资源简介

(共37张PPT)
第10课 模拟停车场自动
收费系统设计
电子工业出版社第三册
教学目标
1、信息意识：理解并认识信息的重要性，了解信息在现代社会中的作用和应用。
2、计算思维：学习如何将复杂的停车场收费过程分解为可执行的步骤，并设计相应的算法和程序来解决问题。
3、数字化学习与创新：学习使用数字技术和工具来收集、存储和分析停车场相关数据。
4、信息社会责任：认识到学习信息科技的社会责任，包括保护用户隐私、确保公平性和可持续性等方面。
情境描述
假期中马宁全家进行自驾游。到了高速路口，有人工收费通道，还有 ETC 收费通道。马宁发现，人工收费通道收费速度慢，因车辆排队长而导致的拥堵现象频繁发生;而 ETC 收费通道不需要停车就能完成收费，大大节省了通行时间。马宁想，类似的应用场景还有很多，例如，家门口的停车场自动收费系统也有类似的功能。只要了解了停车场自动收费的原理，利用学习过的物联网知识，是不是也能模拟实现一个停车场自动收费的系统呢 我们在本节运用前面学习过的知识，根据实际需求与所具备的材料，设计模拟停车场自动收费系统。
新知导入
活动1 需求分析
新知讲解
1.模拟停车场自动收费系统：
要设计一个模拟停车场自动收费系统，首先，应对它的功能需求进行分析，功能需求分析的方法有许多种，如网络搜索法、实地调研法等;然后，我们可以按照物联网的原理，分别从感知、通信、应用三个层次对实现方式进行分析。
实践探究
1.请同学们采用合适的调研法，分析停车场自动收费系统有什么样的需求，借助数字化工具与平台，将想要实现的模拟停车场自动收费系统的过程描绘出来。
助力知识
1.停车场自动收费系统的需求分析：
(1)对物联网应用系统进行需求分析后，往往可以用思维导图或流程图来呈现应用的过程，这样可以对要实现的物联网应用有一个清晰的认识。停车场自动收费系统多种多样，有近距离的 RFID 刷卡停车自动收费系统，也有摄像头识别的停车自动收费系统，如图 4.1.1 所示。
图 4.1.1 RFID 刷卡停车自动收费系统与摄像头识别的停车自动收费系统示意图
助力知识
(2)以RFID 刷卡停车自动收费系统为例，停车场自动收费系统采用 RFID射频卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，进出的车只需将RFID 射频卡在 RFID 阅读器前刷一下，系统便能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，使挡车闸杆自动升降，方便快捷地进行停车场的管理。根据实际应用场景，用 RFID 射频卡实现停车自动收费的流程图如图所示。
助力知识
图 4.1.2 RFID 刷卡停车自动收费流程图
知识拓展
1、车牌识别技术：了解车牌识别技术，包括图像处理、模式识别和机器学习等方面的知识。这些技术可以用于自动识别进入和离开停车场的车辆的车牌信息，以便计算停车时间和收费金额。
知识拓展
2、收费策略设计：需要了解不同的收费策略，例如按小时收费、按次数收费或者按停车时长阶梯收费等。同时还需要考虑特殊情况，如VIP会员的优惠政策、固定用户的月卡制度等。
活动2 功能与实现方式设计
新知讲解
1. 分解停车场自动收费系统：
(1)明白了要制作一个什么样的停车场自动收费系统后，我们可以将它的功能进行分解，进一步理清思路。结合物联网技术，物联网应用系统的功能与实现方式的设计可以从传感器的选择、数据的传输方式、数据的接收平台、执行器的选择四个方面进行考虑。
新知讲解
(2)以模拟 RFID 停车场自动收费系统为例，我们对它的功能与实现方式进行分解，如图 4.1.3 所示。
图 4.1.3 模拟 RFID 停车场自动收费系统功能与实现方式分解图
新知讲解
