第20课 反馈控制有算法　课件 2024—2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

义务教育信息科技课程资源 八年级 第20课 反馈控制有算法 第四单元 简易物联系统实践 义务教育信息科技课程资源 1 学习目标 1 2 了解基于数据分析设计算法的方法，熟悉执行器的使用方法。 了解系统整合的一般方法。 第20课 学习目标 义务教育信息科技课程资源 2 物联花盆系统要实现自动灌溉等功能，需要在系统中加入执行模块，以便向现实世界采取行动。 第20课 课堂导入 问题情境 思考问题： 物联花盆系统的执行模块需要哪些硬件？什么条件下会触发执行模块工作？ 义务教育信息科技课程资源 第20课 学习内容 学习活动 一 根据数据设计算法 三 对系统进行整合 二 控制执行器 四 探索功能扩展 义务教育信息科技课程资源 4 一、根据数据设计算法 　　物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照和天气预报的数据分析的基础上设计算法。可以通过设计表格来规划灌溉条件。 义务教育信息科技课程资源 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 一、根据数据设计算法 　　在物联花盆系统中，需要如何设计算法呢？ 可以根据数据分析处理过程中获得的土壤在干燥、适中、湿润时的传感器数据，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。 义务教育信息科技课程资源 一、根据数据设计算法 第20课 学习内容 1．小组合作，探究自动灌溉的触发条件，将对应决策填入表中。 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 条件 决策 土壤湿度大于上限值 土壤湿度小于下限值 土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报下雨 土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报不下雨 土壤湿度介于上、下限值之间，且光照强度大 义务教育信息科技课程资源 7 一、根据数据设计算法 第20课 学习内容 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 2．交流总结：优化后的条件和决策。 条件 决策 土壤湿度大于上限值 不灌溉 土壤湿度大于下限值且 小于等于上限值 天气预报下雨 不灌溉 天气预报不下雨 灌溉 光照强度大 提高下限值 光照强度小 恢复下限值 土壤湿度小于下限值 灌溉 义务教育信息科技课程资源 8 一、根据数据设计算法 第20课 学习内容 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 3．依据触发条件形成不同的数据决策。 主要代码 义务教育信息科技课程资源 9 二、控制执行器 　　物联花盆系统中，控制与执行就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉，与之对应的执行器分别是显示屏和直流电机水泵。 第20课 学习内容 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 义务教育信息科技课程资源 10 二、控制执行器 在本系统中，反馈与控制就是显示土壤湿度情况和 实现自动灌溉。 第20课 学习内容 1．实时显示土壤湿度值。 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 义务教育信息科技课程资源 11 二、控制执行器 第20课 学习内容 根据实际情况修改参数 2．将水泵与主控板M1连接，添加相关控制代码，当条件满足时，让电机启动并灌溉 5 s。 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 义务教育信息科技课程资源 12 第20课 学习内容 在项目投入使用前，还需要进行调试。系统调试工作一方面要对比功能需求进行测试，另一方面则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。 三、对系统进行整合 义务教育信息科技课程资源 13 第20课 学习内容 1．硬件检查：连接正确； 2．网络测试：畅通稳定； 3．动态测试：模拟功能过程，测试触发条件响应等。 三、对系统进行整合 义务教育信息科技课程资源 14 小建议：　　 在本项目中，主要功能是通过主控板实现的，其核心处理流程如右图所示。 把主程序代码写在while True中，并在最后通过time.sleep( )函数控制等待时间。 讨论：这样做有什么好处？ 第20课 学习内容 三、对系统进行整合 义务教育信息科技课程资源 15 第20课 学习内容 1．完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。 2．根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。 3. 讨论问题：还可以扩展哪些新的功能？ 实践导入 探究实践一 探究实践二 探究实践二 探究实践三 三、对系统进行整合 义务教育信息科技课程资源 16 （1）利用红外热释电传感器，便可以感知是否有人在附近活动，然后将数据上传到物联网服务平台，并进行数据分析，便可以了解植物的主人对植物的关心程度。 （2）可以给物联花盆系统增加人工智能摄像头，自动识别植物种类，并设置不同的湿度参数。 1．从系统功能上进行扩展 第20课 学习内容 四、探索功能扩展　　　　　 义务教育信息科技课程资源 17 （1）可以编写一个网页端程序，方便地查看各个花盆终端的实时数据。 （2）可以增加手动灌溉控制的按钮，更灵活地控制花盆灌溉。 第20课 学习内容 四、探索功能扩展　　　　　 2．从人机交互上进行扩展 义务教育信息科技课程资源 18 四、探索功能扩展　　　　　 可以在网页端增加数据图表来直观地分析花盆环境数据，并进一步探索环境数据对绿植生长的影响。 第20课 学习内容 3．从数据处理与可视化上进行扩展 义务教育信息科技课程资源 19 　　1．在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算法，再控制执行器执行。 　 2．在设计物联系统时，需要根据具体的反馈任务选择合适的执行器。 　　3．根据物联系统的功能需求对系统各个模块进行功能整合，并思考进一步从系统功能、人机交互、数据处理可视化等角度对系统进行扩展。 第20课 课堂总结 义务教育信息科技课程资源 20 1．选择一至两个可以实现的创新功能，对已实现的物联系统进行改造升级。 2．某物联门锁系统检测到门口有人停留时，会自动启动摄像头的监控功能，并将监控画面实时显示在房间内的显示屏上。同时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，并通过应用软件推送消息通知用户。用户可以通过手机应用软件远程控制门锁。在此物联门锁系统中，数据采集、传输和反馈控制是如何实现的？可能会用到哪些硬件？ 第20课 拓展与提升 义务教育信息科技课程资源 21 $$