【掌控小度】小度智能音箱与掌控板“本地物联”
https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/forum/202003/23/172112guvouox1ocmuzfx1.png
一、基本信息
作品名称小度智能音箱与掌控板“本地物联”
作者姓名宋秀双
作者单位河北省涿鹿县涿鹿中学
教材名称《万物智控》
教材类型自编教材
教材简介高中信息技术人工智能、编程设计
执教年级高二
课时长度2课时
涉及器材小度智能音箱、掌控板
涉及软件小度技能开放平台、Mind+软件、Siot物联网
文件清单教学设计、教学课件、演示视频、任务单、评价表、配套代码
二、作品内容小度智能音箱与掌控板“本地物联”
【硬件搭建】
掌控板连接扩展板，电磁继电器接在P1口。小度智能音箱按使用说明配置好。注意：登录小度音箱的帐号与登录小度音箱开发平台的帐号为同一个，进行调试。
【作品功能】
实现通过小度智能音箱控制台灯(220V)的亮与灭。结合“【掌控小度】开启小度智能音箱与掌控板“智控”之旅”课堂，学习本地物联网Siot的使用。
【教学内容】
本课主要内容是设计小度智能音箱控制掌控板开关台灯，目的是让学生通过小度音箱开发平台对Python编程实现简单应用，通过Mind+实现WIFI连接，本地物联网Siot使用，电磁继电器的使用。
【学情分析】
高二年级学生，对编程及网络使用已经有一定的基础，先通过TinyWebDB微数据库进行小度音箱与控掌控板简单连接，逐步过渡到使用MQTT物理网进行连接，先控制彩灯，再到电机、舵机、电磁继电器……，从此开启智控万物。
让学生亲身体验人工智能技术的应用给我们的生活带来的方便，并尽量通过讨论、实践与想象设计，发挥学生的能动性，使全体学生都能自主探索并获取新知。
【教学目标与要求】1. 知识与技能学习小度智能音箱开放平台使用，Python编程简单应用，本地物联网Siot使用,Mind+实现WIFI连接。2. 过程与方法（1）通过视频展示、亲自实践、创意设计等环节，提高对语音智能控制及其应用的认识；（2）通过对实验器材LED灯、电机、舵机、电磁继电器等的实践，了解本地物联网Siot使用，并设计相关的语音人工智能控制实际应用。
3. 情感、态度与价值观（1）在体验与实践相结合的过程中感受语音人工智能控制的应用，产生并保持学习的兴趣；（2）通过分组讨论、小组合作等方式开展多种形式的团队合作，培养学生的动手能力、解决实际问题的能力，提高团队协作能力；（3）通过对创意设计的交流与展示，培养学生的创新能力与语言表达能力；（4）能辩证地认识语音人工智能控制对社会发展、科技进步和日常生活产生的影响。
【教学重点与难点】重点：小度智能音箱控制掌控板的设计与应用。难点：本地物联网Siot的原理及使用方法。
【教学方法与手段】体验式教学。通过制作一个小度智能音箱控制掌控板来了解其语音控制技术，对本地物联网Siot进行全面的剖析。
【教学准备】1、准备百度帐号：https://dueros.baidu.com/open，小度智能音箱开放平台（DuerOS智能设备开放平台）。2、准备本地物联网Siot安装程序3、小度音箱、掌控板、扩展板、电磁继电器、旧台灯（220V）【教学过程】一、演示小度智能控制台灯（课前）教师活动：演示小度智能控制台灯220V,通过本地物联网Siot
因暂时未完成内网到外网的透传，所以没有视频。
学生活动：思考、讨论。
二、本地物联网Siot——工作原理讲解
SIoT是一个针对学校场景的开源免费的MQTT服务器软件，可一键创建本地物联网服务器，摆脱联网困扰。
与Mind+结合可以让小学生到高中生都可以轻松上手物联网。下载链接版本V1.2：
[*]windows 32&64位系统[点击下载]
[*]Mac系统[点击下载]
[*]linux系统[点击下载]
[*]虚谷号系统[点击下载]
[*]以上所有系统合集[点击下载]
学生活动：参考例程：【SIoT实例:智慧农场】基于mind+掌控板实时模式，了解本地物联网Siot的应用。
三、学思践悟——走近小度智能音箱教师活动：指导学生登陆开放平台https://dueros.baidu.com/open
学生活动：复习自定义技能中配置服务，利用“百度云CFC”自定义“空函数”1、打开本地物联网Siot服务。
2、查看本地ip地址，新建主题及端口映射用。3、新建主题登陆192.168.31.142:8080对代码进行主题修改3、打开路由端口转发，内网透传，将本地端口1883映射到外网。
4、发现问题无线路由（192.168.1.2）还有上一层，中国移动智能网关（192.168.1.1），这个网关没有透传能力，并且他把我的IP地址NAT到了他的大局域网中。
启发同学们思考、讨论，是否有办法，将192.168.31.142:1883映射到外网。已解决的是通过无线路由的端口设置已，将192.168.31.142的1883端口映射到了192.168.1.2上1883端口。但再往上如何处理。同学们利用已有知识，及通过网上查询，整理解决办法，并不断尝试。
以下代码为Python2.7
#!/usr/bin/env python2
# -*- encoding=utf-8 -*-
import sys
from dueros.Bot import Bot
from dueros.directive.Display.RenderTemplate import RenderTemplate
