1.2 系统中的数据(教学课件）信息科技鲁教版六年级下册(新教材）

第一单元 系统与运算 系统中的数据 第二课 鲁教版 目录 CONTENTS 课程导入 01 认识连续量数据 02 认识开关量数据 03 连续量转换为开关量 04 挑战自我 05 硕果累累 06 2 课程导入 任何系统中都存在数据，它们是系统控制和管理的基础。 如教室中光线强弱的数据决定了是否需要开启或关闭照明设备;在电力行业中，电力消耗的峰谷数据将指导电网的负载平衡。 系统数据与控制管理 课程导入 那么，这些系统中存在哪些类型的数据?我们又该如何利用这些数据提升系统的控制效能? 数据是实现各类控制功能的基石。通过对数据的高效采集、精细处理、妥善存储、深人分析以及合理应用，人们能够确保控制系统的稳定运行和高度可靠性。 同时，这些措施也为系统的智能化升级与精准化控制提供了坚实的支撑。 认识连续量数据 许多台灯都配有亮度调节旋钮，我们可根据室内光线情况灵活调整亮度，营造出更加明亮、舒适的学习空间。 场景一 可调节亮度的台灯 使用旋钮均匀调节台灯的亮度有什么优点? 畅所欲言 亮度调节更细腻、精准； 保护视力，更舒服； 适应不同场景； 延长灯泡寿命、省电； 操作简单直观。 认识连续量数据 当我们通过旋钮均匀调节台灯亮度时，其亮度的变化是平滑且连续的，没有任何突兀的跳跃。这种调节方式在我们的日常生活中普遍存在，如旋转水龙头可以细腻地控制水流的强弱，调整音响的旋钮可以平滑地改变音量的大小，温度计在显示室内外温度时也是连续变化的。 旋转水龙头 这些场景蕴藏一个共同特点:出水量、音量、温度等参数的变化都是连续且均匀的。 调整音响 场景一 温度计 认识连续量数据 由图可以看出，这一天内气温的变化曲线平滑流畅，未出现任何突变或间断。在这条曲线上，每一个点都精确对应着一个温度值，这些值既可以是整数，也可以是精确到小数点后任意位数的小数。 在一定时间跨度或空间范围内，能够连续变化且数值不间断的量，可称为连续量。时间、温度、湿度、光照强度、音量、水流量等都属于连续量。由这些连续量所产生的数据，称为连续量数据。如一天内气温的变化情况，就是通过连续量数据精确描述的。 由此，我们可以归纳出:连续量具有连续性和无限可分性两大特征。 连续性:连续量的数值可以在一定范围内连续变化，没有跳跃或间断。 无限可分性:理论上，连续量可以被无限细分，取到任意的数值，包括整数、小数和分数。 认识连续量数据 认识连续量数据 在控制系统中，相应的传感器是获取连续量数据的关键设备。 小试身手 认识连续量数据 实验名称:利用开源硬件探究连续量。 实验目的:探究连续量的规律及应用。 实验器材:主控板、光敏传感器、四位数码管、导线等。 实验步骤: 第1步，在软件中设计电路、编写程序，并调试运行。 认识连续量数据 小试身手 第2步，搭建实际电路，并运行测试。 第3步，观察现象，回答以下问题。 (1)光敏传感器位于暗处时的数据 (大于或小于)位于亮处时的数据。 (2)将光敏传感器从暗处平稳移动至亮处时，四位数码管显示的数值的规律是 ；再将光敏传感器从亮处移回暗处，四位数码管显示的数值的规律是 。 由此得出结论: 。 (3)利用光敏传感器可以获取连续量数据，因此连续量数据可以用于控制系统的 (输入或输出)环节。连续量数据也可以用于系统 (输入或输出)环节，如控制的 。 认识连续量数据 小试身手 小于 逐渐增大 逐渐减小 光敏传感器可以输出随光照强度连续变化的数值，即连续量 输入 输出 台灯的亮度（或电机的转速、风扇的风速等） 场景二 某些小区的出入口配置了人脸识别门禁系统，该系统利用人脸识别技术来确认小区居民的身份，并控制行人出入闸机的启闭。 认识开关量数据 人脸识别门禁系统 能进入装有人脸识别门禁系统的小区的条件是什么?门禁系统是如何判断的? 畅所欲言 门禁系统依据识别结果，可能做出两种判断:确认或未确认小区居民身份。 当判断结果为确认时，闸机开启，允许通行;当判断结果为未确认时，闸机保持关闭状态。 场景二 在我们的日常生活中，类似的应用随处可见，如照明设备的开关、家用电器的启停按钮等。我们将这种代表开启与关闭状态的量称为开关量。通常，我们用数字1代表开启或点亮状态，用数字0代表关闭或熄灭状态。 认识开关量数据 开关量具有非连续性和两种状态两大特征。 非连续性:状态变化是突变的，没有过渡状态。 