探索信息编码
信息技术闽教版 七年级上
活动背景
信息编码技术是信息处理中的一项关键技术,在生活中有着广泛的应用。
在古代,人们为了便于传递战事信息,约定采用烽火、击鼓、鸣金等表示不同的战事信息。
在现代,交通指示灯被约定为“红灯停绿灯行”,传递了交通管理信息。
类似的这些约定都是一些简单的信息编码。
计算机的诞生和普及,有力推动了信息编码技术的发展,极大提高了人类处理信息的能力。计算机的应用领域越来越广泛,处理的信息内容也越来越丰富。
从单机运行,发展到网络云计算;从单一的科学计算,发展到文字、声音、图形图像等各种信息的处理。
人们对信息存储、处理、传输的速度和质量要求越来越高,各种各样的信息编码技术便应运而生。
例如,ASCII码、汉字编码、条形码、二维码等。
活动目标
体验信息编码的过程,了解信息编码的基本原理。
了解计算机中的信息编码。
会查找英文字符的ASCII码。
了解条形码和二维码的编码规则,尝试制作条形码和二维码。
任务一：探究信息编码
信息编码是为了方便信息的存储、处理和传输,在进行信息处理时赋予信息元素以代码的过程,即用不同的代码与各种信息的基本单位建立一一对应的关系。对信息进行编码是人类有效处理与使用信息的关健:通常,要根据不同的信息应用,设计相应的信息编码，以方便处理和表达信息。
探究活动
邮政编码是一种常见的区划信息编码。有了区划信息编码,再通过计算机对邮件上的区划信息编码自动识别,就可以实现邮件的自动化分拣。福建省9地市的邮政编码,如表所示。
编码 350000 352000 353000 351100 361000 362000 363000 364000 365000
地市 福州市 宁德市 南平市 莆田市 厦门市 泉州市 漳州市 龙岩市 三明市
活动主题一:体验信息编码的过程
如图所示,用红色方块表示障得物,用绿色圆点表示可到达的点。我们用0、1两个数字符号进行信息编吗,码长为3位。信息编码与表示意义,如表所示
码长3位的信息编码与表示意义
信息编码 000 001 010 011 100 101 110 111
表示意义 前进
后退 左转45度 右转45度 左转90度 右转90度 启动 停止
请写出从入口处启动,沿红色线路行走,最后停止在出口处的线路的信息编码:
活动主题二:探究计算机中的信息编码
处理信息的工具有许多,人们通常会根据不同的信息处理工具及应用,设计相应的信息编码。例如,古人用升狼烟表示战事信息,航海员用灯光表示航海信息,交警用手势传达交通指挥信息等。
计算机是现代最重要的信息处理工具,其信息处理与二进制有密切的关系。
计算机是一种电子设备,电子元件很容易实现电路的通与断。计算机就是利用晶体管的导通与截止(电流开关的开与关)两种状态对外界信息进行编码的。
人们通常用符号0与1对应晶体管的导通与截止(电流开关的开与关),这样便可以用二进制数的0和1按一定的规则组合表示各种各样的信息。
1.解读二进制数
数制是一种计数规则。在日常生活中,人们最熟悉的是十进制其计数规则是逢十进一。
计算机中的信息编码采用二进制编码,大大简化了计算机中运算部件的硬件结构。
因为电子元件的两种稳定状态与二进制数的两个符号可以一一对应,所以计算机中的信息编码很自然就采用二进制编码。二进制数的两个基本符号是O和1。与十进制计数规则类似，二进制的计数规则是逢二进一。
十进制数0~4对应的二进制数
十进制数 二进制数
0 0
1 1
2 10
3 11
4 100
十进制数 二进制数
5
6
7
8
9
尝试写出十进制数
5~9对应的二进制数
2.认识计算机中的二进制编码
二进制编码是用预先设定的编码规则,将数字、文字或其他对象编成对应的二进制代码。在计算机内,文字、声音、图像和视频等信息都是用二进制数0和1的编码表示。
(1) ASCII 码：(American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准码)是一种由7位二进制数组成的编码,用来表示26个英文字母(含大写和小写)、10个十进制符号0~9以及一些其他的特殊符号。
大写英文字母A的二进制ASCII码是1000001，对应的十进制数是65；
小写英文字母a的二进制ASCII码是1100001，对应的十进制数是97；
数字字符0的二进制ASCII码是0110000,对应的十进制数是48。
例
十进制
