第8课 智能楼道灯教案 赣科版信息科技八年级上册.doc

智能楼道灯教学设计

课题

智能楼道灯

单元

生活中的万物互联

学科

初中信息科技

年级

八年级

教材分析

教材围绕“智能楼道灯”项目，系统介绍了光敏传感器、声音传感器及RGB全彩LED模块的工作原理与应用。通过项目实施，学生不仅能够掌握传感器的基本知识和使用方法，还能通过编程实践，将理论知识转化为实际技能，实现智能控制。教材注重理论与实践的结合，通过模块拆解和脚本搭建，逐步引导学生完成项目，培养其动手能力和创新思维。同时，教材还拓展了传感器的应用场景，激发学生的探索兴趣，为其后续学习和实际应用打下坚实基础。整体而言，本教材内容丰富、结构清晰，既符合教学需求，又能够激发学生的学习兴趣。

学习

目标

信息意识：能够认识到光敏传感器、声音传感器和RGB全彩LED模块在智能家居中的应用价值。

计算思维：通过编程实践，掌握利用光敏传感器和声音传感器进行逻辑判断的方法，锻炼算法设计和问题解决能力。

数字化学习与创新：在项目实施过程中，发挥创新精神，尝试不同的编程思路和灯光效果，实现个性化定制。

信息社会责任：通过智能楼道灯项目的实施，意识到信息技术在节能减排、环保方面的作用，培养环保意识和责任感。

重点

让学生掌握光敏传感器、声音传感器以及RGB全彩LED模块的工作原理和编程应用。通过实践操作，学生需能够熟练运用这些传感器和模块，实现智能楼道灯的控制功能。

难点

如何引导学生将理论知识转化为实际编程技能，特别是在处理复杂逻辑判断时，如何准确设置触发条件，确保楼道灯在正确的时间和情境下亮起或熄灭。此外，RGB全彩LED模块的调控也是难点之一，学生需要掌握PWM电压输入调控方法，以实现灯光的多彩效果。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

随着智能家居的流行，很多家庭都配备了新型小夜灯，它可以在人经过的时候自动开灯，或者在黑暗的环境下亮灯。本课我们就来认识一下这种智能小夜灯的工作原理。

(1)认识智能楼道灯的工作原理。

(2)了解并掌握光线传感器的功能和使用。

(3)通过编程，掌握利用光感和声音传感器模块控制小灯的方法。

了解本课学习任务目标。

通过介绍本课学习任务，让学生清楚本课学习目标，激发学生学习的兴趣。

讲授新课

一、项目情境

为了响应国家节能减排的号召，我们可以从身边力所能及的小事开始探究，加入节能环保的行列中，如图8-1所示的智能小夜灯就很节能。我们经过楼道时，总能看见楼道顶部有一个灯泡。白天的时候，灯是始终处于熄灭状态的；夜晚的时候，如果有人经过楼道，灯就会自动亮起；如果没有人经过，灯也不会亮。通过思考怎样将科技与生活相结合，开发能用声音与光线控制的智能楼道灯。

二、项目准备

本项目将要用到光敏传感器、声音传感器和RGB全彩LED模块，我们先来了解一下这些零件。

(一)光敏传感器

光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等，如图8-2所示。

光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，如图8-3所示，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。因此在自动控制、家用电器中得到广泛的应用，例如远程的照明灯具，还经常用在电视机中可自动调节亮度，照相机中可自动曝光。

拓展阅读——光敏电阻

光敏电阻是一种对光线特别灵敏的电阻，利用光电导效应制成，当无光照时，光敏电阻值增大，电路中电流减小。当受到光照时，电阻减小，其阻值随光照增强而减小。

思考活动

在生活中有哪些场景会用到光敏传感器呢?其主要作用是什么?

(二)声音传感器

声音传感器的作用相当于一个话筒。它用来接收声波，显示声音的振动图像，但不能对噪声的强度进行测量，如图8-4所示。

该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接收，并传送给计算机，其电路原理图如8-5所示。

(三)RGB全彩LED模块

RGB全彩LED模块由一个贴片全彩LED制成，通过R、G、B三个引脚的PWM电压输入可以调节三种基色(红/蓝/绿)的强度，从而实现全彩的混色效果，如图8-6所示。用Arduino对模块的控制可实现酷炫的灯光效果。

RGB灯的数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整