信息科技实验（苏教版）——模拟远程控制单盏路灯系统
本帖最后由 hnyzcj 于 2024-12-8 08:56 编辑https://www.bilibili.com/video/BV1e5BSYcEEE/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=fe996739618b6518b98af552f0442b64教材再现：信息科技教材八下（苏教版）第四单元物联网数据处理探索1“物联系统原型的搭建”安排了实验“模拟远程控制单盏路灯系统”。该实验旨在通过模拟远程控制单盏路灯系统，帮助大家理解物联系统中的智能控制。在智能开发板和实验平台（SIOT）之间需要实现数据的双向传输，并对路灯进行远程控制。实验设计：实验1：模拟远程控制单盏路灯系统，利用实验套盒测量环境光线值，将其发送到SIOT平台上；通过可通过SIOT平台反向控制本地端实验套盒上的红色LED开关。实验2：在实验1的基础上，增加“模式控制开关”（虚拟按钮方式）及“阈值调整”（AB按键）。当模式为“自动模式”时本地实现智能开关灯；当模式为“手动模式”时远程实现网络开关灯。实验效果：教学建议：根据对教材的理解和分析本课教学内容分两个层次任务具体如下所示实验1：必做内容，需理解本地智能终端与物联网平台SIOT之间的双向数据传输的关系，通过这种双向数据传输分别实现对环境光数据的查看及LED灯的控制。实验2：选做内容，增加模式识别功能：自动和手动两种模式。其中自动模式为本地自主控制，提供阈值调整及环境光数据上传SIOT平台功能；手动模式为远程控制，提供环境光数据上传SIOT平台及SIOT平台发送控制信号开关智能终端的LED。上述两个实验教师可根据教学实际情况进行安排，实验1必做，实验2选做。若感觉实验2难度较大教师可下发程序学生自主体验或教师展示学生观看，体验到两种工作模式的差异即可。知识储备：（1）MQTT：为了实现万物互联我们需要一个公共的通用的协议来实现，就像不同国家说着不同语言的人为了沟通得选取一种大家公认的语言来进行交流。物联网系统的道理与之相同，这里的语言对应物联网系统中的协议，搭建物联网系统可通过很多协议来实现，常用的物联网应用层协议包括MQTT、HTTP、XMPP、CoAP等。这里我们采用的是MQTT，通过该协议，我们可以在物联网上传输消息。MQTT是一个基于客户端—服务器的消息发布/订阅传输协议，服务器就是我们要搭建的物联网平台的载体。客户端可以是信息发布者或订阅者。每个客户端都可以连接到服务器。举个例子，邮局大家都不陌生，我们可以到邮局寄信和收信。当我们寄信时，对于邮局而言我们就是信息发布者，当收信时我们就成了订阅者。同时，无论是寄信者还是收信者，我们都是客户。而邮局这个收寄信的平台就是所谓的服务器，为我们提供收信和寄信的服务。当发布者具有要分发的新数据时，它会将包含数据的控制消息发送到服务器。然后，服务器将信息分发给已订阅该主题的任何客户端。发布者不需要有关于订阅者数量或位置的任何数据，而订阅者又不必配置有关发布者的任何数据。另外，MQTT传输的消息可分为：Topic和payload两部分（1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅后，就会收到该主题的消息内容（Payload）；（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要接收的内容。（2）SIoT：一个为教育定制的跨平台的开源MQTT服务器程序，SIoT支持Win10、Win7、Mac、Linux等操作系统，一键启动，无需用户注册或者系统设置即可使用。SIoT也是为了帮助中小学生理解物联网原理，并且能够基于物联网技术开发各种创意应用。因为其重点关注物联网数据的收集和导出，是采集科学数据的最好选择之一。这里，于行空板而言，SIoT应用程序已经被内置在了板子上，因此在使用时，我们可直接在应用开关内通过点击它来开启服务。同时，为了便于它的使用，我们开发了名为“SIoT”的Python库，旨在通过编写Python程序来连接MQTT服务器以及实现消息的传输。在实际使用时，开启SIoT服务的行空板我们就可以当作一台服务器，连接传感器以检测数据的行空板（设备）我们可以当作客户端。注：本次实验中，我们在同一块板子上既开启SIoT服务，又连接传感器来检测数据，那么它既是客户端又是服务器。
