跨学科主题活动 设计智能扩音系统（教学课件）信息科技六年级

跨学科主题活动 项目主题 Project Theme 设计智能扩音系统 六年级下 01 Learning goal 学习目标 02 Lead-in 课堂导入 03 Exploring New Knowledge 新知探究 04 Knowledge Summary 知识总结 05 Smart Challenge 智慧挑战 06 Interest Area 兴趣园地 目录 2 学习目标 PART ONE 学会搭建功能基础的控制系统 进一步学会将控制系统进行功能升级 项目学习目标 课堂导入 PART TWO 课堂导入 扩音系统是一种由计算机控制，可以将声音进行实时放大的控制系统。我们常见的智能音响就是一种扩音系统。 请查阅资料，说一说要搭建一个完整的扩音系统都需要哪些模块？让我们一起来设计一款简易智能扩音系统吧。 新知探求 PART THREE 在对扩音系统进行功能改进前，首先要了解扩音系统的工作原理和基本构成。请查阅资料用系统方框图和N-S图描述扩音系统的工作方式。 新知探究 活动一 搭建简易扩音系统 声音输入 信号处理模块 功率放大模块 声音输出 信号输入 是否增大音量？ 信号处理 持续监听输入信号 功率放大 声音输出 是 否 系统方框图 扩音系统工作N-S图 新知探究 在搭建简易扩音系统时，可以参考以下几个步骤： 1.准备并检查器材。 2.导入音乐。 3.安装喇叭、电池。 4.完成搭建并体验，记录问题。 通过观察常见操作面板的扩音系统，不难发现扩音系统由按键和旋钮共同组成，其中按键用来控制功能的开关、旋钮用来控制音量的大小。 新知探究 按键和旋钮都可作为扩器系统的输入。按键信号属于开关量，旋钮信号则属于连续量。在简易扩音系统中，它们都可以用传感器模拟实现。旋钮开关产生的模拟信号传到控制系统，控制系统会根据信号的大小调整音乐播放的音量。 用N-S图描述旋钮控制音量变化全过程 旋转旋钮（改变位置） 旋钮产生模拟信号 控制系统读取信号值 判断信号值是否变化？ 根据信号值计算音量值 继续读取信号 调整扬声器音量 输出声音 是 否 模拟旋钮的变化值是从0~4095，而音量控制的值一般在0~100之间，可以利用映射模块解决这个问题。 新知探究 在计算机科学中，映射可以简单理解为一种关联关系，它可以将一个集合中的元素（即输入）对应到另一个集合的元素（即输出）。映射以某种方式描述了输入和输出之间的对应关系或转化关系。 输入 输出 映射 新知探究 在搭建完简易扩音系统后，我们就可以在此基础上增加一些智能化的功能了。这些智能化功能可以利用计算机来实现自动控制。计算机控制的扩音系统可以将计算机和扬声器、麦克风等设备连接起来，通过数字信号处理和软件控制来实现音频信号的输入、计算和输出。 活动二 设计智能扩音系统 新知探究 计算机控制的扩音系统，可以实现音量调节、定时播放、分区控制等自动化控制功能。 随着人工智能的不断发展，现代扩音系统已不仅仅只具有扩音功能，而是集多种功能于一体的智能控制系统。AI控制音响、智能家居定向传声系统、会议同声传译系统、医疗寻声系统已经走进了人们的生活中。 扩音系统的发明，对人们的生活产生了非常大的影响。如今，扩音系统的发展越来越成熟，广泛应用于学校、广场、商场、体育馆、机场等场所，并在多个领域都发挥着重要作用。 音量调节：计算机在扩音系统中能够根据不同使用者的声音大小进行自动调节，输出恒定的音量，不受话筒距离远近、声音大小等影响。 分区控制：分区控制可以控制不同分区的输出声音，某个分区可以有声音，也可以没有声音。 定时播放：扩音系统在计算机的控制下能够实现定时播放。 智能控制系统是一种利用先进技术实现自动化控制和智能化管理的系统。