资源简介

(共45张PPT)
《遥控LED灯组——认识Linkboy软件》
河北大学版 初中版第二册
内容总览
教学目标
01
学习任务
02
任务分析
03
操作指南
04
任务小结
05
知识链接
06
目录
08
07
课堂练习
课堂总结
09
板书设计
10
课后作业
教学目标
1.信息意识：建立将学习Arduino开源电子平台制作LED灯的方法应用到学习中的意识；
2.计算思维：培养使用软件和传感器结合制作设备的思维方式；
3.数字化学习与创新：认识数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成相应的学习习惯；
4.信息社会责任：在信息社会学习中，提高自己的道德文化素养。
新知导入
同学们知道什么是LED灯吗，它是如何制作的？今天我们就来学习一下使用软件怎么制作LED灯，其中使用到的技术颇有深意。
新知讲解
学习任务
在日常生活中，我们通过开关或声音、光感以及触摸等方式控制灯的开启和关闭。本节，我们利用Arduino套件设计制作一个遥控的LED灯组。希望能实现的效果是：按遥控器上的按键“1“时，红色LED灯亮起，按遥控器上的按键“2”时蓝色LED灯亮起，红色LED灯熄灭。
新知讲解
任务分析
我们经常使用的遥控器基本都是运用了红外遥控技术。这是一种无线的非接触控制技术，被诸多电子设备特别是家用电器广泛应用。
红外遥控装置由发射调制红外光波的发射电路和将红外光波转换为电信号的接收电路组成。
需要的器材：Arduino UNO控制板、D灯(蓝色、红色)、红外遥控模块、杜邦线若干、USB数据线等，如图所示。
新知讲解
所需器材如下：
新知讲解
由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。
拓展延伸
新知讲解
操作指南
一、利用仿真环境实现设计
1.在仿真环境中选择所需器材
（1）启动Linkboy教件，选择进入“基础模式”，单击“模块”标签，在显示的列表中选择“arduino主板类”选项后，选择“型号UNO“的控制器并拖拽到编程区，如图所示。
新知讲解
（2）在“模块”标签列表中，选择“灯光输出类”选项后，选择相应的LED灯并拖拽到编程区，如图所示。
新知讲解
(3）在“模块”标签列表中，选择“触发传感器类”选项后，分别选择“遥控器”和“红外接收器”，如图1所示，拖拽到编程区。如图2所示。
图1
图2
新知讲解
2.在仿真环境中连接各元器件
当鼠标移动到元件引脚时，软件会提示可连接的端口，把引脚连接到对应端口，如图所示。
新知讲解
3.编写程序
（1）用鼠标单击“遥控器”仿真图，在提示窗口中选择“数字键按下时”选项，如图1所示，“遥控器数字键技下时”程序模块如图2所示。
图1
图2
新知讲解
(2）在“指令”标签列表中，选择“如果”程序模块并拖拽到“遥控器数字键按下时”的程序模块中，如图所示。
新知讲解
①用鼠标单击“条件量”位置，如图所示，打开“表达式编辑器”窗口，编写条件程序。
新知讲解
②在“表达式编辑器”窗口中。选择“遥控器”选项。如图所示。
新知讲解
③在事件处理代码中，选择“按键值”中的“遥控器按值===数值量”选项，如图所示。
新知讲解
④单击闪烁的“数值量”，如图所示，
新知讲解
⑤在“表达式编辑器”窗口中，选择“遥控器”选项中的“数字1“参数，如图所示。
新知讲解
(3)在“指令”标签列表中，选择“模块类功能指令”程序模块并拖拽到“如果”条件的程序模块中，如图所示。
新知讲解
在“表达式编辑器”窗口中，选择“红灯”红灯点亮的程序代码，如图所示。选项中的“点亮“事件处理指令，添加红灯点亮的程序代码。
新知讲解
（4）针对遥控器添加按键“2“被按下时蓝灯亮起的程序代码，如图所示。
新知讲解
4.仿真运行
（1）单击标题栏中的仿真运行图标保存文件后，通过计算机模拟仿真运行编写好的程序代码，如图所示。
新知讲解
（2)测试效果
①若按遥控器上的数字键“1“时，红灯亮起，按遥控器上的数字键“2”时，蓝灯亮起，红灯熄灭，则符合我们的要求；否则，查找分析原因，进行修改。上例中，单击遥控器上的数字键“1”时，红灯亮起，而单击遥控器上的数字键“2”时，蓝灯亮起，红灯却没有熄灭，如图所示，这不符合任务要求。
新知讲解
②修改控制程序，纠正错误。单击“停止仿真”图标C，结束仿真运行，修改遥控器代码，如图所示。修改后再进行仿真运行测试，直到达到设计要求。
新知讲解
二、利用物理元器件实现设计
1.完成物理元器件连接
在不连接USB接口的情况下，按照仿真程序的器材连接方法将各个物理元器件通过杜邦线连接起来，如图所示。
新知讲解
2.下载控制程序到Arduino控制板
（1)正确连接实物元器件后，通过USB接口连接控制板和计算机，在软件标题栏中单击“下载程序到控制板中”的功能图标