实验一：模拟远程控制单盏路灯系统实验目的：（1）理解物联系统中智能终端和物联平台的关系及数据流向。（2）编程实现智能终端与物联平台间的数据双向传输。需求分析：（1）智能终端的光线传感器检测环境光数据，发送SIoT物联网平台；SIoT物联网平台发送控制指控控制智能终端LED的开关。（2）屏幕显示实时检测到的环境光数据及开灯和关灯两种状态的图像。技术分析：终端采集光线数据发送物联网平台，物联网平台发送控制指令控制终端LED。实验器材：（1）行空板M10实验盒（2）Mind+编程软件实验一操作步骤环节一：提供如下图所示的数据流向图请学生根据此次实验的需求标注数据流向。环节二：实验平台连网、登录SIoT订阅主题。（1）行空板通过USB线与电脑连接（2）打开浏览器在地址栏输入：10.1.2.3（注：务必等行空板出现LOGO再登录）（3）登录行空板后台管理界面后依次按下列步骤操作可获取该热点下的IP，并记录该IP。（4）鼠标点击“应用开关”进入SIoT服务界面，启动服务。（5）鼠标点击“打开页面”按钮后进入SIoT登录界面。账号：siot,密码：dfrobot。（6）建立订阅主题（7）查看主题的数据及发送控制指令环节三：部署环境，编写程序，（1）打开mind+ 编程软件，点击“扩展”在“官方库”中添加“行空板”和“MQTT-py”库。（2）编写初始化部分的程序，如图所示完成相关设置（3）主程序部分：发送智能终端采集的环境光数据发送到SIoT平台上。（4）接收SIoT平台“控制开关”主题发送来的控制指令，具体程序如下图所示。
（1）信息科技实验（苏教版）——声音数据的采集及可视化（2）信息科技实验（苏教版）——模拟倒车雷达工作过程
（3）信息科技实验（苏教版）——模拟公交卡充值扣费过程
（4）信息科技实验（苏教版）——体验智能开发板连接Wi-Fi
（5）信息科技实验（苏教版）——探究蓝牙的数据传输距离
（6）信息科技实验（苏教版）——模拟本地控制单盏路灯系统
模拟远程控制单盏路灯系统（模式控制）
本帖最后由 hnyzcj 于 2024-12-8 09:09 编辑实验二：模拟远程控制单盏路灯系统（带模式选择）实验目的： 在实验1的基础上，增加“模式控制开关”（虚拟按钮方式）及“阈值调整”（AB按键）。当模式为“自动模式”时本地实现智能开关灯；当模式为“手动模式”时远程实现网络开关灯。两种模式下都可以进行阈值调整。
需求分析：（1）界面需求：显示路灯状态、环境光强度、环境光阈值相关数据的现实。（2）功能需求：增加模式转换功能实现本地控制与远程控制的相互切换。
技术分析：（1）模式切换的算法逻辑；（2）定义全局变量“环境光阈值”、“控制模式”传递参数。
实验器材： （1）智能开发板行空板M10实验盒1块 （2）Mind+编程软件实验二操作步骤Step01:程序初始化：定义变量、相关控件、建立主题。变量：光线强度、光线强度阈值并赋初值500、控制模式。控件：B1、B2为屏幕设定的按钮，yz（阈值）、gxz（光线值）、zt（状态）为文本，p为图片Step02:核心程序模式切换代码自动模式下主程序远程控制下程序阈值调整程序：Step03:测试运行，分别在手动模式和自动模式两种不同条件下测试，调整光线强度阈值，实现模拟不同光线场景下的路灯本地和远程控制系统。
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