(共35张PPT)
第二单元 第3课
模拟光控灯
（桂科版）六年级
上
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
模拟光控灯时，需要注重节能环保设计，确保系统可靠性和使用安全性，遵守技术应用伦理规范。
运用Micro:bit实现智能光控，探索阈值优化和多传感器协同方案，培养技术创新能力。
模拟光控灯过程中，将光控需求转化为程序逻辑，建立"亮度检测-信号处理-设备控制"模型，通过流程图培养模块化设计思维。
通过探究光控系统的工作原理，理解光控系统"感知-判断-控制"原理，掌握数据采集与阈值设定方法，培养系统调试与分析能力。
02
新知导入
02
新知导入
活动背景
壮壮了解并体验微波炉、声控灯等控制系统的工作过程后，还想设计并制作一个光控灯。接下来让我们跟壮壮一起利用Micro:bit 完成吧。
03
新知讲解
光控灯工作原理
1、光线感应：光敏元件感知环境光线强度。
强光环境：光敏元件电阻值降低（或电流增大），触发电路切断电源，灯具关闭。
弱光环境：光敏元件电阻值升高（或电流减小），触发电路接通电源，灯具开启。
2、控制电路：通过三极管、继电器或集成电路（IC）等元件，将光敏元件的信号转化为开关指令，控制灯具通断电。
03
新知讲解
想一想
暗
亮
熄灭
亮起
控制LED灯开关
光线亮度
光控灯是利用光控技术发明出来的智能灯，它的神奇之处在于能够根据光线变化进行自我调节。
1、请尝试分析：光控灯的控制过程是什么？
（1）当光线较 时，内部线路连通，光控灯自动 。
（2）当光线较 时，内部线路断开，光控灯自动 。
2、若想实现光控灯的控制过程，Micro:bit 需要具备什么功能？
（1）Micro:bit 需要具备 的功能。
（2）Micro:bit 需要具备识别 的功能。
03
新知讲解
想一想
小于
Micro:bit 自带的LED灯可以亮或灭，还能起到一个基础的光敏传感器的作用。我们可以用它来检测周围光线的亮度级别（ 0~255 ），光线越亮数据越大，光线越暗数据越小。
3、开灯的判断条件是光线较暗，但光线较暗是一个模糊的说法，我们必须通过确定的光线亮度级别将它明确表示出来。确定的光线亮度级别即开灯的阈值。
开灯的判断条件：光线较暗，即测得的亮度级别 （填“小于”或“大于” ）开灯的阈值。
03
新知讲解
想一想
可以通过多次测量获得开灯的阈值。
88
4、确定开灯的阈值。
我确定的开灯的阈值为 。
03
新知讲解
5、根据光控灯的控制过程把简化流程图的方框空白处补充完整。
想一想
点亮LED灯
熄灭LED灯
03
新知讲解
光控灯核心元件与材料
1、光敏元件
光敏电阻：光线越强，电阻越小，成本低，应用广泛。
光敏二极管 / 三极管：灵敏度高，响应速度快，常用于精密控制电路。
03
新知讲解
光控灯核心元件与材料
2、控制模块
简单电路：由电阻、电容、三极管组成。
智能模块：集成微控制器（如单片机），可设置延迟关灯时间、光感阈值等。
3、灯具类型
适配 LED 灯、节能灯等低功耗光源，节能性更佳。
03
新知讲解
一、实践目的
通过设计并制作模拟光控灯，体验连续量转为开关量的控制过程。
二、实践准备
计算机、Micro:bit、数据线。
三、实践过程
1、通过测量获得开灯的阈值。
（1）将“测量亮度.hex”程序提前下载到Micro:bit。
做一做
03
新知讲解
做一做
采集次数 亮度级别
1 85
2 92
3 88
（2）利用 Micro:bit 的LED灯（内置光敏传感器），采集光线较暗时亮度级别数据(至少采集3个)，并填写在下表中。
03
新知讲解
做一做
可以通过遮挡的方式使 Micro:bit 环境光线变暗，肉眼感觉光线暗到可以开灯的时候开始采集对应的亮度级别数据，也就是 LED 灯显示的数值。
若环境光线发生改变，应等稳定后再读取数据，保证采集的数据是改变后的环境光线数据。
03
新知讲解
做一做
非常暗
较暗
稍暗
（3）在采集到的3个数据中，选取一个亮度级别数据作为开灯的阈值。
如果阈值选择最小值，即光线 （填 “稍暗”“较暗”或“非常暗” ）时，灯亮；
如果阈值选择平均值，即光线 （填“稍暗”“较暗”或“非常暗” ）时，灯亮；
如果阈值选择最大值，即光线 （填“稍暗”“较暗”或“非常暗” ）时，灯亮。
03
新知讲解
这一过程中所采集到的3个数据差别应该不是很大，选取不同采集数据的影响不会很大，但也可以参照上述分析，根据实际需求进行选择。如果数据差别很大，说明采集的数据不准确，需要再多采集几次。
做一做
阈值设置过小或者过大会有什么结果
阈值设置的影响：
阈值过小：灯只在非常暗时才亮，可能导致环境已暗但灯不亮。
阈值过大：灯在光线还较亮时就亮起，可能造成能源浪费。
03
新知讲解