以下是一些常见的智能控制系统介绍： 一、智能照明系统 传统的灯通常只有“开”和“关”两个按钮，灯泡只有“亮”“灭”两种数字信号输出。而在智能照明系统中，其灯光亮度可以调节控制，由高到低逐渐变化，就像呼吸一样，这种灯被称为呼吸灯。 二、智能家电控制系统 智能家电控制系统可以对家中的各种电器设备进行集中控制和管理。它通常由一个控制中心和多个智能家电设备组成。通过手机App或智能语音助手，用户可以远程控制家电。例如，智能空调可以根据室内外温度自动调节运行模式，保持室内温度舒适；智能冰箱可以实时监测食物的储存状态，提醒用户注意食物的保质期；智能洗衣机可以根据衣物的重量和材质自动选择合适的洗涤程序。 新知探究 各种智能控制系统 三、智能安防系统 智能安防系统主要包括监控摄像头、门禁系统、入侵检测传感器等模块。监控摄像头可以实时拍摄监控区域的画面，并通过网络传输到用户的手机或电脑上，供用户随时查看。门禁系统可以通过指纹识别、面部识别、密码验证等方式控制人员的进出。入侵检测传感器可以检测到非法入侵行为，如门窗被打开、有人闯入等，并及时发出警报。 新知探究 各种智能控制系统 知识总结 PART FOUR 知识总结 搭建简易扩音系统 设计智能扩音系统 智慧挑战 PART FIVE 2.某小组设计的智能扩音系统可以实现“人走到哪里，声音就跟到哪里”的效果。要实现这个功能，最需要增加什么模块？ A. 更大的电池 B. 声音定位传感器和可旋转的扬声器支架 C. 更粗的连接线 D. 多个麦克风同时工作 1.在搭建简易扩音系统时，最基本的三个组成部分是： A. 麦克风、耳机、音乐播放器 B. 麦克风（声音输入）、放大器（信号处理）、扬声器（声音输出） C. 电脑、音响、话筒架 D. 电池、电线、开关 解析：任何一个扩音系统都包含三个核心环节：输入、处理、输出。麦克风负责将声音转换为电信号（输入）。 放大器负责将微弱的电信号放大（处理）。扬声器负责将放大后的电信号还原为更大的声音（输出）。 1.答案：B 智慧挑战 解析：这个功能需要系统能够感知人的位置并动态调整声音方向。声音定位传感器可以检测声音来源的方向，判断人在哪个位置。可旋转的扬声器支架可以根据传感器信息，自动转向人的方向。 这样，无论人走到哪里，声音都能“追随”过去。 2.答案：B 兴趣园地 PART SIX 兴趣园地 你认为还可以在简易智能扩音系统上增加什么功能，这些功能要怎样才能实现？请说说你的想法。 讨论 环境噪音自动调节音量 当环境噪音变大时，系统自动提高音量；环境噪音变小时，自动降低音量，避免音量过大或过小。 实现： 1. 增加噪音传感器，实时检测环境噪音的分贝值。 2. 控制系统将检测到的噪音值与预设的阈值进行对比。 3. 根据对比结果，自动调整音频输出的音量大小。 语音控制功能 通过语音指令（如“音量增大”“音量减小”“播放音乐”）控制扩音系统，提升使用便捷性。 实现： 1. 增加语音识别模块，采集并识别用户的语音指令。 2. 将识别后的指令转换为控制系统可执行的信号。 3. 控制系统根据指令执行对应的操作（如调整音量、切换音乐）。 定时播放功能 设置特定时间自动播放音乐或广播，适用于校园、商场等场景。 实现： 1. 在控制系统中加入定时模块，用户可通过按键或APP设置播放时间和内容。 2. 到设定时间后，控制系统自动触发音频播放流程。 3. 播放结束后自动恢复待机状态。 请设计程序自动控制音量大小并用N-S图表示。 兴趣园地 讨论 读取信号 判断条件是否调整音量？ 调整音量 继续监听 输出声音 是 否 开始 获取声音传感器 判断是否需要调整音量 输出声音 调整音量 是 否 N-S图 谢谢 下节课见！ Thanks！ $