第20课 反馈控制有算法 课件 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

义务教育2024八年级下册第四单元简易物联系统实践第20课：反馈控制有算法学习目标了解基于数据分析设计算法的方法，熟悉执行器的使用方法。了解系统整合的一般方法。第20课：反馈控制有算法义务教育2024八年级下册义务教育2024八年级下册第20课：反馈控制有算法问题情境导入新课同学们，夏天天气很热，我们都会开空调。大家有没有想过：空调是怎么一直保持26℃不变的？温度高了，它就自动制冷；温度够了，它就暂停工作；温度又升高，它再继续工作。像这样先检测情况，再根据结果不断调整的控制方式，就叫反馈控制。而控制它“什么时候开、什么时候关”的规则，就是我们今天要学的——反馈控制算法。今天这节课，我们就一起来学习：第20课反馈控制有算法。义务教育2024八年级下册学习内容一、根据数据设计算法

第20课：反馈控制有算法二、控制执行器三、对系统进行整合四、探索功能扩展义务教育2024八年级下册一、根据数据设计算法

物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照和天气预报的数据分析的基础上设计算法。可以通过设计表格来规划灌溉条件。义务教育2024八年级下册一、根据数据设计算法设计算法与程序实现动手实践1.根据盆栽植物的种类,确定适宜该植物生长的土壤湿度的上限值和下限值。例如,设定土壤湿度的上限值为3000,下限值为2000,代码如图20.1所示。灌溉条件决策土壤湿度大于上限值土壤湿度小于下限值土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报下雨土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报不下雨土壤湿度介于上、下限值之间，且光照强度大表20.1灌溉条件与决策义务教育2024八年级下册一、根据数据设计算法2.根据表20.1中的灌溉条件,在决策中填写灌溉、不灌溉或提高下限值。3.对灌溉条件进行整理。经过分析,发现表20.1中的条件都与土壤湿度有关,可以把灌溉条件分为土壤湿度大于上限值、介于上限值与下限值之间、小于下限值3种情况,整理完成表20.2所示的内容。灌溉条件决策土壤湿度大于上限值土壤湿度大于下限值且小于等于上限值天气预报下雨天气预报不下雨光照强度大光照强度小土壤湿度小于下限值表20.2优化后的灌溉条件与决策义务教育2024八年级下册一、根据数据设计算法4.根据表20.2中的灌溉条件与决策设计算法,形成数据决策部分的程序,主要代码如图20.2所示。义务教育2024八年级下册二、控制执行器在物联花盆系统中,反馈与控制就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉功能。利用oled.print()可以实现在显示屏上显示土壤湿度,要实现自动灌溉功能则需要增加执行器。实现自动灌溉功能动手实践本活动中,需要使用水泵作为执行器,并设定控制水泵的规则。1.先连接主控板与水泵,再把主控板连接到计算机上。2.在程序中添加控制水泵的代码(图20.3),控制水泵的电机运转并灌溉5s,然后控制电机停止运转。义务教育2024八年级下册二、控制执行器3.把程序烧录到主控板中。自动灌溉主要代码义务教育2024八年级下册二、控制执行器数据是整个物联系统的基础,通常来自现实世界,是物联系统了解外部环境的依据。执行器是实现反馈的工具。算法是物联系统实现控制的核心,系统会根据算法自动执行决策。反馈是物联系统对外界环境作出响应的过程。数据、算法、反馈和执行器的关系义务教育2024八年级下册三、对系统进行整合实现各个功能模块并分别测试后,把所有模块集成为一个简易物联花盆系统,可以实现自动灌溉功能,核心流程如图20.4所示。20.4所示，简易物联花盆系统核心流程如图。义务教育2024八年级下册三、对系统进行整合每次执行完相应的功能,可以让主控板等待一段时间再继续执行,以减少数据通信和存储的频次。因此,可以把主程序代码放在循环中,并利用time.sleep()控制等待时间。在物联系统投入使用前,还需要进行调试。一方面要按照功能需求进行测试,另一方面则是让物联系统整体运行以观察是否存在间题。义务教育2024八年级下册三、对系统进行整合time.

sleep()函数可以让程序暂停一定的时间,单位是秒。该函数常用于控制程序的执行节奏,提高程序的响应能力和稳定性。例如,在循环结构中加入该函数,可以让程序等待一段时间再继续执行。控制程序的等待时间义务教育2024八年级下册四、探索功能扩展物物相连带来了无限的可能,通过不断地创新可以让物联系统有更多的功能,物联花盆系统也是如此。从系统功能方面进行扩展,利用红外热释电传感器可以感知是否有动物在附近活动,把数据上传到物联网服务平台,提醒用户关注;还可以增加人工智能摄像头,自动识别植物种类,并设置不同的湿度参数。从人机交互方面进行扩展,可以编写一个网页端程序,方便查看所有花盆终端的实时数据;可以增加手动灌溉控制的按钮,便于更灵活地控制灌溉义务教育2024八年级下册1．在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算法，再控