信息科技实验（苏教版）——实现场馆人数控制模块功能

教材再现：

   信息科技教材八下（苏教版）第五单元物联网综合应用——组建智能阅览室简易物联系统，探索2“简易物联系统搭建”安排了实验“实现场馆人数控制模块功能”。该实验是“智能阅览室环境监测”系统中一个子系统，用户对校园智能化的需求有很多。对于阅览室有环境相关智能需求（温湿度控制、光线控制）需求；有场馆人数方面的控制。本实验利用智能实验盒M10及各种传感器、执行器模拟组建智能阅览室的人数控制子系统。

实验设计：

        实验：该实验旨在通过一定的算法设计，实现场馆中人数控制的功能，在实验室中，我们将借助两组红外模块，实现对进入场馆和离开场馆人员的检测，通过“人数”变量实现对场馆人数固定值的控制，并将场馆中实时人数上传物联网平台。

实验效果：

教学建议：

       实验：开展实验前需让学生充分理解实验需实现的功能，并根据功能列出所需的软硬件资源，利用这些软硬件资源，设计算法编写程序实现功能，具体功能如下图所示。

（注：开展实验过程中，教师可按输入、计算、输出三个模块带领学生进行实验。实验中教师可提供算法思路供学生参考，提示学生并制作便测试，通过一个模块后，再进行下一个模块编程，理解模块划分的思想在程序设计中的作用。）

知识储备：

   系统是一个完整的实体，具备完整的功能。一个复杂的系统可以划分成多个子系统，例如，本单元中的系统为“智慧校园系统模块”，它包括智慧教室子系统，智慧停车场子系统，智能阅览室子系统等。本课中所涉及的为智能阅览室子系统中的环境监测子系统。模块就像生活中的基本元素，如砖块、窗户、灶台，它们构成更复杂、更具体的单元。子系统是由多个模块组成，具备特定功能的单元，比如本课实验中的人数控制模块为环境检测子系统中的模块。模块、子系统、系统是相对的，根据范围而定。

实验：实现场馆人数控制模块功能

实验目的：

    （1）理解系统、子系统、模块之间的关系。

    （2）设计算法编程实现场馆人数控制模块功能。

需求分析：

   （1）进入、离开场馆人员的检测及计数；进入、离开场馆闸梯的开关。

   （2）场馆人数的控制及人员数量的显示；物联网端数据的传输。

技术分析：

     红外模块的数据检测，舵机模块的执行，人数控制的算法设计。

实验器材：

    （1）行空板M10实验盒*1，红外模块*2（板载1+外接1），舵机*1

    （2）Mind+编程软件

实验操作步骤

步骤一：系统——子系统——模块之间关系

本课实验中实现的的是智能阅览子系统中的人数控制模块的功能规格，而智能阅览子系统又归属于智慧校园系统。

步骤二：为模块设计相关功能

①进入离开场馆人员的检测——（两组红外开关模块，分别用于检测进入和离开场馆）

②进入离开场馆时闸梯的开关——（舵机，执行器用于控制场馆进出的闸梯开关）

③场馆人数控制的算法设计——(定义变量控制场馆内总人数)

④场馆人数的实时显示与上传——（屏幕显示相关数据，数据上传SIoT服务器）

红外开关模块与舵机模块的使用：

（1）红外检测模块库添加：在用户库中添加“行空板”信息科技实验盒，如下图所示，其对应我们实验套盒前端的红外开关模块（用于进入检测），本实验中外接红外开关模块用于离开检测。打开相应指令集，对应如指令如下所示。

（2）舵机模块库的添加：在pinpong库中添加“舵机”模块，如图所示。

（3）红外模块与舵机的组合使用：通过红外开关模块检测是否有人通过，有人时舵机执行转动180°，停留1秒后，复位原90°角度。

屏幕显示场馆人数：本实验中为了简单模拟实际应用效果，我们定义场馆内有3人时，就不在开启进入闸梯。制作3张卡通人物头像代表场内人员数，红外开关模块每检测到一次人通过，就增加（减少）一个人物头像。因此，屏幕显示头像与场内人数相对应，具体程序如下图所示。分别对应场内：0，1，2，3人时的状态。

步骤三：设计人数控制算法。

（1）根据需求，定义场馆内人数为变量“num”，场馆进入达到3人后将不再开启进入闸梯。因此，进入闸梯开启的条件为：“红外开关检测到有物体”和“场馆内人数小于3”，具体程序如下图所示。

离开闸梯开启的条件“红外开关检测到有物体”和“场馆内人数大于0”

（2）进入和离开时所执行的操作：根据功能设计进入或离开时候，场内人员文本数据及头像数据需要更新，舵机需要转动一定角度。具体程序如下图所示。（左图为进入，右图为离开）

（3）物联数据上传：本程序中定义主题“humnum”用于存放场馆内的实时数据。物联网模块定义及数据发送如下图所示，这里不再赘述。

步骤四：运行测试，完善程序

（1）进入场馆测试：

（2）离开场馆测试：

（3）人满时的测试：

拓展思考：

当场馆内人数到3时，再去出发进入检测装置，能给出“人满禁止进入”的提醒？

完整程序：

（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

（7）信息科技实验（苏教版）——模拟远程控制单盏路灯系统

（8）信息科技实验（苏教版）——模拟远程控制多盏路灯系统

（9）信息科技实验（苏教版）——实现场馆人数控制模块功能