4.2模拟停车场自动收费系统的搭建与调试 课件　　2023—2024学年电子工业出版社（2022）初中信息技术第三册

第11课 模拟停车场自动收费 系统的搭建与调试 电子工业出版社第三册 教学目标 1、信息意识：了解物联网应用系统对信息社会发展的作用,具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。 2、计算思维：学会运用计算思维解决停车场自动收费系统中的问题，包括数据采集、传输、处理、计算功能的实现等。 3、数字化学习与创新：通过搭建和调试停车场自动收费系统，熟悉数字技术的应用，掌握数字化学习和创新的能力。 4、信息社会责任：培养对信息社会的责任感和道德意识，关注数据安全和隐私保护等问题。 情境描述 通过实地考察，马宁把自己的想法描述出来了，但他还不知道该如何具体实施，模拟停车场自动收费系统真的能做出来吗?一般来说，制作一个物联网应用系统的作品具体需要哪些步骤?我们在本节解决马宁的上述疑问，根据前面学习的物联网原理与知识，使用智能开发板、智能终端、传感器、执行器，模拟停车场自动收费系统的实现过程，并对系统进行调试。 情境描述 本节我们自己动手，搭建一个简易的物联网应用系统并进行调试，通过搭建与调试作品，深入了解物联网应用中的数据采集、传输、处理与反馈过程。 活动1 程序设计 新知讲解 1.收费系统应用场景： （1）根据停车场自动收费系统程序的具体应用场景，可以分为 RFID 射频卡初始化及充值部分和 RFID 感应收费部分，这两个部分对应的功能都能够在一个智能开发板上完成，最终通过按智能开发板上的 A、B 按键即可分别实现。 新知讲解 （2）首先实现 RFID 射频卡初始化及充值功能。将要识别的 RFID 射频卡置于智能开发板的 RFID感应区，当按下智能开发板的A键后，感应区扫描 RFID射频卡，并初始化 RFID 射频卡，同时给 RFID 射频卡的电子钱包充值。RFID 射频卡初始化及充值的程序如图 4.2.1 所示。 图 4.2.1 按下 A 键完成初始化及充值的程序 新知讲解 （3）然后实现 RFID 感应收费功能。它是停车场自动收费系统中实现物联网应用的主要环节。通过物联网，系统从RFID 射频卡的电子钱包中扣费,并将电子钱包中的余额信息发送到用户的手机上。 图 4.2.2 按下 B 键完成 RFID 感应扣费的程序 新知讲解 （4）一般地，物联网应用系统的程序可以分为传感器感知部分、数据传输部分、执行器控制部分与实验平台接收部分。下面我们进行设计与编写代码。RFID 感应收费的实现过程是:按下智能开发板的 B键，RFID 感应区实时扫描 RFID 射频卡，当感应到 RFID 射频卡时进行扣费，按照以上过程编写的程序与模拟运行后终端接收的消息如图4.2.2和图 4.2.3 所示。 图 4.2.3 终端接收的消息 新知讲解 （5）上面介绍的程序中还有许多不完善的地方，例如，应该设置当检测到车辆安全通过后再落下挡车闸杆的机制，又如，当 RFID 射频卡中的钱包有钱时，就不应初始化钱包了。请同学们按照前面叙述的系统应具备的功能，将想要制作的停车场自动收费系统的程序编写出来，并进一步完善。 助力知识 1.在编写物联网应用系统的程序时，可以根据描述功能的流程图来编写实现各个功能的程序，如按下 B 键进行 RFID 感应扣费的程序，就是根据4.1 节的图 4.1.2 所示的 RFID 刷卡停车自动收费流程图编写的，编写程序时逻辑要合理，语法要正确。 知识拓展 1、数据库管理：引入数据库管理系统（DBMS）来存储和管理停车场数据，例如车辆信息、停车记录和收费记录等。通过使用SQL语言进行数据库操作，可以实现数据的快速检索、备份和恢复等功能。 知识拓展 2、前端开发技术：采用现代化的前端开发技术，如HTML、CSS和JavaScript，可以构建更美观、交互性更强的用户界面。还可以考虑使用前端框架和库，如React、Angular或Vue.js，以提高开发效率和用户体验。 活动2 模块连接 新知讲解 1.编写模拟停车场自动收费系统的程序后，我们需要根据物联网应用需要实现的功能与实现方式的分解图来对各个模块进行连接。在模拟停车场自动收费系统中，模块的连接主要分为感知模块的连接与执行器的连接，感知模块主要使用 RFID 阅读器实现对 RFID 射频卡数据的采集，然后将数据通过 I2C 引脚传输到智能开发板中。将执行器连接到智能开发板的 PO 引脚上，当接收到智能开发板的命令时，执行相应的动作。图 4.2.4 为模拟停车场自动收费系统各模块的连接示意图。 新知讲解 图 4.2.4 模拟停车场自动收费系统中各模块连接示意图 助力知识 1.智能开发板上有若干个实现输入输出数字量和模拟量的引脚(见图4.2.5 的左图)，2 个连接直流电机的引脚(M1、M2)，还有 2 个连接集成电路的 I2C 引脚。在连接传感器与智能开发板时，可以利用程序指令中的提示选择对应的