資源簡介

(共73張PPT)
2.4　傳感與控制
第二章　信息系統的支撐技術
1.通過分析物聯網應用實例，了解信息系統與外部世界的連接方式。2.了解常見的傳感與控制機制，認識常用的傳感器及作用。3.通過分析具體信息系統實例，了解傳感器獲取外界信息的過程。
目 錄
CONTENTS
知識梳理
01
例題精析
02
隨堂檢測
03
課時作業
04
知識梳理
1
一、信息系統與外部世界的聯系
1.信息系統
(1)信息系統要發揮作用，必須與外部世界進行聯系。在基于傳統網絡的信息系統中，這種聯系需要以人為中介進行；隨著物聯網和人工智能的發展，信息系統逐漸可以通過__________自動獲取外部信息，也可以通過一定的機制實現對外部物體的__________。
(2)在由傳感與控制技術支持的信息系統中，__________負責將采集到的外部世界的各種信息輸入到信息系統；__________則實現信息系統對外部世界的控制。
傳感技術
直接控制
傳感技術
控制技術
2.舉例說明
(1)天網監控系統：各大城市設置的“天網監控系統”利用安裝在大街小巷的大量攝像頭組成了監控網絡，在此系統中，攝像頭作為采集圖像信息的圖像傳感器起到了關鍵的作用。
天網監控系統
(2)火車站的閘機：12306火車售票系統啟用以后，在越來越多的高鐵站，人們直接刷二代身份證就可完成檢票、通過閘機。
火車站的閘機
(3)微信智能鎖和QQ物聯功能：微信智能鎖是微信的衍生產品，可以通過微信遠程智能控制門鎖的開與關；“QQ物聯智能硬件開放平臺”發布，將QQ賬號體系、好友關系鏈及QQ消息通道能力等核心能力，提供給可穿戴設備、智能家居、智能車載、傳統硬件等領域的合作伙伴，實現用戶與設備以及設備與設備之間的互聯、互通、互動。
二、常見的傳感器技術
1.傳感器的作用及組成
信息系統可以通過__________自動獲取外部信息(例如溫度、亮度、聲音、人臉等)，也可以通過一定的機制實現對外部物體的直接控制。傳感技術負責將采集到的外部信息輸入到信息系統。傳感器屬于信息輸入設備，一般由__________、__________、______________三部分組成。
(1)敏感元件：感受(或響應)和檢出被測對象的待測信息。
(2)轉換元件：將敏感元件所感受(或響應)的信息直接轉換成有用信號(一般為電信號)。
(3)其他輔助元件：主要包括____________________及其所需的______。
傳感技術
敏感元件
轉換元件
其他輔助元件
信號調節與轉換電路
電源
傳感器的結構示意圖
2.傳感器的分類
根據基本感知功能的不同，通常把傳感器分為______、______、______、______、______、______、______、______和______等傳感器。
傳感器與人類感覺器官的類比
熱敏
光敏
氣敏
力敏
磁敏
濕敏
聲敏
色敏
味敏
傳感器名稱 人類感覺 人類器官
光敏傳感器 視覺 眼睛
聲敏傳感器 聽覺 耳朵
氣敏傳感器 嗅覺 鼻子
味敏傳感器 味覺 舌頭
壓敏傳感器 觸覺 皮膚
熱敏傳感器 觸覺 皮膚
生活中常見的傳感器有______、______、______、______等傳感器。
聲音
溫度
光線
氣體
常見傳感器
3.傳感器的作用
(1)傳感器在智能手機中的應用
①光線傳感器：自動調節屏幕背光的亮度。
②距離傳感器：檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話，以便自動調暗屏幕達到省電的目的。
③重力傳感器：實現手機橫豎屏智能切換、拍照照片朝向切換。
④加速度傳感器：實現計步功能。
⑤指紋傳感器：實現加密、解鎖、電子支付等功能。
⑥霍爾傳感器：實現翻蓋自動解鎖、合蓋自動鎖屏等功能。
(2)同一種傳感器采用不同的算法，還可以實現不同的功能
①如智能手環中的加速度傳感器：實現計步功能；監測用戶的睡眠狀況。
②磁場傳感器：制作電子指南針；制作電子金屬探測器。
(3)傳感器技術也在不斷地發展過程中
①光學心率傳感器：用于檢測用戶的心率。
②皮電反應傳感器：可以更準確地監測用戶的運動狀態。
三、傳感器信息的獲取
1.概念
傳感器獲得信息以后，信息系統需要獲取這些信息，然后對信息進行加工處理以實現信息系統的既定功能。
2.方式
信息系統要從傳感器獲取信息，可以采用多種通信方式，如無線網絡、藍牙、串口(COM接口)等。傳統的計算機一般沒有傳感器的接口，需要借助于其他具備傳感器接口的智能終端來實現信息的獲取。而計算機和智能終端的通信一般采用COM接口或通過USB接口模擬COM接口來實現。
3.舉例
選擇micro：bit設備作為采集傳感器數據的智能終端，通過Python編程，獲取溫度傳感器的信息。
micro：bit開發板
(1)器材清單：micro：bit；USB連接線。
(2)操作步驟
①通過USB連接線將micro：bit接到計算機，并安裝串口驅動。
通過“設備管理器”查看COM端口號
②編寫程序，獲取環境數據。打開micro：bit的離線版IDE程序BXY Python Editor(簡稱BXY)。輸入代碼，單擊“下載并運行”按鈕，micro：bit開發板上的LED開始閃爍。等到閃爍停止，表示程序上傳成功。
用BXY編寫代碼
注：micro：bit的代碼采用MicroPython語言編寫。MicroPython是Python的子集，為單片機(MicroController Unit，簡稱MCU)應用領域開發而定制的一種語言，即運行在單片機上的Python。temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器，sleep (200)表示延時 200毫秒。這段代碼的作用是讓micro：bit每隔200毫秒通過串口輸出檢測到的溫度值。
③通過串口調試工具，查看串口數據。單擊BXY的“串口調試”按鈕，就能看到micro：bit發送的溫度傳感器數據。這些數據就是溫度傳感器檢測到的當前芯片溫度。向micro：bit呵氣或者吹熱風，會發現數據發生變化。
用BXY查看串口數據
提示：(1)使用任何一款串口監視器都可以看到串口發送的數據，micro：bit默認的波特率是115200。(2)將代碼中sleep(200)中的數字200改為500，這樣串口發送的速度會慢一些，便于觀察。
④編寫Python代碼，讀取串口數據并顯示。首先需要導入Python的serial庫，將波特率設置為115200。
import serial
ser＝serial.Serial()
#設置通信波特率，需要與micro：bit中設定的通信速率一致
ser.baudrate＝115200
#設置串口號
ser.port＝'COM3'
ser.open()
while True：
print(ser.readline())
運行這段代碼，即可看到Python的Shell窗口中不斷輸出串口的數據。