(3)按照功能与实现方式分解图可知，模拟 RFID 停车场自动收费系统的数据感知可以用 RFID 阅读器实现，收费信息可以通过蓝牙传输和 OLED显示屏显示，数据传输与接收平台可以使用手机 App，最后，可以用能转动的舵机来升降挡车闸杆。
助力知识
1.功能设计就是按照需求分析的要求，对要完成的作品应该具备的功能与实现方式进行描述。以采用列表及画思维导图等形式表述功能设计，列表能够帮助我们梳理具体的需求，画思维导图能够帮助我们明确各个功能与实现方式之间的关系。
知识拓展
1 、车辆进出管理：设计一个能够识别和记录车辆进入和离开停车场的系统。可以使用车牌识别技术、门禁系统或其他传感器来实现。进出管理功能还应包括车辆信息的存储和管理，以便后续的计费和查询操作。
知识拓展
2、计费策略管理：根据停车时间和车辆类型等参数，设计一个灵活的计费策略管理系统。不同的停车场可能有不同的收费策略，例如按小时收费、按次数收费或者按停车时长阶梯收费等。该系统还需要支持特殊情况下的优惠政策和月卡制度等。
活动3 外观设计
新知讲解
1.停车场外观设计：
(1)要完成物联网应用系统的设计还有一个环节，就是要设计物联网应用系统的外观结构，它是物联网应用的载体。设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要。
新知讲解
(2)在明确停车场自动收费系统的具体功能之后，我们先绘制草图，确定了各个模块的尺寸后，可以结合数字化工具设计外观结构图，停车场自动收费系统的简单外观如图 4.1.4 所示。大家可以参考该图，根据本实验所要完成的目的和具备的条件，设计模拟系统的外观图。
图 4.1.4 模拟停车场自动收费系统外观设计参考图
助力知识
在设计物联网应用系统的外观时，我们可以用手绘制，也可以用图形设计工具绘制。外观设计的一般过程是: 手绘立体结构草图一将立体结构草图拆分成平面图一选择图形设计工具一绘制平面图形。在设计外观时需要注意设计各类感知模块、执行器模块及智能硬件的主控位置，在画设计图时，需要将传感器和主控、执行器的功能部位测量出来，在图中标出尺寸，将其余部分与连接线隐藏起来，让外观设计图美观、清晰，如图所示。
图 4.1.5 外观设计时要注意测量模块的尺寸
知识拓展
1、响应式设计：考虑不同设备和屏幕尺寸的适配，设计一个响应式的界面，以便在不同终端上都能够呈现良好的视觉效果和用户体验。
知识拓展
2、字体选择和排版：选择合适的字体类型和大小，以及良好的排版风格，使界面文字易于阅读和理解。注意字体的清晰度和可读性，避免使用过于花哨或难以辨识的字体。
项目实施
可以依据实验的实际需求制作实验设计表，这个表在实验的过程中起关键作用，实验的需求分析、所要模拟的功能、采用的硬件和材料、设计草图等都可以在实验设计表中呈现。请同学们根据本节的内容，完成表4.1.1 所示的模拟停车场自动收费系统实验设计表。
项目实施
表 4.1.1 模拟停车场自动收费系统实验设计表
项目 内容
实验名称
小组成员
需求分析
模拟的功能
采用的硬件和材料
设计草图
项目实施
表 4.1.1 模拟停车场自动收费系统实验设计表
项目 内容
实验名称 模拟停车场自动收费系统实验设计
小组成员 小红，小蓝
需求分析 车辆进出记录、停车费用计算、支付方式、显示费用信息、数据管理和记录、用户友好性、安全性与隐私保护、故障处理和维护
模拟的功能 1. 记录车辆进出停车场的时间
2. 根据停放时长自动计算停车费用
3. 显示给用户应付的费用
采用的硬件和材料 1. 电脑或者单片机开发板
2. 键盘和显示屏
3. 时钟模块
4. 温度传感器（用于计算停车费用）
5. 电子支付设备（如刷卡器或二维码扫描器）
设计草图
巩固练习
1.请同学们用实地调研法，根据真实的使用场景，分析使用智能手环开门锁的需求，将想要实现的使用智能手环开门锁的过程描绘出来。
巩固练习
