(共44张PPT)
活动3
设计并制作
简易电子门铃
（黔科版）六年级
01
教学目标
02
课堂导入
03
学习目标
04
分析与设计
05
准备与制作
06
运行测试
08
拓展延伸
09
课堂小结
10
板书设计
07
单元小结
01
教学目标
1、信息意识：能够别电子门铃所需的关键组件，如按钮、蜂鸣器、电池、电路板等，并了解这些组件的功能和作用。
2、计算思维：能够将电子门铃的设计和制作过程分解为更小、更易管理的任务，如电路设计、编程、组装等。
3、数字化学习与创新：能够使用互联网、在线教程、论坛等数字资源来学习电子门铃的相关知识和技能。
4、信息社会责任：在设计和制作过程中，尊重他人的知识产权，不抄袭或盗用他人的设计成果。
门铃的起源可以追溯到古代，古人会在大门上安装一个门环，访客登门时用门环拍击环下的门钉，发出声响，提示主人开门。时过境迁，随着社会的进步和科技的发展，现在人们使用的已经是各种电子门铃了(图1-3-1)。如今市面上有很多种样式各异、功能齐全的电子门铃，不但满足了家庭的需求，也为酒店客房、门卫安保等提供了便利。
02
课堂导入
图1-3-1
电子门铃控制过程的典型三环节分别是如何实现的 让我们一起动手设计制作一个简易的电子门铃来探究此问题!
02
课堂导入
输入：
按钮触发：电子门铃通常由一个或多个按钮组成，当访客按下按钮时，产生一个电信号作为输入。
计算：
电子门铃的微控制器（如单片机或Arduino）会对输入信号进行解析
输出：
电子门铃的最终输出通常是声音。
02
课堂导入
你将学到
★电子门铃控制过程是否具有典型三环节
★如何实现电子门铃控制过程的输入、计算、输出功能
★如何完成设计并制作简易电子门铃
1.分析与设计
2.准备与制作
活动向导
3.运行测试
知识拓展
02
课堂导入
03
分析与设计
本实验设计制作的电子门铃是一种开关控制装置，每按一下开关,蜂鸣器或者喇叭会发出一次“叮咚”的声音或者播放一段悦耳的音乐。
03
分析与设计
蜂鸣器是一种一体化结构的电子发声器件，广泛应用于各类电子产品中，可发出警报或提示音。
小贴士
03
分析与设计
尝试分析电子门铃控制过程的典型三环节，填写表1-3-1。
做一做
输入 计算 输出
按钮触发：电子门铃通常由一个或多个按钮组成，当访客按下按钮时，产生一个电信号作为输入。
电子门铃的微控制器（如单片机或Arduino）会对输入信号进行解析。
电子门铃的最终输出通常是声音。
05
分析与设计
知识拓展
电子门铃控制过程是否具有典型三环节
一、电子门铃有典型三环节
输入：在电子门铃中，输入环节通常由按键或传感器组成。
计算：计算环节是电子门铃的核心部分，通常由微控制器或微处理器负责。在这个环节中，微控制器会接收来自输入环节的信号，并进行分析和处理。
输出：输出环节是电子门铃将处理结果呈现给用户的部分。在电子门铃中，最常见的输出形式是声音。
06
准备与制作
(1)准备硬件器材
根据前期分析，本实验要制作一个包含按键开关、蜂鸣器(或喇叭)和微控制器的电子门铃系统。一种实现方法是选用如图 1-3-2所示独立的三个部件来进行连接和组装;
图 1-3-2
06
准备与制作
另一种是选用集成了按键、蜂鸣器和微控制器的电子开发板，如图 1-3-3 所示可以简化系统的组装过程。两种方案都可以满足电子门铃的功能需求。
图 1-3-3
06
准备与制作
电子开发板可以用于各种创意开发。目前，市场上有各种品牌的电子开发板，用户可以根据自身需求选用。
小贴士
06
准备与制作
为了减少硬件设备之间的连接，方便操作，本实验建议使用集成了按键、蜂鸣器和微控制器的电子开发板。目前市场上流行的电子开发板均自带多个按键和触摸键。
小贴士
06
准备与制作
根据实际情况填写表 1-3-2。
做一做
选用的硬件 其他器材
Arduino主板：作为控制单元，负责处理输入信号并控制输出设备。
按键开关模块：是电子门铃的触发装置。
蜂鸣器模块：发声部分。
LED灯模块：提供视觉反馈，如闪烁提示等。
电池盒：为整个系统提供电源，通常使用3V电池盒。
万用电路板：用于固定门铃按钮开关和其他元件，便于电路的搭建和调试。
电烙铁和焊锡丝：用于焊接电路板上的各个组件
06
准备与制作
(2)连接硬件器材搭建门铃
本实验若采用集成各功能部件的电子开发板，不需要进行专门的器材连接。若选用单独的部件和微控制器，则需要通过连接线进行连接。
