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信息科技教材八上（苏教版）物联网传感技术一节中“传感器的选择和应用”安排了“模拟倒车雷达的工作过程”的实验。该实验内容主要介绍了在物联系统中，如何根据需求和传感器特点来选择合适的传感器，重点学习超声波传感器，了解超声波传感器的测距原理，使用超声波传感器模拟倒车雷达工作过程。
实验设计：
教材中“实验室”栏目中只给出了“模拟倒车雷达工作过程”实验。我们根据教材内容增加了“智能停车场”实验。经分析两者关系如下：智能停车场是通过设定距离阈值来判断车位有无停车的简单逻辑；“模拟倒车雷达”则是通过分区段间阈值来提醒用户距离车位的距离的复杂逻辑。综上所述实验设计如下：
实验1：制作测距仪，解决实际问题（测桌高，测身高）。
实验2：模拟智能停车场实验。
实验3：模拟倒车雷达工作过程实验。
实验效果：
教学建议：
本课教学内容分三个层次任务，教师课根据自己实际情况选用。
任务一：使用行空实验盒配套传感器完成超声波传感器测距，并将测量结果显示在屏幕上。并使用该测量工具尝试测量课桌高度和同学身高的测量方案。
任务二：使用行空实验盒+外接超声波传感器完成课本（P31）模拟智能地下停车场实验。（选做）
任务三：使用行空实验盒配套传感器完成模拟简易倒车雷达工作过程（必做），添加摄像头调用Opcv库模拟汽车倒车影像（选做）。
知识储备：
（1）超声波：超声波是声波的一部分，是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波，它和声波有共同之处：都是由物质振动而产生的，并且只能在介质中传播。在自然界中，蝙蝠是利用超声波的能手，它通过发射和接收超声波在黑暗中飞行并捕捉食物。
（2）超声波测距原理：由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回；超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据时间差测距法。
超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。
（3）超声波传感器：我们使用的超声波传感器是HC-SR04，其性能比较稳定，盲区为2cm，是HC-SR04超声波传感器。
在使用HC-SR04超声波传感器时，应先将其插在电路板上后再通电，避免产生高电平的误操作。针脚定义，如表所示。
01
实验一：制作测距仪解决实际问题
实验目的：
（1）认识超声波、超声波传感器，学习超声波传感器测距原理。
（2）利用传感器制作简易测距仪。
（3）能够根据实际设计超声波测距方案。
需求分析：
（1）利用超声波传感器制作简单测距仪，并将测距结果屏幕显示
（2）能够根据实际情况，设计合理的测距方案。
技术分析：
利用超声波检测出与目标物体的距离，并实时在行空板屏幕显示。
实验器材：
（1）行空板M10实验盒
（2）超声波传感器HC-SR04
（3）Mind+编程软件
操作步骤:
Step01:认识超声波传感器HC-SR04，观察超声波传感器，识别四根引脚（vcc、gnd、trig、echo）。其中vcc电源正极，gnd电源负极，trig输入端（超声波发射端），echo（超声波接收端），工作时超声波发射器（trig）向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回；超声波接收器（echo）收到反射波就立即停止计时，再根据公式s=340×t/2计算出距离。具体过程如下图所示。
Step02:连接电路：将超声波传感器插入实验箱上方前端的超声波接口连接如下图所示。
Step03:编写程序读取测距值。
（1）环境部署：打开mind+软件，在“官方库”选项卡中添加“行空板”，在“用户库”中添加“行空板信息科技实验盒”。具体操作：点击扩展，切换到用户库选项卡在“用户库”的搜索栏中，选择实验盒用户库。输入用户库链接，选择实验盒用户库（链接：https://gitee.com/zhaoruiz/ext-unihiker-box）。入下图所示。
