【新课标】信息科技跨学科案例 六年级 智能微波炉系统

智能微波炉系统

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项目来源

为满足新课标中六年级“过程与控制”内容要求，体现跨学科主题“小型开关系统”，结合教学提示中的“家用微波炉”案例，设计了项目“智能微波炉系统”。

项目简介

“智能微波炉系统”项目中， 学生将使用红外温度传感器探测食物的温度，通过灯环模拟加热效果。根据微波炉的输入、计算和输出环节，项目可拆解为开关系统及温度反馈系统两个小系统。在开关系统中，学生可一键开关微波炉；在温度反馈系统中，学生可设定目标温度，用传感器探测食物温度，反馈给微波炉实现定温加热。

项目中的主控器为行空板，连接红外温度传感器和灯环，实现测量温度和模拟加热过程，通过行空板屏幕，实现数据显示和交互流程。

“智能微波炉系统”功能展示

行空板界面展示

视频

项目知识点

贴合新课标中六年级的内容要求，“智能微波炉系统”核心教学以下知识点：

• 能将智能微波炉抽象出输入、计算、输出三个环节。输入值为输入微波炉目标温度值，计算部分为判断食物温度是否达到目标温度，输出值为食物温度值。
  

• 了解将智能微波炉系统分解为开关系统、温度反馈系统两个小系统，每个小系统有独立的功能。例如，开关系统中的加热功能，是由灯环模拟加热效果构成；温度反馈系统中的测温功能，是基于红外温度传感器，实时探测食物温度。
  

• 了解反馈是过程与控制中的重要手段。智能微波炉设置了温度反馈功能，能够更好进行定温加热，当食物没有达到目标温度时，会持续加热，当达到目标温度则停止加热。
  

• 了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量。智能微波炉中，开关量为微波炉的开启和关闭，连续量为温度数据。
  

• 了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。温度反馈中设定的目标温度就是阈值，传感器测得的温度不断的与阈值进行比较的过程，其实就形成了开关量，在这个过程中也会涉及到开关量的逻辑运算。
  

项目原理

六年级主题为“过程与控制”，“智能微波炉系统”中，反馈系统硬件架构如下图。

硬件介绍

在“智能微波炉系统”中，使用主控器结合传感器、执行器，实现项目功能。

主控器为行空板。（点击购买）

传感器为红外温度传感器。（点击购买）

执行器为灯环。（点击购买）

各硬件功能介绍如下。

硬件接线

“智能微波炉系统”的硬件接线原理图，接线实物图如下。

“智能微波炉系统”接线原理图

“智能微波炉系统”接线实物图

流程图

在“智能微波炉系统”中，行空板的界面，功能流程图如下图。

行空板界面图

“智能微波炉系统”流程图

重点程序截图

“智能微波炉系统”重点程序截图如下。

“一键设定温度”程序

“加减调整温度”程序

“温度阈值判断”程序

外观结构设计

在“智能微波炉系统”中，为了便于课堂教学和项目展示，可利用激光激光切割技术设计外观结构。

示例结构设计图，安装完成图如下。整体结构仿照微波炉外形，内部使用灯环模拟加热效果，使用行空板屏幕实现数据显示和交互流程。

“智能微波炉系统”结构设计图

“智能微波炉系统”安装完成图

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附件下载：03 程序.rar

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