06
准备与制作
数字化学习
上网了解微控制器与其他硬件的连接方法。
一、直接连接：对于简单的数字I/O接口连接，可以直接使用杜邦线或跳线帽将外部设备的引脚连接到微控制器的相应引脚上。例如，将一个LED灯的正极连接到微控制器的数字输出引脚，负极连接到地（GND）。
二、使用扩展板：如果需要连接多个外部设备，或者需要使用到微控制器上没有直接提供的接口（如PWM、I2C等），可以使用扩展板。扩展板通常提供了更多的I/O引脚和通信接口，方便用户连接各种外部设备。
06
准备与制作
(3)编写程序
仅仅依靠硬件设备无法实现门铃的功能，还需要进行编程，向电子开发板(或微控制器)写入程序代码，控制各部件协同工作，这样才能实现所需的功能。
06
准备与制作
开始编程前，需要用专用连接线将电子开发板与计算机的 USB 接口连接起来，如图1-3-4所示。
06
准备与制作
通常，不能直接在电子开发板上编写程序，需要借助计算机中的编程软件向电子开发板写入代码。适用于电子开发板编程的软件种类繁多，包括代码编程软件和图形化编程软件。本实验建议选择同时支持图形化编程和代码编程两种功能的编程软件。
小贴士
06
准备与制作
打开编程软件后，首先要建立编程软件与电子开发板之间的通信连接,然后选择电子开发板类型工作模式和编程语言，再开始编写控制程序代码，如图 1-3-5 所示。
06
准备与制作
编写程序前需要设计具体的算法。图 1-3-6是简易电子门铃的算法流程图(局部)，请将其补充完整。
做一做
图 1-3-6
播放“咚”的音效
是否按下？
06
准备与制作
“叮”的音效频率约在1000~1200赫兹范围内;“咚”的音效频率约在 480~680赫兹范围内。为取得更好的音效，“叮”声要短些，“咚”声要稍长些，“叮’和“咚”之间可以设置0.1秒间隔，可边听边调试。
小贴士
06
准备与制作
2、请根据你的流程图，在图1-3-7的 1 ③⑤⑥处放置相应的指令，把程序补充完整。
做一做
图 1-3-7
1、M1 2、按下
3、叮 4、100
5、0.1
6、播放音调咚延时100毫秒
06
准备与制作
3、打开对应的 Python 语言编写的程序代码(图1-3-8),利用以前学过的编程知识。分析程序语句与功能模块的对应关系。
做一做
图 1-3-7
05
准备与制作
知识拓展
如何实现电子门铃控制过程的输入计算、输出功能
一、测试与调试
将小车放置在平坦的地面上，启动程序并观察小车的行为。
调整超声波传感器的位置和角度，确保其能够准确测量前方障碍物的距离。
如果发现测量值与实际距离不符，可以检查超声波传感器的安装位置、方向以及程序中的参数设置是否正确。
根据需要调整L298N电机驱动模块的控制逻辑，以优化小车的避障性能
06
运行测试
简易电子门铃的制作和编程工作已基本完成，保存最终版本的程序并上传到电子开发板后就可以进行测试了，如图 1-3-9所示。
图 1-3-9
06
运行测试
做一做
程序代码上传成功后，测试一下你的作品，填写表1-3-3。
电子门铃工作情况 需要改进的地方
电子门铃正常工作，但是时间过长没有提示电量不够的情况
加电量检测模块：引入一个电量检测芯片或模块，如电池监测IC，用于实时监测电池的电压、电流和剩余电量。该模块可以与微控制器通信，将电量信息传输给微控制器进行处理。
06
运行测试
做一做
(1)电子开发板上有多个按键，为什么只有一个按键被按下时才会发出“叮咚”的声音
一、独立按键电路：每个按键可能都有其独立的电路连接，包括上拉或下拉电阻，以确保在按键未被按下时，输入引脚处于稳定的逻辑高电平或低电平状态。这样，只有当特定按键被按下，对应的电路状态才会改变，从而触发“叮咚”声音。
二、条件判断：在程序中，通常会有一个条件判断语句来检查哪个按键被按下。这个条件可能是基于按键的物理位置、编码或连接到特定GPIO引脚的信号。
06
运行测试
做一做
(2)为什么在“判断按钮是否被按下”的指令外层，又嵌套了一层“循环执行”指令 如果不加这层“循环执行”指令，电子门铃是否会正常工作 请分析原因。
一、持续监测：在“判断按钮是否被按下”的指令外层嵌套“循环执行”指令，是为了持续监测按钮的状态。如果没有这层循环，程序在执行一次判断后就会终止，无法继续响应后续的按钮按下事件。
二、实时响应：循环结构使得程序能够实时响应按钮的按下事件，确保用户每次按下按钮都能得到及时反馈。
06
