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

(共19张PPT)
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
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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。
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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
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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。
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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
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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
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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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。
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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
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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
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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，再控制执行器执行。
　 2．在设计物联系统时，需要根据具体的反馈任务选择合适的执行器。
　　3．根据物联系统的功能需求对系统各个模块进行功能整合，并思考进一步从系统功能、人机交互、数据处理可视化等角度对系统进行扩展。
课堂总结
下课
Thanks!
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