適當修改代碼，可以將從串口獲取的數據保存到文本文件中，便于后期分析。
import serial
ser＝serial.Serial()
ser.baudrate＝115200
ser.port＝'COM3'
ser.open()
f＝open('microbit.txt'，'wb')
a＝20
while a>0：
a－＝1
line＝ser.readline()
f.write(line)
print(line)
f.close()
ser.close()
其中“f＝ open('microbit.txt', 'wb')”表示創建一個名為microbit.txt的文本文件，wb表示用二進制寫入。
四、射頻識別技術
1.射頻識別技術概述
(1)射頻識別，又稱無線射頻識別(簡稱RFID)，屬于通信技術的范疇，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。同時，從信息采集的角度來看，射頻識別技術也屬于傳感器技術。
(2)所謂射頻(簡稱RF)，是指____________________的高頻電磁波。頻率范圍在 300 kHz～30 GHz之間的高頻交變電流，會在導體周圍的空間產生高頻電磁波，并向外遠距離傳播出去，這些高頻電磁波，就是射頻。
(3)射頻識別的過程，實際上是一種無線傳輸：________發送特定的射頻信號，________接收到射頻信號后，并從中提取出有用信息。
具有遠距離傳播能力
發射端
接收端
(4)信息系統運用射頻識別技術識別外部世界的事物，需要通過______________________并______________。
射頻信號識別目標對象
讀寫相關數據
信息系統利用RFID技術識別外部世界的事物
這樣就至少需要兩大基本元素：
發射端——RFID標簽(也稱電子標簽)，
接收端——RFID讀寫器。
①電子標簽：由芯片與天線(線圈)組成，每個標簽具有唯一的電子編碼。
按照能量供給方式的不同，電子標簽分為__________和__________。
有源標簽
無源標簽
a.有源電子標簽也稱____________，其工作的能量由電池提供，能夠主動向讀寫器發送射頻信號。有源電子標簽通常具有________________，但__________，________________，主要應用于貴重物品遠距離檢測等領域。
b.無源電子標簽也稱為被動式標簽，是最為常見的電子標簽，其本身沒有電源，依靠從讀寫器的電磁波中獲得能量，激活標簽中的芯片，芯片產生電磁波發送給讀寫器。無源電子標簽具有價格便宜的優勢，但其工作距離、存儲容量等受到能量來源的限制。
按照工作頻率的不同，電子標簽分為______________、______________、__________________和__________________四種。
主動式標簽
更遠的通信距離
體積較大
價格也相對較高
低頻(LF)
高頻(HF)
超高頻(UHF)
微波頻段(MW)
②RFID讀寫器：主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號，并接收標簽的應答，對標簽的對象標識信息進行解碼，然后將對象標識信息和標簽上其他相關信息傳輸到信息系統以供處理。最初的讀寫器大多只能在單一頻率點工作，現在的讀寫器一般都支持多個頻率點，能自動識別不同頻率的標簽信息。
RFID讀寫器
2.射頻識別技術的應用
(1)無源RFID產品：如公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、第二代居民身份證等。
(2)NFC技術：由RFID演變而來，是一種短距(運行于10厘米距離內)高頻(13.56 MHz)的無線電技術。內置NFC功能的設備主要以手機為主，新的銀行卡大多具有“閃付”功能，所謂“閃付”是指銀行卡上集成了支持NFC功能的芯片。
NFC的應用
(3)應用領域舉例
①物流領域：倉庫管理、貨物追蹤。
②交通運輸領域：高速公路不停車收費、停車場收費和出租車管理。
③農林牧漁領域：牛羊、魚類、水果等的管理和寵物、野生動物的跟蹤。
④醫療領域：藥品生產、病人看護。
⑤工業制造領域：自動化生產、質量追蹤。
五、信息系統中的控制
信息系統通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息，通過________，則可以________________。
1.執行器的定義
指在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。
2.執行器的應用
(1)智能手環通過簡單的震動來提醒用戶。
(2)火車、地鐵的檢票系統控制閘機的打開和關閉。
(3)火警預報系統發現火情后發出警報，提醒用戶找到逃生通道。
執行器
作用于外部世界
3.控制與反饋
信息反饋是指系統輸出信息后，其返回的結果將對信息的再次輸出產生影響，從而起到制約的作用，以達到預定的目的。
控制與反饋
例題精析
2
例1　智能手機中用于檢測手機橫豎屏朝向的是傳感器是(　　)
B
解析　本題考查傳感器知識。光線傳感器可以自動調節屏幕背光的亮度；重力傳感器可檢測手機橫豎屏的方向信息；加速度傳感器可以實現計步功能。故選B。
A.光線傳感器 B.重力傳感器
C.溫度傳感器 D.加速度傳感器
變式訓練1 根據系統結構分析，車輛“停車感應”的傳感器與電桿上的智能終端是在一定區域范圍內，為了連接方便，數據傳輸安全等，以下連接方式比較合理的是了連接方便，數據傳輸安全等，以下連接方式比較合理的是(　　)
A.NFC連接 B.紅外連接
C.RFID連接 D.串口連接
解析　紅外線必須對著接收端，中間不能有阻擋物。NFC必須在短距離范圍。
C
例2　某智能快遞柜自動采集包裹的尺寸、重量等數據，并分配儲物格。收件人手機APP掃碼，系統控制對應位置的儲物格鎖扣打開，允許收件人取件。下列說法正確的是(　　)
解析　B選項手機APP掃碼是將圖像的解碼。C選項輸入取件碼用于輸入數據。D選項系統控制對應位置的儲物格鎖扣打開。
A
A.通過傳感器可以獲取包裹的尺寸、重量數據
B.手機APP掃碼使用的是射頻識別技術
C.快遞柜上用于輸入取件碼的觸摸屏屬于執行器
D.由收件人的手機直接發出打開鎖扣的控制信號
變式訓練2 為了提高工作效率，近日小張為公司購買了某設備，該設備部分性能參數如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
解析　A選項該款設備主要用于數據采集。B選項有身份證、條碼的功能。D選項該設備屬于讀寫器。
C
顯示屏 5.5寸IPS高清屏，分辨率720*1440
CPU MT6771八核64位處理器　四大核A73＋四小核A53，主頻2.0GHz
內存容量 RAM：2GB　ROM：16GB
操作系統 Android 10.0
