音报警、开灯、开锁、打开阀门、启动电动机等各种操作。这些操作由不同的输出设备完成,比如共享单车用电磁锁来实现“开锁”，智能窗帘用电机来打开或关闭窗帘。而这些输出设备往往以模块的形式接人智能终端，因而也称为输出模块。
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控制一个 LED 需要一个支持 PWM 的引脚，控制一个普通的全彩 LED 则需要三个支持 PWM 的引脚。为了节省引脚资源，让编程更加简单，LED 灯带一般采用专用的芯片，如 WS2812B、SK6812、PLK6812 等。这种 LED 灯带通过一个数字引脚发送数字信号，即可控制多个LED 呈现出不同的色彩。
讲授新课
第二部分 声音模块
PART 02
02
讲授新课
1.常见的声音模块蜂鸣器是一种常见的声音模块，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等产品。如图所示，常见的计算机主板上一般都有蜂鸣器模块。在控制蜂鸣器的数字引脚上输出特定频率的电信号，蜂鸣器将发出不同的声音。
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次数
R
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颜色
1
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3.显示屏的连接和编程智能终端中使用的显示屏一般有两种:LCD 和 OLED 显示屏。LCD 显示屏就是我们常说的液晶显示屏，其优点是耗电量低、辐射低。OLED显示屏能够自发光，对比度高，因而受到越来越多用户的喜爱，应用领域也更为广泛。LCD、OLED 显示模块和智能终端的连接一般采用I2℃ 接口。连接模块前，要查看开源硬件的接口说明书。有些开源硬件内置了显示屏，其连接方式一般也采用I2C，如掌控板。pinpong 库提供了 OLED 显示模块的库。在前面的学习中，我们已经体验过用pinpong库在某开源硬件的 OLED 显示屏上显示文本信息实际上，我们还可以用它在 OLED 上显示图片下面这段代码将一张图转化为可以在 OLED上显示的信息。
讲授新课
3.舵机的连接与编程舵机的工作过程是把所接收到的电信号转换成电动机或舵机轴上的角位移或角速度输出。大部分的舵机都使用3P线，它跟智能终端的连接和传感器模块类似。如图所示的是 SG90 舵机与某开源硬件扩展板的接线图，舵机连接在扩展板的 P1引脚。用 pinpong 库控制舵机，需要导人舵机模块(Servo )，再使用 Servo(pinobj)设置引脚模式，然后用 Servo.write angle(value)方法控制舵机转动到指定角度。
讲授新课
多个 LED 连在一起，就形成了 LED 灯带、LED 点阵屏等不同的显示模块。LED 灯带和 LED 点阵屏在生活中随处可见，比如在大街上或校园里，经常会看到一些尺寸巨大的 LED 显示屏在播放广告、视频等。当我们走近 LED 大屏幕仔细观察时，就会发现其由一个个小小的点组成，这些点就是全彩工ED全彩 LED 与某开源硬件扩展板的接线图。
讲授新课
2.LED 的连接和编程LED(light emitting diode)也叫作发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态半导体器件。不同的半导体材料能显示不同的颜色。我们常见的工ED只能发出一种颜色的光;能发出多种颜色的光，并且能够自由调节灯光色彩的 LED 叫作全彩 LED，也称为RGB LED，这种 LED 的灯珠中内置了三颗颜色分别是红(R)、绿(G)、蓝(B)的 LED。根据 RGB 混色原理，红、绿、蓝三色混合便可以得到各种颜色的 LED。
讲授新课
第三部分 电动执行模块
PART 03
03
1.常见的电动执行模块电动执行模块也称为电动执行器，按所用的驱动能源可以分为气动、电动和液压等;按输出位移的形式可以分为旋转和线性等。在物联网系统中，执行器可以简单分为两类:一类是开关型，如继电器、电磁锁、电磁阀等;另一类是电机型，如直流电动机、舵机、步进电动机等。
第一部分 显示模块
01
讲授新课
文本、图像、光效是最常见的输出信号。在各种显示设备中，显示器和显示屏对我们来说最为熟悉。但智能终端因为体积小，选择的显示模块也会比较小。如图所示，某品牌的。如图所示某品牌的。
电子秤采用的是 OLED 显示屏
电子计分器通过 LED 数码管
1.常见的显示模块利用显示模块可以将温度、数量、质量、日期、时间等信息显示出来，同时我们也可以用不同颜色的灯光表示各种信息，让物联网终端的人机交互方式更直观、更多元。
讲授新课
2.继电器的连接与编程一般利用智能终端的引脚输出功能对执行器进行控制。只要给执行器发送特定的电信号，就可以让执行器“动”起来。继电器与电磁阀的编程控制十分简单，只需要给连接继电器和电磁阀的引脚输出高、低电平的数字信号，即可实现开和关的状态变化，如图所示的是继电器与某开源硬件扩展板的连接示意图。下面的参考代码是将继电器与扩展板的 P1引脚连接，在串口输入“1”或者“0”，就能听到继电器状态变化的“嗒嗒”声。
2.声音模块的连接和编程不同的声音模块采用的技术不同，和智能终端的连接方式也各不相同，需要查阅模块说明书才能正确连接。一般来说，蜂鸣器模块和图1的音频录放模块仅需用 3P 线连接任意一个数字引脚即可，而图2的语音合成模块则支持 I2C 和 UART 两种通信方式，需要连接特定的引脚，与某开源硬件扩展板的接线图如图所示。
讲授新课
谢谢
动
变色的LED在现实生活中，不同的场景可能需要不同的LED颜色。通过编程，我们可以让 LED 呈现出不同的颜色。请参考资源包中的程序，修改程序中的参数，完成“变色的LED”实验活动。
讲授新课
实
验
活
动
实验内容:使用代码，使开源硬件的LED呈现出不同的颜色实验准备:开源硬件、Python 软件、pinpong库、计算机
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4.电动机的连接与编程我们以带风扇的 130直流电动机为例，该电动机不需要专门的电动机驱动，使用智能终端的引脚就能轻松驱动起来。如图所示的是其与某开源硬件扩展板的接线图，130直流电动机连接在扩展板的P1引脚。
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小清将 LED 模块及 OED 显示模块添加到自己的项目中，并通过编程实现了对它们的控制。在你的物联网应用中，准备增加哪些“动作”?又该如何实现对它们的控制呢?请在下栏中填写你的想法。