（2)在“arduino串口下载器”窗口中选择计算机识别出的串口号，执行“开始下载”命令，将代码下载到Arduino控制板中。如图所示。
（3）下载成功后，屏幕显示“下载完成”画面。
新知讲解
3.实际运行程序，测试效果
通过遥控器按键测试两组LED灯亮和熄灭的效果，如图所示。
新知讲解
任务小结
通过本节的灯组控制项目的实践学习我们了解到，用Arduino开源电子平台和Linkboy软件进行创意制作的基本工作流程如图所示。
新知讲解
我们一起观看视频再次学习，使用Linkboy软件制作路灯巩固今天的学习内容。
新知讲解
知识链接
1.智能设备工作原理
智能设备在我们身边已无处不在，家中的智能音箱、扫地机器人都受到了人们的喜爱；我们手中的智能手机不仅可以通过摄像头进行自动解锁，还可以通过语音输入法输入文字，各种各样的智能应用给我们的工作、学习和生活带来深远影响。
智能设备的动作产生主要是根据“输入一处理一输出”(Input-Process-Output）方法论来完成的。
新知讲解
比如，扫地机器人在工作时，输入的信息包含房间的形状、当前的位置坐标以及地面垃圾类别等数据，输出的是打地机器人行走、清扫垃圾和避开遇到的障碍等清扫动作，处理则是根据输入的信息按一定时序选择相应的功能方式，主控模块通过对各子程序的调用完成对扫地机器人的控制。
新知讲解
2.传感器
传感器(Transducer)通常用于自动化、测量和控制系统中，将感受到的物理量(热量、力、光、运动、湿度等）按一定规律转换成电信号或其他形式的信息。通俗地说，传感器就是智能设备的感知器官，用来识别、感受周围环境。
新知讲解
压力传感器可以感受到压力信号，如汽车驾驶员坐在驾驶位置如果不系安全带启动车辆，车辆表板中会出现“未系安全带”图标，这就是通过压力传感器获得体重数据的应用。
天黑后，人在楼道中走动时发出声音，楼道的照明设备就会亮起来，经过一两分钟后又自动熄灭，这是光能传感器和声音传感器共同作用的效果。
新知讲解
3.微控制器和微处理器
微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，一般以一种微处理器的CPU为核心，芯片内部集ROM/RAM/EPROM，FLASH RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、I/O、串行口、A/D、D/A等各种必要功能并配备外设接口。我们介绍的Arduino就是微控制器的典型代表。微控制器的最大特点是单片化，体积减，功耗及成本较低，可靠性高适合应用于控制领域。
新知讲解
微处理器(Microprocessor Unit，MPU)，是通用计算机中的CPU演化来。与计算机处理器不同，在实际应用中，只保留和应用紧密相关的功能硬件，去除其他冗余功能部分，以最低的功耗和资源实现应用的特殊要求。目前,主要的处理器类型有Raspberry Pi等。微控制器、微处理器的对比参看表如下。
新知讲解
微控制器、微处理器对比
CPU 开发环境 编程语言 开发难度 特点
Arduino系列 MCU 官方IDE、Linkboy等图形化编程软件 基础的C语言 最简单 面向创意制作，弱化硬件操作，函数和语法非常简单，入门容易，但性能一般
Raspberry Pi MPU Qt5、Python IDE C、C++、Python 最难 面向技术开发，对编程能力要求高，性能最强
新知讲解
C语言：是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计语言，广泛应用于底层开发。C语言能以简易的方式编译、处理低级存储器。C语言是仅产生少量的机器语言以及不需要任何运行环境支持便能运行的高效率程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。
拓展延伸
新知讲解
拓展延伸
C++：高级程序设计语言类别丰富，像C++、JAVA、VB、等等都是高级程序设计语言，有良好的可移植性，在一种类型的机器上编写的程序不做很大的改动就能在别的机器上运行。
课堂练习
同学们一起讨论一下，生活中还有哪些智能设备是利用传感器与物理变量进行结合的。都使用到哪些物理量？
课堂总结
1.掌握使用Linkboy、Arduino软件制作LED灯的方法和步骤；
2.了解传感器和微控制器以及微处理器等；
3.了解生活中的智能设备很多是由传感器和物理量进行结合组成。
板书设计
制作LED灯过程和步骤
认识传感器
微控制器和微处理器区别
作业布置
请同学们回去查找资料，寻找其他同样可以制作LED灯的方法和学习软件，自己尝试制作一下，下节课在课上分享你的做法和思路。
谢谢
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中小学教育资源网站