WIFI 2.4G/5G雙頻，符合IEEE802.11a/B/G/N/Ac，支持WiFi漫游功能(無縫切換)
Bluetooth 符合Bluetooth 4.2
可集成功能 可集成UHF、身份證、條碼、NFC、PSAM等功能
識讀距離(高頻) 0～7厘米(與標簽和環境有關)
低頻 125K/134.2K動物耳標
有源2.45G (定制) 距離200m 200張標簽可以一次性讀取
A.該款設備主要用于數據的加工處理
B.該款設備不支持對一/二維碼掃描
C.該款設備可適用于人員查驗、巡檢、制造、服裝等行業
D.該款設備是一種有源電子標簽
A.temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器
B.sleep (200)表示該程序延時200毫秒
C.sleep (200)表示該程序200毫秒后停止
D.micro：bit可以通過串口輸出檢測到的溫度值
解析　本題考查的是傳感器信息的獲取。temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器，sleep (200)表示延時200毫秒。這段代碼的作用是讓micro：bit每隔200毫秒通過串口輸出檢測到的溫度值。
C
變式訓練3　下列關于傳感器信息的獲取，說法正確的是(　　)
A.傳統的計算機一般通過傳感器的接口來實現信息的獲取
B.串口的通信線路較復雜，需要傳輸線來實現雙向通信
C.信息系統要從傳感器獲取信息只能采用一種通信方式
D.計算機和智能終端的通信可以通過COM接口來實現
解析　本題考查的是傳感器信息的獲取。傳統的計算機一般沒有傳感器的接口，需要借助于其他具備傳感器接口的智能終端來實現信息的獲取；串口的特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現雙向通信；信息系統要從傳感器獲取信息，可以采用多種通信方式，如無線網絡、藍牙、串口(COM接口)等。
D
例4　下列關于射頻識別技術的說法，正確的是(　　)
解析　本題考查的是射頻識別技術。射頻識別又稱無線射頻識別(簡稱RFID)，屬于通信技術的范疇，同時從信息采集的角度來看，射頻識別技術也屬于傳感器技術；所謂射頻(簡稱RF)，是指具有遠距離傳播能力的高頻電磁波；射頻識別技術的兩大基本元素是發射端——RFID標簽(也稱電子標簽)和接收端——RFID讀寫器。
B
A.射頻識別屬于通信技術的范疇，但不屬于傳感器技術
B.射頻識別的過程，實際上是一種無線傳輸
C.射頻是指具有遠距離傳播能力的低頻電磁波
D.射頻識別的兩大基本元素是發射端和處理端
變式訓練4　下列有關傳感與控制的說法正確的是(　　)
A.移動終端中，借助重力傳感器可以實現計步功能
B.校資產管理中，每臺設備貼的電子標簽具有唯一的電子編碼，這種電子標簽屬于有源標簽
C.乘坐高鐵時，刷身份證出入閘機時使用到了NFC 技術，即長距離高頻的RFID技術
D.同一種傳感器采用不同的算法可實現不同的功能
解析　A選項實現計步功能的是加速度傳感器。B選項設備貼不帶電源。C選項NFC 技術是短距離高頻的RFID技術。
D
隨堂檢測
3
1.有如下三個傳感器的應用場景：
B
解析　拍手會產生聲音，環境亮度取決于光線強度，加速度傳感器的工作原理是通過測量物體的加速度來確定其運動狀態。
(1)拍手時樓道內的燈自動點亮
(2)手機根據環境亮度自動調節屏幕亮度
(3)智能手環具有計步功能
為上述三個應用場景依次選擇一種適用的傳感器，下列選項正確的是(　　)
A.聲音傳感器、光線傳感器、壓力傳感器
B.聲音傳感器、光線傳感器、加速度傳感器
C.壓力傳感器、距離傳感器、光線傳感器
D.光線傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器
2.下列關于某移動終端的說法，正確的是(　　)
B
解析　A選項移動終端指的是移動中的計算機，與計算機體系結構一致。C選項加速度傳感器實現計步功能。D選項還有內存等因素。
A.移動終端沒有采用計算機經典的體系結構
B.麒麟CPU是我國首款國產移動終端中央處理器
C.智能終端通過重力傳感器實現計步功能
D.CPU的性能是決定智能手機性能的唯一指標
3.下列關于校園卡的說法正確的是(　　)
D
解析　A選項校園卡屬于無源電子標簽。B選項校園卡應用了RFID技術，屬于傳感器技術。
A.校園卡應用了 RFID 技術，內置了有源電子標簽
B.識別校園卡信息不屬于傳感器技術
C.校園卡內置電池，會主動向 RFID 讀寫器發送信號
D.校園卡具有唯一的電子編碼
4.某信息系統利用RFID技術識別電子標簽的工作流程如圖所示：
D
解析　根據題意可知這是無源RFID，因此電子標簽必須先獲得一定的能量，然后電子標簽向外發送信息，最后讀寫器接收信息并完成解碼即可實現信息的采集。
包括以下步驟：①讀寫器通過天線向電子標簽發送一定頻率的射頻信號；②讀寫器采集電子標簽的信息并解碼；③讀寫器處理解碼信息后，將結果發送至信息系統；④電子標簽從讀寫器獲得能量，向讀寫器發送編碼信息。正確的工作流程順序是(　　)
A.①②③ B.①④③ C.④②③ D.①④②
A.校園卡可以采用RFID無源電子標簽，使用它可以進行非接觸刷卡
B.消費POS機是一種常見的移動終端，工作原理包括輸入、處理、存儲和輸出四部分
C.校園一卡通系統硬件有：消費POS機、校園卡、服務器、數據庫等
D.校園一卡通系統中的用戶包括使用者、設備維護者、程序設計員和信息收集處理人員等
C
解析　考查信息系統支撐技術相關知識。選項ARFID是無線射頻識別技術，無源電子標簽可以不需要電源支持，減少卡的體積，適用于校園卡一類設備。選項C中數據庫是軟件而不是硬件。
A.紅外探頭主要是防止非法入侵
B.煙感探測器采用了人工智能技術
C.該系統中家庭報警主機承擔控制器的功能
D.煤氣探測器安裝在廚房，可以通過無線網絡進行通信
B
解析　本題考查信息系統硬件作用的相關知識。B選項煙感探測器采用了傳感技術。
閱讀下列材料，回答第7至8題。
智能手環已成為許多人生活中的重要配件，既是健康追蹤器又是生活助理。某智能手環支持藍牙4.0數據傳輸，具有如下功能：支持多種運動模式的識別與跟蹤，實時心率監測，運動過程實時反饋；精準記錄睡眠時長，識別睡眠狀態，針對性提供改善建議；消息來電、天氣及日程等情景智能提醒，更好地掌握生活節奏；支持掃碼支付、遙控拍照、找手機等功能，為生活減負添能。
A.通過加速度傳感器實現計步功能
B.通過皮電反應傳感器準確監測運動狀態
C.通過霍爾傳感器實現睡眠監測
D.通過光學心率傳感器監測心率
C
解析　本題考查傳感器功能。C選項霍爾傳感器實現的是手機翻蓋鎖屏和開啟屏幕功能。
A.該智能手環沒有執行器
B.智能手環與外部世界的聯系方式有多種
C.智能手環可以增加NFC功能模擬門禁功能
D.智能手環提供的健康建議是基于數據分析的科學決策
A