（2）编写程序：在用户库中找到ZRZ:行空板信息科技实验盒其高配功能指令拖拽指令“读取超声波距离指令”入下图所示。
编写程序完成测距屏幕显示功能，完整程序如下图所示。
（3）记录数据：对于不同目标物体进行测距测试，并记录相关数据。
探究：用手指分别堵在超声波传感器的两个孔位记录测量结果，得出相关结论。
（4）小组探究设计测量桌高和身高的方案，并分析这样设计的原因。
测量桌高方案：直接测量（桌高小于100cm）;测量身高方案：转换测量（身高大于100cm）
02
实验二：智能停车场
(超声波检测车位情况)
实验目的：
（1）超声波传感器检测设定距离阈值内有无车辆进入车位。
（2）车辆进入车位后，车位指示灯亮起，屏幕显示停车位场景。
需求分析：
（1）功能需求：超声波传感器能检测车辆是否进入车位，并对应亮起车位指示灯。
（2）界面需求：提供一个可显示停车场内，实时更新的车位空满示意图。
技术分析：
（1）超声波传感器检测固定距离内是否存在车辆并点亮对应车位指示灯。
（2）根据车位是否使用情况，屏幕实时更新停车场内示意图。
实验器材：
（1）行空板M10实验盒
（2）URM09-模拟量超声波传感器
（3）Mind+编程软件
操作步骤:
Step01:认识超声波传感器URM09，观察超声波传感器，识别三根引脚（A,+,-）其中A是信号口，+电源正极，-电源负极。
Step02:连接电路：将超声波传感器插入实验箱P21、P22（如下图①②）接口，具体连线如下图所示。
Step03:编写程序读取测距值。
（1）环境部署：打开mind+软件，在“官方库”选项卡中添加“行空板”，在“pinpong”库中添加“模拟超声波测距传感器”。具体操作：点击扩展，切换到“pinpong”库选项卡，选择“模拟超声波测距传感器”库。如下图所示。
（2）车位逻辑表：依据三个车位是否停放车辆，填写车位逻辑表如下（红—A；黄—B；绿—C）
（3）编写程序：超声波传感器指令如下
分别初始化两个超声波传感器如下所示
依据上述逻辑表编写程序逻辑如下
Step04：设计车位示意图，并完成屏幕显示。
（1）根据功能需求设计四种情况下的车位示意图。
（2）添加图片到文件系统中，拖过拖拽方式将四个车位文件拖拽到文件系统中，如下图所示。
（3）程序中添加显示图片及更新图片指令，完整程序如下图所示。
03
实验三：模拟倒车雷达
实验目的：
（1）通过超声波传感器模拟倒车雷达的工作过程。
（2）借助opencv库驱动摄像头模拟汽车倒车影像。
需求分析：
（1）功能需求：能够实时提供车体与车库端的距离数据；能够实时观测车体与车库的影像数据。
（2）界面需求：制作一个可显示测距数据及倒车影像的屏幕，便于读取相关数据辅助倒车。
技术分析：
（1）检测车体与障碍物之间的距离数据，行空板屏幕显示。
（2）摄像头采集的图像实时传输到行空板屏幕显示。
实验器材：
（1）行空板M10实验箱
（2）超声波传感器HC-SR04
（3）逻辑摄像头
（4）Mind+编程软件及铜柱及辅助结构件
Step01:编写程序驱动车体，在用户库中添加“信息科技实验盒”库，这里不再赘述，从“高配”指令中添加电机驱动指令，如图所示。
逻辑关系表：设L为车位与倒车雷达之间的距离，示例逻辑如下表，实验室也可根据自己情况重新设定。
编写不同距离的程序，25-50区间的程序如下。
Step02:点击拓展，在官方库中添加OpenCV库如下图所示。
由于本程序中既涉及到视频又涉及到主程序中小车的运动，为避免视频卡死，将视频采集定义线程。多线程指令在行空板指令集中，如下图所示。
Step03:编程实现功能，主程序循环部分运行前线程thread1，循环中执行测距检测判断逻辑。完整程序如下所示（选做）
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