二、设计实例2

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1、 新型智能台灯设计目录：第一部分：校本课程教材编写说明-新型智能台灯设计2一、课程教材定位2二、课程目标2三、课程内容2四、课程实施策略3五、课程评价-学习效果评价分析。5六、本次教学设计与其他教学设计相比的特点。8七 、教师教学与学生学习建议8第二部分9第一章：新型智能台灯的设计9第一节：智能台灯的简介9第二节：系统主要电路设计以及系统主要器件的认识9第三节 设计一个完整的智能台灯实物17第四节：作品展示18 第一部分：校本课程教材编写说明-新型智能台灯设计一、课程教材定位（适合高中阶段学生使用）二、课程目标 1.初步了解台灯的的设计内涵，尝试学习浅显的台灯设计方法，感受台灯的造型美感。能够

2、根据设计方案制作一个完整智能台灯产品的模型或原型，制作成功后，并能对其外观进行修饰。 2.学会运用观察、分析、探究等方法初步了解台灯的不同设计方法，从而感受设计应用的表现手法。能够通过模型与原型的制作，提高动手操作能力，形成认真严谨的做事态度，提高探究能力和创造能力。3、通过学习培养学生的探究精神及创作设计欲望，培养学生的设计及动手操作能力，激发学生热爱生活的情感。三、课程内容教学内容分析：为了加强书中内容前后章节的连贯与交融，本章的制作项目选择了台灯作为示例。它以生动形象的方式向学生展示了模型的制作过程。台灯案例贴近学生实际，让学生在亲切自然的氛围中获得知识。课程内容：智能台灯的设计融合了美

3、术学与物理学的课程知识。在外观上既要符合美术学的审美体验又要在融合大量的物理知识进去。本章课程将要学习制作以人体红外线传感器控制电路的智能台灯。当人体在台灯光线范围内且环境光线较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近台灯时，台灯自动感应，发出警告，纠正坐姿，若人体在一段时间内仍然未远离台灯则台灯自动熄灭，这样就防止了在使用台灯时由于劳累而打瞌睡的过程浪费了电资源；人体远离台灯范围时台灯自动熄灭，以达到节约能源的目的。四、课程实施策略校本课程是学校根据自己的教育理念，在对学校学生的需求进行系统评估的基础上，充分利用当地和学校的课程资源，通过自行研讨、设计或与其他力量合作等方式编制出的多样性的、可供学生

4、选择的课程，校本课程顾名思义上是以校为本的课程，在要凸显学校特色的基础上，满足本校学生的需求。并力图通过校本课程开发来打造特色学校。校本课程既是文化的载体，又是创建特色学校的突破口。学校利用校本课程开发、带动学校其它工作的全面改革与发展，提炼和提升学校的文化精神和思想理念。我校从校本课程出发来实现特色学校的打造。而美术是人类情趣表达的自由产物，如果没有激情和兴趣是设计不出优秀作品的。我校将通过融合美术的搭配和设计并结合学生的年龄特点，采取自主学习与小组合作相结合的教学方法通过有效提问促使学生知识的掌握与提升。采取自主学习欣赏思考多位感知小组探究对比分析示范讲解尝试创新拓展延伸共同提高的循序渐进

5、、逐步推进的形式，使每一名学生各有所得、各有所获并同时融入德育教育。 课程实施过程如下：五、课程评价-学习效果评价分析。评价途径一：作业展示方式反馈。学生是否掌握浅的设计台灯的方法，学生作业是否体现了本节课对作业的要求。要求学生将自己的作品分别摆放在展板上，师生共同欣赏。评价途径二：学习过程反馈。学生自主学习、小组讨论探究是否有效，学生在学习活动中表现是否积极，学生在学习过程中是否注意观察和思考，学生在实践和评价中是否体现良好的习惯和素养等。引导学生从台灯设计造型美观、功能独特、有一定实用性三方面进行评价。先自评，再互评，教师最后点评优秀作品，进行德育的教育，进一步使学生体会美术与生活的密切联

