资源简介

(共26张PPT)
第三单元 第1节
解析物联网通信技术
（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
认识网络通信资源有限且高效利用的重要性，增强合理使用和安全意识。
通过蓝牙通信实验了解设备通信过程，体会物联网中的数据交互与协作。
能够分析不同设备的通信需求并判断适合的通信技术，理解近距离无线通信技术的特点。
感知不同智能家居设备对通信方式的不同需求，理解物联网离不开数据与信息传输。
同学们，智能家居、共享单车、可穿戴设备等都依赖通信技术把数据传输到网络平台，形成互联互通的服务。
本课时我们将分析智能家居系统的通信需求，认识Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等近距离无线通信技术。
02
新知导入
解析物联网通信技术
主题：通信需求 → Wi-Fi/蓝牙/ZigBee → 合理选择——理解设备如何连网通信。
02
新知导入
智能家居中的灯、门窗感应器、摄像头等设备需要协同工作，离不开设备之间的数据交换与远程控制。
为什么不同设备不能都用同一种通信方式？怎样根据场景选择合适的通信技术？
设备需要借助网络通信把采集到的数据传输到控制中心或用户终端，并接收平台下达的指令。
03
新知讲解
1.分析智能家居系统的通信需求
物联网通信技术的选择与应用场景的特点有着密不可分的联系。以智能家居系统为例，各种设备集中在面积有限的区域内，通过网关连接至互联网；为避免频繁重新布线，设备与网关间一般使用无线连接。
小贴士
智能家居系统将与家居生活有关的各种设备作为子系统连接在一起，从而构建一个更加舒适、便利的居住环境。
03
新知讲解
表3-1-1 不同智能家居设备的特点
下表展示了三种典型智能家居设备的特点。不同设备对传输的数据量、传输速率等指标有不同需求，使用电池的设备比插电设备对能耗控制的要求更苛刻。
智能家居设备 传输的数据 数据量 传输速率 供电方式
智能灯 灯的开关、亮度等状态 小 低 插电
智能摄像头 高清视频 大 高 插电
门窗感应器 门窗状态 低 低 电池
03
新知讲解
科学园地：物联网网关的作用
智能家居设备一般不具备直接连接互联网的能力，需要某种设备来进行数据“中转”，这种起到“万能接口”作用的设备就是网关。
网关具有强大的接入能力，可为使用不同通信技术和协议的设备提供统一的网络访问入口，并提供设备管理、数据安全保障等服务。
03
新知讲解
(1) Wi-Fi
Wi-Fi的优点是传输速率高，缺点是功耗大、成本高，因此主要用于需要大量传输数据、供电较稳定的设备。由于Wi-Fi普及率高，在多数家庭中都能形成信号覆盖，所以智能家居设备大多支持Wi-Fi连接，以便用户安装使用。
2.了解近距离无线通信技术
03
新知讲解
2.了解近距离无线通信技术
(2) 蓝牙
蓝牙是一种低成本的近距离无线通信技术，传输距离很短、功耗很低，适用于移动设备或其他电池供电的物联网设备。无线耳机、智能手表等设备都以蓝牙为主要通信手段。
03
新知讲解
思考与讨论
生活中哪些设备用到了蓝牙？选择一种你使用过的设备，说出蓝牙连接的具体操作步骤。
参考：无线耳机、智能手表、智能手环、蓝牙音箱、无线鼠标键盘等。
连接步骤：开启手机蓝牙→设备进入配对模式→手机搜索到设备并点击配对→连接成功后即可传输数据。
03
新知讲解
尝试使用电子开发板进行蓝牙通信实验，完成简单数据传输任务。
1.在编程软件中添加蓝牙通信库。
2.编写程序并上传到电子开发板。
3.安装蓝牙传输调试助手APP，搜索设备“ESP32BT”建立蓝牙连接。
4.在APP界面单击“写数据”发送数字12后按下电子开发板上的按键A，观察屏幕上的显示效果。
活动3.1.1 蓝牙通信实验
03
新知讲解
蓝牙技术的发展大致分为三个阶段，与物联网中智能设备的通信需求相适应：第一阶段以小量数据和音频的传输为特点，能实现一对一通信；第二阶段以位置服务为特点，即蓝牙Beacon，能实现一对多通信和定位功能；第三阶段以设备组网为特点，即蓝牙Mesh，能实现多对多通信，解决了蓝牙通信距离短的问题。
你知道吗？
小贴士！
蓝牙Mesh大大扩展了蓝牙的应用范围。例如，在智慧楼宇中，所有的智能灯连接成一个Mesh网络，可以方便地进行控制。
03
新知讲解
2.了解近距离无线通信技术
(3) ZigBee
ZigBee是一种近距离低功耗无线通信技术，广泛应用于工业物联网，如生产线监测系统、仓库管理系统等。与蓝牙相比，ZigBee成本稍高，但可连接设备的数量较多，而且复杂度低、稳定性好。
案例：烟雾报警器——ZigBee模块在设备休眠时几乎不耗电，可以大幅延长设备待机时间。烟雾报警器平时休眠，一旦感知到烟雾，设备就会被激活进入工作状态，发送报警信息。
