楼道照明智能控制（教学课件）信息科技六年级

第一单元 系统与运算 楼道照明智能控制 第三课 目录 CONTENTS 课程导入 01 项目实施 02 楼道智能照明方案设计 03 确定控制阈值 04 智能楼道照明功能模拟 05 项目拓展 06 项目评价 07 课程导入 本课，同学们根据“项目探究”要求，通过改进楼道照明系统，深入探究系统中的数据及运算。 同时，结合实际场景，运用开源硬件系统构建系统原型，模拟实现楼道灯光的智能化控制。 智能楼道灯 项目实施 1.根据需求，分析并制订楼道照明系统的智能化方案。 2.利用开源硬件搭建智能楼道灯系统，模拟实现系统功能。 项目实施 小试身手 组建4~6人的项目小组，根据项目内容，推选一名组长，合理安排分工。 成员 姓名 特长 分工 组 长 成员1 成员2 成员3 成员4 成员5 成员6 楼道智能照明方案设计 当前，楼道照明系统的控制方式主要包括传统开关控制、声音感应控制和光线亮度控制等，每种方式都有其独特的优势和局限性。 在进行改进设计时，首先要全面分析这些控制方式的优缺点，随后再将不足进行深入分析，以便提出有效的改进措施。 传统开关控制 声音感应控制 楼道智能照明方案设计 1.以小组为单位，查阅资料并讨论，分析表中各种控制方式的优劣。 小试身手 控制方式 优点 缺点 按键开关 触摸式开关 声控开关 光控开关 几种控制方式比较 结构简单、成本低、可靠性高、不受环境干扰、操作直观明确 需要手动按压，不够便捷；长期使用易磨损，可能出现接触不良的问题 操作方便、外观美观、无机械磨损、寿命较长，支持轻触或滑动等多种操作方式 对潮湿、油污等环境敏感，可能出现误触；成本相对较高；部分产品响应速度慢 无需手动操作，解放双手；适合不方便用手操作的场景（如黑暗中、手上有物品） 容易受环境噪音干扰，出现误触发；对语音识别准确率有要求；功耗相对较高 自动感应光线变化，无需人工干预，节能效果好；适合楼道、走廊等公共区域 受光线强度和环境影响大，可能在阴天或强光下误动作；无法手动控制开关状态 楼道智能照明方案设计 2.根据楼道照明的应用场景，你认为单一控制和组合控制哪种方式比较合适?如果采用组合控制方式，应该怎样组合?将方案填写在表中。 小试身手 方案名称: 方案说明: 选用的控制方式: 判定楼道照明亮灭的运算条件: 声光控楼道照明方案 声控开关 + 光控开关 当光线昏暗（光控开关检测到光线强度低于阈值）且有声音（如脚步声、说话声，声控开关检测到声音强度高于阈值）时，灯自动点亮；延时一段时间后自动熄灭。 该方案更适合楼道照明场景。 单一控制方式存在明显缺陷：光控开关无法在有人经过时主动点亮，声控开关在白天也会被误触发。 而组合控制方式则能扬长避短：光控开关负责判断环境光线，只有在光线不足时才开启声控功能；声控开关负责检测人员活动，确保有人经过时才点亮照明。 这样既保证了夜间或昏暗环境下的照明需求，又有效避免了白天不必要的能源浪费，实现了节能与便捷的统一。 楼道照明组合控制方式设计方案 确定控制阈值 根据小组的设计方案，确定开源硬件控制楼道照明亮灭的阈值。 小试身手 1.你们小组的控制方案中，控制楼道照明亮、灭的量分别是什么? 它们是连续量还是开关量? 控制楼道灯亮的量是光线强度和声音强度，控制灯灭的量是延时时间和光线强度。 其中，光线强度、声音强度、延时时间都是连续量 确定控制阈值 2.将你们小组设计方案的算法流程图绘制在空白处。 小试身手 小试身手 确定控制阈值 3.参照下图，根据方案中的组合控制方式，设定相应的控制阂值。需注意:在实际操作中，需在程序中逐一检验每个传感器。 你们小组针对声音与亮度所设定的阈值具体为 与 。 40 200 在明确方案并确定了适当的控制阈值后，小组即可着手利用开源硬件构建实体模型，并对其功能进行模拟测试。 智能楼道照明功能模拟 小试身手 1.以声音及亮度组合控制照明为例，编写程序，搭建电路，并进行功能模拟。 2.在程序中，光敏电阻的光线强度和声音传感器的数值需根据实验测定的亮度和声音分别填写阈值。使白灯发光的条件是 ，这构成了一个 (与、或、非)运算。 智能楼道照明功能模拟 小试身手 光线强度低于亮度阈值且声音强度高于声音阈值 与 小试身手 智能楼道照明功能模拟 3.将实验模型部署到学校走廊中，进行实地测试，并根据测试结果对系统进行必要的调整与优化。 测试结果 优化方案 发现问题 楼道照明系统使用声音和亮度组合控制方式，有时会因远处较大的声音而误触发灯光。如果改为亮度和红外感应相结合的控制方式，则可以有效地避免这种误操作。我们该如何实现呢? 项目拓展 我们可以用“亮度（光敏电阻）+ 红外感应（人体红外传感器）”的组合方案来实现，这样就能有效避免远处声音造成的误触发： ★核心思路 亮度检测:用光敏电阻判断环境光线是否昏暗(如光线强度低于阈值)，只有在光线不足时才开启感应功能。 红外感应:用人体红外传感器检测是否有人靠近，只有检测到人体红外信号时才触发开灯。 逻辑关系:光线昏暗且检测到人体点亮灯光;延时一段时间后自动熄灭。 ★优势 避免误触发：只有 “光线昏暗 + 有人靠近” 同时满足时才开灯，不会被远处声音误触发。 节能高效：白天光线充足时，系统自动关闭感应功能，避免不必要的能耗。 体验更好：有人经过时自动点亮，离开后自动熄灭，无需手动操作。 项目评价 序号 评价内容 评价等级 优 良 一般 信息意识 认识连续量、开关量、阈值在日常生活和系统中的应用 能从日常生活场景中识别并提取连续量数据 能理解开关量的表示与应用 计算思维 能从实际问题中分离出与运算相关的内容 能较熟练地进行比较、逻辑运算 能将连续量转换为开关量，并能确定阈值数据 能根据阈值设计相关算法 项目评价 序号 评价内容 评价等级 优 良 一般 数字化学习与创新 能合理选择、使用数字化工具进行自主学习 能利用数字化资源进行创新设计或作品创作 信息社会责任 理解运算对于系统控制的重要意义 尊重他人的观点，理性发表个人观点 发挥个人作用，关注团结协作 谢谢 下节课见！ Thanks！ $