浙教版 必修2 2.4 传感与控制 课件
文档属性
| 名称 | 浙教版 必修2 2.4 传感与控制 课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 浙教版（2019） | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2022-10-31 11:27:34 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第2章 信息系统的支撑技术
浙教版（2019版） 信息技术（高中）
2.4 传感与控制
必修2 信息系统与社会
1、信息系统与外部世界的联系
2、常见的传感器技术
学习目标
重点：常见的传感器技术
难点：传感器信息的获取、射频识别技术
重难点
课堂导入
随着物联网和人工智能的发展，信息系统逐渐可以通过传感技术自动获取外部信息（如温度、亮度、声音、人脸等），也可以通过一定的机制实现对外部物体的直接控制。
2.4.1 信息系统与外部世界的联系
图2.4.1 天网监控系统
图2.4.2 闸机
图2.4.3 一款微信锁
图2.4.4 QQ物联功能
2.4.2 常见的传感器技术
图2.4.5 传感器的结构示意图
表2.4.1 传感器与人类感官的类比
图2.4.6 各种传感器
目前，智能手机已经成为一种具有多种综合功能的智能终端，传感器发挥着重要的作用，如通过光线传感器可以自动调节屏幕背光的亮度，通过距离传感器可以检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动调暗屏幕，达到省电的目的，通过重力传感器可以实现手机横竖屏智能切换。拍照照片朝向切换，通过加速度传感器可以实现计步功能，通过指纹传感器可以实现加密、解锁、电子支付等功能。通过霍尔传感器可以实现翻盖自动解锁、合格自动锁屏等功能。
同一种传感器采用不同的算法还可以实现不同的功能，如智能手环中的加速度传感器，除了有计步功能外，还可以监测用户的睡眠状况，磁场传感器除了可以制作电子指南针以外，还可用于制作电子金属探测器。同时传感器技术也在不断发展，如光学心率传感器。可用于检测用户的心率，批电反应传感器可以更准确的监测用户的运动状态。传感器的广泛应用必将给人们的生活与工作带来更多的便利。
2.4.3 传感器信息的获取
信息系统要从传感器获取信息，可以采用多种通信方式，如无线网络、蓝牙、串口（com接口）等。传统的计算机一般没有传感器接口，需要借助其他具备传感器接口的智能终端来实现信息的获取。而计算机和智能终端的通信一般采用com接口或通过usb接口模拟com接口来实现。
拓展链接
串口是串行接口的简称，也称串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口，其特点是通信线路简单，一般只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本。特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。目前串口多用于工业控制和测量设备以及部分通信设备中。
拓展链接
micro：bit
micro：bit是一款由英国广播电视公司（BBC）为青少年编程教育设计的入门级开发板。开发板集成了5x5LED阵列，有两个可编程按键，内置配有加速度计、电子罗盘、温度计、蓝牙等模块。其io扩展口可通过鳄鱼夹引出，支持读取传感器数据，控制舵机与RGB灯带等，使用扩展插槽后能连接多达20个外部模块，轻松胜任各种编程相关的教学与开发场景，包括电子游戏编写、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等。
图2.4.7 micro：bit开发板
下面，选择micro：bit设备作为采集传感器的智能终端，通过python编程，获取温度传感器的信息。
器材清单：
1、micro：bit
2、usb连接线
操作步骤：
1、通过usb连接线将micro：bit接到计算机，并安装串口驱动。
图2.4.8 通过“设备管理器”查看com端口号
2、编写程序，获取环境数据。
打开micro：bit的离线版ide程序BXY Python Editor.输入代码，单击“烧录”按钮，micro：bit开发板上的led开始闪烁。等到闪烁停止，表示上传成功。
3、通过串口调试工具，查看串口数据
图2.4.10 用BXY查看数据
4、编写Python代码，读取串口数据并显示。
图2.4.11 用python 编程获取串口数据
import serial
ser=serial.Serial()
#设置通信波特率，需要与micro：bit中设定的通信速率一致
ser.port=‘COM3’
Ser.open()
while True:
print(ser.readline())
2.4.4 射频识别技术
一位旅客在火车站的闸机口拿出身份证轻轻一刷，闸机门就开了；一位顾客拿出银行卡在超市的pos机上一刷，支付就完成了；在比尔盖茨的“未来之屋”中，客人凭借一枚小小的电子胸针，控制中心的计算机就能识别并根据其喜好调整各种环境数据。这些看似神奇的场景，其背后正是射频识别技术在发挥重要作用。
1、射频识别技术概述
图2.4.12 信息系统利用RFID技术识别外部世界的事物
