《物联网技术与应用》、《物联网导论》教案

1教案2018～2019学年第1学期课程名称物联网技术与应用（导论）系(部)物联网工程教研室(实验室)授课班级主讲教师职称使用教材物联网技术与应用XXXXXX学院教务处制二○一八年八月2教案（首页）课程名称物联网技术与应用（导论）总计：学时课程类别专业课学分/学时讲课：学时实验（践）：学时上机：学时任课教师职称讲师授课对象专业班级：基要本参教考材资和料主教材：《物联网技术与应用》，机械工业出版社课程目标本课程是物联网工程专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，主要让学生掌握物联网概论、物联网感知层技术、物联网网络层技术、物联网应用层技术、物联网信息安全技术以及物联网在各个领域的典型应用。该课程帮助学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。教学重点及难点1.物联网的基本组成，理解感知层、网络层、应用层的功能，了解物联网所需环境及面临的挑战；2.感知层的概念、作用，理解常见传感器的类型、特征，了解传感器的语音，掌握不同类型传感器的工作原理，掌握传感器选择的一般原则。3.无线传感器网络的特点、核心技术及协议，了解无线传感器网络应用。4.物联网应用层的基本概念。了解云计算与大数据在物联网中的应用。注：课程类别：公共必修课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、集中实践环节、实验课、公共选修课3物联网技术与应用课程教案课次1课时2课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：第1章物联网概论（1.1,1.2）教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解物联网发展的社会背景与技术背景掌握物联网定义与技术特征理解物联网结构特点理解物联网与互联网的区别与联系教学重点及难点：物联网定义与技术特征教学基本内容方法及手段1.自我介绍。2.介绍本门课程的学习目标，参考书籍。3.介绍课程的考核方式4.教学过程：一、导入1.从古至今，人们传递信息的方式有哪些？这些传递信息方式都有哪些特点？(突出现代工具为人们传递信息带来的方便与快捷等优点)2.刚才我们了解了人与人之间的信息传递，那么，物体与物体之间又是如何传递信息的呢？3.播放视频，了解基本的物联网应用，及其物联网的发展情况。学生思考、讨论、交流。二、新授课程：学习物联网。1.介绍物联网概念案例讲解、4①教师提出任务：学生自己总结概念。②介绍物联网的三大特征。感知物体、信息传输、智能应用。③看图，提出问题：通过图画你看懂了什么?想想现实中物联网有怎样的应用？经验交流：把自己获得的物联网知识与大家分享。2.了解物联网应用。①初步了解物联网在各方面的实际运用。②深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。教师适当讲解物联网在智能家电、智能交通、智能物流、智能电网、智能环保、智能医疗、智能工业、智能农业、智能安防方面的应用。选取一个实际的例子重点进行介绍。3.讨论：物联网技术在社会生产和生活中得到了广泛的应用，举例说明物联网技术给你的生活带来了怎样的体验和变化？三、课堂小结教师：这节课同学们学习了物联网技术，了解了物联网技术的概念以及其在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识物联网,了解物联网的技术应用，在生活实践中体验到物联网带给我们的方便和巨大作用。讨论及总结作业布置1.课下上网了解物联网的相关知识，预习下堂课的内容。2通过实地观察、调查或网络搜索等途径，了解周边物联网技术的应用。教学后记：通过本次课的学习，学生对物联网有一个直观的了解，能够知道物联网的概念和应用领域。5课次2课时2课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：第1章物联网概论（1.3~1.5）教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解物联网发展的社会背景与技术背景掌握物联网定义与技术特征理解物联网结构特点理解物联网与互联网的区别与联系教学重点及难点：物联网定义与技术特征，物联网的体系结构教学基本内容方法及手段一、复习上节课内容，导入新课（设疑法、提问法）可采用提问的方式复习上节课内容，然后接着讲述本节课的教学内容二、新课教学（讲解法、提问法、示范法）1.物联网的概念：简单的理解让物与物之间会感应会说话；“在互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。（具体概念省略）2.物联网的发展：1995年，BillGates在《未来之路》中提及物联网概念；至今，中间具体内容省略。物联网在国内的发展：互联网、物联网与泛在网的之间的关系6给学生5分钟时间讨论3.物联网体系架构分为三层：即感知层、网络层和应用层。分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。4.关键技术（1）感知与识别技术（2）通信与网络技术（3）云计算技术（4）中间件技术7.物联网的应用三、课堂小结作业布置：上网了解物联网框架结构的相关知识。预习下堂课的内容通过本次课的学习，学生对物联网有一个直观的了解，能够知道物联网的框架结构。7课次3~4课时4课型（请打√）理论课（）讨论课（）实验课（√）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：物联网基础实验教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握CC2530的IO口寄存器设置，掌握LED自动闪烁编程方法。教学重点及难点：CC2530的IO口寄存器设置教学基本内容方法及手段课程概述CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，可配置为连接到ADC、定时器、SPI或串口外设。这些I/O口的用途，可以通过用户软件配置一系列寄存器实现。本实验用到P0口和P2口，两个口的设置类似。以下以P0口为例，寄存器主要有P0（数据）、P0SEL（功能选择）、P0DIR（方向选择）和P0INP（输入模式选择）；每个寄存器都可以位寻址，下面表格列出了各个寄存器的定义和复位值。