传感与控制网络系统复习课件-2024-2025学年浙江省高中学业水平考试信息技术总复习

传感与控制网络系统 学考要点1 传感与控制 【必修2 信息系统与社会第53～68页　指导意见第39～45页】 1．传感器 (1)传感器属于信息输入设备，一般由敏感元件、转换元件和其他辅助元件三部分组成。传感器的结构示意图如图所示： ①敏感元件：感受(或响应)和检出被测对象的待测信息。 ②转换元件：将敏感元件所感受(或响应)的信息直接转换成有用信号(一般为电信号)。 ③其他辅助元件：主要包括信号调节与转换电路及其所需的电源。 (2)根据基本感知功能的不同，通常把传感器分为热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏、色敏和味敏等传感器。传感器与人类感觉器官的类比如表所示： (3)传感器在移动终端上的作用 传感器名称 人类感觉 人类器官 光敏传感器 视觉 眼睛 声敏传感器 听觉 耳朵 气敏传感器 嗅觉 鼻子 味敏传感器 味觉 舌头 压敏传感器 触觉 皮肤 热敏传感器 触觉 皮肤 传感器 用途 光线传感器 自动调节屏幕背光的亮度 距离传感器 检测手机是否正贴在耳朵上打电话，以便自动调暗屏幕达到省电的目的 续表 传感器 用途 重力传感器 实现手机横竖屏智能切换、拍照时照片方向切换 加速度传感器 实现计步功能，监测用户的睡眠状况 指纹传感器 实现加密、解密、电子支付等功能 霍尔传感器 实现翻盖自动解锁、合盖自动锁屏等功能 磁场传感器 制作电子指南针、电子金属探测器 光学心率传感器 检测用户的心率 皮电反应传感器 更准确地监测用户的运动状态 2.micro：bit (1)信息系统可以通过无线网络、蓝牙、串口(COM接口)等多种通信方式从传感器获取信息。计算机和智能终端的通信一般采用COM接口或通过USB接口模拟COM接口来实现。 (2)micro：bit是一款入门级开发板， 集成了5×5 LED阵列， 代码通过“烧录”的方式写入micro：bit。 ①micro：bit开发板作为采集传感器数据的智能终端，通过编程获取micro：bit传感器的信息，并向串口输出。具体操作步骤如下： A．通过USB连接线将micro：bit接到计算机，并安装串口驱动； B．编写程序，获取环境数据； C．通过串口调试工具，查看串口数据。 ②micro：bit的常见代码 micro：bit的代码采用MicroPython语言编写。MicroPython是Python的子集，为单片机(MCU)应用领域开发而定制的一种语言。 常见的函数：temperature()用于读取开发板上自带的温度传感器；sleep()为延时函数，参数的单位是毫秒。 3．射频识别技术 (1)射频识别技术的概念 射频识别(RFID)，又称无线射频识别，属于通信技术的范畴，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无须在特定目标与识别系统之间建立机械或光学接触。 (2)射频识别的过程 发射端(RFID标签或电子标签)向接收端(RFID读写器)发送特定的射频信号，接收端(RFID读写器)接收到射频信号后，从中提取出有用信息。 (3)射频技术的两大基本元素：发射端——RFID标签(电子标签)、接收端——RFID读写器。 ①发射端(RFID标签或电子标签)：由芯片与天线(线圈)组成，每个标签具有唯一的电子编码。电子标签按照能量供给方式的不同，分为有源 标签和无源标签两种；按照工作频率的不同，分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)四种。 ②接收端(RFID读写器)：控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进行解码，然后将对象标识信息和标签上其他相关信息传输到信息系统以供处理。 (4)射频识别技术的应用 ①无源RFID产品开发较早，如公交卡、银行卡、第二代居民身份证等。 ②NFC技术由RFID演变而来，是一种短距高频的无线电技术，可以 实现安全的移动支付，如银行卡的“闪付”功能。 ③有源RFID产品具有远距离自动识别的特性，可应用于智能停车场等。 