（1）电子标签
图2.4.13 衣服上的电子标签
图2.4.14 RFID读写器
RFID读写器的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，然后将对象标识信息和标签上其他相关信息传输到信息系统以供处理。根据应用不同，读写器可以是手持式或固定式。最初的读写器大多只能在单一频率点工作，现在的读写器一般都支持多个频率点，能自动识别不同频率的标签信息。
（2）RFID读写器
2、射频识别技术的应用
图2.4.15 不干胶电子标签
图2.4.16 身份证识别
我国第二代身份证使用了射频识别技术，证内有RFID芯片。
公交卡，食堂餐卡、银行卡、门禁卡，身份证等
图2.4.17 NFC的应用
移动支付下，NFC应用而生。内置NFC功能的设备主要以手机为主，也有不少平板电脑和蓝牙音频设备等。
图2.4.18 带“闪付”功能的银行卡
卡内有NFC芯片，在非接触式支付终端上，轻松一刷可快速完成支付。
问题与讨论
“轻轻一触，完成支付”，NFC的应用给生活带来便捷的同时，也产生了新的问题。有人说，在人流密集的地方会不会导致银行卡偷偷被“刷”？在擦肩而过的瞬间，银行卡里的个人信息会不会被恶意“读”走？请结合NFC的更多技术细节，与同学展开讨论。
有了RFID技术之后，信息系统变得“聪明”起来了。从互联网到物联网，能够识别“万物”的RFID技术是其中的关键技术之一。2008年，国务院提出“感知中国”的概念，全国部分城市开始试点智慧城市建设，智慧交通、智慧旅游、智慧医疗等成为新的建设方向。中小学也在兴建智慧校园。
2.4.5 信息系统中的控制
图2.4.19 控制与反馈
拓展链接
开环控制和闭环控制
按原理的不同，信息系统中的控制分为开环控制和闭环控制两种。开环控制指控制的结果不会影响当前的控制输出，而闭环控制将控制的结果反馈回来与系统设定的希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用。
图2.4.20 扫地机器人的路径规划
思考与练习
1、查找资料，了解智能手机中除了本节中介绍的传感器以外，还有哪些传感器，并举例说明这些传感器的应用场景。
2、如果要测量大气中的小颗粒，一般要用到粉尘传感器。查找相关资料，列举常见的粉尘传感器，并了解环保部门一般有什么方法测量大气雾霾。
3、室内环境无法使用GPS卫星定位技术，因此工程师使用WI-FI、蓝牙、红外线和RFID等技术设计了多种室内定位的方案。结合RFID的原理查找资料，说明如何利用RFID技术来实现室内定位。
4、找出生活中的智能控制实例，并分析其传感与控制的流程。
5、目前智能手机已内置了许多传感器。了解这些传感器的功能是什么，能够用来解决生活或学习中的哪些问题。
小 结
1、常见的传感器技术
2、传感器信息的获取
3、射频识别技术
THANKS
“
”
第2章 信息系统的支撑技术
浙教版（2019版） 信息技术（高中）
2.4 传感与控制
必修2 信息系统与社会
1、信息系统与外部世界的联系
2、常见的传感器技术
学习目标
重点：常见的传感器技术
难点：传感器信息的获取、射频识别技术
重难点
课堂导入
随着物联网和人工智能的发展，信息系统逐渐可以通过传感技术自动获取外部信息（如温度、亮度、声音、人脸等），也可以通过一定的机制实现对外部物体的直接控制。
2.4.1 信息系统与外部世界的联系
图2.4.1 天网监控系统
图2.4.2 闸机
图2.4.3 一款微信锁
图2.4.4 QQ物联功能
2.4.2 常见的传感器技术
图2.4.5 传感器的结构示意图
表2.4.1 传感器与人类感官的类比
图2.4.6 各种传感器
目前，智能手机已经成为一种具有多种综合功能的智能终端，传感器发挥着重要的作用，如通过光线传感器可以自动调节屏幕背光的亮度，通过距离传感器可以检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动调暗屏幕，达到省电的目的，通过重力传感器可以实现手机横竖屏智能切换。拍照照片朝向切换，通过加速度传感器可以实现计步功能，通过指纹传感器可以实现加密、解锁、电子支付等功能。通过霍尔传感器可以实现翻盖自动解锁、合格自动锁屏等功能。
同一种传感器采用不同的算法还可以实现不同的功能，如智能手环中的加速度传感器，除了有计步功能外，还可以监测用户的睡眠状况，磁场传感器除了可以制作电子指南针以外，还可用于制作电子金属探测器。同时传感器技术也在不断发展，如光学心率传感器。可用于检测用户的心率，批电反应传感器可以更准确的监测用户的运动状态。传感器的广泛应用必将给人们的生活与工作带来更多的便利。
2.4.3 传感器信息的获取
信息系统要从传感器获取信息，可以采用多种通信方式，如无线网络、蓝牙、串口（com接口）等。传统的计算机一般没有传感器接口，需要借助其他具备传感器接口的智能终端来实现信息的获取。而计算机和智能终端的通信一般采用com接口或通过usb接口模拟com接口来实现。
拓展链接
串口是串行接口的简称，也称串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口，其特点是通信线路简单，一般只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本。特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。目前串口多用于工业控制和测量设备以及部分通信设备中。
