资源简介

(共16张PPT)
第二单元 第四课
实现灯光警报呼叫器
八年级上册信息科技
欢迎来到我们的信息科技课程！今天我们将学习如何设计和实现一个灯光警报呼叫器，这个装置能够帮助老年人在紧急情况下呼叫帮助。通过本课学习，我们将掌握物联网技术的基本应用，并了解信息科技如何服务于社会需求。
教学目标
理解工作原理
理解灯光警报呼叫器的工作原理，能用算法逻辑描述并实现其功能，培养信息意识与计算思维。
硬件与程序设计
能基于主控板与传感器进行硬件连接、程序设计与调试，提升数字化学习与创新能力。
社会应用思考
能结合生活情境思考呼叫器在社会中的应用，增强信息社会责任意识。
聚焦：灯光警报呼叫器的功能
我们已经完成了灯光警报器的"灯光部分"和"警报部分"，那么呼叫功能如何实现呢？
如果老人摔倒在卧室，如何能让客厅的家人
第一时间获知？
呼叫器和警报器之间如何“通信”？
本课我们通过一个主控板上的按键来控制另
一个主控板上的液晶显示屏显示信息、发出警
报声响，且与其连接的LED灯不停闪烁，再通
过按键控制停止警报，最终完成灯光警报呼叫器。
传统呼叫器的局限性
生活中有很多紧急呼叫设备，用来帮助老年人呼叫或寻求帮助。传统的贴墙式一键呼叫器通过按钮安装在老年人附近墙面，通过线路接通呼叫器的另一端（警报器）。
局限性
老年人必须在按钮附近才能使用，活动范围受限，无法满足现代老年人的多样化需求。
智能呼叫器的发展
随着物联系统的发展，智能一键呼叫器不断被开发。
主要形态
腕式呼叫器
颈挂式呼叫器
传输方式
蓝牙
2G/4G网络
其他无线传输
功能特点
腕式：配备心率传感器，可监测心率变化
颈挂式：以报警功能为主，有的可实现防跌倒自动触发报警
我们的课堂任务
基于对老年人一键呼叫器的认识，本课将通过物联网实验平台实现一个简易的灯光警报呼叫器。
呼叫器控制按钮在卧室老年人手中
警报器安装在客厅
需要两个主控板实现呼叫和报警功能
这种设计能够让老年人在卧室内随时呼叫帮助，而家人在客厅能够及时收到警报。
议一议：生活中的应用
思考：大家在日常生活中的哪些场合看到过灯光警报呼叫器
灯光警报呼叫器除了可以用于照顾卧床的老年人，还可以应用在哪些场合
医院
病房中的呼叫按钮，方便病人随时呼叫医护人员
工厂
生产线上的紧急停机按钮，保障工人安全
学校
教室内的紧急求助按钮，应对突发情况
电梯
电梯内的紧急呼叫按钮，遇困及时求救
自主探究：补充流程图
我们的灯光警报呼叫器主要分为两部分，一部分是呼叫器，另一部分是警报器。
呼叫器的作用是通过按钮控制是否呼叫，如果按下按钮，警报器接收到信息，便会使LED灯闪烁、蜂鸣器响铃以及液晶显示屏显示警报信息。
下面我们用自然语言描述灯光警报控制器的算法逻辑，并将灯光警报控制器的算法流程图补充完整。
根据自然语言描述补全流程图：
是否呼叫→ 按钮按下 → 发布高电平
警报器接收 → 判断是否=1
若=1 → LED闪烁、蜂鸣器响、LCD显示报警
否则 → LCD显示"安全"
循环执行
目标：通过补全流程图，理解条件判断、循环执行、信息传输的逻辑，培养计算思维能力。
合作探究：硬件搭建与程序设计
1.准备硬件
主控板×2、LED灯x1
2.连接硬件
呼叫器：主控板直接与电脑相连；
警报器：主控板连接LED；
3.编写程序-呼叫器
首先，编写老年人手中的呼叫器程序。
(1)选择“Python主程序开始”模块，开启呼叫器 3MOTT保转连接永3MQTTOK搜警检测程序。
(2)使用通信模块，构建呼叫器和警报器之间的通信关系。
(3)使用“如果……那么执行……”模块，将按钮A按下的判断放入模块中进行判断。
