第10课《物物互通有新径》课件-2026-2027学年人教版八年级信息科技全一册

物物互通有新径 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 第10课 ——远程报警器制作 1.7.2013 同学们好，今天我们学习第二单元第10课——物物互通有新径，主题是远程报警器的制作。上节课我们了解了数据传输的不同方式，这节课我们将深入学习物联网中非常重要的MQTT协议，并动手制作一个远程报警器。 ‹#› 1 动手实践：远程报警器 3 认识MQTT协议 2 拓展与提升 学习地图 这节课，我们要一起解决的问题： 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 本节课我们将分为四个部分：首先通过一个真实的问题情境引入，明确学习目标；然后认识MQTT协议及其发布订阅机制；接着动手实践，利用掌控板和掌控IOT平台制作远程报警器；最后进行课堂总结。 ‹#› 问题情境：紧急求救如何实现？ 中国将进入老龄化社会，很多独居老人在遇到紧急情况时，按下手中的求救按钮，远方的亲人手机就能立刻收到求助信息。这个功能是如何实现的呢？ 老人按下紧急求救按钮 儿女手机收到紧急求助信息 思考：从按下按钮到手机收到信息，中间经历了哪些环节？设备之间是如何"对话"的？ 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 大家看这两张图：左边是一位独居老奶奶感到身体不适，按下了手边的紧急求救按钮；右边是远方儿女的手机同时收到了"家人紧急求助"的提示。从按下按钮到手机收到信息，这中间发生了什么？设备之间是怎么通信的？这就是我们今天要学习的MQTT协议来解决的问题。 ‹#› 认识MQTT协议 什么是MQTT 发布订阅机制 三个角色 主题Topic PART 02 1.7.2013 接下来我们进入第二部分，认识MQTT协议。MQTT是物联网中非常流行的通信协议，它采用发布订阅的通信机制，有发布者、服务器和订阅者三个角色。 ‹#› 什么是MQTT？ MQTT（消息队列遥测传输）是目前物联网中很流行的协议，具有开放、轻量、可靠、易实现的特点，能够为大量硬件性能较低且处于互联网中的远程设备提供数据传输和监控服务。 图：MQTT通信架构——客户端通过发布/订阅与MQTT服务器交换消息 开放协议 轻量低功耗 可靠易实现 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 MQTT全称是消息队列遥测传输协议，是物联网中非常流行的通信协议。它的特点是开放、轻量、可靠、容易实现，特别适合那些硬件性能不高、但需要通过互联网远程传输数据的设备。大家看这张架构图，MQTT客户端通过发布和订阅，与中间的MQTT服务器交换消息。 ‹#› MQTT的通信机制 MQTT采用发布-订阅的通信机制，系统中有三个核心角色： 发布者 负责产生并发布消息 例如：按下求救按钮的掌控板向服务器发送数据 服务器 消息的中介和转发中心 例如：掌控IOT平台 接收并按主题转发消息 订阅者 订阅感兴趣的主题 例如：儿女手机端的应用 接收服务器推送的消息 思考：能否用生活中一个比较恰当的例子，来类比MQTT的通信机制？ 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 MQTT采用发布-订阅的通信机制，有三个角色：发布者负责产生和发送消息，服务器作为中介接收并转发消息，订阅者订阅自己感兴趣的主题并接收消息。大家可以想一想，生活中有没有类似这种"有人发、有人中转、有人收"的场景？ ‹#› 生活类比：快递柜系统 用小区快递柜系统来理解MQTT的"主题"： 快递柜格子类型 = MQTT主题(Topic) 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 我们用快递柜系统来类比：快递员就像MQTT的发布者，负责投递包裹；快递柜管理系统就像MQTT服务器，是信息的中转中心；小区业主就像订阅者，只接收自己有快递的通知；而快递柜的不同格子类型，就像MQTT中的主题Topic——发布者把消息发到某个主题，订阅者订阅了哪个主题就能收到哪个主题的消息。 ‹#› 生活类比：快递柜系统 快递员 = MQTT发布者 快递员把包裹放进对应格子（发布消息到主题） 用小区快递柜系统来理解MQTT的三个角色——发布者、服务器、订阅者： 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 我们用快递柜系统来类比：快递员就像MQTT的发布者，负责投递包裹；快递柜管理系统就像MQTT服务器，是信息的中转中心；小区业主就像订阅者，只接收自己有快递的通知；而快递柜的不同格子类型，就像MQTT中的主题Topic——发布者把消息发到某个主题，订阅者订阅了哪个主题就能收到哪个主题的消息。 ‹#› 生活类比：快递柜系统 快递柜管理系统 = MQTT服务器 管理系统记录后通知对应业主（服务器转发给订阅者）。 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 用小区快递柜系统来理解MQTT的三个角色——发布者、服务器、订阅者： 1.7.2013 我们用快递柜系统来类比：快递员就像MQTT的发布者，负责投递包裹；快递柜管理系统就像MQTT服务器，是信息的中转中心；小区业主就像订阅者，只接收自己有快递的通知；而快递柜的不同格子类型，就像MQTT中的主题Topic——发布者把消息发到某个主题，订阅者订阅了哪个主题就能收到哪个主题的消息。 ‹#› 生活类比：快递柜系统 小区业主 = MQTT订阅者 业主凭取件码取件（订阅者接收消息）。 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 用小区快递柜系统来理解MQTT的三个角色——发布者、服务器、订阅者： 1.7.2013 我们用快递柜系统来类比：快递员就像MQTT的发布者，负责投递包裹；快递柜管理系统就像MQTT服务器，是信息的中转中心；小区业主就像订阅者，只接收自己有快递的通知；而快递柜的不同格子类型，就像MQTT中的主题Topic——发布者把消息发到某个主题，订阅者订阅了哪个主题就能收到哪个主题的消息。 ‹#› MQTT服务器与主题 MQTT服务器是连接发布者和订阅者之间的重要桥梁，也是信息的存储与转发基地。 MQTT的核心是"基于主题的发布-订阅模式"——发布者按主题发布消息，订阅者按主题接收消息。 我们使用的平台：掌控IOT 在线MQTT服务器，无需自己搭建，注册即可使用 关键点： 1. 发布者和订阅者不需要直接知道对方的地址，只需通过服务器中转 2. 消息按主题分类，只有订阅了同一主题的设备才能收到对应消息 3. 本节课我们将使用"掌控IOT"平台作为MQTT服务器来完成实验 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 MQTT服务器是连接发布者和订阅者的重要桥梁，也是信息的存储和转发基地。MQTT的核心是基于主题的发布订阅模式。在实践中，我们不需要自己搭建服务器，可以直接使用在线的MQTT服务器，比如我们今天实验要用到的掌控IOT平台。 ‹#› 动手实践：远程报警器 项目功能与价值 任务1：发布端搭建 平台配置 任务2：订阅功能 烧录与测试 查看报警信息 PART 03 1.7.2013 理论学习完了，现在我们动手实践。本节课的项目是制作一个远程报警器：按下掌控板上的按键A，掌控IOT平台就能收到求助信息。我们将分两步完成——先搭建发布端，再实现订阅功能。 ‹#› 项目功能与价值 掌控板（本项目的硬件终端） 功能 按下掌控板按键A，掌控IOT平台接收并显示求助留言信息 模拟独居老人按下紧急求救按钮的场景 价值 理解物联网"远程交互"的完整逻辑 实践硬件 + 云平台联动的完整开发流程 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 我们的项目是：按下掌控板上的按键A，掌控IOT平台就能接收到求助留言信息，模拟独居老人按下紧急求救按钮的场景。通过这个项目，大家可以理解物联网远程交互的完整逻辑，实践硬件加云平台联动的开发流程。 ‹#› 项目要求：用主控板的Wifi功能设计一个远程报警器。 基础任务：实现按A或B键就能把求救信息发送到服务器上。 提高任务：能接收服务器发送的信息。 设备材料：主控板、电脑等。 制作远程报警器 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 今天的课就到这里。我们学习了MQTT协议的发布订阅机制，并动手制作了远程报警器。课后请大家思考，生活中还有哪些场景用到了类似的通信模式。下课！ ‹#› 任务1：发布端搭建 步骤一：平台操作 1. 登录掌控IOT平台，添加"远程警报器"项目 2. 在"设备管理"中获取 client_id、user、password 3. 在"主题管理"中找到并记录主题名称 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 任务一是搭建发布端。首先登录掌控IOT平台，添加远程警报器项目，在设备管理中获取client_id、用户名和密码，在主题管理中记录主题名称。然后在mPython中搭建代码：先连接Wi-Fi，再连接掌控IOT平台，设置当按键A按下时，向主题发布"help"求助消息。 ‹#› 任务1：发布端搭建 步骤二：搭建MQTT功能模块 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 添加模块 单击加载 1.7.2013 任务一是搭建发布端。首先登录掌控IOT平台，添加远程警报器项目，在设备管理中获取client_id、用户名和密码，在主题管理中记录主题名称。然后在mPython中搭建代码：先连接Wi-Fi，再连接掌控IOT平台，设置当按键A按下时，向主题发布"help"求助消息。 ‹#› 任务2：订阅功能与测试 步骤一：编写连接MQTT服务器代码 根据给出的代码模板，修改以下字段： Wi-Fi名称与密码、MQTT服务器地址、设备ID、用户名、密码 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 此处的三个代码每个组查阅“远程报警器ID”表格，找到本组对应代码，使用ctrl+c复制，ctrl+v粘贴到程序中 1.7.2013 任务二是实现订阅功能并测试。首先连接MQTT服务器，根据模板代码修改网络名称、服务器地址、设备ID和用户名密码等字段。然后把程序烧录到掌控板，按下按键A，就可以在掌控IOT平台中看到求助信息了。右侧是测试成功后的截图。 ‹#› 任务2：订阅功能与测试 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 发出求救信息程序 此处内容，每个组加上各组组号 步骤二：编写发出求救信息代码 1组help 1.7.2013 任务二是实现订阅功能并测试。首先连接MQTT服务器，根据模板代码修改网络名称、服务器地址、设备ID和用户名密码等字段。然后把程序烧录到掌控板，按下按键A，就可以在掌控IOT平台中看到求助信息了。右侧是测试成功后的截图。 ‹#› 任务2：订阅功能与测试 步骤三：烧录与测试 1. 将程序烧录到掌控板 2. 按下按键A，观察掌控IOT平台 3. 平台中成功显示求助信息即完成 测试结果：按下按键A后，平台收到"help"消息 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 任务二是实现订阅功能并测试。首先连接MQTT服务器，根据模板代码修改网络名称、服务器地址、设备ID和用户名密码等字段。然后把程序烧录到掌控板，按下按键A，就可以在掌控IOT平台中看到求助信息了。右侧是测试成功后的截图。 ‹#› 任务2：订阅功能与测试 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 步骤四：接收端的代码 接收端代码要点 订阅对应主题 → 监听消息到达事件 收到消息后在掌控板屏幕显示内容 模拟儿女手机端收到求助提示 1.7.2013 任务二是实现订阅功能并测试。首先连接MQTT服务器，根据模板代码修改网络名称、服务器地址、设备ID和用户名密码等字段。然后把程序烧录到掌控板，按下按键A，就可以在掌控IOT平台中看到求助信息了。右侧是测试成功后的截图。 ‹#› 编写接收程序，实现掌控板与服务器之间双向交流。 操作提示： 1、如何从主题接收信息？（在MQTT中找到功能模块） 2、如何显示接收到的信息在掌控板上？（在显示中找到对应模块） 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 任务3：功能提升 1.7.2013 今天的课就到这里。我们学习了MQTT协议的发布订阅机制，并动手制作了远程报警器。课后请大家思考，生活中还有哪些场景用到了类似的通信模式。下课！ ‹#› 本节课你学到了什么？ 1 MQTT发布订阅机制中有三个角色：发布者、服务器（中介）、订阅者 2 三步核心操作：接入平台 → 定义按键发布消息 → 在平台查看信息 3 物联网的本质是"远程交互"——设备之间通过协议实现信息的传递与响应 课后思考：生活中还有哪些场景用到了类似MQTT的发布-订阅通信模式？ 八年级信息科技第二单元万物互联有协议 1.7.2013 总结一下本节课的三个要点：第一，MQTT的发布订阅通信机制中有发布者、订阅者和服务器三个角色；第二，我们实践了三步核心操作——接入平台、定义按键发布消息、在平台查看信息；第三，物联网的本质是远程交互，设备之间通过协议实现信息的传递与响应。 ‹#› 有一些软件支持搭建本地的MQTT服务器，尝试搭建本地MQTT服务器，实现订阅功能 1.7.2013 理论学习完了，现在我们动手实践。本节课的项目是制作一个远程报警器：按下掌控板上的按键A，掌控IOT平台就能收到求助信息。我们将分两步完成——先搭建发布端，再实现订阅功能。 ‹#› $