第十二课 刷卡开锁易实现 教学设计 人教版（2024）初中信息科技八年级全一册.docx

课题

刷卡开锁易实现

单元

第三单元

学科

信息技术

年级

八年级

学习目标

1.理解刷卡开锁的工作流程，明确从读取电子标签数据到判断开锁条件再到执行开锁的全过程，掌握系统中各环节的作用和数据流向。

2.深入理解RFID技术在刷卡开锁中的应用，熟练掌握RFID读卡器读取电子标签编号的操作，能够利用RFID技术和相关硬件（主控板、舵机等）实现刷卡开锁功能，体会电子标签编码的唯一性在身份识别中的重要性。

3.学会分析刷卡开锁功能的模块组成，包括输入模块（电子标签、RFID读卡器）、计算模块（主控板）和输出模块（舵机模拟门锁），理解各模块的硬件构成和实现思路，能够根据功能需求设计和修改相应程序代码。

重点

1.刷卡开锁的工作流程和功能实现，使学生深入理解RFID技术如何实现身份识别和开锁控制，这是掌握物联网门禁系统的关键。

2.利用RFID技术和相关硬件实现刷卡开锁功能的实践操作，包括硬件连接（主控板、RFID读卡器、舵机）、程序编写（读取标签编号、判断开锁条件、控制舵机动作）和调试，确保学生能够成功模拟刷卡开锁过程，体验物联系统的实际运行。

3.分析刷卡开锁功能的模块组成及各模块的作用，让学生清晰把握系统的架构，为进一步学习和设计更复杂的物联系统奠定基础。

难点

1.深入理解刷卡开锁系统中数据的处理和判断逻辑，特别是主控板如何根据读取的电子标签编号判断是否满足开锁条件，涉及到数据存储、比较和逻辑判断等编程知识，学生理解起来可能有难度。

2.在实践操作中，正确连接硬件设备并确保其正常工作，以及根据实际需求修改程序代码实现准确的刷卡开锁功能，需要学生具备一定的电路连接知识、编程能力和调试经验，对学生来说可能是一个挑战。

3.理解如何将门禁卡与业主身份数据进行有效关联，以及在显示屏上显示用户姓名的实现方式，涉及到数据管理和界面显示技术，需要学生综合运用多方面知识进行设计和实现。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

展示问题情境中门锁与射频识别技术结合的感应钥匙图片，提问学生刷卡开锁功能是如何实现的，引发学生思考，引出本节课的主题——刷卡开锁功能的实现，激发学生的学习兴趣，让学生明确本课将深入探究RFID技术在门禁系统中的应用。

倾听老师引入相关问题

激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容

讲授新课

一、了解刷卡开锁的工作流程

1.讲解刷卡开锁功能的实现流程，通过图示（如输入-计算-输出的流程框图）和简单描述（用户刷卡后，RFID读卡器读取电子标签数据，传输给计算模块判断是否满足开锁条件，若满足则输出指令控制门锁打开）帮助学生理解整个工作过程，强调数据在系统中的流动和处理逻辑。

2.详细解释各环节的作用：

输入环节：RFID读卡器采集电子标签中的数据，这是获取用户身份信息的第一步，数据的准确性和完整性对后续判断至关重要。

计算环节：主控板对读取到的数据进行处理，包括识别用户身份（如通过比对电子标签编号与预设的合法编号列表）和判断是否满足开锁条件（如是否在授权范围内）。

输出环节：若满足开锁条件，主控板发送指令控制门锁打开，可通过舵机模拟门锁动作进行演示，让学生直观感受输出结果。

二、学习分析刷卡开锁功能

1.介绍刷卡开锁功能可划分为输入、计算、输出模块，通过表格形式详细讲解各模块的硬件构成和实现思路：

输入模块：

硬件：电子标签（存储用户身份信息）和RFID读卡器（读取标签数据）。

实现思路：RFID读卡器利用射频信号与电子标签通信，读取其中的编号信息，并将其传输给计算模块。

计算模块：

硬件：主控板（作为系统的核心控制单元）。

实现思路：用列表存储合法的电子标签编号，当接收到读卡器传来的编号后，在列表中进行比对判断是否为合法用户，若合法则触发开锁指令。同时，主控板还负责控制舵机模拟开锁动作，实现对门锁的控制。

输出模块：

硬件：舵机（模拟门锁执行开锁动作）。

实现思路：根据主控板的指令，舵机转动到相应角度实现模拟开锁（如从锁闭状态转到开锁角度），让学生理解输出模块如何将计算结果转化为实际的物理动作。

2.实践操作环节：

描述RFID门锁的工作过程：

教师引导学生回顾RFID读卡器和主控板的功能，让学生描述在刷卡开锁过程中它们是如何协同工作的，即RFID读卡器读取标签数据后传输给主控板，主控板进行判断并控制后续动作，加深学生对系统工作流程的理解。

体验舵机模拟开锁动作：

教师演示舵机与主控板的连接方法，讲解舵机的工作原理（可调节角度的驱动器，常见调节范围）和控制方式（通过程序控制角度）。

学生分组连接主控板和舵机，烧录教师提供的程序（控制舵机转动到特定角度再转回起始位置），观察舵机运行过程，感受舵机如何模拟门锁的开锁和关锁动作，教师巡视各小组，确保学生正确连接和操作，及时解决学生遇到