解析　A選項具有消息來電等情景智能提醒、找手機等功能，說明該手環可能以震動或發生聲音等方式來提醒用戶，因此具有執行器。B選項具有多種傳感器，有多種聯系方式。
A.物流車輛上的衛星定位終端 B.貨物上的RFID電子標簽
C.控制中心的服務器 D.物流信息系統中的數據庫
D
解析　D選項物流信息系統中的數據庫用于存儲數據的軟件。
10.搭建一個家庭澆灌系統，運用micro：bit作為智能終端，通過土壤傳感器(采集的值較大，表示不缺水)與微型馬達，實現缺水時自動給花補水。實現上述功能的代碼如下：
from microbit import*
while True：
if pin0.read_analog()>100：
pin2.write_digital(0)
else：
pin2.write_digital(1)
sleep(2000)
pin2.write_digital(0)
sleep(10000)
下列選項中說法正確的是(　　)
A.土壤傳感器連接在pin2接口上
B.根據程序代碼，土壤干濕的臨界值為2000
C.pin2.write_digital(0)語句的功能是開啟馬達，pin2.write_digital(1)語句的功能是關閉馬達
D.如果馬達開啟后，灌溉時長為2秒鐘
D
解析　A選項pin0.read_analog()>100表示土壤傳感器采集到的值，在pin0接口上。B選項土壤干濕的臨界值為100。C選項缺水時自動給花補水，因此小于臨界時才開啟馬達。D選項pin2.write_digital(1)，sleep(2000)，pin2.write_digital(0)三條語句表示補水2秒后，關閉馬達。
4
課時作業
A.終點可能采用了紅外線傳感器
B.智能終端可以通過傳感器實現數據輸入
C.比賽得分數據最終存儲在智能終端
D.傳感器采集選手到達終點的信號，這一過程需要進行模數轉換
C
解析　本題考查智能終端的相關知識。A選項短跑比賽計時精度要求較高，需要高精度的傳感器，紅外線傳感器是合適的選擇。B選項智能終端通過傳感器獲取收集數據，實現數據輸入。C選項智能終端一般只有數據收集和上傳的功能，數據最終是存儲在服務器的數據庫中。D選項傳感器采集數據過程中經過了模擬信號到數字信號的轉換。
2.下列關于傳感器的說法，正確的是(　　)
A
解析　本題考查的是常見的傳感器技術。傳感器屬于信息輸入設備，一般由敏感元件、轉換元件、其他輔助元件三部分組成；輔助元件主要包括信號調節與轉換電路及其所需的電源；通過指紋傳感器，可以實現加密、解鎖、電子支付等功能；同一種傳感器采用不同的算法，還可以實現不同的功能。
A.傳感器屬于信息輸入設備
B.敏感元件包括信號調節與轉換電路及其所需的電源
C.通過霍爾傳感器，可以實現加密、解鎖、電子支付等功能
D.同一種傳感器可以采用不同的算法，但實現的功能相同
A.聲敏傳感器——聽覺 B.氣敏傳感器——觸覺
C.光敏傳感器——視覺 D.味敏傳感器——味覺
B
解析　本題考查的是傳感器的相關知識。為了便于理解，往往將部分傳感器的功能與人類的五大感覺器官相類比。光敏傳感器對應視覺；聲敏傳感器對應聽覺；氣敏傳感器對應嗅覺；味敏傳感器對應味覺；壓敏傳感器對應觸覺；熱敏傳感器對應觸覺。
A.RFID技術是由NFC技術演進過來的
B.RFID標簽有有源和無源之分，其中的“源”是指電源
C.利用NFC技術可以實現安全的移動支付
D.銀行卡的“閃付”功能，也是用到了NFC技術
A
解析　A選項NFC技術是由RFID技術演進過來的。
5.下列選項中關于NFC技術的說法，正確的是(　　)
A
解析　本題考查的是射頻識別技術的應用。內置NFC功能的設備主要以手機為主，也有不少平板電腦和藍牙音頻設備等；NFC技術是一種短距(運行于10厘米距離內)高頻(13.56 MHz)的無線電技術；NFC技術屬于射頻識別技術的應用；高可靠性、高安全性、高性價比是RFID的特點。
A.內置NFC功能的設備主要以手機為主
B.NFC技術是一種長距高頻的無線電技術
C.NFC技術不屬于射頻識別技術的應用
D.NFC技術具有高可靠性、高安全性、高性價比等特點
6.智能手機可以利用NFC功能讀取門禁卡信息保存到手機中，讓手機變成鑰匙，進小區時可以刷手機開門。下列說法正確的是(　　)
D
解析　A選項NFC是一種短距高頻的射頻識別技術；B選項門禁卡屬于RFID中的無源電子標簽；C選項刷手機開門時需要開啟手機NFC功能。
A.NFC是一種短距低頻的射頻識別技術
B.門禁卡屬于RFID中的有源電子標簽
C.刷手機開門時不需要開啟手機NFC功能
D.手機讀取門禁卡信息時作為RFID讀寫器
7.下列關于信息系統中的控制，說法正確的是(　　)
B
解析　本題考查的是信息系統中的控制的相關知識。信息系統需要通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息，通過執行器，則可以作用于外部世界；在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置是指執行器，智能手環通過簡單的震動來提醒用戶屬于執行器在信息系統中的應用。
A.信息系統可以不通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息
B.信息系統通過執行器才可以作用于外部世界
C.傳感器指在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置
D.智能手環通過簡單的震動來提醒用戶是控制器在信息系統中的應用
8.高速路口ETC(電子不停車收費系統)的工作示意圖如圖所示，當裝有非接觸式識別卡的汽車經過地感線圈時，進入了讀卡器的感應區域，攝像頭開始工作，當車牌被識別后，后臺系統向閘門控制器發出指令，打開道閘。以下說法正確的是(　　)
A
解析　B選項NFC是短距離技術。C選項非接觸式卡是電子標簽。D選項是控制器技術的一種應用。
A.車牌號的識別用到了人工智能技術
B.該過程中用到了NFC技術，從信息采集的角度來看，它屬于傳感器技術
C.非接觸式卡是接收端，讀卡器是發射端
D.閘機的打開和關閉，是傳感器技術的一種應用
A.CPU是手機最核心的部件，是控制中樞系統和邏輯控制中心
B.Android系統的功能是對手機的全部軟硬件和數據資源進行統一控制，調度和管理
C.手機具有多種綜合功能，表現出極高智能性，主要基于各種傳感器的植入
D.NFC技術由RFID演變而來，可適用于長距離的無線通信
D
解析　D選項NFC技術用于短距離的無線通信。
A.自動識別系統將車牌信息輸入信息系統
B.智能手環通過簡單的震動來提醒用戶
C.火警預報系統發現火情后提醒用戶找到逃生通道
D.火車、地鐵的檢票系統控制閘機的打開和關閉
A
解析　本題考查的是信息系統中的控制。A選項屬于輸入信號這一步驟，選項B，C，D都屬于執行器的應用。
A.在信息系統從外部世界采集信息的過程中，傳感器在各種應用中都起著極為重要的作用
