第14课 智能物联系统的软件设计 课件 2024-2025学年浙教版（2023）初中信息科技八年级下册

该初中信息科技课件聚焦智能物联系统软件设计，围绕智能校园数字气象站，系统讲解数据采集、发布、订阅存储及呈现的完整流程。通过“硬件搭建后能否直接获取数据”的问题导入，衔接硬件知识，引出软件编写必要性，构建从硬件到软件的学习支架。 其亮点在于以任务驱动式项目学习为主线，结合Python编程实例（如MQTT数据发布、SQLite数据库存储），培养计算思维与数字化学习能力。分步骤流程与参考程序清晰，小结强调算法流程图到代码的转化，学生能提升物联网应用与编程实践能力，教师可借助完整任务链高效开展教学。

第14课 智能物联系统的软件设计 年 级：八年级 学 科：初中信息科技（浙教版） 1 采集数据 发布数据 订阅/存储数据 智能校园数字气象站 问题思考：硬件搭建好后就能直接获取气象数据吗？ 软件编写 发布 订阅 获取 呈现数据 知识回顾 中介 Wifi 无线路由器 2 任务要求：通过编程实现气象数据的实时采集，每隔一段时间获取新数据，并在屏幕上显示。 日积月累 Python：丰富的类库 编程的过程： ①导入相应库 ②调用相应的函数 编程软件： 参考函数： 温度：aht20.read_temp() 气压：bme.pressure()/1000 风速：WindSpeed(pin16,factor=4.5) 风向：WindDirection(pin14) 屏幕显示：oled.print(x,y,data,num) 发布数据到主题：mqtt.publish(topic,msg) 订阅主题：mqtt.subscribe(topic,event) 任务一：采集数据 任务一：采集数据 ① 明确算法 01 Wifi连接 MQTT连接 采集数据 OLED显示数据 每隔一段时间 发布数据到对应主题 任务要求：将采集到的气象数据发布到物联中台。 ②创建项目主题 1 2 3 4 主题名称建议 首字母大写 任务二：发布数据 01 Wifi连接 MQTT连接 采集数据 OLED显示数据 每隔一段时间 发布数据到不同主题 参考程序 from npython import * while True: #采集气象数据，并赋值给相应变量 wendu=aht20.read_temp() qiya=bme.pressure()/1000 #oled屏幕显示 oled.print(4,1,'校园数字气象站',1) oled.print(5,2,"温度："+str (wendu), 1) oled.print(5,3,"气压："+str (qiya), 1) time.sleep(5) mqtt.publish(“WenDu”,str(wendu)) ipserver="xxkj" #无线名称 ippass="123456789" #无线密码 ip=wifi.connect(ipserver,ippass) # 网络连接 server ="121.5.75.157" # MQTT服务器地址 port =1883 # MQTT服务器端口号 userId="4052" #用户ID projectId="Du0oKLv6fUBRisOHxBWeAJkJ7GNZfvMf" #项目ID mqtt.config(server,port,projectId=projectId,userId=userId,keepalive=1000) #配置MQTT mqtt.connect() #连接MQTT服务器 mqtt.publish(“QiYa”,str(qiya)) ③ 编写程序 任务二：发布数据 01 任务二：发布数据 MQTT连接 订阅主题 获取该主题下的数据 存储在数据库文件中 import mqttc,time,sqlite3 #导入MQTT库文件、time时间模块、sqlite3数据库模块 srv = "121.5.75.157" # MQTT服务器地址 port = 1883 # MQTT服务器端口号 projectId = 'e0AUj5N84pCm9zI8ujiHrVWdNrGJfzm7' #定义项目ID userId = '4089' #用户ID mqttc.config(srv,port,projectId=projectId,userId=userId) #mqtt连接参数配置 mqttc.connect() #mqtt连接 sub_topic = 'WenDu' #订阅的主题名称 #定义订阅回调函数 def sub_cb(topic,msg): data=msg.decode('utf-8') #将接收到的消息从字节类型转换为字符串类型 cmd=eval(data) #将字符串类型的数据转换成字典类型 print('订阅结果返回：',topic,cmd['msg']) try: #订阅传感器的数据 保存到数据库 now=time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S') #获取当前时间 uid=cmd['userId'] # 提取消息中的用户ID和数据值 value=cmd['msg'] # 准备插入数据库的SQL语句 sql=f"INSERT INTO weather(time,userid,topic,msg) VALUES('{now}','{uid}','{topic}','{value}')" conn=sqlite3.connect('database.db') # 连接到SQLite数据库 conn.execute(sql) # 执行SQL语句 conn.commit() # 提交事务 #订阅主题 mqttc.subscribe(sub_topic,sub_cb) 是否有新消息 是 只需订阅一次，当有新的消息时，订阅者便会被通知。 否 任务三：订阅主题存储数据 任务三：订阅主题存储数据 折线图更清晰呈现数据的变化趋势，易于分析 表格形式 折线图形式 任务要求：将获取的某一天的温度数据，通过编程制作其折线图，了解一天的趋势走向。 import sqlite3,datetime #导入sqlite数据库模块，datetime时间模块 import matplotlib.pyplot as plt #导入matplotlib绘图模块 # 用matplotlib绘图，配置相关参数 plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] #设置中文显示 plt.title('一天温度趋势图') # 图表标题 plt.xlabel('时间',size=10) # 图表x轴坐标标签 plt.ylabel('数值',size=10) # 图表y轴坐标标签 conn=sqlite3.connect('database.db') # 连接数据库 # 定义一个函数，向图表添加数据线 def addLine(plt,query): dx=[] # 初始化两个列表用于存储时间和温度值 dy=[] for fields in query: dx.append(str_to_time(fields[0])) # 将时间字符串转换为datetime对象并添加到dx列表中 dy.append(float(fields[1])) # 将温度值转换为浮点数并添加到dy列表中 plt.plot(dx,dy,'o:b',label='温度',markersize=3) # 在图表上绘制一条线，并添加图例标签 query.close() # 关闭数据表 conn.close() # 关闭数据库 plt.legend() # 显示图例 plt.show() # 显示图表窗口 1 matplotlib为第三方库，需下载安装 2 3 任务四：呈现数据 编写程序 气象数据 有序流转 ①Python库的功能与使用 ②写代码是调用函数的过程 ③先形成算法流程图，再编写代码 课堂小结 采集数据 发布数据 订阅/存储数据 呈现数据 智能校园数字气象站 课后作业 1、结合学校实际情况，拓展思考新增一些功能，实现简单的物联控制功能。 谢谢观看！ 17 发布 $