(4)在按下按钮A后，我们直接让MQTT发布“有警报”消息到SIOT平台，省去教材中的繁琐引脚模拟数值步骤。
(5)拖入等待3秒模块，保证通信不会一直执行，而是每秒执行一次。
(6)将整个“如果……那么执行……”模块放入循环模块中，保证通信循环进行。
3.编写程序-警报器
(1)选择“Python主程序开始”模块，开启警报器程序。
(2)初始化定义蜂鸣器和液晶显示屏的状态。
(3)初始化警报器通信模块。
(4)添加一个“循环执行”的空模块，这个模块虽然是空模块，但其并行线路是同步在主程序右侧的。这样做的原因是循环执行的具体内容过多，避免程序太冗长，故设置一个空模块与并行模块一起实现我们想要的功能。
(5)编写“循环执行”模块内的并行模块，也就是我们的警报器接收到报警检测信息并且发起警报的内容。首先是警报器接到呼叫器的报警检测主题，设置一个全局变量“是否有报警”（0为默认无警报），如果接收到的消息是“有警报”，则给全局变量赋值为1，开启警报。
(6)采用“如果……那么执行·…”模块来判断“是否有报警”变量是否为1，若为1，执行警报信息（警报信息是组合本单元前三课的内容）。
4.运行调试。
程序编写完成后，将呼叫器的程序在代表呼叫器的主控板上运行，将警报器的程序在代表警报器的主控板上运行。若警报器初始显示的是“安全”文字和微笑的表情，然后在呼叫器上按下按钮A，警报器显示“报警”文字，表情也从微笑变成紧张，同时蜂鸣器响起，LED灯闪烁，则说明我们的灯光警报呼叫器预设的功能已完全实现。
能量加油站：高电平与低电平
数字电路中的电平
高电平一般是5V，用1代替
低电平一般是0V，用0代替
"1"指高电平，"0"指低电平。
电流从高电平流向低电平，用电器才能收到信号并开始工作。
重要概念：在主控板中，如果给一个引脚通高电平，对应的功能就会发生作用。这是我们控制电子设备的基础原理。
课堂检测
1
为什么呼叫器需要两个主控板？
思考：分别负责哪些功能？为什么不能用一个主控板实现？
2
高电平和低电平的区别？
思考：它们各自代表什么？在电路中如何发挥作用？
3
如何实现"自动停止报警"？
思考：需要修改流程图的哪些部分？可以添加什么传感器？
请在小组内讨论这些问题，然后分享你们的想法。这些问题将帮助我们更深入地理解灯光警报呼叫器的工作原理。
拓展应用：升级我们的呼叫器
应用场景拓展
医院病房：患者呼叫护士
工厂安全：紧急停机按钮
校园应急：教室求助系统
功能升级方向
加速度传感器 → 自动跌倒报警
心率传感器 → 健康监测
手机APP/微信推送 → 家人实时接收报警
思考：你能设计出一个更智能、更人性化的呼叫器吗？它应该具备哪些功能？
课堂小结
知识回顾
呼叫器与警报器的分工
MQTT通信机制
高电平与低电平的作用
流程图中的条件判断与循环执行
能力提升
硬件连接能力
程序设计能力
系统调试能力
创新应用能力
价值引导
信息科技的学习要与社会需求结合，培养创新能力和社会责任感。
通过本课学习，我们不仅掌握了灯光警报呼叫器的设计与实现，更重要的是理解了信息科技如何服务于人类生活，特别是如何帮助老年人和有特殊需求的群体。实现灯光警报呼叫器-练习题
一、选择题（共5题）
（一）容易题（2道）
1. 灯光警报呼叫器由哪两部分组成？（ ）
A. 呼叫器和开关
B. 呼叫器和警报器
C. 按钮和LED灯
D. 主控板和蜂鸣器
答案：B
解析：呼叫器负责发出信号，警报器负责接收信号并执行报警。
2. 在数字电路中，高电平通常用什么表示？（ ）
A. 0V → 1
B. 5V → 1
C. 0V → 5
D. 5V → 0
