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課題第8課智能窗簾安裝與調試課時2課時（90min）教學目標知識目標：（1）了解電動窗簾的特點及控制方式（2）掌握電動窗簾的安裝與連接技能目標：具備智能窗簾安裝與調試、故障分析和排除能力態度目標：在學習上注重對細節的把控，做事情上要精益求精教學重難點教學重點：添加光照傳感器節點教學難點：安裝窗簾控制器教學方法問答法、討論法、講授法、練習法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計第1節課：傳授新知（35min）課堂討論（5min）第2節課：問題導入（3min）

傳授新知（20min）

課堂實訓（17min）

課堂小結（3min）

作業布置（2min）教學過程主要教學內容及步驟設計意圖第一節課課前任務【教師】讓學生通過書籍或者互聯網，查找傳統的電視、空調等遙控器的控制信號是通過什么傳輸的【學生】按照要求完成課前任務通過課前任務，讓學生了解紅外線的概念和原理考勤（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】班干部報請假人員及原因培養學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況問題導入（3min）【教師】本節課我們講述ZigBee局域網協議，讓學生思考并回答以下問題：Bee是什么意思，Zig是什么意思，ZigBee協議的由來是什么？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答，導入本節課內容：智能窗簾通過探究ZigBee協議的由來，培養學生善于觀察的學習習慣傳授新知（35min）【教師】講解新知，介紹智能窗簾一、紅外線發射器我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中，紅光的波長范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線發射器是一種遙控設備，具有遙控功能。它通過紅外線發射管在一定范圍內向外發射光線，從而達到控制信號的作用，廣泛應用于消費電子、工業和通信等紅外線接發器、數據傳輸技術等領域。二、窗簾控制器窗簾控制器用于通過ZigBee信號與相關設備相連接，讀取或輸出相關命令。在本任務中，紅外線設備發射信號被窗簾控制器相關ZigBee信號接收端接收，最終控制窗簾電機移動，達到開、關窗簾的目的。三、ZigBee信號ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。根據國際標準規定，ZigBee技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。ZigBee又稱紫蜂協議，來源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息的，即蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee的特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率。其主要適用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網通信技術。ZigBee從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網絡層（NWK）、應用層（APL）等。其中，物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE802.15.4標準的規定?！緦W生】聆聽、思考、理解、記錄【教師】引入任務實施內容，講解紅外線發射器的安裝、添加光照傳感器節點及查看傳感器數據的操作方法全視角紅外線發射器的安裝【多媒體】演示全視角紅外線發射器的安裝步驟步驟1認識全視角紅外線發射器。全視角紅外線發射器由固定板、底座、透明罩、適配器等組件構成，如圖4-36所示（詳見教材）。步驟2固定好底座，然后逆時針旋轉固定板，將其拆卸下來，如圖4-37所示。固定板外觀如圖4-38所示（詳見教材）。步驟3固定好底座，然后握住透明罩逆時針旋轉，將其打開，如圖4-39所示。