湘电子版信息技术八年级下册第12节 智能马桶（一）外接舵机的使用教案

湘电子版八年级下册第三单元第12节智能马桶一一一外接舵程，从而实现开关马桶盖的动作活动过程舵机舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用舵机内部包括了一个小型直流马达；一组变速齿轮组；一个反馈可调电位器；及一块电子控制板工作原理工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度简而言之，通过发送信号，指定输出轴旋转角度一般有最大旋转角度（如180度）

一、合理选择电动机，实现马桶翻盖动作电动机有很多种类型，如无人机螺旋桨使用的无刷电机、智能灌溉中的抽水电机、玩具汽车中的驱动马达的直流电机、调节空调出风口挡板转动的步进电机、控制机器人手臂关节动作的舵机等下图列举了直流电机、步进电机、舵机，这些电子元器件可与Robotbit开发板连接，并由micro:bit开发板完成驱动控制常用电动机示例图直流电机TT马达28BYJ-48步进电机9g舵机micro:bitgeek舵机如下表所示，以TT马达、28BYJ-48步进电机和9g舵机为例，展示了几种电动机的应用场景通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务机的使用教学设计课题智能马桶一一一外接舵机的使用单元第三单元学科信息技术年级八年级学习目标

1、认识舵机及种类；了解舵机工作原理

2、理解舵机的功能及作用；学会利用舵机设计智能马桶重点理解舵机的功能及作用;学会利用舵机设计智能马桶难点理解舵机的功能及作用；学会利用舵机设计智能马桶教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课在智能家居中，智能门铃和智能照明必不可少，那么智能马桶由于具有按摩效果和促进血液循环，完全洁净感受，也很需要今天我们就来尝试设计一款智能马桶听老师讲解调动学生学习的积极性，为以下的学习打下良好的基础讲授新课活动任务试着设计一个智能马桶，实现在用户使用时自动打开马桶盖，以及用户使用后自动关闭马桶盖，防止异味散发出来我的问题1如何根据任务要求选择作为传动装置的电动机？2如何让micro:bit开发板控制舵机运转？活动建议在智能门铃和智能照明项目中，使用了感知环境的传感器，而在智能马桶项目中，需要传动装置，即基于电动机传动的执行器建议选择micro:bit开发板控制传动装置，实现打开和关闭马桶盖的动作我们需要关注传动装置接收传感器数据的过了解本节课的问题带着问题可更好的去解决问题舵机主要应用于有角度控制要求的场景，由于马桶盖活动的角度范围为0°〜100需要依靠电动机控制角度打开马桶盖，同时使马桶盖能停止在一定的角度上，因此适合选择舵机作为控制马桶的电动机

二、编程实现舵机的控制我们使用9g舵机连接Robotbit扩展板实现马桶盖开关动作图中的microrbitgeek舵机也可以使用9g舵通过教师的讲通过小组合作，机的驱动芯片完成驱动解，以小组合加强学生组内团舵机与RobotbitJ展板连线方式如图所不作的方式，开结、共同完成任区分舵机信号线展探讨交流，务5V正极（红色线）GND负极（棕色线）G5信号（橙色线）舵机内部有驱动电路，所以信号线可以直接接普通I/O口如果控制部分和电源部分是分开的，两者定要共地（GND要起）通过对makecode进行扩展增加了Robotbit方块后，可以使用Robotbit方块的舵机编程方块完成舵机驱动程序编写如图所示舵机间歇性转动程序示例，舵机从0°到90°为一个转动周期，进行间歇性转动，间完成任务歇周期为1秒学生小组间讨锻炼学生的语言想一想论，共同完成组织能力和表达思考为什么两次舵机驱动之间需要加一个延迟时间，以及如何确定舵机的0位置

三、根据传感器数据驱动舵机转动的程序编写在“智能照明”作品中使用过人体红外传感器任务的能力判断是否有人在室内，在智能马桶中同样可以使用通过教师的讲通过小组合作，人体红外传感器判断是否有人使用马桶解，以小组合加强学生组内团当人体红外传感器感应到人体时，控制舵机打作的方式，开结、共同完成任开马桶盖；当无人时，控制舵机关闭马桶盖展探讨交流，务为了更好地梳理程序执行过程，可以绘制程序流程图，在图形画面中呈现程序执行的各个环节根据如图所示的内容，请使用纸和笔将流程图绘制完整完成任务、一h、4试一试学生小组间讨锻炼学生的语言尝试根据流程图完成编与程序论，共同完成组织能力和表达的能力说一说展示你在智能马桶中编写的应用程序，说说你的亮点在哪里

四、调试程序，提出修改方案针对micro:bit连接的电子元器件和流程图的逻辑对程序进行调试，观察智能马桶作品的实际效果，通过调试不断完善作品任务调试中程序是否满足如下要求学生小组间讨锻炼学生的语言

1.当有人活动时，舵机控制的马桶盖能否准论，共同完成组织能力和表达确抬起？口是口否

2.舵机抬起或落下时，能否准确控制旋转角度？口是口否

五、小组交流、优化方案任务的能力小组间互相介绍并体验使用舵机完成的智能通过教师的讲通过小组合作，加强学生组内团马桶作品，发现作品的亮点，为对方提出意见和解，以小组合结、共同完成任改进建议作的方式，开务针对改进意见重新对程序结构进行梳理和修展探讨交流，正，完成程序的优化完成任务议一议学生小组间讨锻炼学生的语言展示你对舵机使用的创意思路，看看舵机还能论，共同完成组织能力和表达的能力用在其他哪些地方？尝试使用舵机实现更多的创意功能资料舵机任务从舵机的名字可以看出，舵机如同船只的舵一样，用于控制角度舵机分为很多种，根据是否能够连续旋转，分为有限旋转舵机和连续旋转舵机连续旋转舵机只能连续旋转，不能控制旋转角度，类似于其他电机；有限旋转舵机，可以控制旋转角度，但是旋转角度有限制两类舵机的主要区别如下表所示课堂练习实现动作的电子元器件除了舵机外，还有其他电机思考一下，这些实现动作的电子元器件如何与作品进行结合？对于我们即将完成的智能马桶，还有哪些功能能够实现智能控制？通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务学生小组间讨论，共同完成任务，并分组汇报通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务培养学生独立完成练习的能力课堂小结总结本节课所学内容学生回答梳理本节课的知识点，完成学习目标，培养学生总结概况能力板书设计

一、合理选择电动机，实现马桶翻盖动作

二、编程实现舵机的控制

三、根据传感器数据驱动舵机转动的程序编写

四、调试程序，提出修改方案

五、小组交流、优化方案。