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第三单元 第2节
认识物联网的智能控制
（贵州版）八年级
上册
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识感知、控制过程和系统协同中的可靠性与安全性要求。
通过执行器控制实验与扩展活动设计较复杂的控制方案。
理解控制流程及多设备协同通信的关键步骤。
认识复杂物联网控制中的协同与决策需求。
02
新知导入
智能交通、智慧大棚、无人机表演等场景中，平台根据数据作出决策，再把控制指令下发到终端设备，设备据此完成发光、发声、转动等动作。
平台是怎样“指挥”终端设备动作的？终端设备收到指令后，又是怎样把它变成实际操作的？
平台下达控制指令，终端设备驱动执行器把指令转化为具体动作，这就是物联网的智能控制。
物联网终端设备就像人的“手和脚”，收到平台的指令后，通过执行器真正地“动”起来。
本课时我们将了解物联网的控制，认识终端设备如何执行控制指令、认识常见执行器，并体会多个设备协同完成任务的智能联动。
02
新知导入
认识物联网的智能控制
主题：平台决策 → 指令下发 → 执行器动作——物联网智能控制的实现路径。
03
新知讲解
2.了解物联网的控制
通过物联网服务平台下达的指令，控制终端设备执行相应操作，是物联网应用层提供的一种典型服务。
终端设备收到指令后，会驱动相应执行器（图3-2-8），产生发光、发声、电机转动、磁铁吸合、屏幕显示特定内容等效果。
小贴士
执行器是把控制指令转化为具体动作的部件。常见的执行器有LED灯（发光）、蜂鸣器（发声）、电机（转动）、电磁铁（吸合）等。
03
新知讲解
共享单车智能锁的开闭，安防系统的声光报警，智能大棚灌溉装置的启动和关闭，门窗感应器向用户手机推送门窗状态信息等，都是物联网终端设备执行的操作（图3-2-9）。
物联网终端设备执行的操作
03
新知讲解
随着数字技术的发展，终端设备的处理能力不断增强，一些设备已不再是单纯的“执行机器”，而具备了自主判断决策、与周围设备智能联动的能力。
例如，无人机可以通过协同配合完成复杂的表演（图3-2-10）。地面控制中心指挥无人机按设定好的路线飞行，无人机自身则根据定位数据和各种飞行参数，保持飞行稳定和编队整齐，防止碰撞。
从“执行机器”到智能联动
03
新知讲解
思考与讨论
列举智能家居系统中各种设备执行的操作及实现该操作的执行器。
智能家居设备 执行器与操作
智能灯 LED发光
智能音箱 扬声器发声
智能窗帘 电机转动
智能门锁 电磁铁吸合
03
新知讲解
活动3.2.3 执行器控制实验
循环点亮电子开发板上的LED。
1.连接电子开发板与计算机。
2.编写如图3-2-11所示的程序并上传至电子开发板。
步骤 操作说明
1 连接电子开发板与计算机
2 编写循环点亮LED的程序并上传至电子开发板
03
新知讲解
活动3.2.3 执行器控制实验
3.观察运行结果，如图3-2-12所示。
步骤 操作与观察
3 观察电子开发板上LED按程序循环点亮的运行效果
03
新知讲解
活动3.2.3 执行器控制实验
4.尝试设计实验方案，实现更复杂的LED显示效果，或探索电子开发板上其他执行器的使用。
实验方案要素 依托电子开发板，通过编程控制引脚电平，实现呼吸灯、流水灯等复杂LED动态显示效果，同时探索板载蜂鸣器、风扇等执行器的使用，实现多执行器联动控制。
实现目标 1. 实现流水灯、呼吸灯等多样化LED动态显示效果；
2. 掌握板载蜂鸣器、风扇的基础控制方法；
3. 实现LED灯光与其他执行器的联动工作效果。
使用执行器 电子开发板板载LED灯、蜂鸣器、小型散热风扇。
程序设计要点 1. 初始化各执行器对应引脚，统一配置为输出模式；
2. 利用循环、延时函数，实现LED流水、渐变闪烁效果；
3. 通过条件判断语句，设置灯光变化触发蜂鸣器、风扇工作；
4. 优化代码逻辑，保证多设备协同运行稳定无冲突。
03
新知讲解
物联网操作系统是一种在嵌入式实时操作系统基础上发展出来的、面向物联网技术架构和应用场景的软件平台，它具有以下特点：
能有效管理物联网中的设备；
支持各种通信技术和通信协议；
支持设备的远程维护和升级；
具备一定的安全保障能力，防止外部入侵、数据泄露。
你知道吗？
小贴士
我国自主设计的物联网操作系统已经投入使用，支持智能手表、车载系统、智能家居系统等应用。只需要一个万能控制器（如手机），就可以控制所有应用该操作系统的终端。
03
新知讲解
小组合作，扩展活动3.2.1。将多个电子开发板连接至物联网服务平台，实现它们间的MQTT通信。
