第八课温度预警模型实验

温度预警模型实验

作者：陈杰

教学目标

知识与技能：

1.    使用LED、LM35温度传感器制作温度预警模型。

2.    温度预警模型物理电路的正确连接。

3.    掌握LM35温度传感器的结构及电气特性。

4.    使用电烙铁焊接导线与电气元件。

过程与方法：

1．  创意制作，正确连接物理电路，制作实际模型。

2．  测试程序，查看实验结果。

情感态度价值观：

    使用电器元件进行创意设计，构建实际模型。

教学重点：

依据功能组建温度预警模型电路，正确连接电路。

了解并掌握Lm35LM35温度传感器的结构及电气特性，正确使用该器件。

合理设计，运用一次性纸杯，制作温度预警模型。

教学难点：

优化电路设计、创意设计制作模型

实验器材：

DFRobotArduino入门套件、Arduino ide 1.04、一次性纸杯

【教学过程】

1.情景引入

教师展示温度预警模型实验装置图或视频。:D

本课所需器材为：控制板、面包板、LM35温度传感器、LED灯、一次性水杯、短木方，导线。

师：杯子为什么具有“智能”，可以判断温度高低呢？

生：思考回到问题

师：奥秘就在杯底的传感器，通过它可以感知温度的变化，从而转化为电信号。

生：学生准备相关器材。

设计意图：案例引入，原理介绍，准备新实验器材。

2.新知讲授

今天的课程中，我们使用到了传感器，那么是传感器？

传感器：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的重要环节。

（1.）温控预警模型工作原理

　　LM35温度传感器感知杯中水的温度，从而转化为电信号，使得对应端口的LED灯点亮。

具体设置如下：如果水杯中的温度在20-30度时亮绿灯；温度在30-40度时亮黄灯；温度在40度以上，20度以下亮红灯。

（2.）认识LM35结构

　　学生观察温度传感器，教师介绍相关引脚及极性。我们先观察LM35温度传感器三根引脚的连接线。平的一面朝上，从左到右依次为5V、模拟口、GND。如下图所示。

（3.）模型制作1．LED指示灯结构由于本次实验采用的一次性纸杯，材质强度相对较弱，LED不易固定。所以LED指示灯部分采用了相对独立设计，使用了短木方作为基板连接物理线路，连接点采用锡焊方式。先用手钻对短木方钻孔，每一枚LED分别正负极性两个孔，如下图所示

2．LM35传感器结构LM35传感器连接我们也采用了焊接的方式（当然焊的比较难看，不过很牢固，哈哈）。为了充分感知杯中温度变化，我们将温度传感器粘贴在杯底。如下图所示（注意，锡箔胶带是导电的，所以下图中的锡箔胶带内必须附有绝缘材料）

（4.）连接线路

设计意图：介绍Arduino物理电路连接，为后面正确实验效果奠定基础。

（5.）烧录程序

程序代码如下：

#define LED_GREEN 8//定义与绿灯连接的引脚

#define LED_YELLOW 9//定义与黄灯连接的引脚

#define LED_RED 10//定义与红灯连接的引脚

void setup()

{

  unsigned char j;

for(j=8;j<=10;j++)//设置与红绿黄灯连接的引脚为输出模式

  {

   pinMode(j,OUTPUT);

  }

}

void loop()

{

  int i;

  while(1)

  {

   i=analogRead(0);//读取温度传感器电压值

   if(i>41&&i<61)//温度在20~30度之间

    {

     digitalWrite(LED_GREEN,HIGH);//绿灯亮

     digitalWrite(LED_YELLOW,LOW);//黄灯灭

     digitalWrite(LED_RED,LOW);//红灯灭

    }

    elseif(i>=61&&i<81)//温度在30~40度之间

    {

digitalWrite(LED_YELLOW,HIGH);//黄灯亮

     digitalWrite(LED_GREEN,LOW);//绿灯灭

     digitalWrite(LED_RED,LOW);//红灯灭

    }

    else//温度在20度以下和40度以上

    {

     digitalWrite(LED_RED,HIGH);//红灯亮

     digitalWrite(LED_YELLOW,LOW);//黄灯灭

     digitalWrite(LED_GREEN,LOW);//绿灯灭

    }

  }

}

将上述代码复制到IDE窗口中，先编译，如果无误后，再上传烧录至控制板中。完成后可以测试实验结果。

三.课堂练习

师：今天的程序代码应该来说，非常简单，都是之前课程中学习过的内容，相信大家都一定能看的懂。请你尝试下面的做法，观察结果。

1.思考问题：三盏LED灯的负极连线，能否合并为一根接地线。如何设计？

2.使用电烙铁焊接导线与电气元件。

   

3.修改程序中的温度区间，测试程序的正确性。

四．学习总结

正确连接电路，实现相应功能。尝试改变电路连线，优化电路连线，使用电烙铁焊接电气元件。