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课件网) 反馈控制自动浇水 本课程将介绍反馈控制的基本原理及其在自动浇水系统中的应用，并指导学生制作一个简单的自动浇水器。 课程目标 1 知识目标 理解反馈控制原理 掌握土壤湿度传感器、水泵、电磁继电器的工作原理。 2 技能目标 能通过主控板控制水泵的启动与停止，完成自动浇水器的制作。 学会编写程序并调试系统。 导入： 1 数据传输 土壤湿度传感器将数据传输给主控板。 2 判断与决定 主控板对比湿度值并决定是否启动浇水功能。 3 反馈控制 在闭环控制系统中起着重要作用，实现系统自动调节，提高精度。 4 任务 制作自动浇水器，体验反馈控制浇水的过程。 讨论： 日常生活中，很多家用电器都有自动模式。例如，空调在自动模式下， 会对比环境温度值和设定的温度值，自动选择进行制冷或制热，也会自动调 节风速，实现温度的自动调节。分组讨论还知道哪些家用电器有自动模式， 并将它的自动工作过程填写在教材的横线上。 反馈控制原理 定义 将系统的输出信息送回输入端，与输入信息比较，利用偏差进行控制的过程。 关键点 闭环系统，抗干扰能力。 浇水功能装置 本单元的实验中使用的水泵如右图所示，它是卧式小潜水泵。 请仔细观察，一起讨论、分析它是如何将 水从一个容器泵入另一个容器的。 潜水泵与电磁继电器 潜水泵 叶轮高速旋转，液体离心排出，中心形成低压区，液体被吸入。 电磁继电器 通电时，电磁铁吸合衔铁，触点闭合，电路导通。断电时，弹簧复位，触点断开，电路关闭。 分组讨论： 在使用水泵浇水的过程中，如何控制水泵开始工作、停 止工作？需要添加什么样的硬件设备？这个硬件设备受什么变量影响？ 完成教材15页写一写。 自动浇水器硬件设计 1 主控板 控制中心，负责接收传感器数据，控制水泵。 2 土壤湿度传感器 采集土壤湿度数据，反馈给主控板。 3 电磁继电器 控制水泵电路的开关，由主控板控制。 高电平———开 低电平———关 4 潜水泵 执行浇水任务，由电磁继电器控制。 5 电池盒 为系统供电。 硬件连接与编程步骤 硬件连接 主控板连接电磁继电器信号控制端，电池盒连接电磁继电器电源输入，电磁继电器连接潜水泵电源输出。 编程流程 初始化变量，设置按钮程序，采集湿度值，对比设定值，控制水泵启停。 实验操作与调试 准备硬件 主控板、电池盒、电磁继电器、水泵。 连接设备 连接主控板、继电器、水泵。 实验操作与调试 编写程序 (1)初始化。 首先，设置两个变量，分别代表倒计时和时间值。 倒计时初始值设置为 0,时间初始值设置为3。 然后，设置主控板液晶屏的显示界面，如下图所示。 初始化参考程序，如下图所示。 实验操作与调试 编写程序 （2）编写两个采样时间按钮程序。 设置两个采样时间选择按钮，一个是3秒， 一个是6秒。水泵运行时 间设定程序如下图所示。 实验操作与调试 编写程序 （3）编写主程序。 在主程序中，先等待3秒，然 后从主控板引脚P24输出高电平， 电磁继电器导通，电池盒给水泵供 电，启动水泵，同时开始 10秒的倒 计时，主控板界面上水泵状态变为 “开”。倒计时 结束后，引脚P24输 出低电平，电磁继电器断开，水泵停 止 工作，主控板界面上水泵状态变为 “关”。参考程序如右图所示。 4.运行调试。 运行上述程序，并观察、分析结 果。遇到问题时，尝试调试解决。教学教案 总第 03 课时 课 题 名 称 反馈控制自动浇水 学习目标 （包含学科核心素养） 知识与技能：理解反馈控制的基本原理，掌握闭环控制系统的组成和工作流程，能够编写程序实现土壤湿度阈值判断与水泵的自动控制。 过程与方法：通过调试反馈控制系统，培养逻辑推理和问题解决能力，学会使用数据反馈优化浇水策略。 核心素养：培养科学思维、 ... ...