B.信息系統要從傳感器獲取信息，可以采用多種通信方式，如無線網絡、藍牙、串口等
C.通過霍爾傳感器可以實現加密、解密、電子支付等功能
D.同一種傳感器采用不同的算法，還可以實現不同的功能
C
解析　C選項通過NFC傳感器可以實現加密、解密、電子支付等功能，霍爾傳感器可以檢測磁場及其變化。
A.傳感器屬于信息系統的輸入設備
B.信息系統的控制可分為開環控制和閉環控制兩種
C.信息系統通過執行器可以作用于外部世界
D.射頻識別技術的兩大基本元素是接收端和讀寫器
D
解析　D選項射頻識別技術兩大基本元素是發射端(電子標簽)和接收端(讀寫器)。
D
13.某智能手環有心率血氧睡眠檢測、提供健康趨勢分析、支持NFC(近距離無線通信)和掃碼支付等功能。下列關于該智能手環說法，正確的是(　　)
解析　A選項傳感器只負責采集數據。B選項功能的實現必須有軟件支持。
A.傳感器是整個設備的控制中心
B.健康趨勢分析功能無需應用軟件支持
C.通過NFC方式無法實現移動支付
D.傳感器的植入使得智能手環更加具有“智能性”
A.射頻識別需要兩大基本要素：電子標簽(發射端)和RFID讀寫器(接收端)
B.二代身份證、銀行卡等內置的電子標簽屬于無源標簽
C.射頻識別技術是物聯網的關鍵技術
D.NFC技術由RFID演變而來，是一種遠距離高頻的無線電技術
D
解析　D選項NFC是一種短距離高頻的無線電技術。
15.在BXY中編輯有這樣一段程序：
from microbit import*
while True：
if button_a.is_pressed()：
display.show(Image.HAPPY)
elif button_b.is_pressed()：
break
else：
display.show(Image.SAD)
sleep(1000)
在micro：bit硬件支持下，以下說法正確的是(　　)
A.開始運行，不按開發板上的任何按鈕，開發板顯示“笑臉”
B.開始運行，按開發板上的B按鈕后，開發板上的LED燈全部關閉
C.開始運行，不按開發板上的任何按鈕，開發板進入死循環，無法正常運行
D.開始運行，按開發板上的A按鈕后，開發板顯示“笑臉”，一秒鐘后顯示“哭臉”
D
解析　A選項沒有按按鈕，執行else語句，顯示“哭臉”。B選項終止程序運行，原來是什么狀態就顯示什么狀態。C選項執行else語句，可以運行。D選項語句sleep(1000)表示1秒后再次檢測按鈕狀態。
16.小明想要編寫一個“猜骰子點數”的程序，計算機先生成一個[1，6]之間的隨機整數，來模擬投擲骰子的過程，然后用戶通過鍵盤輸入數字來猜測骰子點數，并借助micro：bit設備中的5*5LED陣列來顯示用戶猜測的結果，猜對顯示笑臉表情，猜錯顯示骰子點數數字，如圖a所示。為實現上述程序功能，小明進行了以下實踐內容。
(1)小明用USB連接線連接計算機和micro：bit，并觀察計算機的設備管理器，如圖b所示。由圖可知，此時該micro：bit連接的計算機端口是_____________。
(2)小明在BXY中編寫的代碼如下，燒錄后通過串口進行調試。請在程序段劃線處填入合適的代碼。
from microbit import *
import random
while True：
display.clear()　#清除 LED 陣列的顯示內容
num＝str(①________)
if uart.any()：
incoming＝str(uart.readall()，'UTF－8')
if incoming＝＝num：
display.show(Image.HAPPY)
sleep(1000)
else：
②________
sleep(1000)
答案　(1)COM4　(2)①random.randint(1，6)　
②display.show(num)
解析　本題考查利用傳感器獲取信息。(1)從題圖中可以看到端口。(2)①生成一個[1，6]之間的隨機整數。②猜錯顯示骰子點數數字。2.4　傳感與控制
課時目標
1.通過分析物聯網應用實例,了解信息系統與外部世界的連接方式。2.了解常見的傳感與控制機制,認識常用的傳感器及作用。3.通過分析具體信息系統實例,了解傳感器獲取外界信息的過程。
一、信息系統與外部世界的聯系
1.信息系統
(1)信息系統要發揮作用,必須與外部世界進行聯系。在基于傳統網絡的信息系統中,這種聯系需要以人為中介進行;隨著物聯網和人工智能的發展,信息系統逐漸可以通過　　　　　　自動獲取外部信息,也可以通過一定的機制實現對外部物體的　　　　　　。
(2)在由傳感與控制技術支持的信息系統中,　　　　　　負責將采集到的外部世界的各種信息輸入到信息系統;　　　　　　則實現信息系統對外部世界的控制。
2.舉例說明
(1)天網監控系統:各大城市設置的“天網監控系統”利用安裝在大街小巷的大量攝像頭組成了監控網絡,在此系統中,攝像頭作為采集圖像信息的圖像傳感器起到了關鍵的作用。
天網監控系統
(2)火車站的閘機:12306火車售票系統啟用以后,在越來越多的高鐵站,人們直接刷二代身份證就可完成檢票、通過閘機。
火車站的閘機
(3)微信智能鎖和QQ物聯功能:微信智能鎖是微信的衍生產品,可以通過微信遠程智能控制門鎖的開與關;“QQ物聯智能硬件開放平臺”發布,將QQ賬號體系、好友關系鏈及QQ消息通道能力等核心能力,提供給可穿戴設備、智能家居、智能車載、傳統硬件等領域的合作伙伴,實現用戶與設備以及設備與設備之間的互聯、互通、互動。
二、常見的傳感器技術
1.傳感器的作用及組成
信息系統可以通過　　　　　　自動獲取外部信息(例如溫度、亮度、聲音、人臉等),也可以通過一定的機制實現對外部物體的直接控制。傳感技術負責將采集到的外部信息輸入到信息系統。傳感器屬于信息輸入設備,一般由　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　三部分組成。
(1)敏感元件:感受(或響應)和檢出被測對象的待測信息。
(2)轉換元件:將敏感元件所感受(或響應)的信息直接轉換成有用信號(一般為電信號)。
(3)其他輔助元件:主要包括　　　　　　　　　及其所需的　　　　。
傳感器的結構示意圖
2.傳感器的分類
根據基本感知功能的不同,通常把傳感器分為　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、
　　　　、　　　　、　　　　、　　　　和　　　　等傳感器。
傳感器與人類感覺器官的類比
傳感器名稱 人類感覺 人類器官
光敏傳感器 視覺 眼睛
聲敏傳感器 聽覺 耳朵
氣敏傳感器 嗅覺 鼻子
味敏傳感器 味覺 舌頭
壓敏傳感器 觸覺 皮膚
熱敏傳感器 觸覺 皮膚
生活中常見的傳感器有　　　　、　　　　、　　　　、　　　　等傳感器。
常見傳感器
3.傳感器的作用
(1)傳感器在智能手機中的應用
①光線傳感器:自動調節屏幕背光的亮度。
