物联网通信技术 课件 2024-2025学年电子工业出版社（2022）初中信息技术第三册

情境导入：本单元项目式

主题：分析智能手环的通信技术马宁佩戴了爸爸送给他的智能手环,并在手机端安装了智能手环的App。将智能手环与手机连接后，可以把智能手环中的数据传到手机里，用来分析马宁的身体状况。那么，智能手环中的数据是如何传送到手机里的呢?在本节，我们通过分析智能手环的通信方式，学习物联网网络层的关键技术--物联网通信技术。情境导入：本单元项目式

主题：分析智能手环的通信技术随着万物互联时代的到来,物体与物体之间的连接方式也在不断发展如果说传感器使连接在物联网中的物体有了对外界环境的感知，那么通信技术就是物联网的神经系统，它将遍布在物联网各处的设备连接起来。物与物连接实现数据交换的方式，可以分为有线连接和无线连接两种:有线连接包括网线连接、USB连接、引脚线连接;无线连接包括Wi-Fi连接、移动通信网连接、蓝牙连接、近场通信连接(NFC)、ZigBee连接等《3.3物联网通信技术》2023年电子工业出版社

八年级上册-第3单元

物联网的关键技术-信息科技

课件2022新版课标内容1活动1：认识蓝牙通信技术2活动2：认识Wi-Fi通信技术3活动3：认识远距离通信技术《目录》信息科技01认识蓝牙通信技术活动101.知识点讲解使用蓝牙通信技术(以下简称为蓝牙)可以实现设备近距离通信，用来在手机、无线耳机、笔记本电脑、智能手环等众多设备之间进行无线信息交换，为固定和移动设备建立通信环境。智能手环上有众多传感器，可以检测人体数据，如果要把这些数据同步传到智能终端的App上，就需要蓝牙的支持。活动1：认识蓝牙通信技术0101.知识点讲解例如，将智能手环与智能终端通过蓝牙连接后(见图3.3.1)，跑步时带上手环，手环会将运动步数、速度、心率等数据实时传输到手机上，跑步结束后，打开手机就能看到跑步时各个时间段心率、速度的变化等信息。活动1：认识蓝牙通信技术0101.知识点讲解生活中许多设备都内嵌了蓝牙模块,使得这些设备能够与智能终端实现数据通信。例如，蓝牙鼠标、键盘与智能终端连接，能够实现无线操作;蓝牙耳机与智能终端连接，能够拨打/接听电话、播放音乐等。活动1：认识蓝牙通信技术0101.知识点讲解活动1：认识蓝牙通信技术01任选一种蓝牙设备与智能终端建立连接。说一说，连接之后实现了哪些数据的通信实践探究01.知识点讲解活动1：认识蓝牙通信技术01知识点实现蓝牙设备与智能终端的通信一般要经历以下三个步骤。1.打开蓝牙开关。当两台带有蓝牙功能的硬件设备要相互交流信息时，需要先将两台设备的蓝牙开关打开，如图3.3.2所示为打开智能手机的蓝牙开关。01.知识点讲解活动1：认识蓝牙通信技术01知识点2.用主设备搜索可以连接的蓝牙设备。通常在连接蓝牙时，要先确定主设备与从设备。主设备是主动建立连接的一方，能够主动搜索和连接其池蓝牙设备;从设备不能主动建立连接，只能等其他设备连接自己。通常主设备是智能终端，从设备可以是智能终端或者蓝牙耳机、智能手环等。01.知识点讲解活动1：认识蓝牙通信技术01知识点3.智能终端与蓝牙设备配对与连接。搜索成功后，在智能终端选择要连接的蓝牙设备名称，双方进行配对，配对成功后双方就能实现数据通信了。如图3.3.3所示为智能终端与蓝牙耳机的连接。02认识Wi-Fi通信技术活动201.知识点讲解使用Wi-Fi通信技术(以下简称为Wi-Fi)可以实现设备近距离通信，几乎所有的智能手机、笔记本电脑和智能设备都支持Wi-Fi上网，Wi-Fi是当今使用范围最广的无线网络传输技术之一,Wi-Fi通常用

