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(共19张PPT)
汇报人：WPS
第2课
从无限到有限——
连续量与状态控制
如何用科技手段远程监测植物是否需要浇水或晒太阳？
爷爷奶奶外出旅游，家中植物无人照料。
安装传感器检测土壤湿度、光照强度等。
阈值
定义
用连续量控制系统的有限状态。
阈值（又称临界值），阈值将连续变化的量划分为“大于阈值”“等于阈值”“小于阈值”，通过这三种情况实现对系统状态的控制。
生活中的连续量案例
声控灯的工作依赖于声音强度这个连续量。环境中的声音强度是不断变化的，可能从很安静时的30分贝，到有人大声喧哗时的80分贝甚至更高。当我们设定一个阈值，如60分贝，当声音强度超过这个阈值时，声控灯就会亮起，实现从声音连续量到灯亮灭开关量的转换。
声控灯的声音连续量
电热水壶在烧水过程中，水温是一个连续变化的量。从室温开始，随着加热时间的增加，水温持续上升，比如从25℃逐渐升高到100℃ ，这个过程中温度的变化是连续的，没有跳跃。而100℃就是设定的阈值，当水温达到这个阈值时，系统就会采取自动断电的控制措施。
电热水壶的温度连续量
生活中的连续量案例
自动空调也是一个很好的例子。室内温度是连续变化的，假设室内初始温度为28℃，空调开启后，温度会逐渐下降，可能降到26℃、25℃等。当温度下降到我们设定的阈值，比如24℃时，空调可能会降低制冷功率或者暂停工作，当温度再次高于阈值时又重新调整运行状态。
自动空调的温度连续量
阈值的关键作用
在电热水壶系统中，100℃的阈值将水温状态分为“未达到100℃”和“达到100℃”两种。当水温未达到100℃时，电热水壶处于加热状态；当水温达到100℃时，系统控制电热水壶断电，进入停止加热状态，从而实现了对电热水壶工作状态的有效控制。
实现状态控制
以温度为例，在0 - 100℃这个连续的温度区间内，温度可以取无数个值。但通过设定阈值，如50℃，就可以将这个连续的区间划分为两个部分：小于50℃和大于等于50℃。这就把原本无限连续的温度量，转化为了有限的、离散的状态，方便系统进行控制。
将连续量离散化
PART TWO
项目设计：植物生长提醒装置
需求分析与功能拆解
土壤湿度是植物生长的关键因素之一。通过监测土壤湿度，设定合适的土壤湿度阈值范围。当土壤湿度低于最低土壤湿度阈值时，提醒用户给植物浇水；当高于最高土壤湿度阈值时，提醒用户注意排水。像多肉植物，对土壤湿度要求较为严格，过湿容易导致根部腐烂，系统的提醒能帮助用户更好地照顾这类植物。
土壤湿度监测需求与提醒逻辑
系统流程图解
计算部分是系统的“大脑”。主控板接收到传感器传来的数据后，会将这些实时数据与预先设定的阈值进行比较。例如，将当前温度值与最低温度和最高温度阈值比较，湿度值与最低湿度和最高湿度阈值比较等。通过一系列的条件判断，确定当前环境数据是否处于适宜植物生长的范围，从而决定是否触发相应的提醒。
系统的输入部分主要依靠各类传感器。温湿度传感器能够实时感知环境中的温度和湿度信息，并将其转化为电信号或数字信号传输给系统。土壤湿度传感器则插入土壤中，测量土壤的湿度情况并传递数据。光线传感器可以检测环境光照强度，为系统提供光照数据。这些传感器就如同系统的“触角”，精准地获取植物生长环境的各项信息。
计算部分 - 阈值判断过程
输入部分 - 传感器工作原理
开始
温度超过阈值？
是
否
温度正常
温度异常
温湿度传感器检测温度
输出部分 - 提醒方式展示
当计算部分判断出环境数据异常时，系统的输出部分就会发挥作用。通过OLED屏显示文字信息，清晰地告知用户具体的异常情况，如“温度过高”“湿度过低”等。同时，MP3播放器会播放声音提醒，让用户能及时收到提醒。这种文字与声音相结合的提醒方式，确保用户不会错过任何重要信息，以便及时采取措施照顾植物。
系统流程图解
PART THREE
Scratch编程实践
变量定义与初始化
阈值参数变量
连续量输入变量
变量 温度 湿度 土壤湿度
阈值 16℃—29℃ 40%—80% 60%—80%
其它变量
将“下次通风提醒”初始设为43200秒（12小时），“下次土壤提醒”初始设为259200秒（3天）
初始化变量是编程中的关键步骤。在程序开始运行时，对这些变量进行合理的初始设置，能确保程序按照预期的逻辑运行
主循环与数据模拟
主循环在整个程序中起着至关重要的作用。通过“重复执行”模块构建主循环，能让程序持续不断地运行，实时监测植物生长环境的变化。就如同一个永不停止的监测器，时刻关注着各个环境因素的动态。
主循环的作用
由于在实际编程中无法直接获取真实的环境传感器数据，我们采用随机数来模拟环境数据的变化。这样可以模拟出不同的环境状况，让程序在各种可能的情况下进行测试和运行。
随机数模拟环境数据
主循环与数据模拟
数据更新与显示
在主循环中，不仅要模拟数据的变化，还需要将这些数据及时更新并显示出来。通过“说”指令，将当前的温度、湿度、土壤湿度和光照强度等信息展示给用户，方便用户了解植物生长环境的实时情况。就能在屏幕上显示当前的温度数值。
1.变量
2.条件：如果......那么......
3.执行：说“温度异常”
一、选择题
以下属于连续量的是（），属于开关量的是（）。
A.自动门的开关状态
B.手机屏幕的亮度
C.电热水壶的温度
D.感应水龙头的水流开关
关于“阈值”的作用，描述正确的是（）。
A.将连续量直接转换为另一种连续量
B.通过设定临界值将连续量分段，控制系统的状态
C.用于测量开关量的变化频率
D.仅适用于温度控制系统
二、判断题
判断下列说法是否正确：
植物的光照强度是开关量，因为光线只有“亮”或“暗”两种状态。（）
电热水壶在温度达到100℃时自动断电，说明阈值是系统控制的关键。（）
三、简答题
举例说明如何将连续量转换为开关量。
要求：结合生活中的实例（如电热水壶、声控灯），描述阈值的作用。
设计一个智能路灯系统
任务：
输入：光照强度（连续量）、时间（连续量）。
输出：路灯开关（开关量）。
要求：
设定光照强度阈值（如低于50时开灯）。
增加时间控制（如每天18:00-6:00开灯）。
使用光照传感器检测环境亮度，若光照值<50且时间在18:00-6:00范围内，则打开路灯；否则关闭。
电热水壶通过温度传感器检测水温（连续量），当温度达到100℃（阈值）时，触发开关量控制（断电）。
汇报人：WPS
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