第二單元第四課實(shí)現(xiàn)燈光警報(bào)呼叫器八年級(jí)上冊(cè)信息科技?xì)g迎來(lái)到我們的信息科技課程！今天我們將學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)燈光警報(bào)呼叫器，這個(gè)裝置能夠幫助老年人在緊急情況下呼叫幫助。通過(guò)本課學(xué)習(xí)，我們將掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本應(yīng)用，并了解信息科技如何服務(wù)于社會(huì)需求。教學(xué)目標(biāo)理解工作原理理解燈光警報(bào)呼叫器的工作原理，能用算法邏輯描述并實(shí)現(xiàn)其功能，培養(yǎng)信息意識(shí)與計(jì)算思維。硬件與程序設(shè)計(jì)能基于主控板與傳感器進(jìn)行硬件連接、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。社會(huì)應(yīng)用思考能結(jié)合生活情境思考呼叫器在社會(huì)中的應(yīng)用，增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。聚焦：燈光警報(bào)呼叫器的功能我們已經(jīng)完成了燈光警報(bào)器的"燈光部分"和"警報(bào)部分"，那么呼叫功能如何實(shí)現(xiàn)呢？如果老人摔倒在臥室，如何能讓客廳的家人第一時(shí)間獲知？呼叫器和警報(bào)器之間如何“通信”？本課我們通過(guò)一個(gè)主控板上的按鍵來(lái)控制另一個(gè)主控板上的液晶顯示屏顯示信息、發(fā)出警報(bào)聲響，且與其連接的LED燈不停閃爍，再通過(guò)按鍵控制停止警報(bào)，最終完成燈光警報(bào)呼叫器。傳統(tǒng)呼叫器的局限性生活中有很多緊急呼叫設(shè)備，用來(lái)幫助老年人呼叫或?qū)で髱椭?。傳統(tǒng)的貼墻式一鍵呼叫器通過(guò)按鈕安裝在老年人附近墻面，通過(guò)線路接通呼叫器的另一端（警報(bào)器）。局限性老年人必須在按鈕附近才能使用，活動(dòng)范圍受限，無(wú)法滿足現(xiàn)代老年人的多樣化需求。智能呼叫器的發(fā)展隨著物聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展，智能一鍵呼叫器不斷被開發(fā)。主要形態(tài)腕式呼叫器頸掛式呼叫器傳輸方式藍(lán)牙2G/4G網(wǎng)絡(luò)其他無(wú)線傳輸功能特點(diǎn)腕式：配備心率傳感器，可監(jiān)測(cè)心率變化頸掛式：以報(bào)警功能為主，有的可實(shí)現(xiàn)防跌倒自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警我們的課堂任務(wù)

基于對(duì)老年人一鍵呼叫器的認(rèn)識(shí)，本課將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易的燈光警報(bào)呼叫器。呼叫器控制按鈕在臥室老年人手中警報(bào)器安裝在客廳需要兩個(gè)主控板實(shí)現(xiàn)呼叫和報(bào)警功能

這種設(shè)計(jì)能夠讓老年人在臥室內(nèi)隨時(shí)呼叫幫助，而家人在客廳能夠及時(shí)收到警報(bào)。議一議：生活中的應(yīng)用思考：大家在日常生活中的哪些場(chǎng)合看到過(guò)燈光警報(bào)呼叫器?燈光警報(bào)呼叫器除了可以用于照顧臥床的老年人，還可以應(yīng)用在哪些場(chǎng)合?醫(yī)院病房中的呼叫按鈕，方便病人隨時(shí)呼叫醫(yī)護(hù)人員工廠生產(chǎn)線上的緊急停機(jī)按鈕，保障工人安全學(xué)校教室內(nèi)的緊急求助按鈕，應(yīng)對(duì)突發(fā)情況電梯電梯內(nèi)的緊急呼叫按鈕，遇困及時(shí)求救自主探究：補(bǔ)充流程圖

我們的燈光警報(bào)呼叫器主要分為兩部分，一部分是呼叫器，另一部分是警報(bào)器。

呼叫器的作用是通過(guò)按鈕控制是否呼叫，如果按下按鈕，警報(bào)器接收到信息，便會(huì)使LED燈閃爍、蜂鳴器響鈴以及液晶顯示屏顯示警報(bào)信息。

