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教材再现
苏科版八上教材的第一单元物联网架构中,使用了共享单车系统工作过程的案例来说明物联网的架构。
每辆共享单车都有唯一的二维码标识。当我们使用手机扫码获取车辆信息后,手机会向云平台发送“解锁请求”;云平台收到信息后,向共享单车发送“解锁指令”;共享单车收到“解锁指令”后自动打开车锁,并向云平台反馈“解锁成功”信息,这就是共享单车系统的工作过程。用户上锁还车后,相关信息也会上传至云平台,由云平台与用户进行费用结算。
实验设计
本次作品涉及两部分,分别是扫码端和共享单车端(模拟二维码)。
扫码端模拟手机APP扫码的过程,能申请骑行和还车功能;
共享单车端模拟生成二维码,提供给扫码端扫码,并模拟开锁关锁过程。
硬件材料
行空板M10*2
铜柱、螺丝、松木板*若干
制作过程
1.制作二维码:
此次实验中首先要生成两张二维码,通过这两张二维码分别作为开锁和关锁的标志。
2.配置行空板:
网络配置:本项目中使用共享单车端作为SIOT服务部署设备,将行空板通过USB连接线与PC连接在浏览器中输入10.1.2.3,登陆行空板。
鼠标点击左侧的“网络设置”连接,进入下图界面,输入WIFI热点的名称及密码,连接无线热点。连接成功后,系统分配给行空板一个IP地址。
同理扫码端重复上述操作完成联网及地址分配,使得两块主控进入同一无线网络。
3.编程设置:本次编程使用的是Mind+图形化编程软件(V1.8.0版本)。由于主控使用了行空板,功能上使用了“语音合成”和“二维码识别”,所以在编程前需要将相关的库添加上去。
添加官方库:打开Mind+编程软件进入后,将其切换至“python”模式,鼠标点击左下角“扩展”按钮,在官方库页面中添加“行空板”、“MQTT”库。(共享单车和扫码端都需要添加)pinpong库中添加“舵机”和“灯带”库。(共享单车端)用户库中添加语音合成(共享单车端)、二维码解码库(扫码端)。
添加用户库:在添加库面板中切换到“用户库”选项卡,在搜索库中输入:“语音合成”“二维码解码”,可搜索到对应的库,并添加相应的库。
电路连线
共享单车端
扫码端
编程代码
共享单车端
扫码端
结构设计
本项目作品结构设计主要用于固定单车模型及单车端的二维码屏幕。
结构件采用激光建模软绘制一个盒子(尺寸:300*110*45),如下图所示,分别在前面板、后侧面板预留:孔位①舵机固定位、孔位②语音合成模块固定位、孔位③行空板拓展板固定位、孔位④穿线孔。
制作安装
步骤1:激光切割出上述设计图中的结构件、所需器材、安装工具。
步骤2:用四根铜柱固定在语音合成模块底部和行空板拓展板底部。
步骤3:将步骤2中安装好铜柱的语音合成模块及拓展板安装在结构件顶板上。
步骤4:将舵机安装在结构件前面板上
步骤5:拼接除前面板的结构件为盒体,安装电池,并电池供电线穿孔。
步骤6:安装前面板
运行效果
分别对共享单车端和扫码端上电,单车端初始状态如图所示,显示开锁二维码,车锁关闭状态,LED亮红色灯。
按下扫码端A键,扫描共享单车二维码,车锁开启状态,识别后LED亮绿灯,扫码端显示车辆为骑行状态。
骑行完毕后按下A键扫码端扫描共享单车二维码,单车端恢复初始状态,扫码端显示还车完毕。
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