②距離傳感器:檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話,以便自動調暗屏幕達到省電的目的。
③重力傳感器:實現手機橫豎屏智能切換、拍照照片朝向切換。
④加速度傳感器:實現計步功能。
⑤指紋傳感器:實現加密、解鎖、電子支付等功能。
⑥霍爾傳感器:實現翻蓋自動解鎖、合蓋自動鎖屏等功能。
(2)同一種傳感器采用不同的算法,還可以實現不同的功能
①如智能手環中的加速度傳感器:實現計步功能;監測用戶的睡眠狀況。
②磁場傳感器:制作電子指南針;制作電子金屬探測器。
(3)傳感器技術也在不斷地發展過程中
①光學心率傳感器:用于檢測用戶的心率。
②皮電反應傳感器:可以更準確地監測用戶的運動狀態。
三、傳感器信息的獲取
1.概念
傳感器獲得信息以后,信息系統需要獲取這些信息,然后對信息進行加工處理以實現信息系統的既定功能。
2.方式
信息系統要從傳感器獲取信息,可以采用多種通信方式,如無線網絡、藍牙、串口(COM接口)等。傳統的計算機一般沒有傳感器的接口,需要借助于其他具備傳感器接口的智能終端來實現信息的獲取。而計算機和智能終端的通信一般采用COM接口或通過USB接口模擬COM接口來實現。
3.舉例
選擇micro:bit設備作為采集傳感器數據的智能終端,通過Python編程,獲取溫度傳感器的信息。
micro:bit開發板
(1)器材清單:micro:bit;USB連接線。
(2)操作步驟
①通過USB連接線將micro:bit接到計算機,并安裝串口驅動。
通過“設備管理器”查看COM端口號
②編寫程序,獲取環境數據。打開micro:bit的離線版IDE程序BXY Python Editor(簡稱BXY)。輸入代碼,單擊“下載并運行”按鈕,micro:bit開發板上的LED開始閃爍。等到閃爍停止,表示程序上傳成功。
用BXY編寫代碼
注:micro:bit的代碼采用MicroPython語言編寫。MicroPython是Python的子集,為單片機(MicroController Unit,簡稱MCU)應用領域開發而定制的一種語言,即運行在單片機上的Python。temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器,sleep (200)表示延時 200毫秒。這段代碼的作用是讓micro:bit每隔200毫秒通過串口輸出檢測到的溫度值。
③通過串口調試工具,查看串口數據。單擊BXY的“串口調試”按鈕,就能看到micro:bit發送的溫度傳感器數據。這些數據就是溫度傳感器檢測到的當前芯片溫度。向micro:bit呵氣或者吹熱風,會發現數據發生變化。
用BXY查看串口數據
提示:(1)使用任何一款串口監視器都可以看到串口發送的數據,micro:bit默認的波特率是115200。(2)將代碼中sleep(200)中的數字200改為500,這樣串口發送的速度會慢一些,便于觀察。
④編寫Python代碼,讀取串口數據并顯示。首先需要導入Python的serial庫,將波特率設置為115200。
import serial
ser=serial.Serial()
#設置通信波特率,需要與micro:bit中設定的通信速率一致
ser.baudrate=115200
#設置串口號
ser.port='COM3'
ser.open()
while True:
　　print(ser.readline())
運行這段代碼,即可看到Python的Shell窗口中不斷輸出串口的數據。
適當修改代碼,可以將從串口獲取的數據保存到文本文件中,便于后期分析。
import serial
ser=serial.Serial()
ser.baudrate=115200
ser.port='COM3'
ser.open()
f=open('microbit.txt','wb')
a=20
while a>0:
　　a-=1
　　line=ser.readline()
　　f.write(line)
　　print(line)
f.close()
ser.close()
其中“f= open('microbit.txt', 'wb')”表示創建一個名為microbit.txt的文本文件,wb表示用二進制寫入。
四、射頻識別技術
1.射頻識別技術概述
(1)射頻識別,又稱無線射頻識別(簡稱RFID),屬于通信技術的范疇,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。同時,從信息采集的角度來看,射頻識別技術也屬于傳感器技術。
(2)所謂射頻(簡稱RF),是指　　　　　　　　　的高頻電磁波。頻率范圍在 300 kHz~30 GHz之間的高頻交變電流,會在導體周圍的空間產生高頻電磁波,并向外遠距離傳播出去,這些高頻電磁波,就是射頻。
(3)射頻識別的過程,實際上是一種無線傳輸:　　　　發送特定的射頻信號,　　　　接收到射頻信號后,并從中提取出有用信息。
(4)信息系統運用射頻識別技術識別外部世界的事物,需要通過　　　　　　　　并_____________。
信息系統利用RFID技術識別外部世界的事物
這樣就至少需要兩大基本元素:
發射端——RFID標簽(也稱電子標簽),
接收端——RFID讀寫器。
①電子標簽:由芯片與天線(線圈)組成,每個標簽具有唯一的電子編碼。
按照能量供給方式的不同,電子標簽分為　　　　和　　　　　　。
a.有源電子標簽也稱　　　　　　,其工作的能量由電池提供,能夠主動向讀寫器發送射頻信號。有源電子標簽通常具有　　　　　　　　,但　　　　　　,　　　　　　　　,主要應用于貴重物品遠距離檢測等領域。
b.無源電子標簽也稱為被動式標簽,是最為常見的電子標簽,其本身沒有電源,依靠從讀寫器的電磁波中獲得能量,激活標簽中的芯片,芯片產生電磁波發送給讀寫器。無源電子標簽具有價格便宜的優勢,但其工作距離、存儲容量等受到能量來源的限制。
按照工作頻率的不同,電子標簽分為　　　　、　　　　、　　　　和　　　　四種。
②RFID讀寫器:主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號,并接收標簽的應答,對標簽的對象標識信息進行解碼,然后將對象標識信息和標簽上其他相關信息傳輸到信息系統以供處理。最初的讀寫器大多只能在單一頻率點工作,現在的讀寫器一般都支持多個頻率點,能自動識別不同頻率的標簽信息。
RFID讀寫器
2.射頻識別技術的應用
(1)無源RFID產品:如公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、第二代居民身份證等。
(2)NFC技術:由RFID演變而來,是一種短距(運行于10厘米距離內)高頻(13.56 MHz)的無線電技術。內置NFC功能的設備主要以手機為主,新的銀行卡大多具有“閃付”功能,所謂“閃付”是指銀行卡上集成了支持NFC功能的芯片。