两种状态:只有1(开/接通)和0(关/断开)两种状态。 家用电器按钮 场景二 尽管开关量在形式上较为简单，但它构成了最为基础的控制机制，并且在实际应用中极为普遍。从日常生活到工业生产，各类开关装置都是其最直观的应用实例。此外，在自动化控制系统中，相应的传感器也能发挥类似开关的功能，通过感知外界条件触发其控制动作。 认识开关量数据 小试身手 实验名称:利用开源硬件探究开关量。 实验目的:探究开关量的规律及应用。 实验器材:主控板、火焰传感器、蜂鸣器、导线、蜡烛等。 认识开关量数据 实验步骤: 第1步，在软件中设计电路、编写程序，并调试运行。 小试身手 认识开关量数据 第2步，搭建实际电路，并运行测试。火源可用蜡烛代替。 第3步，观察现象，回答以下问题。 (1)当火焰传感器检测到火源时，无论火焰大小，蜂鸣器都会鸣叫，这说明 。 (2)蜂鸣器鸣叫的音量不会随火势的大小而改变，该电路是否具有预报火势的功能?为什么? 。 由此可以得出连续量和开关量的区别是 。 (3)利用火焰传感器可以获取开关量数据，因此开关量数据可以用于控制系统的 (输入或输出)环节。开关量数据也可以用于系统的 (输入或输出)环节，如控制 。 小试身手 火焰传感器检测火焰的信号为开关量，只有 “检测到” 和 “未检测到” 两种状态，不区分火焰的大小（强度） 没有。该电路中火焰传感器输出的是开关量数据，无法反馈火势大小的连续变化信息 连续量是数值连续变化的量（有无数个取值），开关量是只有两种对立状态的量（仅有两个取值） 输入 输出 路灯的亮灭（或电风扇的启停、门的开关等） 认识开关量数据 连续量转换为开关量 当前，众多建筑物均装备了烟雾报警器，该设备对于保护生命与财产安全至关重要。烟雾报警器内置了高度敏感的烟雾浓度探测器，一旦探测到烟雾，报警器会立即发出刺耳的警报声，向人们警示可能发生的火灾，让人们有宝贵的时间进行疏散，并采取必要的应对措施。 场景三 烟雾报警器 烟雾报警器持续监测的是实时的烟雾浓度，被监测的烟雾浓度属于连续量还是开关量?烟雾报警器发出警报，是基于连续量的变化还是开关量的逻辑？ 畅所欲言 烟雾报警器捕获的烟雾浓度数据是一个连续量，而报警控制系统是基于烟雾浓度是否达到危险水平的标准来决定是否激活报警装置。这一过程只存在是与否两种状态，即开关量。 场景三 因此，我们需要设定一个阈值，将连续的烟雾浓度数据转化为可用于触发报警的开关量。 连续量转换为开关量 场景三 在过程控制中，特定的界限值或临界点称为阈值。它是决定系统或过程状态转换的关键数值，代表了系统或过程从一种状态转变为另一种状态所需达到的最小或最大数值。 在日常生活中，利用阈值进行判断的应用有很多，如声控灯、自动浇花系统等。 连续量转换为开关量 自动浇花系统 声控灯系统 小试身手 实验名称:利用开源硬件探究阈值的确定方法。 实验目的:探究阈值的确定方法。 实验器材:主控板、光敏传感器、四位数码管、导线等。 连续量转换为开关量 实验步骤: 第一步，参照右图，在软件中设计电路、编写程序，并调试运行。 小试身手 连续量转换为开关量 第2步，搭建实验器材，实地测量亮度值，记录在表中。 小试身手 连续量转换为开关量 亮度记录表 实际场景 亮度值 照明的教室环境 昏暗的课桌下 第3步，根据实际测量结果，设置程序中的临界值，调整程序中光线强度数值的大小。在这个过程中，引发红灯状态变化的亮度数值就是 。 阈值（临界值） 2.热水器可以根据用户设定的目标水温对实际水温自动加热，从而维持水温的恒定。那么，热水器中的连续量数据是什么?开关量数据是什么?阈值体现在哪里? 答案：D 1.下列说法中，不正确的一项是( )。 A. 连续量是指在一定范围内可以连续变化的量 B. 电器的开或关是由开关量表示的 C. 空调通过应用阈值自动调节室内温度，以保持舒适的环境 D. 一个人在一分钟内走了多少步，一个开关是处于向上位置还是向下位置，两者都是关于连续量的描述 解析：开关只有开、关两种状态，是开关量，不是连续量。 所以 D 说 “两者都是连续量”，是错的。 挑战自我 挑战自我 硕果累累 序号 评价内容 评价等级 优 良 一般 1 理解连续量、开关量的含义 2 理解阈值的含义及其作用 3 掌握连续量转化为开关量的方法 4 小组合作学习效果 5 同学间互帮互助情况 谢谢 下节课见！ Thanks！ 鲁教版 $