答案：B
解析：高电平=5V，用1表示；低电平=0V，用0表示。
（二）中等难度题（2道）
3. 呼叫器的程序中，为了保证持续检测按钮状态，需要使用哪种结构？（ ）
A. 顺序执行
B. 分支判断
C. 循环执行
D. 并行执行
答案：C
解析：循环保证呼叫器不断检测按钮是否被按下。
4. 在MQTT通信模型中，呼叫器发布的信息会被警报器接收，这是因为警报器（ ）
A. 直接读取引脚电平
B. 订阅了相同的话题
C. 接入了互联网
D. 持续给出高电平
答案：B
解析：MQTT通信采用“发布/订阅”机制，呼叫器发布，警报器订阅。
（三）较难题（1道）
5. 在流程图中，如果想要实现“按下按钮一次启动报警，再按一次关闭报警”，需要增加的逻辑是（ ）
A. 多次循环执行
B. 双重条件判断
C. 变量状态切换（开/关）
D. 延时执行
答案：C
解析：要实现开关功能，需设计一个变量，每次按键切换状态。
二、判断题（共5题）
1. 呼叫器和警报器必须使用同一个主控板才能实现呼叫与报警功能。 （ ）
解析：需要两个主控板，一个发送，一个接收。
2. 高电平通常表示1，低电平表示0，这是数字电路的基本规律。 （ ）
解析：电路中5V对应高电平1，0V对应低电平0。
3. 在灯光警报呼叫器的设计中，按钮按下后信号会直接控制LED灯闪烁。 （ ）
解析：按钮信号先发布给呼叫器，再由警报器接收并控制LED灯。
4. “循环执行”结构在呼叫器和警报器的程序中都需要使用。 （ ）
解析：呼叫器持续检测按钮，警报器持续检测信号，都需循环。
5. 灯光警报呼叫器只能应用在老年人护理中，不能用于其他场景。 （ ）
解析：还能应用于医院病房、工厂安全、校园应急等。教学教案设计
总第 08 课时
课 题 名 称 实现灯光警报呼叫器
学习目标 （包含学科核心素养） 理解灯光警报呼叫器的工作原理，能用算法逻辑描述并实现其功能，培养信息意识与计算思维。 能基于主控板与传感器进行硬件连接、程序设计与调试，提升数字化学习与创新能力。 能结合生活情境思考呼叫器在社会中的应用，增强信息社会责任意识。
问 题 类 型 学生问题 为什么灯光警报呼叫器需要两个主控板才能实现呼叫与报警功能？ 在生活中，一键呼叫器还能应用在哪些场景？ 如果没有网络，呼叫器和警报器还能实现通信吗
学科问题 如何利用算法和逻辑判断来实现呼叫与报警功能？ 在物联网系统中，设备之间是如何进行信息传输和响应的？ 高电平与低电平在控制电路中的作用是什么？
教师问题 1.你们能否用自然语言描述灯光警报呼叫器的工作过程？ 2.如果把呼叫器应用到老年人跌倒自动报警的场景，还需要增加哪些功能？
问题系统 （星号标出核心问题） 1.如何利用算法和逻辑判断来实现呼叫与报警功能？ 2.在物联网系统中，设备之间是如何进行信息传输和响应的？ 3.高电平与低电平在控制电路中的作用是什么？
问题探究流程 导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）
导（问题引导）： “聚焦”情境：我们已经完成了灯光警报器的“灯光部分”和“警报部分”，那么“呼叫功能”如何实现？ 播放一段老人需要呼叫帮助的短视频，引发共鸣。 教师问题 如果老人摔倒在卧室，如何能让客厅的家人第一时间获知？ 呼叫器和警报器之间如何“通信”？ 学生回答 需要一个按钮触发呼叫器 → 把信号传给警报器 → 警报器执行报警动作。 知识点 灯光警报呼叫器 = 呼叫器（输入/发布信息） + 警报器（接收/响应信息）。 学（自主探究）： 学习任务一：探索生活实例 学生阅读教材“探索”部分：传统贴墙式呼叫器 vs 智能腕式/颈挂式呼叫器。 