2.分小组交流，开展头脑风暴，参考下述①②中提供的例子，思考日常生活中哪些难题可以运用物联网技术来解决，在③④中填写可以用物联网技术解决的新难题。
①因工作时间与快递点营业时间不一致，取不到快递。
②乘坐公交车时，忘记带乘车卡。
③回家没有带钥匙。
④当天气温度过高，引起物体自燃。
巩固练习
3.确定希望解决的问题，思考解决策略，完成表 4.1.2。
应用场景 解决策略 检测对象 检测到物体后执行的动作
领取快递 设置智能快递柜 取货码 核对取货码后大门
公交卡刷 使用NFC设备 NFC设备 自动扣费
智能门锁 使用指纹或是人脸识别 触屏或摄像头 核对指纹或人脸开门
恒温器 水银检测室内温度 水银晶头 识别温度过高而拉响警铃
课堂总结
模拟停车场自动收费系统设计主要涉及系统功能、设计思路、数据处理、用户界面、系统优化以及信息安全和隐私保护等方面的内容。该设计旨在模拟一个停车场自动收费系统，通过计算车辆的停车时间和收费标准来自动计算停车费用，并提供用户界面进行交互。如何处理输入的停车信息，包括车辆入场时间和出场时间。他们还需要选择合适的方法来计算停车费用，并确保准确性和可靠性。需要思考如何存储和处理用户的个人信息，确保其安全性和隐私性。
课后作业
问：停车场自动收费系统的主要功能和特点有哪些？
课后作业
答：
（1）车辆进出管理 （2）停车费用计算
（3）用户界面与支付 （4）数据存储和管理
（5）实时状态更新 （6）报表和统计分析
（7）安全与隐私保护
板书设计
模拟停车场自动收费系统设计
一、需求分析
1.模拟停车场自动收费系统
2.停车场自动收费系统需求分析
二、功能与实现方式设计
1.分析停车场自动收费系统
2.功能设计需求分析
三、外观设计
1、停车场外观设计
四、课后作业：停车场自动收费系统的主要功能和特点有哪些？
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin中小学教育资源及组卷应用平台
信息技术4.1 模拟停车场自动收费系统设计 教学设计
课题 模拟停车场自动收费系统设计 单元 第四单元 学科 信息技术 年级 八年级
教材分析 信息技术是一门知识性、技能性与创新性相结合的学科。现阶段，信息技术教育的理念已发生了质的飞跃，从单纯的技能训练上升为全面的信息素养的培养。教材以提高全体学生信息素养、养成学生自主学习意识和能力、培养学生数字化创新精神，从生活中发现问题、明确任务、确立目标、分析任务。在探究过程中逐步找到解决问题的方法。实用的小技巧，适时点拨关键操作。旨在帮助学生掌握信息时代生存与发展必需的基础知识和基础技能，养成信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任的核心素养。
教学目标 1、信息意识：理解并认识信息的重要性，了解信息在现代社会中的作用和应用。2、计算思维：学习如何将复杂的停车场收费过程分解为可执行的步骤，并设计相应的算法和程序来解决问题。3、数字化学习与创新：学习使用数字技术和工具来收集、存储和分析停车场相关数据。4、信息社会责任：认识到学习信息科技的社会责任，包括保护用户隐私、确保公平性和可持续性等方面。
重点 一、需求分析二、功能与实现方式设计三、外观设计
难点 停车场自动收费系统的主要功能和特点有哪些？
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 假期中马宁全家进行自驾游。到了高速路口，有人工收费通道，还有 ETC 收费通道。马宁发现，人工收费通道收费速度慢，因车辆排队长而导致的拥堵现象频繁发生;而 ETC 收费通道不需要停车就能完成收费，大大节省了通行时间。马宁想，类似的应用场景还有很多，例如，家门口的停车场自动收费系统也有类似的功能。只要了解了停车场自动收费的原理，利用学习过的物联网知识，是不是也能模拟实现一个停车场自动收费的系统呢 我们在本节运用前面学习过的知识，根据实际需求与所具备的材料，设计模拟停车场自动收费系统。 观看视频了解模拟停车场自动收费系统设计 帮助学生理解模拟停车场自动收费系统设计，展开课堂
