初中湘电子版（2019）第10节 智能门铃——micro:bit蓝牙通信教案

这是一份初中湘电子版（2019）第10节 智能门铃——micro:bit蓝牙通信教案，共8页。教案主要包含了工作规划，调试程序，提出修改方案，小组交流等内容，欢迎下载使用。

课题
智能门铃——micr：bit蓝牙通信
单元
第三单元
学科
信息技术
年级
八年级
学习
目标
了解智能门铃的原理。
学会利用micr：bit蓝牙通讯进行编程，实现无线通讯。
重点
了解智能门铃的原理；学会利用micr：bit蓝牙通讯进行编程，实现无线通讯。
难点
学会利用micr：bit蓝牙通讯进行编程，实现无线通讯。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
前面我们学习了有关micr:bit开发板的有关知识，并制作了智能家居的“大脑”，我们是不是可以用micr：bit蓝牙通信功能，实现智能家居系统的各功能部件之间的通信，如按下门铃按键后, 卧室中的智能音箱可以提示有客人来访。这节课我们来试一试。
听老师讲解
调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础
讲授新课
活动任务
本节我们将通过智能门铃功能的实现来探究智能家居项目中如何实现两个micr:bit开发板之间的数据通信。
我的问题
(1)如何让多个功能部件协作构成一个家居场景？
(2)如何让micr:bit开发板连接多个电子元器件？
活动建议
完成智能家居系统中的智能门铃功能时，需要解决如下问题：
(1)、门铃按键的功能如何实现？
(2)、如何让开发板发出声音？
(3)、如何使按键部分与发声部分实现数据通信？
门铃功能可以简化为“门铃按键”和“门铃声音”两部分，考虑使用两块开发板来扩展系统功能。
要解决两块开发板之间的通信问题；其次，要为按键和蜂鸣器之间构建合理的逻辑关系；最后，编写出控制程序。
要注意两个开发板之间程序的逻辑关系和触发条件。
建议编程时先梳理出程序的逻辑结构，画出程序流程图，根据流程图编写程序。
活动过程
micr:bit开发板主要功能
LED
LED是指发光二极管。 micr:bit有25颗可独立编程的LED灯，你可以用它来显示文本，数字以及图像。
按钮
在micr:bit板的前面有2个按钮（A和B）。按下这些按钮，则可以运行编辑好的代码。你可以检测这些按钮被按下的时间。
引脚
在micr:bit连接器的边缘有25个外部接口，我们把这些接口称作“引脚”。 它可以用来为电机，显示屏，或者其他带引脚的电子元器件编程，或者是连接外部传感器控制代码。
光线传感器
通过反转LED屏幕，micr:bit进入输入模式。LED屏幕起到一个基础的光线传感器的作用，你可以用它来检测周围的环境光。
指南针
指南针是用于检测地球磁场，可以让你探测到micr:bit面对的方向。在使用之前，你需要校准指南针。
无线电
无线电可以让你在2块micr:bit之间进行无线通讯。用无线电发送信息到其他的micr:bit板子上，创建多人游戏以及更多有趣的发明！
蓝牙
一个BLE(蓝牙低能量）天线可以让micr:bit接收蓝牙信息。 这可以让micr:bit和电脑，手机以及平板进行无线通信。因此你可以用micr:bit控制你的手机，并且用你的手机发送无线代码到你的设备上。
USB接口
USB接口可以让你通过一根micr-USB线把你的micr:bit连接至电脑。这将给micr:bit供电，并且可以让你把代码脚本下载到micr:bit上。
一、工作规划
为了使开发板能够连接多个电子元器件，并实现通信连接的智能门铃功能，可对micr:bit开发板进行拓展，参考如下工作过程：
(1)编写利用按钮产生触发的程序；
(2)编程实现两个micr:bit开发板之间的蓝牙通信；
(3)编写在触发条件执行后，蜂鸣器发出声音的程序；
(4)调试程序，判断程序的合理性；
(5)组间评议，提出修改意见；
(6)根据建议，进行修改调整和高级创作。
二、为智能门铃编写按键引发的触发程序
1.按钮规划
智能门铃由两部分组成，分别是门铃按键和门铃声音。按键部分产生智能 门铃程序触发，当按钮A被按下时，触发激活智能门铃的操作；当按键B被按下时，触发向声音部分发送指令的操作。
请填写按钮功能的设计表。
2.程序规划
编程实现各按钮功能时，通过设置变量并控制变量的值，向机器传达不同的状态。
智能门铃按钮程序具体的变量设计参照下表,并填写完成。
“设置无线地址”指令
“设置无线地址”指令属于无线类别指令中，用来设置无线通信组的地址，一块好搭bit只能侦听一个组的地址，也就是在一个组里进行通信。参数默认是1，可以修改参数，范围为（0，255），在发送端和接收端都要使用
发送端指令
1.“无线发送数”指令
“无线发送数”指令属于无线类别指令，使用这个指令可以将指定的数值发送给其他好搭bit,属于发送端的指令。指令默认是0
2.“无线发送变量”指令
“无线发送变量”指令属于无线类别指令，第一个参数是变量名称，变量名称首字母必须为英文字母，第二个参数为变量的值，只能为数值。属于发送端的指令.
3. ”无线发送字符串”指令
“无线发送字符串”指令属于无线类别指令，使用这个指令可以将指定的字符串发送其他好搭bit。默认是“abcd”,可以根据需要进行修改。
接收端指令
1.“无线接收到数运行”指令
“无线接收到数运行”指令属于无线类别指令，使用这个指令用来判断当无线接收到数值时，运行这个指令里面的程序，接收端使用时与发送端“无线发送数“指令配合使用。参数是“receivedNumber”表示接收的数。
