资源简介 (共41张PPT)第4单元 第3课城市灯光秀与模块化控制（湘科版）六年级上1核心素养目标3新知讲解5拓展延伸7板书设计2新知导入4课堂练习6课堂总结课后作业801核心素养目标信息意识计算思维数字化学习与创新信息社会责任在设计和实施灯光秀时，考虑能源消耗、光污染等环境问题，遵循相关技术规范和法律法规。借助数字化工具设计和模拟灯光秀效果，通过调整参数优化方案，将模块化控制理论转化为实际的数字化作品，培养创新应用能力。在设计灯光秀控制逻辑时，能够设计简单的灯光秀模型，理解各板块模型之间的相互作用情况。能敏锐捕捉灯光秀中各类信息，认识到信息在系统协调中的关键作用，学会主动收集和分析相关信息。02新知导入02新知导入活动背景湘江灯光秀是长沙的城市名片。依照湘江两岸不同建筑组团的疏密程度，构建大画面、大气势的城市光影效果，体现了湖湘文化特色和历史文化名城底蕴，展现了长沙的时代新风和发展成就。湘江灯光秀以其壮观的景象和独特的艺术表现形式，深受市民和游客的喜爱。02新知导入活动目标理解通过无线广播实现控制的基本方法。理解模块化控制的基本原理。03新知讲解一、灯光秀的基本工作原理在观赏城市灯光秀时，可以发现一些基本规律。(1)每栋楼可以显示不同的文字或图案。(2)不同楼栋显示的文字可以连接成一句话。(3)不同楼栋显示的图案能联动，产生动画效果。03新知讲解小组讨论：如何实现不同楼栋之间文字、彩灯联动的效果 开动脑筋首先需建立统一的通信连接，可采用无线通信（如 5G、Wi-Fi、LoRa）或有线通信（如光纤、以太网）实现数据传输。然后制定统一的控制协议和同步标准，确保各楼栋设备对指令的解读一致。接着通过中心控制系统发送指令，控制各楼栋的文字显示模块（如 LED 屏）和彩灯控制器，精确同步内容切换、闪烁频率、颜色变化等，可借助时间同步技术（如 GPS 授时）保证联动的时效性。03新知讲解可以把每栋楼的显示设计成一个独立的模块，这些模块相互配合，共同实现系统功能。如果把每栋楼看成一名举牌的学生，那么依次举牌就会产生连续的动态字幕效果。03新知讲解模块化设计是一种处理复杂系统的通用方式。每个模块都实现某一特定功能，从而降低设计难度，提高效率。03新知讲解系统模块之间的控制，可以采用多种模式。多种控制方式中心控制模式：由一个核心控制模块集中管理所有子模块，子模块的动作由中心模块统一指令调度。优点：控制逻辑清晰，便于整体协调和统一管理，能快速响应全局需求变化，故障排查时可集中定位问题。03新知讲解中心控制顺序控制模式：各模块按照预设的先后顺序依次动作，前一模块完成特定操作后触发后一模块启动。优点：结构简单，模块间依赖关系明确，无需复杂的通信协调，成本较低，适用于流程固定、逻辑简单的系统。03新知讲解顺序控制03新知讲解二、灯光秀模型的设计与制作要模拟两栋楼共同实现灯光秀效果，即伴随着彩灯和音乐，先后分别显示“你”和“好”两个字符图案，可采用模块化设计思想，为每栋楼设计独立的控制系统，通过无线网络实现两个控制系统的有序联动。灯光秀控制系统模型03新知讲解灯光参数统一：包括灯光颜色、亮度、闪烁频率等需保持一致，保证视觉效果的协调性。通信稳定：两栋楼之间的控制信号传输要稳定可靠，防止因信号中断导致灯光秀出错。03新知讲解设备兼容性：确保两栋楼使用的灯光设备和控制模块兼容，能正确解读控制指令。场景测试：提前进行多次模拟测试，排查可能出现的同步偏差、设备故障等问题。03新知讲解楼栋 输入设备 控制 输出设备甲 按键A、按键B 主控板 A 蜂鸣器、LED 灯、显示屏、Wi-Fi 通信模块乙 无线通信模块 主控板B 蜂鸣器、LED 灯、显示屏03新知讲解1.设计模块基本功能每个模块具有相似的功能，如显示字符、点亮彩灯和播放音乐。从计算机加载文字图片模块的基本功能03新知讲解2.实现不同模之间的控制完成模块基本功能设计之后，采用无线广播的方式实现模块之间的控制。基本方法：控制端将指令以无线信号（如无线电波、蓝牙、Wi-Fi 等）的形式广播出去，范围内的接收端设备接收并解析指令，执行相应操作。需设定统一的频率、编码方式和指令格式，确保接收端能准确识别。03新知讲解无线广播实现控制的基本方法及案例案例：校园广播系统，控制中心通过无线广播发送播放指令，各教学楼、操场的音箱接收后同步播放通知或音乐；智能家居中的无线灯光控制，手机 APP 广播开关灯指令，家中各房间的智能灯泡接收后执行相应操作。03新知讲解无线广播实现控制的基本方法及案例03新知讲解信息链接主控板提供2.4G的无线射频通信，共设13个频道，可在相同频道下实现在一定区域内发送、接收广播消息。编程时需要加载无线通信模块。