讲授新课 一、需求分析1.模拟停车场自动收费系统：要设计一个模拟停车场自动收费系统，首先，应对它的功能需求进行分析，功能需求分析的方法有许多种，如网络搜索法、实地调研法等;然后，我们可以按照物联网的原理，分别从感知、通信、应用三个层次对实现方式进行分析。实践探究：请同学们采用合适的调研法，分析停车场自动收费系统有什么样的需求，借助数字化工具与平台，将想要实现的模拟停车场自动收费系统的过程描绘出来。助力知识：1.停车场自动收费系统的需求分析：(1)对物联网应用系统进行需求分析后，往往可以用思维导图或流程图来呈现应用的过程，这样可以对要实现的物联网应用有一个清晰的认识。停车场自动收费系统多种多样，有近距离的 RFID 刷卡停车自动收费系统，也有摄像头识别的停车自动收费系统，如图 4.1.1 所示。(2)以RFID 刷卡停车自动收费系统为例，停车场自动收费系统采用 RFID射频卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，进出的车只需将RFID 射频卡在 RFID 阅读器前刷一下，系统便能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，使挡车闸杆自动升降，方便快捷地进行停车场的管理。根据实际应用场景，用 RFID 射频卡实现停车自动收费的流程图如图所示。知识拓展：车牌识别技术：了解车牌识别技术，包括图像处理、模式识别和机器学习等方面的知识。这些技术可以用于自动识别进入和离开停车场的车辆的车牌信息，以便计算停车时间和收费金额。2、收费策略设计：需要了解不同的收费策略，例如按小时收费、按次数收费或者按停车时长阶梯收费等。同时还需要考虑特殊情况，如VIP会员的优惠政策、固定用户的月卡制度等。二、功能与实现方式设计1. 分解停车场自动收费系统：(1)明白了要制作一个什么样的停车场自动收费系统后，我们可以将它的功能进行分解，进一步理清思路。结合物联网技术，物联网应用系统的功能与实现方式的设计可以从传感器的选择、数据的传输方式、数据的接收平台、执行器的选择四个方面进行考虑。(2)以模拟 RFID 停车场自动收费系统为例，我们对它的功能与实现方式进行分解，如图 4.1.3 所示。(3)按照功能与实现方式分解图可知，模拟 RFID 停车场自动收费系统的数据感知可以用 RFID 阅读器实现，收费信息可以通过蓝牙传输和 OLED显示屏显示，数据传输与接收平台可以使用手机 App，最后，可以用能转动的舵机来升降挡车闸杆。助力知识功能设计就是按照需求分析的要求，对要完成的作品应该具备的功能与实现方式进行描述。以采用列表及画思维导图等形式表述功能设计，列表能够帮助我们梳理具体的需求，画思维导图能够帮助我们明确各个功能与实现方式之间的关系。知识拓展：1 、车辆进出管理：设计一个能够识别和记录车辆进入和离开停车场的系统。可以使用车牌识别技术、门禁系统或其他传感器来实现。进出管理功能还应包括车辆信息的存储和管理，以便后续的计费和查询操作。2、计费策略管理：根据停车时间和车辆类型等参数，设计一个灵活的计费策略管理系统。不同的停车场可能有不同的收费策略，例如按小时收费、按次数收费或者按停车时长阶梯收费等。该系统还需要支持特殊情况下的优惠政策和月卡制度等。三、外观设计1.停车场外观设计：(1)要完成物联网应用系统的设计还有一个环节，就是要设计物联网应用系统的外观结构，它是物联网应用的载体。设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要。