2.6小型信息系统的组建课件（26ppt+视频）2021-2022学年教科版（2019）高中信息技术必修二

(共26张PPT)
第2单元 信息系统的集成
第1单元 信息系统的组成与功能
第3单元 信息系统的设计与开发
第4单元 信息系统的安全
第5单元 信息社会的建设
信息技术
（必修2）
2.6 小型信息系统的组建
学习目标
1. 体验和理解信息系统的工作过程。
2. 理解传感系统的组成和工作原理。
3. 简单信息系统与智能信息系统的区别。
新课导入
传感器的应用已经存在于我们生活的方方面面。为我们的生产、生活、工作和学习带来了极大的便利。
本节我们将围绕“组建传感系统”项目展开，通过“组建红外线传感系统”和“利用开源硬件组建超声波测距警报系统”两组实验，体验信息系统的工作过程，感受简单信息系统和智能信息系统中传感器的工作原理。
1. 通过动手组建红外线传感系统，体验和理解信息系统的工作过程。
2. 通过组建并测试红外线传感系统，知道传感器的组成和理解传感器的工作原理。
3. 利用开源硬件（如Arduino、micro:bit等）组建超声波测距警报系统，体验信息的采集、传递、判断等处理过程。
实验目的
4. 根据两组实验分析信息系统的工作过程，以及信息系统在社会应用中的优势和局限性。
组建传感系统
实验设备：
第一组实验所需硬件：红外线遥控器、开关三极管、小马达、风扇叶、底座、单节电池盒一个、两节电池盒一个、3节电池、直角铁架、扎带、导线若干、螺丝若干。
第二组实验所需硬件：电脑、开源硬件（如Arduino）、超声波模块、有源蜂鸣器、电源、导线若干、面包板、固定盒等。
1. 组建一个红外传感系统。
2. 组建超声波测距报警系统。
实验内容：
01 信息系统
信息系统是一系列相互关联的对数据和信息进行收集（输入）、操作、存储（处理）与传播（输出），并提供反馈机制以实现其目标的元素或组成部分的集合。
实验原理
信息系统的功能：信息的输入、存储、处理、输入和控制。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将其按照一定规律转换为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，是信息获取和信息转换的重要手段，是实现现代化测量和自动控制的主要环节。
02 传感器
红外线传感器是光敏传感器的一种，能够接收红外线光信号并将其转换成电信号后输出。
03 红外线传感器
生活中常见的应用红外线传感器传感器的物件有红外线遥控器、红外线体温计和自动感应门等。
04 超声波传感器
超声波传感器一种常用的非接触式传感器，利用它可以准确地检测与障碍物的距离，从而实现根据距离的变化做出相应的动作反应。
S=vt/2
05 开源硬件Arduino
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，它就像一台微型计算机的主机一样，可以通过编程来进行信息的智能化处理。
【演示】遥控控制风扇。
实验一 组建红外线传感系统
1、观察红外线遥控风扇系统，自主学习p65页知识，填写下表。
一、认识实验部件
序号 设备名称 设备组成或工作状态 功能
1 红外线遥控器 红外线发射管 一定范围内向外发射光线
红外线接收管 把红外线光信号变成电信号的半导体器件。接收红外线时电阻无限小，导通电路
2 开关三极管 截止区和饱和区 电路的切断和导通
3 小马达 通电线圈在磁场中受力转动带动转子旋转，转子上的小齿轮带动飞轮旋转 产生动力
红外线遥控风扇系统 功能 硬件设备或程序
输入功能 发射红外线信号、接收信号 红外线发射管
处理功能 红外信号转换成电信号 红外线接收管
输出功能 风扇转动 小马达、风扇叶
控制功能 开关三极管通电与断电 开关三极管
红外线发射管
红外线接收管
小马达
三极管开关
2.分析系统中设备对应信息系统功能
红外线发射器电路图
红外线接收器电路图
二、连接线路图
注意事项:
1.制作红外线发射器时，需注意红外线发射二极管不要接反。
2.制作红外线接收器时，需注意红外线接收管不要接反，三极管不能接错。
3.连接前，需保证线不能断（可用万用表测量）。
4.要求学生接头不能有松动。
5.实验时，要求红外线发射管对准外线接收管。
三、测试红外线遥控风扇系统
实验步骤：
将红外线发射器对准红外线接收器，观察此时风扇的状态。
移去红外线发射器，观察此时风扇的状态。
思考：
1、观察风扇的状态，判断能否转动、是否风？
2、什么情况下，红外线接收器将无法接收红外线发射器发出的红外线信息？
红外线遥控风扇系统工作过程
通过传感信号控制电路，完成对风扇的控制。
从系统结构组成的复杂程度来看红外线遥控风扇系统是什么样的系统？
简单系统
实验二 利用开源硬件组建超声波测距警报系统
【演示】超声波测距警报系统。
1、观察超声波测距警报系统，自主学习p67页知识，填写下表。
一、认识实验部件
序号 设备名称 设备组成或工作状态 功能
1 开源硬件Arduino 硬件（主板） 用来连接电路
软件Arduino IDE（程序开发） 编写程序代码，程序会告诉电路板做出相应反馈。
2 超声波模块 每隔一点时间发送一次信号，信号碰到障碍物后返回。 测量前方障碍物的模块
3 有源蜂鸣器 通直流电 发出响声
2.分析系统中设备对应信息系统功能
UNO主板
超声波模块
有源蜂鸣器
超声波测距警报系统功能 硬件设备或程序
输入功能 超声波发出信号，并接收信号 超声波传感器
处理功能 计算障碍物距超声波模块的距离 主板、程序
输出功能 警报声 有源蜂鸣器
控制功能 设定距离参数和控制与发出警报、停止等。 主板、程序
存储功能 存储距离参数与程序代码 主板
二、连接线路图
超声波测距警报系统电路图
一、软件
Arduino IDE
使用的是C++编程语言
课本p68页程序代码
三、程序设计
实验步骤：
通过障碍物、飞行物等测试超声波测距警报系统，观察系统的反应，并对照实验装置与程序代码检测、调整、完善系统。
四、测试超声波测距警报系统
超声波模块发射的信号传递给Arduino电路板来控制、管理传感信号，程序进行判断、处理，通过给有源蜂鸣器通直流电，完成报警。
超声波测距警报系统工作过程
Y
N
超声波<=安全距离
嗡鸣报警
超声波传感器获取数据
主板
根据两组实验，对比红外线遥控风扇系统和超声波测距警报系统的工作原理、工作原理的异同点，总结两者系统的特点与优势。
讨论
红外线遥控风扇系统——简单系统
超声波测距警报系统——智能系统
拓展知识—超声波技术的应用
超声波测距避障系统是利用超声波在传播过程中定向性好、衰减较小、遇障碍物后形成反射，反射能力较强。利用这一特性，实现无接触测量物体距离。广泛应用于超声波倒车、超声波检查、超声波清洗、或者传统危险业务的探测定位等领域。
超声波存在盲区且无法避免，精确度有待提高等问题。
合理利用技术！！
课堂小结
[ 课堂总结]
通过组建系统，体验和理解信息系统的工作过程
1
掌握传感器的组成和工作原理
2
体验信息的采集、加工、判断等处理过程
3
信息系统在社会应用中的优势和局限性
2