拓展链接
micro：bit
micro：bit是一款由英国广播电视公司（BBC）为青少年编程教育设计的入门级开发板。开发板集成了5x5LED阵列，有两个可编程按键，内置配有加速度计、电子罗盘、温度计、蓝牙等模块。其io扩展口可通过鳄鱼夹引出，支持读取传感器数据，控制舵机与RGB灯带等，使用扩展插槽后能连接多达20个外部模块，轻松胜任各种编程相关的教学与开发场景，包括电子游戏编写、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等。
图2.4.7 micro：bit开发板
下面，选择micro：bit设备作为采集传感器的智能终端，通过python编程，获取温度传感器的信息。
器材清单：
1、micro：bit
2、usb连接线
操作步骤：
1、通过usb连接线将micro：bit接到计算机，并安装串口驱动。
图2.4.8 通过“设备管理器”查看com端口号
2、编写程序，获取环境数据。
打开micro：bit的离线版ide程序BXY Python Editor.输入代码，单击“烧录”按钮，micro：bit开发板上的led开始闪烁。等到闪烁停止，表示上传成功。
3、通过串口调试工具，查看串口数据
图2.4.10 用BXY查看数据
4、编写Python代码，读取串口数据并显示。
图2.4.11 用python 编程获取串口数据
import serial
ser=serial.Serial()
#设置通信波特率，需要与micro：bit中设定的通信速率一致
ser.port=‘COM3’
Ser.open()
while True:
print(ser.readline())
2.4.4 射频识别技术
一位旅客在火车站的闸机口拿出身份证轻轻一刷，闸机门就开了；一位顾客拿出银行卡在超市的pos机上一刷，支付就完成了；在比尔盖茨的“未来之屋”中，客人凭借一枚小小的电子胸针，控制中心的计算机就能识别并根据其喜好调整各种环境数据。这些看似神奇的场景，其背后正是射频识别技术在发挥重要作用。
1、射频识别技术概述
图2.4.12 信息系统利用RFID技术识别外部世界的事物
（1）电子标签
图2.4.13 衣服上的电子标签
图2.4.14 RFID读写器
RFID读写器的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，然后将对象标识信息和标签上其他相关信息传输到信息系统以供处理。根据应用不同，读写器可以是手持式或固定式。最初的读写器大多只能在单一频率点工作，现在的读写器一般都支持多个频率点，能自动识别不同频率的标签信息。
（2）RFID读写器
2、射频识别技术的应用
图2.4.15 不干胶电子标签
图2.4.16 身份证识别
我国第二代身份证使用了射频识别技术，证内有RFID芯片。
公交卡，食堂餐卡、银行卡、门禁卡，身份证等
图2.4.17 NFC的应用
移动支付下，NFC应用而生。内置NFC功能的设备主要以手机为主，也有不少平板电脑和蓝牙音频设备等。
图2.4.18 带“闪付”功能的银行卡
卡内有NFC芯片，在非接触式支付终端上，轻松一刷可快速完成支付。
问题与讨论
“轻轻一触，完成支付”，NFC的应用给生活带来便捷的同时，也产生了新的问题。有人说，在人流密集的地方会不会导致银行卡偷偷被“刷”？在擦肩而过的瞬间，银行卡里的个人信息会不会被恶意“读”走？请结合NFC的更多技术细节，与同学展开讨论。
有了RFID技术之后，信息系统变得“聪明”起来了。从互联网到物联网，能够识别“万物”的RFID技术是其中的关键技术之一。2008年，国务院提出“感知中国”的概念，全国部分城市开始试点智慧城市建设，智慧交通、智慧旅游、智慧医疗等成为新的建设方向。中小学也在兴建智慧校园。
2.4.5 信息系统中的控制
图2.4.19 控制与反馈
拓展链接
开环控制和闭环控制
按原理的不同，信息系统中的控制分为开环控制和闭环控制两种。开环控制指控制的结果不会影响当前的控制输出，而闭环控制将控制的结果反馈回来与系统设定的希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用。
图2.4.20 扫地机器人的路径规划
思考与练习
1、查找资料，了解智能手机中除了本节中介绍的传感器以外，还有哪些传感器，并举例说明这些传感器的应用场景。
2、如果要测量大气中的小颗粒，一般要用到粉尘传感器。查找相关资料，列举常见的粉尘传感器，并了解环保部门一般有什么方法测量大气雾霾。
3、室内环境无法使用GPS卫星定位技术，因此工程师使用WI-FI、蓝牙、红外线和RFID等技术设计了多种室内定位的方案。结合RFID的原理查找资料，说明如何利用RFID技术来实现室内定位。
4、找出生活中的智能控制实例，并分析其传感与控制的流程。
5、目前智能手机已内置了许多传感器。了解这些传感器的功能是什么，能够用来解决生活或学习中的哪些问题。
小 结
1、常见的传感器技术
2、传感器信息的获取
3、射频识别技术
THANKS
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