资源简介

(共33张PPT)
第五单元 第3课
跨学科主题活动——为装置加上执行设备
（桂科版）六年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在罗汉果种植灌溉中，合理利用信息技术减少水资源浪费，提升农业可持续性，是一种社会责任的体现。
借助移动设备和软件，可以实时监控和分析土壤湿度数据，推动农业生产的智能化和精准化。
利用物联网（IoT）技术实现传感器与控制系统的互动，优化水量分配，并通过算法对土壤湿度进行精确控制。
通过传感器获取实时的土壤湿度数据，分析是否需要调整灌溉量，从而提高水资源利用效率。
02
新知导入
02
新知导入
活动背景
我们已经知道了如何实现罗汉果种植灌溉装置的输入功能，也就是如何测量土壤湿度。
而要完成整个灌溉过程，还要实现系统的计算和输出功能，这样才能使灌溉装置正常工作。
03
新知讲解
土壤湿度较低时，罗汉果种植灌溉装置需要启动浇水设备;土壤湿度较高时，罗汉果种植灌溉装置需要关闭浇水设备。
首先要使用 Micro:bit 确定土壤湿度的取值范围。
算法设计
03
新知讲解
算法设计
可以结合罗汉果种植条件思考，例如罗汉果在种植过程中对土壤相对含水量的需求。
检测当前土壤水分数值
判断是否需要浇水
03
新知讲解
Micro:bit 测量土壤湿度的数值范围是0~1023，当reading值小于614时需要启动浇水设备，reading值大于819时需要关闭浇水设备。
算法设计
03
新知讲解
一、连接舵机
舵机又称伺服电机，是一种带有输出轴的小装置。当向服务器发送一个控制信号时，输出轴就可以转到特定的位置。如果控制信号持续不变，输出轴的角度、位置不变；如果控制信号发生变化，输出轴的位置角度也会相应发生变化。
功能实现
03
新知讲解
舵机一般有红、棕、橙三根线，红色线(电源正极)接VCC柱，橙色线(信号线)接信号柱(由单片机或者函数信号发生器传送)，棕色线(地线)接GND柱，信线和电源线要接地。
功能实现
03
新知讲解
连接舵机时的注意事项
电源选择： 确保舵机电压与控制系统的电压匹配，以避免损坏舵机。
信号接线：正确连接控制信号线、地线和电源线，避免接线错误导致信号不稳定。
舵机角度：安装舵机时，确保其工作角度与控制需求一致，避免超出最大旋转角度。
03
新知讲解
连接舵机时的注意事项
负载问题：在使用舵机时，注意控制负载，避免舵机超负荷运行，导致损坏。
编程调试：在使用舵机控制灌溉设备时，编程要精确调节舵机的转动角度，确保水流控制准确。
03
新知讲解
二、编程实现
1.确定舵机浇水时的旋转角度。
Miero:bi 主要通过“引脚”模块下的“舵机”模块实现浇水功能可使用“向伺服机构引脚P2写入”来改变舵机的角度。
功能实现
03
新知讲解
请同学们根据以下程序确定舵机开始浇水与停止浇水的角度。
功能实现
一般情况下，角度为0°时，开始浇水；角度为8°时，停止浇水。
03
新知讲解
功能实现
2.编程实现罗汉果种植灌溉装置的浇水功能。
灌溉装置浇水的过程主要是根据土壤湿度的判定结果转动舵机进行调整的，同时在完成浇水后通过调整舵机来停止操作。请在动手编写程序之前，细化流程图，把程序补充完整。可在模拟器中调试程序的运行结果。
03
新知讲解
功能实现
细化流程图：
水分 > 上限
关闭浇水+排水
维持现状
启动浇水
检测湿度是否恢复
03
新知讲解
功能实现
补充程序：
03
新知讲解
请根据提示完成程序设计，并填写学习活动记录单，评价本任务的学习情况。
评价与验证
03
新知讲解
还有哪些方法能实现罗汉果种植灌溉装置的输出
评价与验证
示例：
1、自动控制系统：使用PLC（可编程逻辑控制器）或单片机控制系统，根据土壤湿度、温度、光照等环境因素自动调节灌溉量。