兼职招聘：
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信息技术《遥控LED灯组——认识Linkboy软件》教学设计
课题 《遥控LED灯组——认识Linkboy软件》 单元 四单元 学科 信息技术 年级 八年级
教材分析 《遥控LED灯组——认识Linkboy软件》这一主题活动来自学生使用软件制作LED灯组步骤和方法的学习和掌握，了解智能设备的工作原理，是由传感器与物理量的结合生产的，这对于提高学生的知识认知有很大帮助。
学习目标 1.信息意识：建立将学习Arduino开源电子平台制作LED灯的方法应用到学习中的意识；2.计算思维：培养使用软件和传感器结合制作设备的思维方式；3.数字化学习与创新：认识数字化学习环境的优势和局限，适应数字化学习环境，养成相应的学习习惯；4.信息社会责任：学生在信息社会学习中，提高自己的道德文化素养。
重点 掌握使用开源软件制作LED灯组
难点 学会分析和制作其他的智能设备
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 导入：师：同学们知道什么是LED灯吗，它是如何制作的？今天我们就来学习一下使用软件怎么制作LED灯，其中使用到的技术颇有深意。 学生思考并回答问题 由问题引出今天的学习内容
讲授新课 学习任务在日常生活中，我们通过开关或声音、光感以及触摸等方式控制灯的开启和关闭。本节，我们利用Arduino套件设计制作一个遥控的LED灯组。希望能实现的效果是：按遥控器上的按键“1”时，红色LED灯亮起，按遥控器上的按键“2”时蓝色LED灯亮起，红色LED灯熄灭。任务分析我们经常使用的遥控器基本是运用了红外遥控技术。这是一种无线的非接触控制技术，被诸多电子设备特别是家用电器广泛应用。红外遥控装置由发射调制红外光波的发射电路和将红外光波转换为电信号的接收电路组成。需要的器材：Arduino UNO控制板、D灯(蓝色、红色)、红外遥控模块、杜邦线若干、USB数据线等，如图所示。所需器材如下：拓展延伸由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。操作指南一、利用仿真环境实现设计1.在仿真环境中选择所需器材（1）启动Linkboy教件，选择进入“基础模式”，单击“模块”标签，在显示的列表中选择“Arduino主板类”选项后，选择“型号UNO”的控制器并拖拽到编程区，如图所示。（2）在“模块”标签列表中，选择“灯光输出类”选项后，选择相应的LED灯并拖拽到编程区，如图所示。(3）在“模块”标签列表中，选择“触发传感器类”选项后，分别选择“遥控器”和“红外接收器”，如图1所示，拖拽到编程区。如图2所示。2.在仿真环境中连接各元器件当鼠标移动到元件引脚时，软件会提示可连接的端口，把引脚连接到对应端口，如图所示。3.编写程序（1）用鼠标单击“遥控器”仿真图，在提示窗口中选择“数字键按下时”选项，如图1所示，“遥控器数字键技下时”程序模块如图2所示。(2）在“指令”标签列表中，选择“如果”程序模块并拖拽到“遥控器数字键按下时”的程序模块中，如图所示。①用鼠标单击“条件量”位置，如图所示，打开“表达式编辑器”窗口，编写条件程序。②在“表达式编辑器”窗口中。选择“遥控器”选项。如图所示。③在事件处理代码中，选择“按键值”中的“遥控器按值===数值量”选项，如图所示。④单击闪烁的“数值量”，如图所示，⑤在“表达式编辑器”窗口中，选择“遥控器”选项中的“数字1”参数，如图所示。(3)在“指令”标签列表中，选择“模块类功能指令”程序模块并拖拽到“如果”条件的程序模块中，如图所示。在“表达式编辑器”窗口中，选择“红灯”红灯点亮的程序代码，如图所示。选项中的“点亮”事件处理指令，添加红灯点亮的程序代码。（4）针对遥控器添加按键“2”被按下时蓝灯亮起的程序代码，如图所示。4.仿真运行（1）单击标题栏中的仿真运行图标保存文件后，通过计算机模拟仿真运行编写好的程序代码，如图所示。（2)测试效果①若按遥控器上的数字键“1”时，红灯亮起，按遥控器上的数字键“2”时，蓝灯亮起，红灯熄灭，则符合我们的要求；否则，查找分析原因，进行修改。上例中，单击遥控器上的数字键“1”时，红灯亮起，而单击遥控器上的数字键“2”时，蓝灯亮起，红灯却没有熄灭，如图所示，这不符合任务要求。②修改控制程序，纠正错误。单击“停止仿真”图标C，结束仿真运行，修改遥控器代码，如图所示。修改后再进行仿真运行测试，直到达到设计要求。二、利用物理元器件实现设计1.完成物理元器件连接在不连接USB接口的情况下，按照仿真程序的器材连接方法将各个物理元器件通过杜邦线连接起来，如图所示。2.