问题引导： 为什么传统呼叫器使用受限？（必须在按钮附近，功能单一） 智能呼叫器有哪些优势？（无线传输、健康监测、防跌倒等） 学习任务二：补充教材流程图（自然语言 → 流程图） 出示教材“设计”中的未完成流程图。 学生独立补充： 按钮按下 → 发布高电平（1） 警报器接收 → 判断是否为1 如果=1 → LED闪烁、蜂鸣器响、LCD显示报警 如果≠1 → LCD显示“安全” 循环执行 教师总结 流程图体现了 条件判断 + 循环执行 + 信息传输 的算法思维。 探（合作探究）： 探究任务主题： 任务一：液晶显示屏警报信息显示实践 学习目标：将流程图转化为真实作品，实现呼叫器与警报器。 分组任务 每组分为 硬件组 与 程序组，合作完成实验。 实践步骤： 准备硬件 主控板×2（呼叫器、警报器） LED灯×1 蜂鸣器×1 LCD液晶屏×1连接线若干 连接硬件 呼叫器：主控板直接连接电脑，用于下载程序。 警报器：主控板连接 LED（PO口）、蜂鸣器、LCD，并连接电脑供电。 编写程序 呼叫器程序 初始化 → MQTT连接 按钮A按下 → P21高电平=1 → 发布话题 循环执行，每秒检测一次 警报器程序 初始化蜂鸣器、LCD状态 初始化通信模块 循环检测MQTT话题 → 判断是否=1 如果=1 → LED闪烁、蜂鸣器响、LCD显示“报警+表情” 否则 → 显示“安全+笑脸” 运行调试 将呼叫器程序下载至呼叫器主控板，警报器程序下载至警报器主控板。 按下呼叫器按钮 → 警报器LED闪烁、蜂鸣器响、LCD显示报警。 再次按下 → 警报器恢复安全状态。 创新设计 小组竞赛：哪个小组能最快实现功能？ 创意加分：让文字颜色也发生变化？ 知识点 硬件电路依赖 高电平/低电平 控制； 通信原理基于 MQTT主题发布与订阅。 四（课堂检测）： 1.即时问答 高电平与低电平的区别？ 高电平=1=5V，能触发电路工作；低电平=0=0V，不触发。 为什么要用两个主控板？ 呼叫器负责发送，警报器负责接收与执行。 为什么要用循环执行？ 确保呼叫器与警报器持续保持通信，而非一次性执行。 五、拓（知识拓展）： 主题：除了照顾老人，灯光警报呼叫器还能应用在哪些场景？ 学生思考 医院病房、残障人士求助、工厂安全报警、校园紧急呼叫。 进一步思考如何改造？ 加速度传感器 → 自动跌倒报警 心率传感器 → 健康监测 手机APP推送 → 家人远程收到报警
板 书 设 计 实现灯光警报呼叫器
1.组成部分 呼叫器（按钮 → 发送信号） 警报器（接收信号 → 报警动作） 2.核心原理 高电平=1=触发 低电平=0=不触发 MQTT通信：发布/订阅 3.算法逻辑（流程图） 如果按钮按下 → 发布1 警报器接收1 → LED闪烁 + 蜂鸣器响 + LCD显示报警 否则 → 显示安全
教 学 反 思
教学过程中紧密结合教材“聚焦、探索、设计、议一议、能量加油站”，实现了教案与教材的高度融合； 通过“流程图补充”引导学生用计算思维建模，再过渡到硬件实践，形成了“抽象 → 逻辑 → 实现”的完整链条； 合作探究采用小组分工与竞赛机制，增强了课堂的趣味性与参与感； 拓展环节联系智慧养老、健康监测等真实应用，强化了学生的信息社会责任感。 硬件实践环节对部分基础薄弱的学生有一定难度，可能导致调试时间过长； 课堂时间有限，部分学生在流程图逻辑与程序编写的衔接上仍需教师进一步指导。 在合作探究环节中设置“分层任务”，让基础学生完成基础功能，能力较强的学生进行功能拓展（如LCD动态表情）；
1

展开更多......

收起↑