4．信息系统中的控制 信息系统通过传感器能够获取外部世界的各种信息，通过执行器，则可以作用于外部世界。执行器是指在控制系统中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。在诺伯特·维纳提出的控制论中，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，任何控制又依赖信息反馈来实现。信息反馈是指系统输出信息后，其返回的结果将对信息的再次输出产生影响，从而起到制约的作用，以达到预定的目的。 信息系统中的控制与反馈流程如图所示： 学考要点2 网络系统 【必修2信息系统与社会第69～79页　指导意见第39～45页】 1．网络的功能与作用 网络具有三个主要的功能与作用：数据通信功能、资源共享功能、分布处理功能。 2．网络的分类 (1)计算机网络：将不同的地理位置的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络按照覆盖范围分为局域网、城域网、广域网三类。 (2)移动通信网络：移动设备之间或者移动设备和固定设备之间的通信，其实质就是利用无线电波来传递信息。各代移动通信技术特点如表所示。 (3)广播电视网络：也称为混合光纤同轴网络，具有频带宽、容量大、功能多、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务等优势。 (4)计算机网络、移动通信网络及广播电视网络向下一代互联网、宽带通信网和数字电视网的演化，使得多种技术被更新和应用：①数字技术得到迅猛发展和应用；②光纤通信技术广泛应用；③计算机网络 移动通信技术 数据传输速率 功能 1G 无 仅限语音通话 2G 20～200 kbit/s 增加了短信、低速数据传输功能 3G 5～20 Mbit/s 数据传输速度极大提高，可处理图像、音乐、视频等多媒体业务 4G 100 Mbit/s 速度更快，可流畅地播放高清在线视频 5G(第五代移 动通信技术) 10 Gbit/s 应用范围更加广泛，涉及制造业、流通等领域，满足物联网海量连接和车联网极低延时要求，使万物互联成为可能 互连通信技术(IP技术)进一步发展。 3．网络的组成 网络是由计算机系统、数据通信系统、网络软件和网络协议三个部分组成。 (1)计算机系统：主要用于完成数据信息的收集、存储、处理和输出等任务，并提供各种网络资源。根据其在网络中的用途可分为服务器和终端两类。 (2)数据通信系统：主要由传输介质和网络互连设备等组成。传输介质 是传输数据信号的物理通道，用于连接网络中的各种设备。网络互连设备用于实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互联等功能。 (3)网络软件和网络协议 ①网络软件：一方面授权给用户，使用户能访问网络资源，并且方便、安全地使用网络；另一方面管理和调度网络资源，提供网络通信和用户所需的各种网络服务。网络软件一般包括网络操作系统、通信软件以及管理和服务软件等。 ②网络协议：是实现网络不同终端、不同网络之间相互识别和正确 通信的一组标准及规则，它是计算机网络正常工作的基础。在Internet上传送信息至少通过三层协议：网际协议(IP，负责将信息从一个地方传送到另一个地方)；传输控制协议(TCP：管理被传送内容的完整性)；应用程序协议(AP：将传输的信息转换成人类能识别的内容)。 4．网络的构建：通过数据通信系统将不同地理位置的计算机系统连接起来，并在网络软件和网络协议的协调管理下进行工作。由网络三个组成部分构成的最小网络就是局域网，无数局域网汇集后互联，形成互联网。 5．无线局域网的构建步骤 例1　 (2023·浙江7月学考)有如下三个传感器的应用场景： (1)拍手时楼道内的灯自动点亮 (2)手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度 (3)智能手环具有计步功能 为上述三个应用场景依次选择一种适用的传感器，下列选项正确的是(　 　) A．声音传感器、光线传感器、压力传感器 B．声音传感器、光线传感器、加速度传感器 C．