下载控制程序到Arduino控制板（1)正确连接实物元器件后，通过USB接口连接控制板和计算机，在软件标题栏中单击“下载程序到控制板中”的功能图标（2)在“Arduino串口下载器”窗口中选择计算机识别出的串口号，执行“开始下载”命令，将代码下载到Arduino控制板中。如图所示。（3）下载成功后，屏幕显示“下载完成”画面。3.实际运行程序，测试效果通过遥控器按键测试两组LED灯亮和熄灭的效果，如图所示。任务小结通过本节的灯组控制项目的实践学习我们了解到，用Arduino开源电子平台和Linkboy软件进行创意制作的基本工作流程如图所示。我们一起观看视频再次学习，使用Linkboy软件制作路灯对比今天的学习内容。知识链接1.智能设备工作原理智能设备在我们身边已无处不在，家中的智能音箱、扫地机器人都受到了人们的喜爱；我们手中的智能手机不仅可以通过摄像头进行自动解锁，还可以通过语音输入法输入文字，各种各样的智能应用给我们的工作、学习和生活带来深远影响。智能设备的动作产生主要是根据“输入一处理一输出”(Input-Process-Output）方法论来完成的。比如，扫地机器人在工作时，输入的信息包含房间的形状、当前的位置坐标以及地面垃圾类别等数据，输出的是打地机器人行走、清扫垃圾和避开遇到的障碍等清扫动作，处理则是根据输入的信息按一定时序选择相应的功能方式，主控模块通过对各子程序的调用完成对扫地机器人的控制。2.传感器 传感器(Transducer)通常用于自动化、测量和控制系统中，将感受到的物理量(热量、力、光、运动、湿度等）按一定规律转换成电信号或其他形式的信息。通俗地说，传感器就是智能设备的感知器官，用来识别、感受周围环境。压力传感器可以感受到压力信号，如汽车驾驶员坐在驾驶位置如果不系安全带启动车辆，车辆表板中会出现“未系安全带”图标，这就是通过压力传感器获得体重数据的应用。天黑后，人在楼道中走动时发出声音，楼道的照明设备就会亮起来，经过一两分钟后又自动想灭，这是光能传感器和声音传感器共同作用的效果。3.微控制器和微处理器 微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，一般以一种微处理器的CPU为核心，芯片内部集ROM/RAM/EPROM，FLASH RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、I/O、串行口、A/D、D/A等各种必要功能并配备外设接口。我们介绍的Arduino就是微控制器的典型代表。微控制器的最大特点是单片化，体积减，功耗及成本较低，可靠性高适合应用于控制领域。微处理器(Microprocessor Unit，MPU)，是通用计算机中的CPU演化来。与计算机处理器不同，在实际应用中，只保留和应用紧密相关的功能硬件，去除其他冗余功能部分，以最低的功耗和资源实现应用的特殊要求。目前,主要的处理器类型有Raspberry Pi等。微控制器、微处理器的对比参看表如下。拓展延伸C语言：是一门面向过程的、抽象化的通用程序设计语言，广泛应用于底层开发。C语言能以简易的方式编译、处理低级存储器。C语言是仅产生少量的机器语言以及不需要任何运行环境支持便能运行的高效率程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。C++：高级程序设计语言类别丰富，像C++、JAVA、VB等等都是高级程序设计语言，有良好的可移植性，在一种类型的机器上编写的程序不做很大的改动就能在别的机器上运行。作业布置请同学们回去查找资料，寻找其他同样可以制作LED灯的方法和学习软件，自己尝试制作一下，下节课在课上分享你的做法和思路。 学生初步了解LED等的制作方法学生了解红外线遥控的含义以及它的使用学生掌握使用开源软件制作LED灯组的方法和步骤制作完成后要进行测试学生在掌握“任务小结”的学习内容学生观看视频学生了解智能设备制作的原理、传感器的含义以及微控制器和微处理器的区别学生了解C语言和C++的不同 铺垫接下来的学习环节拓展延伸学生知识，增加学生知识技能将复杂的学习内容简易化，加速学生理解和学习检测，有利于学生发现错误增加学生知识技能，学生再次学习本节课的学习内容通过观看视频再次学习增加学生知识技能拓展延伸学生知识，增加学生知识技能
课堂练习 同学们一起讨论一下，生活中还有哪些智能设备是利用传感器与物理变量进行结合的。都使用到哪些物理量？ 学生完成课堂练习 巩固所学知识
课堂小结 学生总结本节课的学习内容 总结概括本节课学习内容
板书 制作LED灯过程和步骤认识传感器微控制器和微处理器区别
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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