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
7位ASCII码表
二进制
2.认识计算机中的二进制编码
(2)汉字国标码
汉字在计算机内也是用二进制编码表示的。为了便于计算机汉字信息处理,国家标准总局1981年制定了中华人民共和国国家标准GB2312-80(信息交换用汉字编码字符集—基本集),即国标码。
区位码是国标码的另一种表现形式,它把国标GB2312-80中的汉字、图形符号组成一个94×94的方阵,分为94个“区”,每区包含94“位”,其中“区”的序号由01至94,“位”的序号也是从01至94。94个“区”中位置总数=94×94=8836个,其中7445个汉字和图形字符各占个位置后,还剩下1391个空位,留于备用。
创新活动
A
1.按编码规律,尝试填写表中的其他信息编码。
信息编码 表示意义 信息编码 表示意义
0000 我 游泳
0001 你 滑冰
0010 喜欢 爬山
0011 不喜欢 跑步
0100 春天 跳舞
0101 夏天 散步
0110 秋天 打球
0111 冬天 唱歌
码长为4位的信息编码与表示意义
2.选择表中3个以上的信息编码单位,组成一句有意义的句子。例如,我夏天喜欢游泳.
写出你所组成的句子的信息编码:
请同学进行解码:
创新活动
A
3.请根据7位ASCⅡ码表,填写以下内容。
小写英文字母k的ASCⅡ码是
大写英文字母D的ASCII码是
控制字符DEL的ASCII码是
ASCII码0101011对应的字符是
ASCII码011100对应的字符是
创新活动
A
4.启动word软件,单击菜单栏中的“插入”→“符号”命令,弹出“符号”对话框,如图所示,数字1对应的ASCII码(十进制)字符代码是49。请你查找汉字“福”对应的简体中文GB(十六进制)的字符代码。
任务二:探究条形码与二维码
探究活动
条形码是由宽度不同、反射率不同的条(黑条)和空(白条),按照一定的编码规则编制而成的,用于表示一组数字或字母符号信息的图形编码。
由于白色物体能反射不同波长的可见光,黑色物体能吸收不同波长的可见光,所以当读码器光源发出的光照射到黑白相间的条形码上时,白条和黑条反射出强弱不同的反射光,读码器上的光电转换器将反射光转换成两种不同的信号,方便计算机处理。
活动主题一:认识条形码
随着计算机应用的普及,信息自动识别成为计算机处理信息的关键。1949年,美国人 N.T. Woodland首先提出用条形码来识别商品信息。条形码可以表示商品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期,图书分类号,邮件起止地点、类别、日期等信息,因而在商品流通、图书管理、邮电管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。
1.读一读有关条形码的故事
条形码诞生于威斯汀豪斯实验室。一位名叫约翰·科芒德的发明家异想天开,他想自动分拣邮政单据。他在信封上做条码标记,条码是收信人地址的信息编码,就像今天的邮政编码。当时,条码设计方案非常简单,即用一个“条”表示数字“1”,两个“条”表示数字“”以此类推。同时,他又发明了条码阅读器和条码译码器,通过读取条码符号,“翻译”条码符号,从而实现自动分拣信件。
但科芒德码所包含的信息量相当的低,在有限的识别区域,很难编出十个以上的不同代码。此后不久,科芒德的合作者道格拉斯·杨在科芒德码的基础上做了些改进,利用条之间空的尺寸变化,用更少的条,实现了更简洁、更易识别的条码。新的条码符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码。
仔细观察如图所示的数字条形码编码规则图例,归纳总结数字条形码的编码规则
数字 第一条条形 第二条条形
第三条条形
第四条条形
0 3 2 1 1
1 2 2 2 1
2 2 1 2 2
3 1 4 1 1
4 1 1 3 2
5 1 2 3 1
6 1 1 1 4
7 1 3 1 2
8 1 2 1 3
9 3 1 1 2
数字0~9所用的条形(条宽:单位宽度)
①条形码是由4种不同宽度的黑条和白条相间组成的。
②条形:以起始条的宽度为1个单位宽度(最细的条),其他宽度的条分别是:2个单位宽度,3个单位宽度,4个单位宽度(最宽的条)用4条条形表示一个数.