from dueros.directive.Display.template.BodyTemplate1 import BodyTemplate1
import dueros.paho.mqtt.client as mqtt
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf8')
class Test(Bot):
def __init__(self, request_data):
super(Test, self).__init__(request_data)
self.add_launch_handler(self.launch_request)
self.add_session_ended_handler(self.ended_request)
def launch_request(self):
"""
打开调用名
"""
self.wait_answer()
template = BodyTemplate1()
template.set_title('控制台灯')
template.set_plain_text_content('为您打开台灯')
template.set_background_image('https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/forum/202004/03/220658jy93iiy9b89p9a8i.jpg')
template.set_token('0c71de96-15d2-4e79-b97e-e52cec25c254')
renderTemplate = RenderTemplate(template)
on_publish("xiaodu/light", "1", 0)#0代表保存在服务器上
return {
'directives': ,
'outputSpeech': r'为您打开台灯'
}
def ended_request(self):
"""
关闭调用名
"""
self.wait_answer()
template = BodyTemplate1()
template.set_title('控制台灯')
template.set_plain_text_content('为您关闭台灯')
template.set_background_image('https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/forum/202004/03/220658jy93iiy9b89p9a8i.jpg')
template.set_token('0c71de96-15d2-4e79-b97e-e52cec25c254')
renderTemplate = RenderTemplate(template)
on_publish("xiaodu/light", "0", 0)#0代表保存在服务器上
return {
'directives': ,
'outputSpeech': r'为您关闭台灯'
}
MQTTHOST = "***.***.***.***"
MQTTPORT = 1883
mqttClient = mqtt.Client()
# 连接MQTT服务器
def on_mqtt_connect():
mqttClient.connect(MQTTHOST, MQTTPORT, 60)
mqttClient.loop_start()
# publish 消息
def on_publish(topic, payload, qos):
mqttClient.publish(topic, payload, qos)
#print(topic)
# 消息处理函数
def on_message_come(lient, userdata, msg):
print(msg.topic + " " + ":" + str(msg.payload))
# subscribe 消息
def on_subscribe():
mqttClient.subscribe("xiaodu/light", 1)
mqttClient.on_message = on_message_come # 消息到来处理函数
def handler(event, context):
on_mqtt_connect()
#on_publish("12IZ3JpWR", "Hello MQTT!", 0)#0代表保存在服务器上
#on_subscribe()
bot = Test(event)
result = bot.run()
return result
四、自学探究自学本地物联网Siot使用：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-281102-1-1.html引导学习不断测试，发现问题。是否能利用本地物联网订阅功能，触发小度响应。
五、Mind+程序设计
1、Mind+连接Easy IOT物联网
六、进行测试
1、模拟测试
2、真机测试
七、发布上线
八、总结提升——憧憬未来
能使用物联网，就可以开启智联万物了。同学们可以结合之前的学习内容，说说我们能不能继续完善，解决这节课存在的问题，引导学生说出下次我们要进行的内容，智联万物——电视机的使用。
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