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(共24张PPT)
主题三 活动2
硬件选择与验证
（湘科版）八年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
2
新知导入
4
课堂练习
板书设计
6
感知硬件在物联网系统中的基础作用，能根据系统功能需求识别并选择合适的传感器、通信模块和执行设备。
理解不同硬件在物联网架构中的对应关系，掌握硬件选型的基本逻辑，能分析并验证硬件功能是否满足系统需求。
能搭建硬件实验环境，编写程序采集土壤湿度、光照强度等环境数据，通过实验验证传感器功能并记录分析数据。
了解物联网硬件在智慧农业、环境监测等领域的应用价值，关注技术进步对生产效率提升和环境保护的积极意义。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
01
核心素养目标
02
新知导入
如何选择合适的硬件来共同构建一个小型物联网系统呢？
硬件是物联网系统的基础。例如，需要使用传感器实时采集植物土壤湿度、环境温度、光照强度等数据；需要通过网络设备将这些数据远程发送到物联网平台；需要硬件设备执行远程控制命令；等等。
一、选择物联网系统模型硬件
03
新知讲解
认识物联网硬件
在物联网系统中，硬件是物联网实现万物互联的基础。常见的物联网硬件有传感器、电子标签、通信模块和处理器等，除此以外，还需要有相应的执行设备来配合实现物联网系统功能，如开关、电机、舵机等。
信
息
接
链
03
新知讲解
在自动浇灌系统中，水用电磁阀是控制水流的主要设备。通过控制电磁阀的通电或断电，可以实现电磁阀的打开或关闭。
一、选择物联网系统模型硬件
03
新知讲解
硬件设计
根据系统功能，可以对植物养护系统模型的硬件做初步设计。
传感器
采集植物的土壤湿度、光照强度以及温度等环境数据。
通信模块
将环境数据上传到物联网平台。
控制模块
通过物联网平台向执行模块发布指令。
执行模块
执行控制模块发布的远程指令。
开
拓
野
视
03
新知讲解
土壤湿度是表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量，又称土壤含水率。
土壤的湿度不同，其导电性也不同。湿度越大，土壤的导电性越好，相反，湿度越小，土壤的导电性越差。电阻式土壤湿度传感器根据这个原理检测土壤湿度。
一、选择物联网系统模型硬件
03
新知讲解
硬件选择
确定好系统基本功能后，还要结合系统需求及硬件的技术特性来选择合适的硬件设备。在物联网结构层次模型中，不同的物联网硬件设备对应不同的层次。了解硬件对应的层次，能帮助我们更好地认识物联网硬件。
层次模型 名称 功能及用途
平台层 与 应用层 SIOT服务器 数据的接收和转发
一、选择物联网系统模型硬件
03
新知讲解
硬件选择
层次模型 名称 功能及用途
网络层 主控板Wi-Fi模块 主控板集成了通信模块，承担数据的发送和接收任务
无线AP 提供各通信模块的网络连接
一、选择物联网系统模型硬件
03
新知讲解
硬件选择
层次模型 名称 功能及用途
网络层 土壤湿度传感器 插入土壤测量湿度
温湿度传感器 测量空气温湿度
光线传感器 测量环境光线强度
进水电磁阀 控制进水水流的开或关
扩展板 拓展主控板的连接功能
二、验证物联网硬件的功能
03
新知讲解
选择硬件前应先了解并比较各类硬件产品的型号、规格及使用方法。
硬件初步选择完成后，需要通过实验来了解和验证所选硬件的基本功能。
探
究
践
实
03
新知讲解
1. 实验目的：熟悉植物养护模型中传感器的功能。
2. 实验设计：实验设计采集不同环境下的土壤湿度、环境温度和光照强度等数据，在显示屏显示相关数据。
3. 实验准备：主控板、扩展板、土壤湿度传感器、温湿度传感器、光线传感器、盆 栽和编程计算机。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（1）硬件搭建。将主控板插入扩展板，通过连接线将传感器接入扩展 板相应接口。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（2）在编程中添加扩展板和传感器模块。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（3）调整传感器位置。为了更加准确地获取数据信息，需要调整传感 器至合适位置。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（4）编写程序。
探
究
践
实
03
新知讲解
4. 实验过程
（5）上传并运行程序
（6）改变环境，观察并记录数据。
环境 光线强度 环境温度 环境湿度 土壤湿度
室内阴凉处
180
24
58
320
窗边自然光
650
26
52
310
浇水后盆土湿润
220
25
60
850
盆土长期干旱
120
27
45
110
04
课堂练习
1. 在物联网植物养护系统模型搭建中，不需要用到的传感器为（ ）。
A. 土壤湿度传感器
B. 温湿度传感器
C. 光线传感器
D. 加速度传感器
2. 上网查阅资料，如果要收集土壤的酸碱度或养分数据，应该使用什么传感器？
土壤酸碱度（pH）传感器 ：通过检测土壤中的氢离子浓度来确定酸碱度
土壤养分传感器：用于检测氮、磷、钾（NPK）这三种主要养分含量
D
05
拓展延伸
农田传统的除草方法有物理除草、化学除草两大类，这些方法存在效率低、成本高，或污染环境、破坏土壤等问题。随着机器视觉技术的成熟， 人们发明了自动激光除草技术。该技术应用摄像头拍摄图像，识别杂草， 进行选择性激光除草，以提高效率，保护环境。
05
拓展延伸
06
板书设计
硬件选择与验证
一、认识物联网硬件
传感器、通信模块、处理器、执行设备
二、硬件设计与选择
传感器→通信模块→控制模块→执行模块
硬件对应四层架构
三、验证硬件功能
搭建→编程→采集→记录→分析
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