全視角紅外線發射器的內部結構如圖4-40所示（詳見教材）。步驟4了解全視角紅外線發射器信號燈（見圖4-41，詳見教材）的功能。LED2是ZigBee連接狀態燈，慢閃為ZigBee連接正常，快閃為ZigBee正在聯網。LED3是地址請求燈，按下地址申請按鈕，該燈一秒閃三次，等待分配地址，分配成功該燈會熄滅。LED4是工作狀態燈，4s閃一下表示設備工作正常，300ms快閃兩下表示接收到了上層數據和消息。LED5是紅外命令錄制模式燈，紅外命令錄制成功后該燈熄滅，15s超時該燈自動熄滅?！菊n堂問答】【教師】隨機邀請學生回答以下問題紅外線發射器中LED燈有什么作用？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答步驟5使用螺釘將全視角紅外線發射器固定板固定到墻上，如圖4-42所示（詳見教材）。步驟6將全視角紅外線發射器順時針緊貼固定板轉動，將其固定到墻面，施工完成效果如圖4-43所示（詳見教材）。添加光照傳感器節點及查看傳感器數據【多媒體】演示添加光照傳感器節點及查看傳感器數據的操作步驟步驟1接通紅外線發射器電源以后，LED2為快閃，如圖4-44所示（詳見教材）。如果為慢閃，則表明該設備擁有合法地址并已經正常連接到了ZigBee網絡中。步驟2認識光照傳感器，如圖4-45所示（詳見教材）。步驟3首先打開物聯網應用開發平臺主界面，然后切換到“應用中心”選項卡，接著在左側導航欄中單擊展開“智能家居體驗系統”，最后選擇“E-home管理中心”選項，打開智能家居控制平臺主界面，如圖4-46所示（詳見教材）。步驟4按下地址申請按鈕，這時信號燈LED3處于常亮，表明設備已經開始向平臺發送地址請求，如圖4-47所示（詳見教材）。步驟5在智能家居控制平臺主界面中單擊“節點管理”按鈕，在打開的界面中單擊“節點地址初始化”選項卡，打開“節點地址初始化”界面，在“分配節點地址”編輯～步驟6查看地址是否發送成功，再次單擊“節點地址初始化”選項卡，刷新該界面，可以看到節點地址分配成功，如圖4-48所示（詳見教材）?！菊n堂問答】【教師】隨機邀請學生回答以下問題如何確認地址已下發成功？如果不成功該如何操作？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答“下發狀態”欄中顯示“已下發”，則表示地址發送成功，同時紅外線發射器的LED3熄滅、LED2慢閃；如果“下發狀態”欄中顯示“未下發”，則表示地址發送不成功，單擊“操作”欄中的按鈕，刪除該條記錄，然后參照前面的操作重新申請地址即可。步驟7單擊“節點信息查詢”選項卡，打開“節點信息管理”界面，查看節點是否上線，如圖4-49所示。圖4-49“節點信息管理”界面“節點信息管理”界面的列表中主要欄的作用如下。節點地址：我們所設置的地址編號。節點狀態：顯示為在線狀態，顯示為不在線狀態。節點備注：對節點的描述。操作：可以進行修改、刪除等操作。步驟8在“節點備注”欄輸入備注內容，然后單擊按鈕保存，如圖4-50所示（詳見教材）。步驟9在左側導航欄中選擇“E-home管理中心”選項，返回智能家居控制平臺主界面，單擊“傳感器管理”按鈕，如圖4-51所示（詳見教材）。步驟10感器右側的按鈕，如圖4-52所示（詳見教材）。步驟11打開傳感器信息顯示界面的“表格顯示”選項卡，查看光照傳感器數據，如圖4-53所示（詳見教材）。步驟12線圖，如圖4-54所示（詳見教材）。【學生】聆聽、觀看、思考、理解、記錄通過教師講解、課堂問答和多媒體演示等方式，讓學生了解紅外線發射器、窗簾控制器、ZigBee協議，掌握紅外線發射器的安裝、添加光照傳感器節點及查看傳感器數據的具體操作步驟課堂討論（5min）【教師】對學生進行分組，4～6人一組，每組選出一名組長，然后組織學生以小組為單位討論以下問題什么是ZigBee信號和紅外線信號？【學生】聆聽、思考、小組討論，由小組代表上臺發表討論結果【教師】總結學生的回答，并評價各組的表現通過小組討論，鞏固課堂所學知識，幫助學生加深對ZigBee和紅外線的認識第二節課問題導入（3min）【教師】讓學生思考并回答以下問題回顧智能照明系統、智能門禁系統中在添加可控設備的步驟是否一樣，本節中添加窗簾控制器節點是否也一樣？