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《智能路灯》——新乡市第十中学科教组科学教育优秀课例展评(五)

发布时间:2025-03-24 浏览:16次

  在我们的日常生活中,路灯是再熟悉不过的存在了。每天晚上,它们总是默默地亮起,为我们的出行道路提供光明。同学们有没有想过,这些路灯是如何知道什么时候该亮,什么时候该熄灭的呢?如何让路灯能够自动根据天色的明暗,控制自己的亮灭呢?今天,就让我们一起走进“智能路灯”的世界,去探索它的奥秘吧!

  活动目标:

  1.了解智能路灯的工作方式。

  2.以光敏传感器为例,掌握传感器的功能、作用。

  3.掌握选择程序,完成光控LED灯的实验。

  活动准备:

  器材准备:ArduinoNANO板、光敏传感器、三色红绿灯、杜邦线、数据线;资料准备:mixly软件

  活动一:联系生活

  同学们有没有观察过公路上的路灯,或者我们家里小区路上的灯都是什么时候亮。(天黑、晚上)没有大白天亮的吧。对,灯都是在晚上亮,起到照明作用,那他是怎么亮的,是自己亮的,还是有人在他旁边,等天黑了,把灯点亮?以前是真的有人在晚上六七点的时候去把路灯打开。慢慢的不需要人力了,设置个时间让路灯到时间了自己亮,可是这样会有什么现象?(浪费电,有时天还没有黑灯就亮了;还有可能天黑了他还没有亮,影响人们出行是不是。)

  既然原始的路灯这么多弊端,我们能不能设计一种方便的路灯,等到天黑的时候灯会自己亮,天亮灯会自己熄灭,不需要人们去控制,只需要检测是否是白天与黑夜,我们叫他“智能路灯”。

  活动二、建构编程

  目标:通过自己尝试完成程序发现问题。

  自己动手去检测室内的光线强度,去发现光敏传感器的功能,和怎样去利用串口查看数据。对传感器有一个简单的了解,传感器可以做什么,对以后的学习打基础。

  本节课任务:

  1.利用串口监视器监测光敏传感器的数值,测试光与暗的逻辑,记录光敏传感器正常是的数值。

  2.学习选择程序的使用。

  3.完成用选择程序与光敏传感器共同完成“智能路灯”

  (1)我们先找到我们今天要用到的光敏传感器,在找的过程中问一下同学们,知道什么是传感器吗?而我们用到的光敏传感器在电路中起到什么作用?

  传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。作用:监测天空中光线的亮度,然后反馈给电路作出相应的动作。

  (2)接线(使用杜邦线连接)

  根据以下接线定义完成与Arduinonano板的电路连接

  光敏传感器:GND-G、VCC-V、A0-A0、DO-空

  红绿灯:GND-G、R-9、Y-10、G-11

  (3)我们已经简单了解了光敏传感器,接下来我们一起

  来测一下我们现在的亮度。首先我们找到串口监视器的编程程序。

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  我们要检测光线的强弱,用模拟信号还是数字信号?(模拟信号),所以我们的程序是:

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  (4)Arduino主板的选择和Com口的选择,查看串口监视器的数值。

  这两个选择的时候要选择正确,其中一个不正确,你的程度就上传不成功。所以一定要检查。打开串口监视器查看当前的光线强度并记入下来。

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  1.简述程序逻辑

  当光线强度大于700时(700是我现在室内的光线强度),我们让红灯亮,当光线强度小于700时,我们让红灯熄灭。

  1在“控制里找到如果-执行”

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  2在逻辑中找到下面的程序块

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  这是条件语句,对数据进行比较,再执行条件成立的程序。

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  2.实现本节课程序:

  如果模拟输入A0大于700则红灯亮,如果模拟输入A0小于700则红灯熄灭。参考程序如下:

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  活动三、延续

  我们能够实现在天黑时灯亮,天亮时他会熄灭,但是还时有点缺陷,没有人的时候灯也是亮的,能不能做一个有声音和光线同时控制点智能路灯。

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  在设计与制作智能路灯的活动中,学生学习智能路灯通过光敏传感器检测光线强度,并根据预设程序自动控制灯光的开关,理解智能路灯自动化工作的科学基础;学生掌握传感器的功能与作用。以光敏传感器为例,学生深入理解传感器作为一种检测装置,如何将感受到的信息转换为电信号等输出形式,以及在电路中起到监测环境变化并反馈给系统以作出相应动作的关键作用。

  通过联系生活实际,探讨传统路灯的弊端以及智能路灯的优势,激发学生对科技创新的兴趣和好奇心,主动参与到智能路灯的设计与实现过程中,培养科学探究精神。鼓励学生思考如何进一步改进智能路灯,如加入声音控制功能等,培养创新意识和对科技进步的责任感,意识到科学技术对改善生活、解决实际问题的重要性。

  撰写:郭长远

  编辑:潘舒璠

  审核:魏艳红

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