下面我們用自然語(yǔ)言描述燈光警報(bào)控制器的算法邏輯，并將燈光警報(bào)控制器的算法流程圖補(bǔ)充完整。根據(jù)自然語(yǔ)言描述補(bǔ)全流程圖：是否呼叫→按鈕按下→發(fā)布高電平警報(bào)器接收→判斷是否=1若=1→LED閃爍、蜂鳴器響、LCD顯示報(bào)警否則→LCD顯示"安全"循環(huán)執(zhí)行目標(biāo)：通過(guò)補(bǔ)全流程圖，理解條件判斷、循環(huán)執(zhí)行、信息傳輸?shù)倪壿嫞囵B(yǎng)計(jì)算思維能力。合作探究：硬件搭建與程序設(shè)計(jì)1.準(zhǔn)備硬件主控板×2、LED燈x12.連接硬件呼叫器：主控板直接與電腦相連；警報(bào)器：主控板連接LED；3.編寫程序-呼叫器首先，編寫老年人手中的呼叫器程序。(1)選擇“Python主程序開始”模塊，開啟呼叫器3MOTT保轉(zhuǎn)連接永3MQTTOK搜警檢測(cè)程序。(2)使用通信模塊，構(gòu)建呼叫器和警報(bào)器之間的通信關(guān)系。(3)使用“如果……那么執(zhí)行……”模塊，將按鈕A按下的判斷放入模塊中進(jìn)行判斷。(4)在按下按鈕A后，我們直接讓MQTT發(fā)布“有警報(bào)”消息到SIOT平臺(tái)，省去教材中的繁瑣引腳模擬數(shù)值步驟。(5)拖入等待3秒模塊，保證通信不會(huì)一直執(zhí)行，而是每秒執(zhí)行一次。(6)將整個(gè)“如果……那么執(zhí)行……”模塊放入循環(huán)模塊中，保證通信循環(huán)進(jìn)行。3.編寫程序-警報(bào)器(1)選擇“Python主程序開始”模塊，開啟警報(bào)器程序。(2)初始化定義蜂鳴器和液晶顯示屏的狀態(tài)。(3)初始化警報(bào)器通信模塊。(4)添加一個(gè)“循環(huán)執(zhí)行”的空模塊，這個(gè)模塊雖然是空模塊，但其并行線路是同步在主程序右側(cè)的。這樣做的原因是循環(huán)執(zhí)行的具體內(nèi)容過(guò)多，避免程序太冗長(zhǎng)，故設(shè)置一個(gè)空模塊與并行模塊一起實(shí)現(xiàn)我們想要的功能。(5)編寫“循環(huán)執(zhí)行”模塊內(nèi)的并行模塊，也就是我們的警報(bào)器接收到報(bào)警檢測(cè)信息并且發(fā)起警報(bào)的內(nèi)容。首先是警報(bào)器接到呼叫器的報(bào)警檢測(cè)主題，設(shè)置一個(gè)全局變量“是否有報(bào)警”（0為默認(rèn)無(wú)警報(bào)），如果接收到的消息是“有警報(bào)”，則給全局變量賦值為1，開啟警報(bào)。(6)采用“如果……那么執(zhí)行·…”模塊來(lái)判斷“是否有報(bào)警”變量是否為1，若為1，執(zhí)行警報(bào)信息（警報(bào)信息是組合本單元前三課的內(nèi)容）。4.運(yùn)行調(diào)試。程序編寫完成后，將呼叫器的程序在代表呼叫器的主控板上運(yùn)行，將警報(bào)器的程序在代表警報(bào)器的主控板上運(yùn)行。若警報(bào)器初始顯示的是“安全”文字和微笑的表情，然后在呼叫器上按下按鈕A，警報(bào)器顯示“報(bào)警”文字，表情也從微笑變成緊張，同時(shí)蜂鳴器響起，LED燈閃爍，則說(shuō)明我們的燈光警報(bào)呼叫器預(yù)設(shè)的功能已完全實(shí)現(xiàn)。能量加油站：高電平與低電平數(shù)字電路中的電平高電平一般是5V，用1代替低電平一般是0V，用0代替"1"指高電平，"0"指低電平。電流從高電平流向低電平，用電器才能收到信號(hào)并開始工作。重要概念：在主控板中，如果給一個(gè)引腳通高電平，對(duì)應(yīng)的功能就會(huì)發(fā)生作用。這是我們控制電子設(shè)備的基礎(chǔ)原理。課堂檢測(cè)1為什么呼叫器需要兩個(gè)主控板？思考：分別負(fù)責(zé)哪些功能？為什么不能用一個(gè)主控板實(shí)現(xiàn)？2高電平和低電平的區(qū)別？思考：它們各自代表什么？在電路中如何發(fā)揮作用？3如何實(shí)現(xiàn)"自動(dòng)停止報(bào)警"？思考：需要修改流程圖的哪些部分？可以添加什么傳感器？請(qǐng)?jiān)谛〗M內(nèi)討論這些問(wèn)題，然后分享你們的想法。這些問(wèn)題將幫助我們更深入地理解燈光警報(bào)呼叫器的工作原理。拓展應(yīng)用：升級(jí)我們的呼叫器應(yīng)用場(chǎng)景拓展醫(yī)院病房：患者呼叫護(hù)士工廠安全：緊急停機(jī)按鈕校園應(yīng)急：教室求助系統(tǒng)功能升級(jí)方向加速度傳感器→自動(dòng)跌倒報(bào)警心率傳感器→健康監(jiān)測(cè)手機(jī)APP/微信推送→家人實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)警思考：你能設(shè)計(jì)出一個(gè)更智能、更人性化的呼叫器嗎？它應(yīng)該具備哪些功能？課堂小結(jié)知識(shí)回顧呼叫器與警報(bào)器的分工MQTT通信機(jī)制高電平與低電平的作用流程圖中的條件判斷