03
新知讲解
科学园地：近距离无线通信技术比较
思考与讨论：同为近距离低功耗通信技术，为何生活中蓝牙比ZigBee更常见？参考：蓝牙已内置在手机等终端中、成本低、生态成熟；ZigBee多用于工业物联网场景。
种类＼特点 Wi-Fi 蓝牙 ZigBee
成本 高 低 较低
典型通信距离 几百米 几米至几十米 几十米
典型传输速率 约300Mbps 约2Mbps 约250Kbps
功耗 高 低 低
03
新知讲解
活动3.1.2
列举更多智能家居设备，分析它们的通信需求，根据以上三种近距离无线通信技术的特点作出合适选择，填写表3-1-3。
智能家居设备 通信需求 通信技术
智能摄像头 传输高清视频，数据量大、速率高 Wi-Fi
03
新知讲解
活动3.1.2 参考答案
参考答案：结合设备的数据量、传输速率、功耗与供电方式，为表3-1-3中的设备选择合适的通信技术。
智能家居设备 通信需求 通信技术
智能门锁 传输开关状态，数据量小 ZigBee
温湿度传感器 周期上传少量环境数据 ZigBee
智能音箱 播放在线音乐、语音交互 Wi-Fi
智能窗帘 接收控制指令，数据量小 ZigBee
04
课堂练习
案 例
小明家要布置智能家居：智能摄像头需传输高清视频；门窗感应器用电池供电；智能灯只需开关和亮度控制。三种设备各应选择哪种通信技术？
分析：三种设备的传输数据量、速率要求与供电方式各不相同，需要对照Wi-Fi、蓝牙、ZigBee的特点作出选择。
参考答案：智能摄像头——传输高清视频、数据量大、插电供电，适合Wi-Fi；门窗感应器——数据量小、电池供电、要求低功耗，适合ZigBee；智能灯——只需传输开关和亮度状态，数据量小，Wi-Fi或ZigBee均可。
图3-1-2 智能家居系统
04
课堂练习
做一做
根据下列设备的特点，选择最合适的近距离无线通信技术，并说明理由。
①智能摄像头（插电，传输高清视频）②无线运动手环（电池供电，同步数据到手机）③仓库烟雾报警器（电池供电，长期待机）
参考：①Wi-Fi——数据量大、供电稳定；②蓝牙——低功耗、短距离、连接手机；③ZigBee——低功耗、可连接设备多、稳定性好。
04
课堂练习
说一说：为什么智能手表不用Wi-Fi直接联网，而用蓝牙连接手机？
说 一 说
智能手表传输的数据量小，用蓝牙更省电！
手机已经联网，手表借手机就能上网！
手机在这里就像一个“网关”，帮手表连入网络！
05
拓展延伸
拓展：走近NFC近场通信技术
NFC（Near Field Communication，近场通信）技术由射频识别技术（RFID）演变而来，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输。
与其他近距离通信技术相比，NFC传输距离更近（通常仅几厘米）、安全性高、无需配对，轻轻一碰即可连接。
主要应用领域：移动支付、门禁卡、公交卡、电子标签等。
上网查询NFC技术与其他近距离通信技术的不同及主要应用领域，下节课交流。
06
课堂总结
1
智能家居设备集中在面积有限的区域内，通过网关连接至互联网，设备与网关间一般使用无线连接
2
Wi-Fi传输速率高，但功耗大、成本高，适合大数据量、供电稳定的设备
3
蓝牙低成本、低功耗、传输距离短，适合无线耳机、智能手表等电池供电设备
4
ZigBee低功耗、可连接设备数量多、稳定性好，广泛应用于工业物联网
5
要根据数据量、传输速率、功耗、供电方式等通信需求，选择合适的通信技术
1
2
3
4
5
本课知识要点
07
板书设计
概念：物联网通信技术是让设备连接网络并交换信息的基础，选择通信技术要与应用场景的特点相适应
核心：通信需求 ｜ Wi-Fi ｜ 蓝牙 ｜ ZigBee ｜ 网关
示例：智能家居（智能灯／摄像头／门窗感应器）｜无线耳机（蓝牙）｜烟雾报警器（ZigBee）
流程：分析设备通信需求 → 比较技术特点（速率／功耗／距离／成本） → 选择合适通信技术 → 经网关接入互联网
板书设计：解析物联网通信技术
08
课后作业
课后作业：
1.列举Wi-Fi、蓝牙、ZigBee三种近距离无线通信技术的特点。
2.分析智能家居中的摄像头、门窗感应器、智能灯各应选择哪种通信技术，说明理由。
3.调查家庭中的一项物联网应用，说明其使用的通信方式。
观察与发现
调查与记录
观察家中或身边的智能设备，记录它们使用的通信技术（Wi-Fi/蓝牙/ZigBee/NFC）和连接方式。
上网搜索NFC技术的资料，记录它与蓝牙、ZigBee的不同及主要应用领域，下节课交流。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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