NFC的應用
(3)應用領域舉例
①物流領域:倉庫管理、貨物追蹤。
②交通運輸領域:高速公路不停車收費、停車場收費和出租車管理。
③農林牧漁領域:牛羊、魚類、水果等的管理和寵物、野生動物的跟蹤。
④醫療領域:藥品生產、病人看護。
⑤工業制造領域:自動化生產、質量追蹤。
五、信息系統中的控制
信息系統通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息,通過　　　　,則可以　　　　　　　　。
1.執行器的定義
指在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。
2.執行器的應用
(1)智能手環通過簡單的震動來提醒用戶。
(2)火車、地鐵的檢票系統控制閘機的打開和關閉。
(3)火警預報系統發現火情后發出警報,提醒用戶找到逃生通道。
3.控制與反饋
信息反饋是指系統輸出信息后,其返回的結果將對信息的再次輸出產生影響,從而起到制約的作用,以達到預定的目的。
控制與反饋
例1　智能手機中用于檢測手機橫豎屏朝向的是傳感器是 (　　)
A.光線傳感器 B.重力傳感器
C.溫度傳感器 D.加速度傳感器
聽課筆記:________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
變式訓練1 根據系統結構分析,車輛“停車感應”的傳感器與電桿上的智能終端是在一定區域范圍內,為了連接方便,數據傳輸安全等,以下連接方式比較合理的是了連接方便,數據傳輸安全等,以下連接方式比較合理的是 (　　)
A.NFC連接 B.紅外連接
C.RFID連接 D.串口連接
例2　某智能快遞柜自動采集包裹的尺寸、重量等數據,并分配儲物格。收件人手機APP掃碼,系統控制對應位置的儲物格鎖扣打開,允許收件人取件。下列說法正確的是 (　　)
A.通過傳感器可以獲取包裹的尺寸、重量數據
B.手機APP掃碼使用的是射頻識別技術
C.快遞柜上用于輸入取件碼的觸摸屏屬于執行器
D.由收件人的手機直接發出打開鎖扣的控制信號
聽課筆記:________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
變式訓練2 為了提高工作效率,近日小張為公司購買了某設備,該設備部分性能參數如圖所示,則下列說法正確的是 (　　)
顯示屏 5.5寸IPS高清屏,分辨率720*1440
CPU MT6771八核64位處理器　四大核A73+四小核A53,主頻2.0GHz
內存容量 RAM:2GB　ROM:16GB
操作系統 Android 10.0
WIFI 2.4G/5G雙頻,符合IEEE802.11a/B/G/N/Ac,支持WiFi漫游功能(無縫切換)
Bluetooth 符合Bluetooth 4.2
可集成功能 可集成UHF、身份證、條碼、NFC、PSAM等功能
識讀距離 (高頻) 0~7厘米(與標簽和環境有關)
低頻 125K/134.2K動物耳標
有源2.45G (定制) 距離200m 200張標簽可以一次性讀取
A.該款設備主要用于數據的加工處理
B.該款設備不支持對一/二維碼掃描
C.該款設備可適用于人員查驗、巡檢、制造、服裝等行業
D.該款設備是一種有源電子標簽
例3　打開micro:bit的離線版IDE程序BXY,輸入以下代碼。下列選項關于這段信息編碼的說法,錯誤的是 (　　)
A.temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器
B.sleep (200)表示該程序延時200毫秒
C.sleep (200)表示該程序200毫秒后停止
D.micro:bit可以通過串口輸出檢測到的溫度值
聽課筆記:________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
變式訓練3 下列關于傳感器信息的獲取,說法正確的是 (　　)
A.傳統的計算機一般通過傳感器的接口來實現信息的獲取
B.串口的通信線路較復雜,需要傳輸線來實現雙向通信
C.信息系統要從傳感器獲取信息只能采用一種通信方式
D.計算機和智能終端的通信可以通過COM接口來實現
例4　下列關于射頻識別技術的說法,正確的是 (　　)
A.射頻識別屬于通信技術的范疇,但不屬于傳感器技術
B.射頻識別的過程,實際上是一種無線傳輸
C.射頻是指具有遠距離傳播能力的低頻電磁波
D.射頻識別的兩大基本元素是發射端和處理端
聽課筆記:________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
變式訓練4 下列有關傳感與控制的說法正確的是 (　　)
A.移動終端中,借助重力傳感器可以實現計步功能
B.校資產管理中,每臺設備貼的電子標簽具有唯一的電子編碼,這種電子標簽屬于有源標簽
C.乘坐高鐵時,刷身份證出入閘機時使用到了NFC 技術,即長距離高頻的RFID技術
D.同一種傳感器采用不同的算法可實現不同的功能
1.有如下三個傳感器的應用場景:
(1)拍手時樓道內的燈自動點亮
(2)手機根據環境亮度自動調節屏幕亮度
(3)智能手環具有計步功能
為上述三個應用場景依次選擇一種適用的傳感器,下列選項正確的是 (　　)
A.聲音傳感器、光線傳感器、壓力傳感器
B.聲音傳感器、光線傳感器、加速度傳感器
C.壓力傳感器、距離傳感器、光線傳感器
D.光線傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器
2.下列關于某移動終端的說法,正確的是 (　　)
A.移動終端沒有采用計算機經典的體系結構
B.麒麟CPU是我國首款國產移動終端中央處理器
C.智能終端通過重力傳感器實現計步功能
D.CPU的性能是決定智能手機性能的唯一指標
3.下列關于校園卡的說法正確的是 (　　)
A.校園卡應用了 RFID 技術,內置了有源電子標簽
B.識別校園卡信息不屬于傳感器技術
C.校園卡內置電池,會主動向 RFID 讀寫器發送信號
D.校園卡具有唯一的電子編碼
4.某信息系統利用RFID技術識別電子標簽的工作流程如圖所示:
包括以下步驟:①讀寫器通過天線向電子標簽發送一定頻率的射頻信號;②讀寫器采集電子標簽的信息并解碼;③讀寫器處理解碼信息后,將結果發送至信息系統;④電子標簽從讀寫器獲得能量,向讀寫器發送編碼信息。正確的工作流程順序是 (　　)
A.①②③ B.①④③
C.④②③ D.①④②
5.校園一卡通系統能在不同校區實現食堂就餐、圖書借閱、網上查詢課表和成績等功能,甚至還可以乘公交和地鐵。下列說法不正確的是 (　　)
A.校園卡可以采用RFID無源電子標簽,使用它可以進行非接觸刷卡
B.消費POS機是一種常見的移動終端,工作原理包括輸入、處理、存儲和輸出四部分
C.校園一卡通系統硬件有:消費POS機、校園卡、服務器、數據庫等