2“无线接收变量运行”指令
无线接收变量运行”指令属于无线类别指令，使用这个指令用来判断当无线接收到变量值时，运行这个指令里面的程序，接收端使用时与发送端“无线发送变量“指令配合使用。参数是“name”表示接收变量的名称，与发送端中“无线发送变量”里变量名称参数保持一致；“value”是变量的值。
3.“无线接收字符串运行”指令
“无线接收到字符串运行”指令属于无线类别指令，使用这个指令用来判断当无线接收到字符串时，运行这个指令里面的程序，接收端使用时与发送端“无线发送字符串“指令配合使用。参数是“receivedstring”表示接收的字符串。
试一试
展示智能门铃作品，谈谈你的设计思路。
三、编程实现两个开发板之间的蓝牙通信
设计智能门铃时，我们使用两块micr:bit开发板，两部分可以不用连接导线，通过无线通信实现“门铃按键”和“门铃声音”两部分的功能。
micr:bit 开发板的主芯片为蓝牙芯片，可以通过蓝牙通信实现开发板之间的数据交换。
智能无线门铃
发送端和接收端的程序都需要使用“无线设置地址“指令，设置成相同的地址。发送端程序需要使用”如果”和”比较“指令，首先判断按钮是否被按下，当按下时即“数字读取”指令的值为1时，无线发送字符“cming“；接收端使用“无线接收字符串运行”指令，里面使用蜂鸣器相关的指令。具体程序如下图所示
具体程序如下图所示
发送端：
接收端：
借助makecde图形化编程中的“无线方块”，可以完成开发板之间数据的发送与接收，如图所示。
为了实现开发板之间的数据通信，“无线设置组”积木方块应该在 micr:bit开发板开机时执行。
接收信息的开发板收到信息时，需要根据传递来的信息进行判断从而执行对应程序。
想一想
为了完成上述这个操作，接收信息的开发板应该选择图中的哪一个积木方块呢？
四、编写在触发条件执行后蜂鸣器发出声音的程序
micr:bit开发板没有板载的蜂鸣器，使用makecde进行模拟程序测试时, 模拟区的开发板能够使用计算机的音箱发出声音。
而创作实物产品时，为了发 出声音，可以使用鳄鱼夹连接micr:bit开发板和蜂鸣器，外接方法如图所示。
为了简化产品的连接电路，并能够扩展连接更多的电子元器件，可以不使用上图所示的连线方式，而是选择板载蜂鸣器的扩展板，通过micr:bit开发板的输入/输出数字模拟扩展口连接扩展板。
Rbtbit就是一款板载蜂鸣器的扩展板，如图所示。
将micr:bit开发板插到Rbtbit扩展板中，使用数据线将micr:bit开发板 与计算机连接，就可以编写程序进行蜂鸣器测试了。
编写蜂鸣器声音的程序可以使用makecde自带的“音乐方块”完成，从而实现如下功能：智能门铃的启动与关闭操作，用于转变门铃的开启和关闭状态；启动状态下，按下按键, 蜂鸣器能播放提醒音乐。
五、调试程序，提出修改方案
针对硬件结构和功能模块对程序进行调试和改进，使智能门铃呈现出更好的效果。
测试程序是否满足如下要求：
⑴ 控制端micr:bit开发板能否实现开启和关闭门铃的功能？ □是□否
(2)控制端micr:bit开发板在门铃开启的状态，能否发送信号？ □是□否
(3)两块micr:bit开发板间能否发送和接收信息？□是□否
(4)响应端micrrbit开发板能否判断接收到的信号以完成发声？ □是□否
(5)多次测试，两块micr:bit开发板程序能否稳定运行？□是□否
说一说
编程环节遇到了什么问题？采用了哪些解决办法？
六、小组交流、优化方案
同组的成员互相测试智能门铃作品，提出自己的改进建议。
针对同学的建议对程序进行梳理和修正，完成程序的优化。同时尝试给自己的作品添加更多的创意，如点击门铃时，使门铃可以显示笑脸等，从而让自己的智能门铃更加友好。
资料
Rbtbit扩展板
Rbtbit扩展板集成了驱动芯片，具有直流电机、步进电机、舵机的驱动能力。
Rbtbit扩展板板载RGB灯与蜂鸣器，同时把micr:bit空闲引脚全部引出，支持常见电子模块；自带电池座，集成锂电池升压、充电和保护芯片功能；
支持外部电源输入；支持扩展至Kittenbt机器人底盘以及乐高标准孔。
课堂练习
完成智能门铃的初步设计后，你能不能通过按键的组合为智能门铃切换提醒音乐呢？如何灵活地设置变量，实现按键的组合功能呢？
了解本节课的问题
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。

通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务。
通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。
学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报。
带着问题可更好的去解决问题
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。
通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务
培养学生独立完成练习的能力。
课堂小结
总结本节课所学内容
学生回答
梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力
板书设计
一、工作规划
二、为智能门铃编写按键引发的触发程序
1.按钮规划
2.程序规划
三、编程实现两个开发板之间的蓝牙通信
四、编写在触发条件执行后蜂鸣器发出声音的程序
五、调试程序，提出修改方案
六、小组交流、优化方案