资源简介

(共46张PPT)
第15课
温湿度的蓝牙传输
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探秘蓝牙技术
04
搭建传输系统
05
拓展与深化
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
了解蓝牙等技术在日常设备中的应用及其功耗、干扰等特点，能辩证思考无线技术发展带来的便利与局限，初步形成对技术应用的理性认识。
信息社会责任
理解蓝牙技术在物联网短距离数据传输中的适用场景与优势，根据需求选择无线传输方式，形成选用适宜信息技术的意识。
信息意识
通过分析物联网系统架构，能将其分解为感知、传输与应用等模块，并运用流程图设计数据采集、蓝牙配对与显示的算法流程。
计算思维
掌握主控板连接、传感器调用及蓝牙功能库扩展等操作，能动手搭建硬件系统并编程实现温湿度的蓝牙传输功能。
数字化学习与创新
新知导入
在对植物生长环境进行监测的项目中，应用传感器获得的环境温度及土壤湿度如果能够实时显示在电子屏幕上，巡查管理人员就可以很方便地全面掌握当前环境情况，适时做出调整。这种近距离的数据传输适合使用哪种传输技术呢 本课我们借助主控板来实现温湿度数据的蓝牙传输。
探究新知
一、探秘蓝牙技术
在物联网学习中，我们也可以借助主控板上提供的蓝牙功能和相应的编程平台，制作出“温湿度蓝牙传输器”。
探究新知
一、探秘蓝牙技术
“物联网主控板”是探究物联网及其应用时常用的智能设备，它通常由芯片、通信模组和操作系统组成。
芯片
通信模组
操作系统
探究新知
一、探秘蓝牙技术
蓝牙功能一般会集成在主控板的芯片中。主控板上还有一个天线，是接收和发送电磁波实现蓝牙通信的必备组件，这个天线同时也是2.4G无线通信的必备组件。
上图中，主控板上的蓝牙天线在哪里？
探究新知
一、探秘蓝牙技术
在编程平台上加载主控板，并加载蓝牙功能库，才可以通过编程实现用蓝牙技术传输温湿度数据。
探究新知
一、探秘蓝牙技术
在编程平台中连接主控板。选择Python模式，点击“模块”切换到图形化模式，再点击“扩展”加载主控板。
做一做
探究新知
一、探秘蓝牙技术
将主控板开机，在编程平台中连接远程终端10.1.2.3。
做一做
探究新知
一、探秘蓝牙技术
当要编写程序实现蓝牙功能时，需要在编程平台中单独加载蓝牙功能库。点击“扩展”，在“用户库”中搜索“行空板蓝牙通信”，点击即完成添加，如下图所示。之后就可以在指令区的“用户库”看到所提供的蓝牙相关命令。
做一做
探究新知
蓝牙技术已发展至5.4版本。理论传输距离5.0版可达300米，但实际常见设备多为低功耗设计，距离约10米。蓝牙与Wi-Fi均使用2.4GHz频段，易受微波炉等设备干扰，但其采用“跳频扩频”技术（每秒跳频1600次），抗干扰能力强。相比Wi-Fi，蓝牙功耗更低，设备尺寸小、续航长，但传输速率与距离较弱；Wi-Fi则在速率和距离上优势明显。
能量加油站
一、探秘蓝牙技术
探究新知
二、搭建传输系统
蓝牙技术是一种点对点的近距离传输技术，在两端通信开始前，需要将发送端和接收端的两个蓝牙设备连接起来，也就是我们常说的“设备配对”。
探究新知
二、搭建传输系统
当与传感器连接的设备具有蓝牙功能，同时接收这些数据的设备也有蓝牙功能时，将它们配对，我们得到的数据就可以通过蓝牙传递出去并且被接收到。
探究新知
二、搭建传输系统
两块主控板分别作为感知端和应用端，蓝牙完成网络层的工作，这样就可实现一个完整的物联网数据传输系统。
写一写
感知端
应用端
探究新知
二、搭建传输系统
请阅读黄色方框中的设备工作内容，按照正确的顺序绘制出完整的算法流程图。
写一写
主控板通电
感知端主控板发送数据
应用端主控板接收并显示数据
主控板蓝牙配对
感知端温湿度传感器采集环境温度t
感知端土壤湿度传感器采集土壤湿度h
探究新知
二、搭建传输系统
参考
应用端主控板接收并显示数据
主控板通电
主控板蓝牙配对
感知端温湿度传感器采集环境温度t
感知端土壤湿度传感器采集土壤湿度h
感知端主控板发送数据
探究新知
二、搭建传输系统
主控板( 2 )个
DHT11温湿度传感器( 1 )个
DHT11土壤湿度传感器( 1 )个
实践
1.准备硬件
探究新知
二、搭建传输系统
实践
2.连接硬件
探究新知
二、搭建传输系统
(1)在主控板上显示文字信息。
为更好地区分感知端和应用端，可以在两块主控板上分别显示不同的文字，同时还可以显示其他数据或状态变化，使传输器的功能更美观、更人性化。
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
(2)通过传感器采集温湿度数据。
温湿度传感器的程序命令需要添加独立的功能库才能使用。在指令区的“扩展”中选择“pinpong库”，查找“DHT11/22温湿度传感器”，点击添加即可。
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
(2)通过传感器采集温湿度数据。
为提高数据可读性，可以在“官方库”中查找并添加JSON库以便编码和解码。
