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文档简介

超声波传感器功能与应用教学设计3.调试优化：用示波器观测Trig（方波）与Echo（脉冲）波形，分析“读数跳变”的原因（如环境噪声、反射面不平整），尝试通过“均值滤波”（取5次测量的平均值）优化代码。实验二：进阶应用——扫描式避障系统（10分钟）任务：结合舵机（SG90）实现“扇形区域测距”，模拟无人机避障逻辑。拓展步骤：1.硬件扩展：舵机信号线接D11，超声波模块固定于舵机摇臂；2.代码升级：在原测距代码中加入舵机控制（`Servo`库），让舵机以10°步长旋转，每次旋转后采集距离数据，通过串口输出“角度-距离”映射表；3.成果展示：小组间交换测试，验证不同角度下的测距精度，讨论“多传感器协同”的必要性（如AGV小车的前/后/侧传感器布局）。（四）案例分析：从行业到创新的思维迁移（5分钟）教师引导：展示三个跨领域案例，分组分析传感器的功能逻辑：1.工业物位检测：粮仓中超声波传感器如何通过“回波衰减”判断粮食高度？（需考虑粉尘环境对声速的影响，对比雷达物位计的应用场景）；2.医疗超声成像：B超仪如何将“回声时间+强度”转化为图像？（拓展超声波的“多普勒效应”在血流检测中的应用）；3.智能家居安防：超声波传感器如何与红外、雷达融合，实现“人体存在检测”？（对比不同传感器的误检率与成本）。学生输出：每组选派代表，用“场景需求-传感器功能-技术挑战”的逻辑链汇报分析结果，教师点评“参数匹配”（如医疗场景需高频传感器提升分辨率，工业场景需宽温传感器适应环境）的重要性。（五）课后拓展：从任务到项目的能力升华项目任务：小组合作完成“智能垃圾桶满溢检测系统”设计，要求：1.功能：当垃圾桶内垃圾高度超过阈值时，通过LED/蜂鸣器报警，并向手机APP推送提醒；2.技术要求：结合超声波传感器（测距）、蓝牙模块（通信）、舵机（模拟垃圾桶盖开关）；3.成果提交：电路原理图、代码、测试视频、项目报告（含“设计思路-遇到的问题-优化方案”）。六、教学评价设计（一）过程性评价（占比60%）实验操作：电路搭建规范性（20%）、代码调试能力（20%）、故障排查思路（20%）；课堂参与：案例分析的深度（15%）、小组讨论的贡献度（15%）。（二）终结性评价（占比40%）项目成果：功能完整性（30%）、创新性（20%）、文档规范性（20%）；答辩表现：原理阐述清晰度（20%）、问题应答准确性（10%）。七、教学反思与改进（一）教学亮点1.采用“场景-原理-实践-创新”的递进式教学，将抽象理论转化为可操作的实验任务；2.结合跨学科案例（工业、医疗、家居），拓宽学生的技术视野，培养“需求导向”的工程思维。（二）改进方向1.针对“信号滤波”等难点，可增加Matlab仿真环节，直观展示算法对测距精度的优化效果；2.拓展“开源硬件”（如ESP32+超声波传感器）的应用，适配物联网场景的教学需求。结语：超声波传感器的教学

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