6、系，体会“物以致用” 的设计思想。 自评评价要点：自己的设计理念，从造型美观，功能独特上你认为自己符合那一点。互评评价要点：造型美观，功能独特，有实用性，构图饱满，标注符合台灯结构原理。师评要点：结合学生自评和互评中提到的要点，总结学生评价情况，并将部分作品中被学生忽略的优点进行补充点评。评价途径三：调查反馈。学生对本课内容是否有继续学习的兴趣，美术学习的兴趣是否得到了有效的激发和延续。学生作品评价量规表班级： 姓名： 总分：评价内容指标自评组评师评内容造型完整（40分）布局合理（10分）搭配得当（10分）技术版面设计美观、合理（10分）能口头准确表述作品（10分）熟练运用几大芯片（20分）得

7、分自评：30% 组评：30% 师评：40%需要改进的地方：六、本次教学设计与其他教学设计相比的特点。（一）以赏带学，赏中疑问情境创设为学生提供自主欣赏、自主学习的空间，带动学生在观察体验中了解台灯的简单知识，初步感受台灯的造型美及功能的多样性，有效激趣，引出问题，期待解决。 （二）以论激学，促进提问通过欣赏及小组讨论分析探究，了解台灯结构，感受不同造型、不同功能的台灯的造型特点，培养学生的观察概括能力及设计应用能力，从而促使学生有效提问，从而明确采用基本形重置概括的手法，可以使台灯造型实用美观、与众不同，突破重点，化解难点。（三）以践促学，问中答疑通过欣赏不同风格、不同功能的台灯，带动学生创作

8、欲望，促使学生大胆设计，乐于实践并在实践中因人施问，从而促使教学中的因人施教达到分层教学的目的，使每一名学生学有所得，学有所获。（四）拓展延学，反思促问通过欣赏运用不同媒材制作的台灯，进一步拓展学生创作思维，延续学生继续学习探究的欲望，在反馈学习收获的同时促使学生继续探究的欲望，同时有效的将德育与美术有机结合，促进美术教育的提升。（五）最后还要求本章课程在设计台灯时不仅需要在外表构造上加以创新修饰还要在实用性方面加以智能设计，使得设计出来的台灯符合低碳生活的要求，以便达到节约能源的目的。七 、教师教学与学生学习建议教师教学的建议：由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费，台灯已是千家万户的必需生活

9、用品。当夜幕降临时，人们又摸黑去开灯，极其不方便。生活的必然趋势也迫切要求我们设计出适合现代生活的一种新型智能台灯。因此本章课程要求制作新型的智能台灯。本章课程将要学习制作以人体红外线传感器控制电路的智能台灯。当人体在台灯光线范围内且环境光线较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近台灯时，台灯自动感应，发出警告，纠正坐姿，若人体在一段时间内仍然未远离台灯则台灯自动熄灭，这样就防止了在使用台灯时由于劳累而打瞌睡的过程浪费了电资源；人体远离台灯范围时台灯自动熄灭，以达到节约能源的目的。同时也要求老师在教学时恰当的融合美术学和物理学的相关知识。学生学习建议：1、在设计智能台灯前进行市场调查了解智能台灯的实

10、用性。 2、上网搜集相关资料以便于更好的设计新型智能台灯 3、准备和购买相关材料。 4、画图：在实施设计前画好设计图使得设计能更加有序的进行。 5、在设计过程中适宜用小组合作的形式进行。 第二部分 第一章：新型智能台灯的设计第一节：智能台灯的简介社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。随着电子产品的快速发展，家用电器也越来越偏向智能化，已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能电饭锅，智能电磁炉等，而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元。结合了单片机的智能家用电器和普通家用电

11、器相比，功能上更强，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更节省电能，提高了家用电器的品质。 智能台灯以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以BISS0001信号处理电路，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的。当房间亮度不够时，且有人在附近时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关麻烦；当学习时由于靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防止近视；学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节省能源的目的。 第二节：系统主要电路设计以及系统主要器件的认识教学目标： 1、认识主要系统主要器件 2、了解主要系统硬件部件的使

12、用方法以及作用 3、能够熟练实用系统主要部件 4、了解整个设计电路的工作原理和组成教学重点：1、认识熟练了解掌握STC89C52芯片、CN3083芯片、BH1750芯片、DS18B20芯片几个器件的功能和属性2、设计电路图以达到实现智能应用的目的教学难点：1、STC89C52芯片、CN3083芯片、BH1750芯片、DS18B20芯片几个器件的应用 2、设计完整的电路图教学过程：一、导入新课 播放关于生活中使用普通台灯的图片场景并加以讲解，在很多使用普通台灯的生活场景中都会出现忘记关或者是一不小心睡着的情况浪费资源的现象。1. 提出课题智能台灯的设计新型智能台灯的设计，不仅是为了使产品看起来高