2、细化流程图。
根据已经绘制的流程图，明确判断条件的阈值，并想一想这个控制过程只是执行一次吗？流程线最下面的箭头要连接“结束”吗？如果不是，该如何绘制呢？请将你所细化的流程图绘制在下框中。
做一做
开始
初始化设置
监测环境亮度
点亮LED灯
熄灭LED灯
亮度＜阈值？
延迟100ms后
03
新知讲解
3、根据细化的流程图补充程序。
做一做
如果：亮度级别 < 阈值，则
点亮LED灯
否则：
熄灭LED灯
03
新知讲解
4、调试运行程序。
完成程序编写后，可通过模拟器或下载程序到 Micro:bit ，查看程序执行结果。
5、优化程序。
天色不够暗光控灯就亮起来了，或者天色已经很暗光控灯还没亮，你知道这是什么原因吗？如何解决这些问题？与小组同学合作并完成下表。
做一做
天色 光控灯 解决方案
不够暗 亮 适当降低阈值
很暗 不亮 适当提高阈值
03
新知讲解
与小组同学一起讨论：光控灯和声控灯控制系统的输入、计算和输出三个典型环节有哪些区别和联系？将你们的讨论结果记录下来。
议一议
区别：
1、输入环节：
光控灯：检测光线强度
声控灯：检测声音强度
3、输出环节：
基本相同（控制灯的开关）
2、计算环节：
光控灯：比较光线与亮度阈值
声控灯：分析声音特征（如分贝、持续时间）
03
新知讲解
与小组同学一起讨论：光控灯和声控灯控制系统的输入、计算和输出三个典型环节有哪些区别和联系？将你们的讨论结果记录下来。
议一议
联系：
1、都是将连续模拟量转换为开关量
2、都需要设置合理的阈值
3、控制逻辑相似（条件满足→开灯，否则关灯）
4、都需要考虑环境干扰因素
04
课堂练习
一、判断正误，正确的画”√“，错误的画”X“。
光控灯是根据声音大小自动开关的。（ ）
光控灯的阈值设置得越高，灯越容易亮。（ ）
如果光控灯一直不亮，可能是阈值设置得太高了。（ ）
光控灯能帮助节约电能。（ ）
二、选择题
1、光控灯的核心传感器是
A. 温度传感器 B. 光敏传感器 C. 声音传感器 D. 湿度传感器
√
X
√
B
√
04
课堂练习
2、Micro:bit 的光敏传感器检测的亮度范围是？
A. 0~100 B. 0~255 C. 1~10 D. 50~200
3、如果光控灯 一直不亮，可能的原因是？
A. 光线太亮
B. 阈值太低
C. 程序没运行
D. 以上都有可能
B
D
05
拓展延伸
光控灯应用特点
节能优势：仅在需要时点亮，避免长明灯浪费。
安装要求：传感器需避开遮挡和人工光源干扰。
典型场景：路灯、楼道灯、广告灯箱等公共场所照明。
05
拓展延伸
光控灯应用注意事项
阈值设置需考虑季节变化和天气影响。
定期清洁传感器表面避免积尘影响灵敏度。
电路设计要预留安全余量，防止雷击等异常情况。
05
拓展延伸
常见故障与维修
1、灯具不亮
检查电源是否接通，灯泡是否损坏。
测试光敏元件：用遮光物覆盖后，用万用表测量电路是否导通，若不导通则元件或电路故障。
2、白天亮灯 / 夜晚不亮
光敏元件被遮挡或损坏，需清洁或更换。
控制电路元件（如电阻、电容）老化，需排查焊点或更换部件。
05
拓展延伸
常见故障与维修
3、频繁开关闪烁
环境光线处于临界值（如黎明、黄昏），可调整光感阈值或增加延迟电路。
05
单元小结
单元小结
【单元结构】
05
单元小结
单元小结
【单元学习内容评价】
内容 要求 得分(0~10分)
控制系统的典型环节 能说出控制系统的三个典型环节——输入、计算和输出；能从三个典型控制环节的角度分析说明生活中控制系统的工作过程 8
控制系统的输入和输出 能说出控制系统常见的输入和输出方式；理解开关量和连续量的含义；知道连续量可以经由阈值判断转换为开关量 7
程序作品 能够设计算法，并通过Micro:bit内置光敏传感器等模块实现模拟光控灯，运行结果正确；通过制作模拟光控灯，理解连续量转换为开关量的控制过程 8
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
认识并思考光控灯控制过程
3
进行模拟光控灯实践
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
模拟光控灯
07
板书设计
模拟光控灯
1、进行新知引入
2、认识并思考光控灯控制过程
3、进行模拟光控灯实践
4、完成课堂练习
5、进行相关知识拓展
课后作业。
1、设计 “未来智能路灯”的草图或模型。
2、单元总结。
08
课后作业
1、请同学们设计一个“未来智能路灯”的草图或模型，说明它比普通光控灯多了哪些功能（如：下雨自动调亮、检测到行人更亮等）。可以用绘画、乐高积木或手工材料制作。
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