压力传感器、距离传感器、光线传感器 D．光线传感器、声音传感器、加速度传感器 B 【解析】 拍手时楼道内的灯自动点亮，这个应用中使用了声音传感器；手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度使用了光线传感器；智能手环的计步功能使用了加速度传感器。选项B正确。 变式　下列关于传感器的说法不正确的是(　 　) A．在信息系统从外部世界采集信息的过程中，传感器在各种应用中都起着极为重要的作用 B．信息系统要从传感器获取信息，可以采用多种通信方式，如无线网络、蓝牙、串口等 C．通过霍尔传感器可以实现加密、解密、电子支付等功能 D．同一种传感器采用不同的算法，可以实现不同的功能 【解析】 通过指纹传感器可以实现加密、解密、电子支付等功能，选项C错误。 C 例2　 (2024·浙江6月选考)某小区智能回收箱可通过刷卡、扫码等方式开启箱门，箱内的传感器能识别可回收物的种类，当容量达到上限时，系统通知清运人员及时处理。居民可通过手机APP查看本人投递记录。下列技术不能用于智能回收箱接入互联网的是(　 　) A．5G B．Wi­Fi C．光纤通信 D．RFID 【解析】 选项A, 5G指第五代移动通信技术，能将智能回收箱通过移动通信网络接入互联网；选项B, Wi­Fi是一种无线网络通信技术，能将智能回收箱通过无线信号连接到互联网；选项C，光纤通信是一种利用光纤作为传输媒介的高速数据传输技术，为计算机网络、移动通信网络 D 和广播电视网络提供了非常大的带宽和高质量的传输通道，能将智能回收箱通过移动通信网络接入互联网；选项D, RFID(无线射频识别)，即属于通信技术的范畴，也属于传感器技术，信息系统运用射频识别技术，通过RFID读写器识别电子标签中的数据，RFID技术本身不能直接将设备连接到互联网。因此，选项D不能用于将智能回收箱接入互联网。 变式1　某信息系统利用RFID技术识别电子标签的工作流程如图所示。其工作流程包括以下步骤：①读写器通过天线向电子标签发送一定频率的射频信号；②读写器采集电子标签的信息并解码；③读写器处理解码信息后，将结果发送至信息系统；④电子标签从读写器获得能量，向读写器发送编码信息。 正确的工作流程是(　 　) A．①②③ B．①④③ C．④②③ D．①④② 【解析】 利用RFID技术进行外部物品识别的过程中，读写器向电子标签发射读取信号，电子标签从读写器的电磁波中获得能量，激活标签中的芯片，从而产生电磁波将信息发送给读写器，对标签对象的标识信息进行解码，然后将相关信息传输到信息系统中以供处理。读写器本身不具有处理信息的能力。选项D正确。 D 变式2　 (2024·柯桥中学学考模拟)仓储防盗系统是一款以无线射频识别技术为基础的智能化管理系统。在仓库中，每个存储物品都配备有电子标签，分布在仓库内的RFID读写器能够对仓库内的物品进行无线识别与定位。物品的实时位置、数量以及进出库数据将通过网络传输至数据库。当系统检测到异常移动的RFID信号时，现场将启动声光报警，并在管理软件上推送通知。 下列关于该信息系统组成的说法正确的是(　 　) A．每个电子标签具有唯一电子编码，用于标记其身份 B．电子标签和读写器之间的数据通信依赖于计算机网络 C．仓储防盗系统软件属于系统软件 D．该系统中的硬件包括RFID读写器、报警器、数据库等 【解析】 选项A，唯一的电子编码用于区分每个物品，选项正确；选项B，电子标签和读写器之间的数据通信依赖于射频信号，选项错误；选项C，仓储防盗系统软件属于应用软件，选项错误；选项D，该系统中的硬件包括RFID读写器、报警器等，而数据库属于软件，选项错误。 A 例3　某创客小组模拟设计了货物装箱控制系统。使用智能终端连接传感器，检测到货物装满一箱后传感器反馈值为1，否则为0，当装完n 箱时，则关闭输送带。实现上述功能的Python程序代码如下： n＝100；sumn＝0 　　　　　　　　#①处 pin14.write_digital(1) 　　　　　　#打开输送带控制开关 while True： d＝pin2.read_digital() 　　　　#返回装箱状态 if d＝＝1：　　　　　　　　　 #②处 sumn＝sumn＋1 if sumn＝＝n： pin14.write_digital(0)　　　#关闭输送带控制开关 break sleep(1000) 　　　　　　　　　#等待1 秒 下列关于代码及系统功能的说法不正确的是(　 　) A．