03新知讲解1.实验目的：体验不同模块之间的相互控制方式。2.实验设计探究实践控制示意图03新知讲解3.实验准备：两人合作，两块主控板(标记A或B)、两台编程计算机。4.实验过程：(1)编写程序。(2)运行调试程序，验证功能。探究实践03新知讲解探究实践主控板 A参考程序主控板B参考程序03新知讲解练习提升在灯光秀模型中，两块主控板之间是通过 模块实现信息广播的。尝试通过广播，实现多个主控板之间的相互控制，显示一条完整的字符图案。无线03新知讲解开拓视野远程遥控工程机械快速发展的大数据、物联网和人工智能技术，让控制实现了跨地域、全感知和智能化。湖南作为机械强省率先研制出了5G遥控挖掘机。工程人员坐在遥控室里，便可以控制远隔千里的挖掘机完成施工任务。04课堂练习一、选择题1、中心控制模式的核心特点是A. 模块按顺序依次动作 B. 核心模块集中管理所有子模块C. 模块间无需通信 D. 成本极低2、实现灯光秀中文字同步显示的关键是A. 提高灯光亮度 B. 统一灯光颜色 C. 保证时间同步 D. 增加设备数量3、下列属于嵌入式系统在灯光控制中的应用的是A. 灯光颜色设计 B. 控制 LED 灯的单片机C. 灯光秀的创意策划 D. 观众流量统计BCB04课堂练习二、判断题1、顺序控制模式适用于流程固定、逻辑简单的系统。2、城市灯光秀中，两栋楼的灯光设备无需兼容也能实现联动效果。3、5G 通信技术在灯光秀中应用时，传输速度快但稳定性较差。4、嵌入式系统仅包括硬件部分，不涉及软件编程。5、信息社会责任要求在设计灯光秀时无需考虑环境影响。x√xxX05拓展延伸灯光控制模块硬件组成与软件编程硬件上，一般由单片机（如 Arduino 开发板、STM32 等）、传感器（如光敏传感器、人体红外传感器）、LED 灯及驱动电路等组成。软件编程方面，以 Arduino 控制 LED 灯闪烁频率为例，可通过设置延时函数来实现。如使用 “delay ()” 函数，改变其参数值即可调整闪烁频率。05拓展延伸灯光控制模块硬件组成与软件编程若要实现颜色变化，对于 RGB - LED，可通过控制不同引脚的 PWM 输出来调节红、绿、蓝三色的亮度比例，从而实现颜色变化。05拓展延伸时间同步协议与信号同步机制的应用NTP（网络时间协议）可用于灯光秀中实现设备的时间同步。如 2025 年央视春晚重庆分会场灯光秀，通过车云 NTP 技术，实现了毫秒级的时间同步，确保所有车辆灯光秀动作与音乐播放同步。信号同步机制则可通过音频触发、时间码同步等方式，使灯光信号与音频信号或其他控制信号同步，如 Tiger Touch Pro V7.0 可通过 SMPTE、MIDI 时间码等实现音频和灯光设备同步。05拓展延伸无线与有线通信在灯光秀中的应用5G 利用高频电磁波传输数据，传输速度快、延迟低，可实现灯光秀的实时控制和快速指令传输，但受信号覆盖和干扰影响较大。LoRa 是低功耗广域网通信技术，传输距离远、功耗低，但传输速度相对较慢，适用于对数据传输速率要求不高的灯光秀场景。05拓展延伸无线与有线通信在灯光秀中的应用光纤通过光信号传输数据，传输速度极快，稳定性高，抗干扰能力强，适合长距离、大规模灯光秀的同步控制，如大型户外灯光秀中，可用于连接主控中心与远距离的灯光区域。05拓展延伸单元回顾与评价【单 元 回 顾】05拓展延伸单元回顾与评价【交 流 评 价】1.同学之间相互交流，分享各自的收获。2.评一评，画一画。(最高为5颗★)06课堂总结1引入新知内容城市灯光秀与模块化控制2灯光秀的基本工作原理3灯光秀模型的设计与制作4课堂练习和单元总结5进行相关知识拓展1234507板书设计城市灯光秀与模块化控制1、进行新知引入2、灯光秀的基本工作原理3、灯光秀模型的设计与制作4、课堂练习和单元总结5、进行知识拓展课后作业。1、城市灯光秀创意方案设计。08课后作业1、结合所学知识，提出一个具有创新性的城市灯光秀创意方案，说明其技术实现要点。（示例）创意方案为 “互动式星空灯光秀”，市民可通过手机 APP 发送指令，控制特定区域的灯光组成星座图案。技术实现要点：采用 5G 通信实现指令实时传输，运用嵌入式系统接收并执行指令，通过同步技术保证灯光图案的准确性，结合用户交互界面设计实现便捷操作。https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【湘科版】《信息科技》六年级上册第4单元第3课《城市灯光秀与模块化控制》.pptx 引入视频.mp4
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