13、端大气，主要也是为了节约能源。因此在设计中要求做到以下优点：1. 高效节能：发光效果相同的情况下，可以有效节省电费支出。2. 超长寿命：智能灯同事也采用节能灯的半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达50,000小时以上。4.绿色环保：在不使用时自动根据红外线传感器调节灯光强度，达到不浪费资源的目的。2.引出本节重点：智能台灯的设计二、新课教学1、PPT展示各类台灯包括普通台灯以及部分类型的智能台灯。以及其在生活中的出现的场景。可能场景一：看书看累睡着后普通台灯一直亮着。引发思考怎样才能避免这种情况下的资源浪费呢？于是就有了智能台灯的出现。而这些智能台灯是怎样实现智能

14、化的呢？2、由此引入本节课主题：设计新型智能台灯。3、如何设计新型智能台灯？首先在设计前认识几大部件以及构思好电路组成的基本图形。3、而我们本次课的设计目标是： 通过实验设计的光电一体化智能LED台灯将太阳能转化为电能，对LED台灯进行供电，通过光传感器获取周围环境的光照强度，送给主控芯片分析，输出信号控制台灯的亮度，使用户的使用亮度在最适范围内，并根据用户的使用时间对用户进行视力疲劳音乐提醒。不仅有效的利用了新能源，节约电能，并能很好的保护使用者的视力以及达到“节能减排，低碳生活”的目的。因此需要在实施设计前构思好电路图，以及了明确它们各部分的工作原理。提出思考问题：1、怎样才能设计出智能的

15、实施方案？ 2、各部分的工作原理是什么？（此处让学生回答以及引导学生正确回答。）3、 接下来20分钟自主讨论方案设计图。结束后随意挑三个同学分享自己的设计方案和设计思路，教师边给予点评和修改。4、 最后给出范例设计方案（PPT展示）例子： 流程设计 设计流程见下图1,2图1 软件工作流程图图2 结构流程图（设计图中几大结构的认识，PPT展示并加以实物演示指导）1、 电路结构设计主控部分：STC89C52芯片STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌

16、入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。太阳能部分：锂电池充电管理芯片-CN3083芯

17、片CN3083是可以用太阳能板供电的单节锂电池充电管理芯片。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。内部的8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力，非常适合利用太阳能板等电流输出能力有限的电压源供电的锂电池充电应用。CN3083只需要极少的外围元器件，并且符合USB总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将芯片温度控制在安全范围内。内部固定的恒压充电电压为4.2V，也可以通过一个外部的电阻调节。充电电流通过一个

18、外部电阻设置。当输入电压掉电时，CN3083自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于3微安。其它功能包括输入电压过低锁存，自动再充电，电池温度监控以及充电状态/充电结束状态指示等功能。CN3083采用散热增强型的8管脚小外形封装(SOP8)。CN3083电路图见图3图3光强感应部分：BH1750芯片光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。被光均匀照射的物体，在1平方米面积上得到的光通量是1流明时，它的照度是1勒克斯。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电

19、筒、摄影灯等。BH1750传感器内置16bitAD转换器，直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定，不区分环境光源接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定。供电电源：3.6-8v光照度范围：0-65535 lxIIC接口，兼容3.3V和5V电平板子尺寸：21x16mm温度感应部分：DS18B20芯片DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温、农业

20、大棚测温、洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰、体积小、使用方便、封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围55+125，固有测温分辨率0.5工作电源3-5V/DC测量结果9-12位数字量方式串行传送时钟部分：DS1302芯片DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方

21、式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。其他参数：电池：5V/1800mA外壳：180/52/50(长/宽/高)适配器：5V/1A切片LED:30片电源设计 电源部分电路如图4图 4 电源部分太阳能充电部分见图5 图5 太阳能充电电路图主控部分 主控电路见图6 图6 主控电路图（最后设计完整的结构图通过动画的形式展现它的工作以及实现过程）课堂小结：（老师提出几个小问题）1、 这个设计方案有什么