③数字0~9所用的条形,如表所示。
④为防止扫描出错,通常条形码设有条码的起始、中间、结束标志,如图所示,条形码是用1个单位宽度的黑条、白条和黑条作为条形码的开始和结束的标志。
2.认识条形码的作用
在书的封底可以找到书的条形码。条形码的作用是便于用设备自动读取产品的有关信息。
比如,书的条形码对应的一组数字978-7-5334-4995-7其中,7-5334-4995含义是:7代表中国，5334代表福建教育出版社,4995是书名、版别代号。
在图书馆,管理员可以通过读码器读取图书的条形码信息,并用计算机将条形码信息自动转换为图书的相应信息,极大方便了图书信息的采集和管理。
3.设计学校图书馆阅读卡的条形码
编制阅读卡条形码的编码规则。
阅读卡条形码记录的信息有:入学时间、班级、座位号等。
编码规则:入学时间用四位数表示。例如,用2018表示2018年入学;用01~15表示班级;用01~55表示座位号。
条形码顺序:入学时间,班级,座位号。
某学生的基本信息如下:2018年入学,10班,座位号1。
根据以上阅读卡的条形码的编码规则,可以得到这位学生的阅读卡条形码的对应信息:20181001。
活动主题二:探究二维码
矩阵式二维码(简称二维码)是在一个矩形平面内通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,黑(深色)点表示二进制数1,白(浅色)点表示二进制数0,点的排列组合确了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理的码制。
与普通条形码相比,二维码主要有以下三方面优势:
具有抗损毁能力,这使得二维码因穿孔、污损等引起局部损坏时,仍然可以正确识读,损毁面积低于50%仍可恢复信息。
超越了数字、字母的限制,可以对图片、声音、文字、指纹等信息进行编码。
数据容量更大,可容纳多达1850个大写字母,或2710个数字,或1108个字节,或500多个汉字,比普通条码信息容量约高几十倍。
3
2
1
创新活动
A
1.根据以上阅读卡的条形码的编码规则,参照表所示的数字0-9所用的条形,画出你的阅读卡的条形码示意图。
2.利用在线条形码生成器,或者下载条形码制作工具,制作你的阅读卡条形码。
3.学校想用二维码对校内的各种植物进行描述。请你用在线二维码编辑器(或二维码编辑软件),编辑出一个带有如下信息的二维码:这是新几内亚风仙花,原产非洲热带山地,是凤仙花科凤仙花属多年生常绿草本花卉,适合盆栽、花坛或吊盆。
4.在你制作的二维码中间嵌入学校标志。
知识窗
1.信息编码的基本原则
易于扩充,简明扼要,不易混淆
易于理解和记忆
易于实现
（1）
（2）
（3）
不同的信息应当采用不同的编码,编码要易于实现。例如,二进制编码、条形码、交通信号灯等。
用数字、英文字母编码。例如,车牌号、门牌号、QQ号、邮政编码、身份证号、密码等。
2.加密与解密
加密与解密技术是一种为了信息安全而对信息进行编码与解码的技术,加密是把明文按编码规则译成密文,其逆过程就是解码(解密)。
谢谢
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