P0（P0口寄存器）复位后P0=0xFF，对P0口进行操作前，一般要先设置好P0SEL、P0DIR和P0INP寄存器。P0SEL（P0功能选择寄存器）复位后P0SEL=0x00，即P0口为普通IO口。如果要为外设功能，把相应位设为1即可。外设功能主要包括：ADC转换，串口，案例讲解、多媒体讲解讨论及总结8SPI口，定时器，DEBUG调试口等。P0DIR（P0方向选择寄存器）复位后P0DIR=0x00，即P0口为输入。如果要为输出，把相应位设为1即可。复位后P0INP=0x00，即P0口为上拉/下拉，具体由P2INP寄存器的位PDUP0指定：PDUP0=0为上拉；PDUP0=1为下拉。如果要为三态，把相应位设为1即可。2、相关电路图板上有1个电源灯（D4），两个状态灯（D2和D3），电路如下图所示：CC2530接口电路发光二极管驱动电路当P0.0输出低电平时，发光二极管LED1点亮；P0.0输出高电平时，发光二极管LED1熄灭。当P2.0输出低电平时，发光二极管LED2点亮；P2.0输出高电平时，发光二极管LED2熄灭。作业、讨论题、思考题：书中练习教学反思：学生的应根据自己的兴趣多思考用物联网能够解决哪些问题。9课次5课时2课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：第2章物联网感知层技术（2.1,2.2）教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解射频识别系统技术概念发展，掌握其工作原理，掌握其特点和应用领域教学重点及难点：射频识别系统技术的工作原理和应用领域教学基本内容方法及手段一、复习上节课内容，导入新课（设疑法、提问法）可采用提问的方式复习上节课内容，然后接着讲述本节课的教学内容二、新课教学（讲解法、提问法、示范法）1.相关概念：RFID是射频识别技术的英文（RadioFrequencyIdentification，RFID）的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。2.介绍RFID系统组成的各个部分（1）标签（2）天线（3）读写器（4）主机2.RFID的分类与原理RFID的工作原理：读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当RFID进入案例讲解、多媒体讲解讨论及总结10发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去，系统接收天线接收到标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。4.RFID的典型应用：RFID技术广泛应用在社会生产生活各领域。日常生活中我们经常要使用各式各样的数位识别卡，如信用卡、电话卡、金融IC卡等。大部分的识别卡，都是与读卡机作接触式的连接来读取数位资料，常见方法有磁条刷卡或IC晶片定点接触。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100ms。证件管理、RFID电子门票、高速公路自动收费及交通管理、门禁保安、生产线自动化、防伪三、课堂小结作业、讨论题、思考题：总结日常生活中所见到的RFID技术，说明其类别。教学反思：通过本次课的学习，学生对RFID中所用的识别技术有了解，能够在日常生活中掌握条形码、磁条卡、IC卡的优缺点和应用领域。11课次6课时2课型（请打√）理论课（√）讨论课（）实验课（）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：第2章物联网感知层技术（2.3,2.4）教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：熟悉各种传感器及其应用领域,2.了解湿度传感器。教学重点及难点：传感器及其应用领域教学基本内容方法及手段1.回顾上节课内容，介绍本节课的学习任务2.新课教学（讲解法、提问法、示范法）一．传感器相关概念传感技术是物联网的基础技术之一，是自动检测和自动转换技术的总称，处于物联网构架的感知层。传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。所以，传感器又经常称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器等。顾名思义，传感器的功能包括感和传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路.二、温度传感器大家一起看看书上的介绍。能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫作温度传感器。大家思考一下，温度传感器的作用很明显和红外线相同是用来探测温度的，那么它能用在什么方面呢？案例讲解、多媒体讲解讨论及总结12三、湿度传感器在天气预报中，经常会出现温度和湿度的预报，这是因为对种植业来说，湿度和温度同样重要。湿度指的是什么有同学知道吗？原来我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多和少对环境还是很有影响的，这也是很多铁制品，在放置一段时间后，会生锈的原因，那么怎么样的湿度是适宜的呢，我们一起来看看书上的介绍。温度不控制，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度如果不控制，对我们的生活是否有影响呢？四、红外传感器1.大家知道或者了解红外线么？2.什么东西可以发出红外线呢，人体可以么？学生思考、讨论、交流。3.认识红外线传感器①阅读课本，初步认识红外线传感器。②指名学生说出红外线传感器的操作特点。③深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。作业、讨论题、思考题：通过书本和网络总结常见的传感器，并说明其作用教学反思：通过本次课的学习，学生能够掌握传感器的慨念，并能知晓日常生活中常见传感器的作用。13课次7，8课时4课型（请打√）理论课（）讨论课（）实验课（√）习题课（）其他（）授课题目（教学章、节或主题）：传感器采集实验教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握人体感应传感器的操作方法；掌握人体感应传感器采集程序的编程方法教学重点及难点：编写人体感应传感器