运行测试
挑战时刻
在日常生活中，我们会遇到各种功能不同的电子门铃。例如，门铃按钮被按下后，有的电子门铃可以连续多次播放“叮咚”提示音:有的电子门铃可以播放优美动听的音乐;有的电子门铃除了播放提示音，还配有灯光闪烁的视觉提示。
请发挥你的想象力，在原有方案基础上，给电子门铃添加一些新的创意功能，或者根据个人兴趣和喜好，对门铃编程进行改进和升级，填写表 1-3-4。
需求分析(功能改进
系统设计
器材准备
算法设计
程序实现
按下门铃，会发出叮咚声，有电源检测，没点会提醒
在原来门铃的基础之上增加一个电源检测模块。
蜂鸣器、电源、按钮、电源检测模块、显示灯
检测电源电量，大于百分之十绿色，小于百分之十红色
使用python编程语言实现程序的编写。
07
单元小结
07
单元小结
说一说
通过本单元的学习，你有哪些收获
一、不仅掌握了控制过程典型三环节的基本概念和描述方法，还学会了如何使用控制过程典型三环节系统。更重要的是，我在学习过程中锻炼了自己的逻辑思维能力，提升了沟通与协作能力，并对计算机科学产生了浓厚的兴趣。我相信，这些知识和技能将对我未来的学习和职业发展产生积极的影响。我期待在未来的学习中，能够深入学习更多关于控制系统的知识，掌握更多实用的技能。
07
单元小结
评一评
评价项目 自我评价 小组评价
知道什么是控制
能列举身边某一控制实例
能分析某一家用电器或其他设备控制过程的典型三环节
能和小组成员一起合作完成电子门铃的设计与制作
07
单元小结
评一评
教师评语
在《控制》这一单元的学习中表现出色。他不仅掌握了这一单元的核心概念和技术，还展示了出色的实践能力和创新思维。
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拓展延伸
1、电子门铃的发展
07
拓展延伸
2、电子门铃在日常生活中造成了哪些影响？
(1)便利性提升：电子门铃通过远程通知、视频监控等功能，使得居民即使不在家也能知晓访客的到来，提高了生活的便利性。
（2）安全性增强：配备摄像头和移动侦测功能的电子门铃能够实时记录门外情况，为家庭安全提供了额外的保障。
（3）社交互动变化：电子门铃的普及改变了传统的社交互动方式，人们可以通过手机应用与访客进行远程沟通，减少了面对面交流的需求。
（4）隐私问题：虽然电子门铃带来了便利和安全，但也可能引发隐私方面的担忧，如摄像头可能被黑客攻击，导致家庭隐私泄露。
07
拓展延伸
3、生活中电子门铃给我们带来哪些优势？
(1)远程监控与控制：用户可以通过手机应用远程查看门前情况，并与访客进行通话，即使不在家也能掌握家门动态。
（2）提高家庭安全：电子门铃集成的摄像头和移动侦测功能可以实时监控门外情况，有效防止盗窃和入侵行为。
（3）便捷沟通：与传统门铃相比，电子门铃支持视频通话，让沟通更加直观便捷，尤其适合有听力障碍的人士使用。
（4）智能化管理：用户可以设置个性化的门铃铃声、语音留言和自动回复等功能，提高生活品质和效率。
07
拓展延伸
4、我们如何更好地学习电子门铃？
(1） 了解基本原理：首先了解电子门铃的基本工作原理，包括电路设计、传感器原理、通信协议等基础知识。
（2）研究产品手册：仔细阅读电子门铃的产品手册和用户指南，了解产品的安装步骤、功能特点和使用方法。
（3）动手实践：购买一款电子门铃套件或成品，亲自动手进行安装和配置，通过实践加深理解。
（4）在线资源学习：利用互联网资源，如教程视频、技术论坛、专业博客等，获取更多关于电子门铃的学习资料和经验分享。
08
课堂小结
《设计并制作简易电子门铃》课程小结： 电子门铃就是通过电路控制声音的播放，当有人按下门外的按钮时，电路就会闭合，然后发出“叮咚”的声音。听起来好像挺简单的，但实际操作起来还是需要一些技巧的哦。不仅学到了电子门铃的制作方法，还对电子技术产生了浓厚的兴趣。我们觉得，以后我们还要学习更多关于电子的知识。不仅学到了新知识，还体验了动手制作的乐趣。感谢老师和同学们的帮助和陪伴，让我们一起期待下一节更有趣的课吧！
09
板书设计
设计并制作简易电子门铃
一、分析与设计
二、准备与制作
三、运行测试
课后作业
1、在父母陪同在网上查找设计并制作简易电子门铃的硬件、网购回来之后在父母的陪同下建议制作。
https：//www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