(2)在明确停车场自动收费系统的具体功能之后，我们先绘制草图，确定了各个模块的尺寸后，可以结合数字化工具设计外观结构图，停车场自动收费系统的简单外观如图 4.1.4 所示。大家可以参考该图，根据本实验所要完成的目的和具备的条件，设计模拟系统的外观图。助力知识：在设计物联网应用系统的外观时，我们可以用手绘制，也可以用图形设计工具绘制。外观设计的一般过程是: 手绘立体结构草图一将立体结构草图拆分成平面图一选择图形设计工具一绘制平面图形。在设计外观时需要注意设计各类感知模块、执行器模块及智能硬件的主控位置，在画设计图时，需要将传感器和主控、执行器的功能部位测量出来，在图中标出尺寸，将其余部分与连接线隐藏起来，让外观设计图美观、清晰，如图所示。知识拓展： 1、响应式设计：考虑不同设备和屏幕尺寸的适配，设计一个响应式的界面，以便在不同终端上都能够呈现良好的视觉效果和用户体验。2、字体选择和排版：选择合适的字体类型和大小，以及良好的排版风格，使界面文字易于阅读和理解。注意字体的清晰度和可读性，避免使用过于花哨或难以辨识的字体。项目实施：可以依据实验的实际需求制作实验设计表，这个表在实验的过程中起关键作用，实验的需求分析、所要模拟的功能、采用的硬件和材料、设计草图等都可以在实验设计表中呈现。请同学们根据本节的内容，完成表4.1.1 所示的模拟停车场自动收费系统实验设计表。巩固练习：请同学们用实地调研法，根据真实的使用场景，分析使用智能手环开门锁的需求，将想要实现的使用智能手环开门锁的过程描绘出来。2.分小组交流，开展头脑风暴，参考下述①②中提供的例子，思考日常生活中哪些难题可以运用物联网技术来解决，在③④中填写可以用物联网技术解决的新难题。 ①因工作时间与快递点营业时间不一致，取不到快递。②乘坐公交车时，忘记带乘车卡。③回家没有带钥匙④当天气温度过高，引起物体自燃3.确定希望解决的问题，思考解决策略，完成表 4.1.2。 学生通过模拟系统自动收费系统，了解系统的设计进行实践探究。学习助力知识，学会用思维导图呈现应用过程。学习拓展延伸知识学习系统功能的使用原理学习助力知识，学会用思维导图表述功能设计。学习知识延伸知识学习停车场外观设计的方法。进行项目实践。学生根据巩固练习完成题目，加深对知识的理解。 引导学生把握需求，为后续模拟系统做准备提高学生的实践能力。通过思维导图，帮助学生梳理自动收费流程，提高学生逻辑思考能力。拓宽学生知识面引导学生明确懂得系统的大致设计和方向通过思维导图，帮助学生明确各个功能与实现方式之间的关系。拓宽学生知识面引导学生明确设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要。促进学生将所需知识和实际相结合，同时引导学生将实践结果量化和进行记录分析，培养学生分析和解决问题的能力。巩固所学。
作业布置 停车场自动收费系统的主要功能和特点有哪些？ 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 模拟停车场自动收费系统设计主要涉及系统功能、设计思路、数据处理、用户界面、系统优化以及信息安全和隐私保护等方面的内容。该设计旨在模拟一个停车场自动收费系统，通过计算车辆的停车时间和收费标准来自动计算停车费用，并提供用户界面进行交互。如何处理输入的停车信息，包括车辆入场时间和出场时间。他们还需要选择合适的方法来计算停车费用，并确保准确性和可靠性。需要思考如何存储和处理用户的个人信息，确保其安全性和隐私性。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、需求分析二、功能与实现方式设计三、外观设计 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