2、太阳能供水系统： 通过太阳能电池板为灌溉装置提供能源，配合蓄水池和自动控制装置，节省能源且环保。
03
新知讲解
读一读
灌溉技术已广泛应用于农业生产中。现在还有了更先进的农田灌溉决策技术，实现精准灌溉。那如何实现精准灌溉呢 与以往根据单点土壤湿度信息开展的灌溉决策服务不同，农田灌溉决策技术将作物所需水分诊断及灌溉预警决策与天气预报信息相结合，利用实时的气象信息指导更大面积的作物灌溉，有效提高了农田灌溉管理的科学性及区域灌溉水的利用率。
04
课堂练习
一、判断正误，正确的画”√“，错误的画”X“。
灌溉系统中，舵机只能控制电磁阀的开关。 （ ）
使用湿度传感器时，土壤湿度过低可以启动灌溉系统。 （ ）
PLC控制器可以根据外部环境的变化来自动调节灌溉系统。（ ）
二、选择题
1、在灌溉系统中，PLC控制器的作用是什么？
A. 提供电力 B. 采集温湿度数据
C. 执行灌溉操作 D. 控制系统逻辑与执行
√
X
D
√
04
课堂练习
2、以下哪项技术能够最有效地节约水资源？
A. 喷灌系统 B. 滴灌系统 C. 漏灌系统 D. 传统浇水方法
3、土壤湿度传感器的主要作用是什么？
A. 检测空气温度 B.控制水泵启停 C.检测土壤湿度 D. 控制温湿度
4、使用舵机控制灌溉设备时，舵机的主要作用是什么？
A. 自动喷洒水
B. 开关水阀
C. 调节水泵的流量
D. 控制喷头的角度
B
C
D
05
拓展延伸
PLC（可编程逻辑控制器）和单片机是实现设备自动化控制的两种重要技术。
PLC通过输入信号（如开关、传感器）进行逻辑运算，控制输出设备（如电机、阀门），其编程通常采用梯形图或功能块图，便于工程师进行逻辑设计和调试。
PLC与单片机控制
05
拓展延伸
单片机则是集成了CPU、存储器和I/O接口的微控制器，编程多使用C语言或汇编语言，适合于更灵活的控制需求。两者都可以通过传感器获取环境数据，结合控制算法，实现对设备的自动化管理，从而提高生产效率和安全性。
PLC与单片机控制
05
拓展延伸
在灌溉系统中，常见的执行设备包括电磁阀、舵机和伺服电机。电磁阀适用于控制水流的开关，常用于自动化灌溉系统中，能够快速响应控制信号。舵机则适合于需要精确角度控制的场景，如调节喷头的方向。
执行设备的选型与配置
05
拓展延伸
伺服电机则提供高精度和高扭矩，适用于需要复杂运动控制的设备，如自动化灌溉机器人。根据不同的需求，选择合适的执行设备可以提高灌溉效率和资源利用率。
执行设备的选型与配置
05
拓展延伸
单元小结
单元结构
05
拓展延伸
单元小结
单元学习内容评价
内容 要求 得分
(0~10分)
控制系统的典型环节 能明确罗汉果种植灌溉装置中输入、计算和输出三个典型环节的具体内容 5
项目规划书的设计 能完成罗汉果种植灌溉装置的项目规划书 6
程序作品 实现罗汉果种植灌溉装置的程序结果运行正确:代码顺序正确，逻辑合理，与流程图相统一;设计中能灵活运用算法，实现功能的创新 8
06
课堂总结
1
进行设备算法设计
2
完成功能实现实操练习
3
完成评价与验证
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
跨学科主题活动——为装置加上执行设备
07
板书设计
跨学科主题活动——为装置加上执行设备
1、进行设备算法设计
2、完成功能实现实操练习
3、完成评价与验证
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业
1、自动灌溉系统设计。
2、单元总结。
08
课后作业
1、设计一个基于传感器的自动灌溉系统，包括选择适当的传感器（湿度、温度等），并设计PLC控制程序。
2、总结本单元所学内容。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