【學生】聆聽、思考、回答溫故知新，查找知識的共性，提高學習效率傳授新知（20min）【教師】引入任務實施內容，講解智能窗簾的安裝與調試安裝窗簾控制器【多媒體】演示安裝窗簾控制器的操作步驟步驟1窗簾控制器電源接口如圖4-55所示，其中，1和2為電流輸入接口，1為220V交流電的火線，2為220V交流電的零線；3、4、5為輸出接口，3為一路火線的輸出口，4為另外一路火線的輸出口，5為公共零線（詳見教材）。步驟2窗簾控制器外部的主要部件如圖4-56所示（詳見教材），地址申請按鈕是在加入智能家居系統平臺時讓其獲得合法的身份，DEBUG口是燒寫調試口。步驟3認識窗簾控制器指示燈，如圖4-57所示（詳見教材）。a指示燈：上電后，其處于不亮狀態，當搜索到網絡并加入ZigBee網絡時會亮。在正常工作狀態下，終端平臺對節點的一次控制會使a燈的狀態發送一次翻轉。b指示燈：上電后，其一秒內亮一次滅一次（即快閃），說明是在搜索ZigBee網絡，當搜索到ZigBee網絡后，此燈會滅。如果剛入網那一瞬間，即a燈剛亮時，b燈快速閃4下，之后就不再改變狀態，說明此節點沒有固定地址，此時要按地址申請按鈕向平臺申請固定地址，一旦申請到固定地址后，此燈就會亮一秒滅一秒地指示系統的正常運行。c指示燈：繼電器正常5V供電指示燈。d指示燈：ZigBee正常3V供電指示燈?！菊n堂問答】【教師】隨機邀請學生回答以下問題窗簾控制器在實驗中起什么作用？【學生】聆聽、思考、回答【教師】總結學生的回答提供供電220V電源，電源轉化220V轉5V給繼電器供電，轉3V給ZigBee供電，通過內部繼電器的開關控制220V電源輸出。地址申請，使其加入智能家居系統平臺時獲得合法的身份。指示工作狀態，指示是否在搜索ZigBee網絡，是否加入了ZigBee網絡。添加窗簾控制器節點【師生互動】【教師】隨機邀請學生演示操作請一名同學按照教材上的步驟，同時參考智能照明系統和智能門禁系統添加節點方法，完成窗簾控制器的添加。【學生】實操演練【教師】在學生操作的過程中指導、糾錯步驟1節點地址申請。首先打開物聯網應用開發平臺主界面，然后切換到“應用中心”選項卡，接著在左側導航欄中單擊展開“智能家居體驗系統”，最后選擇“E-home管理中心”選項，打開智能家居控制平臺主界面，如圖4-58所示（詳見教材）。步驟2單擊“節點管理”按鈕，打開“節點信息管理”界面，如圖4-59所示（詳見教材）。步驟3按下窗簾控制器的地址申請按鈕，然后在智能家居控制平臺上單擊“節點地址初始化”選項卡，打開“節點地址初始化”界面，如圖4-60所示（詳見教材）。步驟4在“分配節點地址”編輯框中輸入節點地址（如“112”），然后單擊按鈕，下發分配的地址，再單擊“節點地址初始化”選項卡刷新該界面，如果該地址未被下發或發送不成功，則“下發狀態”欄會顯示未下發，如果發送成功，則顯示已下發。步驟5至步驟8具體內容詳見教材。添加窗簾控制器控制命令【多媒體】演示添加窗簾控制器控制命令的操作步驟步驟1在左側導航欄中選擇“E-home管理中心”選項，返回智能家居控制平臺主界面，單擊“設備控制命令管理”按鈕步驟2打開“基本控制命令管理”界面，單擊“增加”按鈕，如圖4-64所示（詳見教材）。步驟3打開“控制命令添加”界面，設置命令參數，如圖4-65所示。圖4-65設置命令參數所屬設備：選擇所添加的設備名稱。命令名稱：選擇下發的命令，包括“上”“?！薄跋隆?個選項，本例選擇“上”選項。命令編碼：輸入下發的命令編碼，編碼范圍為0～254。步驟4命令參數設置完成后單擊“確定”按鈕，完成命令下發。步驟5至步驟7具體內容詳見教材?！緦W生】聆聽、操作、觀看、思考、理解、記錄通過教師講解、課堂問答、多媒體演示和學生動手操作等方式，讓學生掌握安裝窗簾控制器、添加窗簾控制器節點、添加窗簾控制器控制命令的詳細操作步驟課堂實訓（17min）【教師】組織學生完成以下任務按照上節課與本節課所學內容，正確完成全視角紅外線發射器的安裝、在平臺中正確添加光照傳感器節點及查看傳感器數據、正確安裝窗簾控制器并完成接線、在平臺中正確添加窗簾控制器節點，以及添加窗簾控制器控制命令。最后通過在PC端點擊相應指令，能夠達到控制窗簾的動作正確執行?！緦W生】聆聽、思考、操作、完成任務【教師】根據學生的課堂表現在考核評價表（詳見教材）中進行評價通過課堂實訓，把兩節知識串聯在一起，實現一個完整的智能窗簾系統，增強學生動手實操能力課堂小結（3min）【教師】簡要總結本節課的要點本節課讓學生了解了紅外線發射器、窗簾控制器和ZigBee協議等內容，熟悉了紅外線發射器的安裝、在平臺中添加光照傳感器節點及查看傳感器數據、安裝窗簾控制器、在平臺中添加窗簾控