22、优点，有什么缺点？2、 这个设计方案的工作原理是什么？课后作业：1、思考上述两个问题并做好回答。 2、认识并熟悉四大器件的工作原理以及掌握它们各自的特点。 3、设法自主重新设计一套较为完整的电路组合方案并说出自己的设计思路。 第三节 设计一个完整的智能台灯实物教学目标：（1） 学生能用自己的话复述STC89C52芯片、CN3083芯片、BH1750芯片、DS18B20芯片几个器件的概念。（2） 学生能对照实物图片准确说出几大器件实物的基本特点和具体用法。（3） 学生通过观察设计和试验，分析智能台灯的实现过程，以及有什么优缺点，优化设计的办法。（4）用优化设计的设计方案结合美术学的审美理念设计一

23、台完整的智能台灯。 教学重点：1、 优化设计方案。2、 结合美术学的审美理念设计一台完整的台灯。3、 介绍led发光材料。教学难点：如何设计出美观新颖的台灯。课前准备：STC89C52芯片、CN3083芯片、BH1750芯片、DS18B20芯片以及LED灯以及创意智能台灯。教学过程：一、导入新课PPT课件复习上节课学过的STC89C52芯片、CN3083芯片、BH1750芯片、DS18B20芯片几个器件的概念。在复习的过程中同时用实物演示并要求同学们能够正确指出该器件具体部位已经它们的使用方法。然后教师引入：学习了几大重要器件之后，我们也在上节课学习设计以及分享了了智能台灯的设计方案。本节课要

24、求同学们在结合设计方案的基础上，加以美术学的知识设计出一台新型的智能台灯。1、提出课题智能台灯的设计。2、PPT展示以及实物展示创意台灯，请同学猜是什么？3、学生1、2、3.回答4、老师点评同学们的回答并介绍led发光材料。5、台灯在我们的生活中随处可见，但它的外形又千差万别。你想不想为自己和朋友设计一个小台灯呢？6、这节课咱们来学习台灯的设计老师引入：本课的题材是-台灯，是生活中必不可少的家用电器，是灯具世界中的重要组成部分，它小巧实用，同学们对它的设计充满着创作的热情。灯具的发明与我们的祖先对火的认识和利用有着密切的关系，中国古代灯具不仅种类繁多，有很强的实用性和时代感，而且许多设计新颖、

25、造型别致的灯具还是精美的艺术品。随着设计的步步改进，如今的台灯已不是单纯的照明用具了，凭借着形、色、线、面互相穿插组合的视觉效应，在散发光芒的同时，也悄悄地演变成室内的一道独特的风景线。它结合了很多美术学的新奇造型和符合搭配的色彩。因此下面先给大家两分钟请同学们先自己画一个喜欢的台灯，并添加上色彩，把遇到的问题记下来。7、板书学生的问题（绘画、创意、美观、实用）8、挑出几个学生分享自己的创意台灯图.并让同学们相互评价，找出本组最具创意的台灯设计图。9、老师点评学生作品并加以指导。10、每组用选出的创意设计图结合上一节的设计方案加以制作台灯的实物图。（此处两课时）11、学生分享展示本组的作品成果

26、并派代表分享本组设计成果的设计理念和设计思路。第四节：作品展示实物制作优秀范例见下图 实物结构图 工作图作品的创新点及应用1) 绿色环保。采用太阳能作为产品的能源之一，产品将太阳能转换为电能并用蓄电池进行储存，解决太阳能发电不稳定的问题。2) 耗电量低、续航时间长，直接解决传统球状光源依靠光发射来进行二次取光的光损耗问题；3) 照明亮度高,使用寿命长，坚固耐用。4) 自动调节亮度。能根据外界周围环境的光照亮度及最新的科学研究智能的将台灯的亮度调节在你学习工作等状态时最适合的范围，保护视力，减少不必要的能源浪费。5) 自动音乐提醒功能。根据最新的视觉疲劳理论设定提醒时间，音乐提醒使用者注意视力保护。6) 睡眠模式模拟星空功能。7) 折叠式外形设计，体积小、标准部件，更换方便。8) 通用USB接口，可利用太阳能对手机、MP3等小电器紧急充电。9) 附有实时时间、温度、日期、音乐闹铃等功能。市场前景综合计算，该产品成本约在80元，在批量生产的条件下，其成本会进一步压缩到60-80元之间，这个价位在目前市场中仅与普通台灯相当，但本产品具备更多智能功能，光学性能更加稳定。目前社会近视群体越来越庞大，大众对视力健康的关注度也越来越高，而市场同类产品大多为传统光源，不仅效率低，且对视力影响比较大。而本产品能有效地改善这一现状，因此应用前景很广。