1.在IoT平台页面上单击“添加新设备”，获得两个新的Topic。
2.电子开发板A所需的程序如图3-2-13所示，它发送消息至Topic_0，从Topic_1接收消息。
挑战时刻
图3-2-13 电子开发板A的程序
03
新知讲解
3.参考图3-2-13编写电子开发板B所需的程序，使其能发送消息至Topic_1，从Topic_0接收消息。（注意：在MQTT初始化参数中要添加两个Topic。）
4.将程序分别上传至两块电子开发板，观察运行结果。
5.设计新的实验方案，接入更多电子开发板，实现通过MQTT控制LED、蜂鸣器、电机等复杂功能。
挑战时刻
图3-2-13 电子开发板A的程序
03
新知讲解
挑战时刻 参考答案
参考答案：
1.电子开发板B的程序与A类似，把发送和订阅的Topic互换——发送消息至Topic_1，从Topic_0接收消息；MQTT初始化参数中要同时添加Topic_0和Topic_1两个Topic。
2.新方案示例：电子开发板A上的按键被按下时，向Topic_0发布消息；电子开发板B订阅Topic_0，收到消息后点亮LED。还可以接入更多开发板，分别连接蜂鸣器、电机等执行器，实现蜂鸣器报警、电机转动等复杂功能。
流程链：板A按键按下 → 发布Topic_0消息 → 板B订阅Topic_0 → 板B点亮LED。
图3-2-13 电子开发板A的程序
04
课堂练习
案 例
案例：智能温室大棚内的温度过高时，平台为什么会自动开启通风、放下遮阳帘？
分析：大棚内的温度等环境数据被采集并上传到平台，平台分析判断温度已超过设定值、需要降温，于是下达控制指令，终端设备驱动执行器完成动作。
参考答案：数据采集 → 平台分析判断（温度过高，需要降温）→ 下发控制指令 → 执行器动作（通风电机转动、遮阳帘打开）→ 协同完成降温。
04
课堂练习
做一做
做一做：设计一个通过MQTT控制LED的方案——按下电子开发板A上的按键，电子开发板B上的LED被点亮。请写出两个开发板各自的发布、订阅安排。
参考：开发板A作为发布者，按键按下时向Topic_0发布“开灯”消息；开发板B作为订阅者，订阅Topic_0，收到消息后点亮LED。
04
课堂练习
说一说：生活中有哪些“平台作出决策、执行器完成动作”的例子？
说 一 说
扫码开锁：平台核验后，向车锁下达开锁指令！
远程开空调：手机一声令下，空调就“听指挥”运行了！
音乐喷泉：平台按乐谱控制水泵和灯光，水柱随音乐起舞！
05
拓展延伸
拓展：从远程控制到智能联动
从“单设备远程控制”到“多设备智能联动”，是物联网智能控制的重要方向。
以智能家居的“回家模式”为例：用户一键触发后，灯、空调、窗帘等多个设备不需要逐个操作，而是自动联动——灯亮起、空调调到舒适温度、窗帘缓缓打开。
随着终端设备处理能力的增强，设备还能在平台的支持下基于规则自主判断、协同动作，让系统从“被动执行”走向“主动服务”。
06
课堂总结
1
物联网平台下达指令控制终端设备，是应用层的典型服务。
智能控制与执行器要点
2
终端收到指令后驱动执行器产生发光、发声、电机转动、电磁铁吸合等动作。
3
智能联动让多个设备基于平台协同，完成更复杂的任务。
4
物联网操作系统支持设备管理、通信协议、远程维护升级与安全保障。
5
通过执行器控制实验体会「平台决策→指令下发→执行器动作」的控制流程。
1
2
3
4
5
07
板书设计
主题：认识物联网的智能控制（平台控制与执行器协同）核心：平台决策 → 指令下发 → 执行器动作
板书设计：认识物联网的智能控制
概念：平台对数据进行分析判断后下达控制指令，终端设备作为执行器把指令转化为具体动作。
核心：平台决策 ｜ 指令下发 ｜ 执行器动作 ｜ 状态反馈。
示例：LED（发光）｜蜂鸣器（发声）｜电机（转动）｜电磁铁（吸合）。
流程：数据采集 → 平台分析判断 → 下发控制指令 → 执行器动作 → 协同完成任务。
08
课后作业
课后作业：
1.说出物联网平台下达控制指令、终端设备执行操作的过程。
2.列举至少三种常见执行器及其对应的动作效果。
3.结合智能温室大棚或智能家居的例子，画出“采集→判断→指令→执行”的控制流程。
观察与发现
调查与记录
观察家中或身边的智能设备，记录一次“平台下指令、设备执行动作”的现象，如远程开空调、智能灯定时开关等。
了解一款物联网操作系统或“万能控制器”（如带控制中心的智能家居App），记录它能管理的设备和提供的服务。
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