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日前,国家中小学智慧教育平台上线了《义务教育信息科技课程教学指南》及配套资源,为帮助大家更好的开展实验活动教学,蘑菇云针对“指南”里“物联网实践与探索 八年级全一册”部分制作了一个系列实操活动教程。主要选取“第三单元 简单物联功能实践”,重点介绍物联网基本功能,内容贴合“指南”学习活动中的实操项目和探究内容,旨在为老师提供更加清晰的操作步骤和教学内容,帮助老师更方便的开展课堂。
第14课 远程控制更便捷
利用物联网技术,人们不仅可以收到门铃远程通知,还可以实现远程控制开锁功能。本项目就是利用实验盒搭建物联网系统,模拟远程控制门锁过程,展示控制在物联系统中的作用。
模拟实现远程控制门锁功能
活动目标
学习目标
了解物联网中反馈控制控制的实现过程,知道反馈与控制的关系。
通过远程控制开锁功能的模拟,体会控制在物联系统中的作用。
实操目标
用户端采集按键状态,发送控制指令到服务器,门锁端收到服务平台的消息后控制舵机转动模拟门锁开关。
活动准备
硬件清单
实验盒x2
USB线x2
舵机 X1
软件使用:Mind+编程软件
下载地址:https://www.mindplus.cc
活动过程
本次活动需要使用两个实验盒分别模拟用户端的移动设备和门锁端,利用MQTT(SIoT)服务器实现用户端按下按钮远程控制门锁端连接的舵机旋转,模拟打开门锁。
1. 硬件连线
拿出门锁端实验盒,将舵机3P线接到P21引脚,舵机可安上舵机盘便于观察。
长按ON/OFF按钮分别启动两实验盒,并用USB线连接到计算机。
2. 准备软件
按照下图步骤,设置Mind+软件编程方式为Python代码编程。
3. 网络配置
本次活动需要利用实验盒(两个)构建小型局域网,要确保使用的两个实验盒和计算机处于同一局域网中。搭建方法参考13课介绍以及实验环境,将实验盒接入无线网络,并查看记录IP地址,确保他们在同一局域网下(即以点分隔的前面三个数字相同)。
4. 编写程序
现在,我们来编写程序搭建项目,实现远程通知功能。
step1:分析框架,明确设备功能。
远程控制门锁的功能实现包含输入、计算、输出模块,输入为用户端采集按键状态,并发布数据到服务器;输出是门锁端实验盒订阅主题,然后在接到消息后使舵机旋转模拟开门;而计算模块则是MQTT(SIoT)服务器,服务器可以在计算机上运行也可以直接运行在实验箱上,这里我们直接选择运行在实验箱(门锁端)上。
step2:开启物联网服务,创建主题。
拿出门锁端实验盒,使用无线IP进入网页菜单,然后在“应用开关”部分开启物联网服务,并单击“打开页面”,进入数据管理页。
进入数据管理页后创建主题“siot/Door Lock”。
step3:编写程序。
程序分为用户端和门锁端,用户端检测到A键被按下时向服务器对应主题发布指令”open”,门锁端接收到对应指令后控制舵机旋转模拟开锁过程。
用户端核心程序如下图所示:
说明:上程序中的siot.publish_save()函数是向主题发布消息的同时把数据保存在服务器的数据库里面,如果只发布消息的话可以使用siot.publish()函数。
门锁端核心程序如下图所示:
注意:可直接将第三单元第十四课资源文件夹中对应的程序文件拖入“项目中的文件”使用。
5. 运行程序
分别在门锁端和用户端Mind+中运行程序,终端显示“连接成功”。
运行程序后,当按下用户端实验盒A键,门锁端显示“门已打开”,同时门锁舵机转动,模拟门锁打开。
6.测试及活动记录
接下来,同学们可以分组根据实践记录表操作,同时将关键信息和思考记录在表格中。
[实践操作]填写实践记录表:
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