第二单元第7节 开关量的生成（教学课件）信息科技浙教版六年级下册(新教材）

第二单元 控制系统中的反馈 开关量的生成 第七课 浙教版 目录 CONTENTS 建构 学习目标 01 课堂导入 02 认识阈值 03 开关量的生成 04 05 课堂任务 2 PART 1 学习目标 1.认识控制系统中数据的阈值 2.了解控制系统中开关量的生成 学习目标 PART 2 课堂导入 课堂导入 在生活中，我们用到的走廊灯在人经过时会自动打开，在这个控制系统中会产生哪些数据?这些数据是如何实现开灯和关灯的? 课堂导入 走廊灯的控制系统中的产生的数据分析： 自动感应走廊灯系统中的数据 输入 列举可能的数据值 连续量还是开关量 亮度 检测环境的光照强度数据 连续量 人体感应 通过传感器检测，判断是否有人经过 连续量 时间数据 感应到人体后的持续时间数据，以及灯亮后到自动熄灭的计时数据 连续量 开灯 根据控制系统发送的指令，接通电路，灯自动打开 开关量 关灯 根据控制系统发送的指令，断开电路，灯自动熄灭 开关量 PART 3 认识阈值 新知探究 认识阈值 控制系统的工作原理 新知探究 认识阈值 在控制系统中，什么是阈值？ 核心定义 为了保持系统安全稳定地运行，系统可设定一个临界数值。当系统运行到临界状态，数据大于、小于或等于这个数值时，就执行相应的控制动作。这个设定的数值称为阈值。 阈值在控制系统中有什么作用呢？ 新知探究 认识阈值 阈值的核心作用 设定临界状态 定义系统从一种状态切换到另一种状态的边界。 作为判断基准 为控制器的逻辑判断提供明确的数值依据。 触发控制动作 决定何时启动或停止执行器的动作。 新知探究 认识阈值 智能温室大棚系统为了保护植物，当温度小于12°C时便会打开加热器使温度上升。其中，12°C就是设置的阈值。 智能温控逻辑与阈值应用 1.阈值设定：为保护植物生长，系统设定核心温度阈值为12℃。 2.实时检测：传感器持续监测棚内环境温度。 3.逻辑判断：当检测值低于12℃时，控制器判定条件成立。 4.执行动作：生成“开”信号，自动启动加热器升温。 系统控制逻辑流程示意 新知探究 认识阈值 生活中的很多控制系统都需要合理设置阈值。如扫地机器人需要躲避障碍物，与前方障碍物的安全距离就是一个阈值。 基于距离阈值的避障控制 扫地机器人通过传感器实时检测与前方障碍物的距离。这个关键的“安全距离”就是系统设定的阈值。 当检测到的实际距离小于该阈值时，控制器立即触发避障逻辑，生成控制信号驱动电机，使机器人改变行进方向，从而实现自主避障。 新知探究 认识阈值 思考一下：除了温室和扫地机器人，生活中还有哪些控制系统存在阈值设置？ PART 4 开关量的生成 新知探究 开关量的生成 在设计控制系统时，经常需要通过生成开关量来实现控制。开关量可通过连续量与阈值的判断来生成。 新知探究 什么是开关量？ 开关量的生成 开关量的定义： 开关量是一种只有两种状态的信号，通常表示为“开/关”、“是/否”、“1/0”。 它是控制系统中最基本、最简单的控制信号，执行器通常只能识别这种明确的二元指令。 开关量二元状态示意图 新知探究 开关量的生成 开关量的生成原理 核心逻辑：比较与判断 将传感器采集的连续物理量（如温度、距离）与预设阈值进行逻辑比较，完成从连续量到离散量的转换。 输出结果：布尔值映射 判断结果仅有两种状态：条件成立输出1 (True)，条件不成立输出0 (False)。 新知探究 开关量的生成 智能温室大棚中开关量的生成 1.采集数据：温度传感器实时采集棚内温度 2.比较判断：将实测温度与预设阈值12℃比较 3.生成开关量：基于判断结果，系统生成数字信号开关量“1” 4. 执行动作：执行器接收到信号，执行开启加热动作 智能温室大棚系统开关量的生成 新知探究 开关量的生成 智能温室大棚中开关量生成的代码实现 智能温室大棚系统开关量的生成 条件判断：判断当前环境温度是否小于阈值12℃。 开启加热：若条件成立，开关量赋值为1，系统控制加热器启动。 相反情况：当温度不低于12℃时，执行else分支逻辑。 关闭加热：开关量赋值为0，系统控制加热器停止工作。 PART 5 课堂任务 课堂任务 这节课我们认识了控制系统中数据的阈值和阈值在控制系统中的作用，学习了控制系统中开关量的生成过程，并且了解了控制系统中阈值与开关量之间的关系。 请同学们根据这节课学习的知识： 尝试修改某个控制系统的阈值，描述更改前后的变化情况。 谢谢 下节课见！ Thanks！ 浙教版 $