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(共27张PPT)
义务教育信息科技（2024）六年级　　　　　　　　　　
第1课时
第五单元　智能种植有方法
六年级下册
第18课 土壤湿度控制好
1
2
了解土壤湿度控制系统的工作原理。
能熟练绘制算法流程图。
学习目标
3
通过体验采集数据的过程，进一步了解阈值的作
用和闭环控制的特点。
第18课　土壤湿度控制好
上节课，我们设计了自己的种植园，分析了相关控制系统的工作过程。接下来将通过实验，分析和验证土壤湿度控制系统的工作原理，尝试搭建土壤湿度控制系统。
往年，小夏妈妈比较担心院子里种的西红柿幼苗，由于雨水偏多，幼苗的根腐烂。今年，小夏搭建了种植园控制系统，就能比较精准地控制土壤的湿度，保证幼苗的存活率了。
一起走进这个土壤湿度控制系统，分析它是怎么工作的。
问题情境
第18课 课堂导入
学习活动
一 了解土壤湿度控制系统的基本组成
三 分析控制土壤湿度的算法
二 分析湿度控制系统的工作原理
第18课 学习活动
第18课　土壤湿度控制好
土壤的含水量会极大地影响农作物的产量和大部分植物的生长。土壤湿度过低，影响植物生长的速度和品质，严重缺水则会导致植物枯萎和死亡。而土壤湿度过高，土壤通气性变差，会造成烂根死根等，从而影响植物的正常生长。因此，灌溉是作物生长中非常重要的一个环节。
在土壤湿度控制系统中，主要包括土壤湿度传感器、系统控制器、喷灌设备等相关硬件模块。
第18课 学习活动
一、了解土壤湿度控制系统的基本组成
第18课 学习活动
【问题】土壤湿度传感器是怎样工作的呢？
检测土壤湿度
计算
喷灌设备工作
一、了解土壤湿度控制系统的基本组成
土壤湿度传感器是用于检测土壤中的水分的传感器。土壤湿度传感器通过判断土壤中水分含量的多少来判定土壤湿度的大小。
工作过程：当传感器探头悬空时，土壤湿度传感器输出的数据为0；当传感器探头插入土壤中时，电路处于导通状态，输出土壤湿度数据。
【问题】湿度控制系统如何利用土壤湿度传感器完成土壤含水量的控制呢？
第18课 学习活动
一、了解土壤湿度控制系统的基本组成
1．观察一个简易土壤湿度控制系统的组成。
第18课 学习活动
二、 分析湿度控制系统的工作原理
2．运行控制系统，利用传感器采集5 个土壤湿度数据，观察显示的湿度数据以及对应的喷灌器状态（是否喷水）。
第18课 学习活动
探究的问题 1 2 3 4 5
对应的土壤湿度数据
喷灌器是否喷水
3．你找到湿度传感器中设定的湿度阈值是多少？
二、 分析湿度控制系统的工作原理
4．观察思考：土壤湿度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？
第18课 学习活动
湿度改变了，传感器获取的湿度数据也改变了，控制系统随后的工作环节会发生什么改变呢？
会改变“计算”环节得到的结果。
阈值是控制系统状态发生变化的一个重要条件，改变了阈值，就改变了控制系统状态发生变化的条件。
二、 分析湿度控制系统的工作原理
第18课 学习活动
二、 分析湿度控制系统的工作原理
土壤湿度的改变，相当于改变了控制系统的输入。
经过计算，输出会发生相应的变化，导致喷灌器的状态也随之变化，从而实现对土壤湿度的控制。
阈值是控制系统状态发生变化的一个重要条件，改变了阈值，就改变了控制系统状态发生变化的条件。
第18课 学习活动
三、分析控制土壤湿度的算法
土壤湿度传感器检测的是土壤的湿度（连续量），然后根据这个数据控制喷灌器的开关（开关量）。
请根据活动2中你记录（或者设置）的一个湿度数据，把它作为阈值，补充控制土壤湿度的算法流程图。
第18课 学习活动
看看右边三个答案，应该放到哪个框里？
土壤湿度超阈值？
不启动喷灌器
启动喷灌器
三、分析控制土壤湿度的算法
第18课 学习活动
你填对了吗？
土壤湿度超阈值？
不启动喷灌器
启动喷灌器
三、分析控制土壤湿度的算法
填写输入状态和输出状态的真值表（用1和0来填写，1表示真，0表示假）。
第18课 学习活动
土壤湿度超过阈值 喷灌器启动
土壤湿度和喷灌器状态真值表
三、分析控制土壤湿度的算法
1
0
0
1
问题：
1．“监测湿度—判断湿度是否超标—控制喷灌器工作”这个过程是否属于闭环控制？
第18课 学习活动
2．如果要结束土壤控制系统的工作，是否只能关闭电源？
是，属于闭环控制。
是，要关闭电源，才能让它停止工作。
三、分析控制土壤湿度的算法
1．土壤湿度控制系统要用到湿度传感器。
2．土壤湿度数据属于连续量，把数据与阈值进行判断，产生开关量，生成指令，控制喷灌器的状态。
3．改变土壤湿度，相当于改变了系统的输入，导致系统的输出（状态）发生了相应的变化，中间经历了计算的环节，从而实现了对系统的控制。
4．土壤湿度的控制属于闭环控制，正常情况下不会停止运行，需要人工干预才能停止闭环控制的过程。
第18课 课堂总结
搭建一个小型土壤湿度控制系统（真实设备或者开源硬件）。
1．器材：干燥土壤、土壤湿度传感器、浇水设备。
2．目的：体验传感器检测数据的过程，感受湿度阈值对浇水设备的控制作用。
3．要求：
① 连接硬件设备，按提示或说明进行操作；
② 记录高湿度数据为_______，系统执行的操作是：____________；
③ 记录低湿度数据为_______；系统执行的操作是：____________；
④ 系统设置的阈值为：______________________。
第18课 拓展与提升
硬件连接
请按器材说明，将土壤湿度传感器、主控制器、水泵等连接到指定端口。
第18课 拓展与提升
土壤湿度数据
待标定湿度阈值
1．将湿度传感器插入干燥土壤中，读取湿度数据。
2．向土壤中倒入水，当土壤湿润时，读取湿度数据。
第18课 拓展与提升
运行程序，测试和标定湿度阈值。
填写实验记录表
① 向土壤中倒入水，观察湿度数据的变化；
② 记录干燥土壤的湿度数据为 _______，系统执行的操作是：_________________。
③ 记录湿润土壤的湿度数据为 _______；系统执行的操作是：_________________。
④ 观察程序，注意选择的系统设置的阈值为：_______________。
修改程序中的湿度阈值，完成湿度控制系统。
第18课 拓展与提升
换一换土壤，体验一下是如何依据湿度控制水泵浇水的。然后，思考填写你的实验结论。
⑤实验结论：
你观察到的湿度阈值是________；
你的土壤湿度控制系统的工作原理是______________________
______________________________________________________；
土壤湿度控制系统中的计算过程__________________________ ______________________________________________________。
第18课 拓展与提升
根据土壤湿度阈值补充流程图和真值表。
土壤湿度阈值设为60%~70%，请根据下图绘制土壤湿度超过70%的算法流程图，并填写输入状态和输出状态的真值表。
土壤湿度<阈值
浇水
土壤湿度>阈值
停止浇水
第18课 拓展与提升
下课啦！

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