D.校園一卡通系統中的用戶包括使用者、設備維護者、程序設計員和信息收集處理人員等
6.智慧家居報警系統探測器包括煤氣探測器、煙感探測器、紅外探頭等,若有特定情況便會觸發相應的探測器,家庭報警主機會立即觸發警鈴,并將相關數據傳送至小區管理中心。下列說法不正確的是 (　　)
A.紅外探頭主要是防止非法入侵
B.煙感探測器采用了人工智能技術
C.該系統中家庭報警主機承擔控制器的功能
D.煤氣探測器安裝在廚房,可以通過無線網絡進行通信
閱讀下列材料,回答第7至8題。
　　智能手環已成為許多人生活中的重要配件,既是健康追蹤器又是生活助理。某智能手環支持藍牙4.0數據傳輸,具有如下功能:支持多種運動模式的識別與跟蹤,實時心率監測,運動過程實時反饋;精準記錄睡眠時長,識別睡眠狀態,針對性提供改善建議;消息來電、天氣及日程等情景智能提醒,更好地掌握生活節奏;支持掃碼支付、遙控拍照、找手機等功能,為生活減負添能。
7.智能手環的智能性在硬件上主要基于傳感器的植入,下列關于傳感器類型選擇不正確的是 (　　)
A.通過加速度傳感器實現計步功能
B.通過皮電反應傳感器準確監測運動狀態
C.通過霍爾傳感器實現睡眠監測
D.通過光學心率傳感器監測心率
8.下列關于該智能手環的說法,不正確的是 (　　)
A.該智能手環沒有執行器
B.智能手環與外部世界的聯系方式有多種
C.智能手環可以增加NFC功能模擬門禁功能
D.智能手環提供的健康建議是基于數據分析的科學決策
9.可視化物流信息系統主要由衛星定位終端、RFID電子標簽、控制中心等部分組成,能夠對運輸中的貨物全過程監控,對數據進行實時集成,從而實現物流網絡的信息化。以下不屬于該信息系統硬件的是 (　　)
A.物流車輛上的衛星定位終端
B.貨物上的RFID電子標簽
C.控制中心的服務器
D.物流信息系統中的數據庫
10.搭建一個家庭澆灌系統,運用micro:bit作為智能終端,通過土壤傳感器(采集的值較大,表示不缺水)與微型馬達,實現缺水時自動給花補水。實現上述功能的代碼如下:
from microbit import*
while True:
　　if pin0.read_analog()>100:
　　　　pin2.write_digital(0)
　　else:
　　　　pin2.write_digital(1)
　　　　sleep(2000)
　　　　pin2.write_digital(0)
　　sleep(10000)
下列選項中說法正確的是 (　　)
A.土壤傳感器連接在pin2接口上
B.根據程序代碼,土壤干濕的臨界值為2000
C.pin2.write_digital(0)語句的功能是開啟馬達,pin2.write_digital(1)語句的功能是關閉馬達
D.如果馬達開啟后,灌溉時長為2秒鐘
2.4　傳感與控制
知識梳理
一、1.(1)傳感技術　直接控制　(2)傳感技術　控制技術
二、1.(1)傳感技術　敏感元件　轉換元件　其他輔助元件　
(3)信號調節與轉換電路　電源
2.熱敏　光敏　氣敏　力敏　磁敏　濕敏　聲敏　色敏　味敏　聲音　溫度　光線　氣體
四、1.(2)具有遠距離傳播能力　(3)發射端　接收端　(4)射頻信號識別目標對象　讀寫相關數據　①有源標簽　無源標簽　a.主動式標簽　更遠的通信距離　體積較大　價格也相對較高　b.低頻(LF)　高頻(HF)　超高頻 (UHF)　微波頻段(MW)
五、執行器　作用于外部世界
例題精析
例1　B　[本題考查傳感器知識。光線傳感器可以自動調節屏幕背光的亮度;重力傳感器可檢測手機橫豎屏的方向信息;加速度傳感器可以實現計步功能。故選B。]
變式訓練1　C　[紅外線必須對著接收端,中間不能有阻擋物。NFC必須在短距離范圍。]
例2　A　[B選項手機APP掃碼是將圖像的解碼。C選項輸入取件碼用于輸入數據。D選項系統控制對應位置的儲物格鎖扣打開。]
變式訓練2　C　[A選項該款設備主要用于數據采集。B選項有身份證、條碼的功能。D選項該設備屬于讀寫器。]
例3　C　[本題考查的是傳感器信息的獲取。temperature()指讀取開發板上自帶的溫度傳感器,sleep (200)表示延時200毫秒。這段代碼的作用是讓micro:bit每隔200毫秒通過串口輸出檢測到的溫度值。]
變式訓練3　D　[本題考查的是傳感器信息的獲取。傳統的計算機一般沒有傳感器的接口,需要借助于其他具備傳感器接口的智能終端來實現信息的獲取;串口的特點是通信線路簡單,只要一對傳輸線就可以實現雙向通信;信息系統要從傳感器獲取信息,可以采用多種通信方式,如無線網絡、藍牙、串口(COM接口)等。]
例4　B　[本題考查的是射頻識別技術。射頻識別又稱無線射頻識別(簡稱RFID),屬于通信技術的范疇,同時從信息采集的角度來看,射頻識別技術也屬于傳感器技術;所謂射頻(簡稱RF),是指具有遠距離傳播能力的高頻電磁波;射頻識別技術的兩大基本元素是發射端——RFID標簽(也稱電子標簽)和接收端——RFID讀寫器。]
變式訓練4　D　[A選項實現計步功能的是加速度傳感器。B選項設備貼不帶電源。C選項NFC 技術是短距離高頻的RFID技術。]
隨堂檢測
1.B　[拍手會產生聲音,環境亮度取決于光線強度,加速度傳感器的工作原理是通過測量物體的加速度來確定其運動狀態。]
2.B　[A選項移動終端指的是移動中的計算機,與計算機體系結構一致。C選項加速度傳感器實現計步功能。D選項還有內存等因素。]
3.D　[A選項校園卡屬于無源電子標簽。B選項校園卡應用了RFID技術,屬于傳感器技術。]
4.D　[根據題意可知這是無源RFID,因此電子標簽必須先獲得一定的能量,然后電子標簽向外發送信息,最后讀寫器接收信息并完成解碼即可實現信息的采集。]
5.C　[考查信息系統支撐技術相關知識。選項ARFID是無線射頻識別技術,無源電子標簽可以不需要電源支持,減少卡的體積,適用于校園卡一類設備。選項C中數據庫是軟件而不是硬件。]
6.B　[本題考查信息系統硬件作用的相關知識。B選項煙感探測器采用了傳感技術。]
7.C　[本題考查傳感器功能。C選項霍爾傳感器實現的是手機翻蓋鎖屏和開啟屏幕功能。]
8.A　[A選項具有消息來電等情景智能提醒、找手機等功能,說明該手環可能以震動或發生聲音等方式來提醒用戶,因此具有執行器。B選項具有多種傳感器,有多種聯系方式。]
9.D　[D選項物流信息系統中的數據庫用于存儲數據的軟件。]
10.D　[A選項pin0.read_analog()>100表示土壤傳感器采集到的值,在pin0接口上。B選項土壤干濕的臨界值為100。C選項缺水時自動給花補水,因此小于臨界時才開啟馬達。D選項pin2.write_digital(1),sleep(2000),pin2.write_digital(0)三條語句表示補水2秒后,關閉馬達。]

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