智能终端pin14 引脚连接了执行器 B．智能终端pin2 引脚连接了传感器 C.若将程序②处代码中的“d＝＝1”修改为“d！＝0”，则该系统的功能发生变化 D．若将程序①处代码中的“n＝100”修改为“n＝200”，则输送带连续运行的时间会变长 C 【解析】 根据题意，使用智能终端连接传感器，检测装满一箱后传感器反馈值为1，否则为0，当装完n 箱时， 则关闭输送带。再根据代码“d＝pin2.read_digital()# 返回装箱状态”“pin14.write_digital(1)#打开输送带控制开关”“pin14.write_digital(0)#关闭输送带控制开关”可知，智能终端pin14 引脚连接了执行器，智能终端pin2 引脚连接了传感器，故选项A、B正确；因为d 只有0 和1 两种状态，所以将程序②处代码中的“d＝＝1”修改为“d！＝0”，该系统的功能不会发生变化，故选项C错误；因为只有n＝＝sumn 时才会关闭输送带控制开关，所以将程序①处代码中的“n＝100”修改为“n＝200”，输送带连续运行的时间会变长，故选项D正确。 变式　 某浇水系统中包含土壤湿度传感器、继电器控制的水泵等设备。将各传感器连接到智能终端后获取数据的部分代码如下： from microbit import * while True： value1＝pin1.read_analog() print(”湿度：”，value1) if value1<210 or button_a.is_pressed()： pin2.write_digital(1) display.clear() display.show(Image.SAD) sleep(1000) else： pin2.write_digital(0) display.clear() display.show(Image.HAPPY) sleep(1000) 下列说法不正确的是(　 　) A．程序是通过 pin2 引脚获取湿度数据的 B．湿度值小于 210 的时候，水泵会自动开启，并显示哭脸 C．程序每隔 1 秒获取一次湿度数据 D．当按钮 A 被按下的时候，水泵会自动开启，并显示哭脸 【解析】 选项A，程序是通过 pin1 引脚获取湿度数据的，选项错误。 A 例4　 (2024·浙江1月选考)某校图书馆管理系统中，工作人员通过计算机终端上的扫描仪扫描图书条形码，录入图书信息后完成入库。师生借阅时，通过校园一卡通识别身份，利用RFID 读写器识别图书中的电子标签以获取图书信息，完成借阅后相关数据保存在服务器中。该系统所在的局域网接入因特网，图书查询功能基于B/S 架构开发，师生在馆内外都可使用计算机、手机等查询图书信息。 下列关于该系统中网络技术的说法正确的是(　 　) A．该系统的网络资源不包括软件资源 B．计算机终端访问服务器不需要网络协议 C．移动终端必须通过移动通信网络才能访问该系统 D．通过路由器可将该系统接入因特网 D 【解析】 选项A，信息系统的网络资源包括数据、软件、硬件等，选项错误；选项B，网络协议是计算机网络正常工作的基础，没有网络协议，计算机网络就不能正常工作，选项错误；选项C，网络不只有移动通信网络，还有计算机网络、广播电视网络，移动终端可以通过计算机网络来访问信息系统，选项错误。 变式　小明家需要安装光纤宽带网络，并配备了无线路由器等设备。无线路由器相关信息如图1 所示，接口面板如图2 所示。 　 图1　　　　　　　　 　 　图2 下列说法不正确的是(　 　) A．使用网线将光猫和无线路由器的WAN 口进行连接 B．路由器开启DHCP 功能后，手机连接无线路由器获取的IP 可能是192.168.1.12 C．首次登录路由器管理界面时，用户名和密码均为“admin” D．此无线路由器最多只能连接4 台终端设备 【解析】 此无线路由器最多只能连接4台有线终端设备，还能连接多个无线终端设备，选项D错误。 D $$