符号表示。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解许多智能设备上都有Wi-Fi模块,它是一种能将数据转换为符合Wi-Fi通信协议的嵌入式模块，能够接收和发射Wi-Fi信号，从而与其他Wi-Fi设备进行通信。例如，有的智能手环内嵌Wi-Fi模块，不与手机相连也可以获取网络资源;家居产品如果内嵌了Wi-Fi模块，就可以实现智能手环与家居产品的通信，如图3.3.4所示。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解我们已经学习了互联网中的网络协议，通过它能够实现设备之间的数据交换。在物联网应用中，网络协议同样至关重要，在使用Wi-Fi的网络环境下，按照网络协议，可以实现物与物之间的互联互通。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解请同学们两人为一小组，各用一块智能开发板，体验Wi-Fi环境下的数据发送与接收，将智能开发板A(发送端)检测到的环境光线数据发送给智能开发板B(接收端)。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解Wi-Fi环境下实现发送与接收数据的程序1.打开编程软件，对接收端(智能开发板B)编写如图3.3.5左图所示的程序，将程序刷入接收端的智能开发板后，可以得到图3.3.5右图所示的结果，获取接收端智能开发板的IP信息。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解2.对发送端(智能开发板A)编写发送环境光线数据的程序,如图3.3.6所示。活动2：认识Wi-Fi通信技术0201.知识点讲解3.对接收端(智能开发板B)编写接收环境光线数据的程序,如图3.3.7所示。活动2：认识Wi-Fi通信技术0203认识远距离通信技术活动301.知识点讲解活动3：认识远距离通信技术03在物联网领域，大多数传感器都嵌在主控板中，主要以近距离无线通信为主。例如，家庭网络中的智能音箱、扫地机器人、智能冰箱、智能洗衣机、智能空调、智能门锁、智能开关等物联网应用，在家中就可以实现控制要求。01.知识点讲解活动3：认识远距离通信技术03随着物联网应用的普及，现在的物联网应用通常采用近距离通信与远距离通信相结合的技术。例如，人在家中时，智能终端连接Wi-Fi后，就可以用来控制智能音箱、扫地机器人;人离开家以后，智能终端就要通过远距离通信技术连接智能音箱，智能音箱再通过近距离通信技术(wi-Fi)控制扫地机器人，如图3.3.8所示01.知识点讲解活动3：认识远距离通信技术01请同学们以“远程智能摄像头”为例，查阅资料。说一说，智能摄像头是如何对家中情况进行监控并实时传输数据的，在这个过程中用到了哪些通信技术。实践探究01.知识点讲解活动3：认识远距离通信技术03物联网应用的无线通信传输技术不同需求下物联网应用的无线通信传输技术如下1.高功耗、高速率的广域网无线通信传输技术，如2G、3G、4G、5G移动通信网络技术。这类通信传输技术适用于GPS导航与定位、视频监控等实时性要求较高的大流量传输应用。2.低功耗、低速率的广域网无线通信传输技术，如Lora、Sigfox、NB-IOT等。这类通信传输技术适用于监测远程设备运行状态的数据传输、工业智能设备及终端的数据传输等。01.知识点讲解活动3：认识远距离通信技术033.高功耗、高速率的近距离无线通信传输技术，如Wi-Fi、蓝牙等这类通信传输技术适用于智能家居、可穿戴设备之间的连接及数据传输。4、低功耗、低速率的近距离无线通信传输技术，如ZigBee。这类通信传输技术适用于局域网设备的灵活组网应用，如热点共享等。01.知识点讲解项目实施本单元项目式

主题：分析智能手环的通信技术智能手环的通信方式1.各小组根据本节所学的内容，结合智能手环的功能与使用方式，查询智能手环应用中物与物相连时使用的通信方式，描述使用各种通信方式分别能实现什么功能，完成表3.3.1。活动内容智能手环的通信方式实现的功能01.知识点讲解项目实施本单元项目式

主题：分析智能手环的通信技术2.请结合本节学习的内容，尝试使用智能开发板实现相互发送和接收消息的智能应用。活动内容01.知识点讲解知识拓展041.ZigBee技术ZigBee技术是近距离无线传感器网络的通信标准，它具有低功耗、低成本、延时短、网络容量大、安全可靠等特点，城区的街道照明、电表及电子医疗等要求低耗能的电子系统都使用ZigBee技术作为物联网设备间通信的首选技术。01.知识点讲解知识拓展04例如，在某ZigBee电子医疗监护应用中，ZigBee模块嵌在测量人体脉搏、血压等的传感器中，以及一些病房的监视器和报警器中，一旦病患或医用设备发生问题，可以及时作出反应，如通知医院的值班人员。获取的数据直接通过2.4G频率的ZigBee网络发送到ZigBee网关。ZigBee网关再通过4G网络将数据传送到远程管理中心进行存储、统计、分析，帮助医生对患者的健康状态进行监测，如图3.3.9所示。01.知识点讲解知识拓展042.NFC技术：NFC技术由非接触式射频识别(RFID)演变，是一种短距离高频的无线电技术，是专为智能手机设计的，允许电子设备之间通过非接触式点对点传输数据。智能手机开启NFC功能后，可以把手机变成公交卡，也可以在线充值。打开智能手机的NFC功能后，只要把手机放在公交车的刷卡区域，即可用手机充当公交卡。01.知识点讲解知识拓展043.窄带物联网(NB-IOT)技术窄带物联网(NB-IOT)技术支持低功耗设备在广域网的移动通信连接可以覆盖传统移动通信技术无法到达的区域。例如，候鸟研究使用基于NB-IoT技术开发的智能遥测标签,能跟踪和监测候鸟的运动并研究其数量下降的原因。如图3.3.11所示，将传感器安全无害地绑在鸟的腿上，以记录候鸟的详细行为数据与外部的环境数据，如候鸟所处的位置、环境温度等01.知识点讲解知识拓展044.卫星通信技术：卫星通信技术是利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行通信的技术。例如，广