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
观察硬件设备所连接的引脚序号，将温湿度传感器初始化。土壤湿度值是通过引脚获得模拟值，不需要初始化。为便于区分和传输所获取的温度和湿度数值，通过“字典”存储数据更为便捷。
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
实践
3.编写程序
探究新知
Python中的字典是一个数据值集合，相比于元组、列表，字典中的数据值是无序的、不要求统一类型的。使用字典可以实现以最快捷、最高效的方式存储和检索需要的数据。
字典以键(Key)和值(Value)组合的方式来储存数据。键与值一一对应，形成一种索引关系。键不可重复，可以是字符串、数字、元组等类型，值可以是任意的对象。
能量加油站
二、搭建传输系统
探究新知
二、搭建传输系统
(3)实现蓝牙配对与数据传输。
在应用端添加“启动蓝牙服务器”命令后，程序运行时，程序右侧的“终端”区会显示一串编码，将此编码输入感知端的“启动蓝牙客户端”命令中，即可实现两块主控板的蓝牙配对。
实践
3.编写程序
探究新知
二、搭建传输系统
蓝牙配对只需在启动时执行一次即可，蓝牙发送数据需要重复执行。为保证蓝牙传输通道能持续接收完整数据，每次收到数据后及时读取并清空缓存，这就需要使用“缓存区有数据 ”和“取缓存数据后清空缓存”两个命令。
实践
3.编写程序
探究新知
三、拓展与深化
阅读下图所示的两个程序，你知道哪一个是感知端，哪一个是应用端的程序吗 说一说每段程序能实现的功能。
议一议
探究新知
三、拓展与深化
参考
感知端
探究新知
三、拓展与深化
参考
感知端初始状态
探究新知
三、拓展与深化
参考
应用端
探究新知
三、拓展与深化
参考
应用端初始状态
探究新知
三、拓展与深化
很多同学都佩戴过智能手环，它里面配有加速度传感器、心率血氧传感器等，可以实时获取我们的运动心率、血氧、睡眠情况等数据。在获得这些数据后，手环通过蓝牙将数据发送至手机的应用程序(App)中，经过一系列的数据分析后，就能够得出一份基于个人情况的较为准确的监测报告，以帮助我们更准确地了解身体情况，及时制定应对措施。
请尝试使用本课所学知识，模拟实现运动手环的数据传输过程。
拓展
探究新知
三、拓展与深化
参考：模拟运动手环的数据传输过程
运动手环设备
（感知端）
手机应用程序（应用端）
1.系统架构设计
探究新知
三、拓展与深化
参考：模拟运动手环的数据传输过程
1.手环启动阶段
智能手环开机...
传感器初始化完成
正在与手机配对...
已成功连接到手机
2.运行输出
第1次数据采集传输循环
正在采集传感器数据...
心率: 78 次/分钟
血氧: 98 %
通过蓝牙发送数据...
健康助手正在接收数据...
正在分析健康数据... 健康监测报告
探究新知
三、拓展与深化
参考：模拟运动手环的数据传输过程
3.知识点应用
传感器实时采集生理数据。
数据采集
01
02
通过蓝牙协议模拟数据传输。
数据传输
03
对采集的数据进行打包和解包处理。
数据处理
04
运用智能分析算法对健康数据进行深度挖掘。
数据分析
05
生成用户友好的健康报告。
结果展示
课堂总结
同学们，本节课我们共同探索了物联网中近距离数据传输的解决方案——蓝牙技术。我们不仅学习了蓝牙“低功耗、短距离”的特点和“跳频”抗干扰原理，更通过动手实践，成功地将温湿度传感器采集的数据，经由主控板蓝牙配对，稳定地传输并显示在另一块主控板上。这个过程，我们完整体验了物联网系统从感知、网络传输到应用呈现的三个关键环节，为未来实现更复杂的智能物联应用打下了坚实的基础。
课后作业
1.在制作“温湿度蓝牙传输器”时，感知端和应用端的主控板需要进行什么操作才能建立蓝牙通信？
A. 同时开机
B. 蓝牙配对
C. 连接同一Wi-Fi
D. 安装相同传感器
选择题
课后作业
2.关于蓝牙技术的描述，以下哪一项是正确的？
A. 蓝牙5.0的理论传输距离可达到75米
B. 蓝牙与Wi-Fi相比抗干扰能力较弱
C. 蓝牙通常比Wi-Fi功耗更高
D. 蓝牙使用“跳频扩频”技术减少信号干扰
选择题
课后作业
3.在编程实现蓝牙数据传输时，为保证数据传输的完整性，建议每次收到数据后：
A. 关闭蓝牙再重新连接
B. 及时读取并清空缓存
C. 增加数据传输间隔时间
D. 重启主控板
选择题
课后作业
1.蓝牙天线只用于蓝牙通信，与2.4G无线通信无关。（ ）
2.在Python编程中，使用字典存储传感器数据可以提高数据的组织性和检索效率。（ ）
3.感知端主控板需要持续采集传感器数据并重复执行蓝牙发送操作。（ ）
判断题
课后作业
结合本课所学知识，请简要说明：使用蓝牙技术传输温湿度数据时，感知端和应用端各自的主要功能是什么？
如果要将本课的“温湿度蓝牙传输器”扩展为智能手环的数据传输模拟系统，你认为需要增加或修改哪些部分？（至少写出两点）
解答题
板书
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

展开更多......

收起↑