【行空板K10-助力课堂】信息科技六年级第18课项目分享

项目来源

      本项目来自于新课标信息科技六年级第18课《土壤湿度控制好》。在前面的课程中，在老师的带领下学生们认识了解了智能种植中的控制系统基本组成并通过小组合作共同设计了“我的种植园”项目，种植对象甄选孩子身边比较熟悉的一些水果蔬菜来进行项目实施。本项目是该单元的第三课，主要探究智能种植中智慧灌溉系统（土壤湿度控制系统）的工作原理，进一步了解阈值的作用和闭环控制的特点，从而实现“我的种植园”项目中智慧灌溉系统的功能。

项目演示视频

项目介绍

      在“我的种植园”项目实践中，学生们将基于所选择的种植对象设计一个小型的智慧农业控制系统，主要围绕土壤湿度控制、光照控制、温度控制三个子系统进行实践探索。本项目以行空板k10作为主控板，因为行空板k10性能强大、支持离线语音控制，更贴合学生生活中的智能化体验场景、且配备2.8吋彩色LCD平，可容纳数据多，显示效果好，且价格相较于其他主控板并不贵多少，综合性能更强、性价比更高。当然，也可以用掌控板等其他主控板来实现本项目。


项目知识点

贴合新课标六年级第18课《土壤湿度控制好》教学内容，本项目核心教学知识点如下：

• 通过“护莓使者”项目实施过程，了解土壤湿度控制系统的工作原理；
• 掌握利用K10采集土壤湿度、环境温度湿度等数据的基本方法；
• 能够根据采集的数据及之前对植物生长环境的调查数据，合理设定土壤湿度阈值；
• 掌握控制系统中的反馈控制，形成控制系统的闭环控制，进而实现项目功能。
  

硬件介绍与连接

1.行空板K10：作为主控板使用，集信息显示、信息反馈和系统控制等功能。
2.micro:bit电机驱动扩展板：用于扩展接口，各传感器通过扩展板与K10进行连接。
3.土壤湿度传感器：用于采集种植对象土壤湿度数据，输入到行空板K10。
4.小潜水泵：用于抽水浇灌。
5.液位传感器：用于监测水桶水位，当水量不足时会通过K10发出提醒。
6.SD存储卡：用于存储界面设计的图片素材（图片素材需要存到sd卡上调用，如果用本地调用，会因为项目容量过大无法上传到K10）。
-------------------------------------


程序执行流程图



程序截图及介绍

      程序采用了模块化设计，这样的好处是方便修改和定位问题，同时也方便增减功能，也让程序脚本更简洁，更易读。

1.主程序



2.基础信息显示


3.天气图标显示


4.浇水功能
      4.1 这里的语音唤醒回复前面初始化设置的是3000ms（3秒），因为加了语音回复，所以如果没有增加“等待直到....”指令，它会反复播报语音回复，影响语音识别，所以在此设置了一个条件来控制它每次唤醒的时候只会播报一遍“你好呀”。
      4.2 在水泵抽水这里采用了电机驱动扩展板的好处就是可以通过程序指令控制电机转速来实现控制水流流速的效果，同时，为了避免灌溉任务结束后的虹吸抽水效应，在灌溉任务结束后，最好让电机执行反转1-3秒。
      4.3 同时这里其实还有个可以改进升级的点，在实际教学中可以引导学生去思考并尝试解决，这个可以作为分层任务的提高任务来实践：
      即，当前程序中的浇水功能是默认水箱永远有水的情况。但现实中总会出现水箱缺水而没有及时补水的情况，为了避免在水箱缺水之时又需要灌溉而导致水泵干转的情况发生、保护设备的安全运行，那么在执行浇水任务前，是否需要先判断水箱是否有水呢？


5.缺水提醒
      此处引入一个变量作为语音播报提醒的开关，程序开始时将变量值设为0，表示关闭；当液位低于监测线，则会先判断变量值是否为0，如果为0才会触发语音播报并将变量值设为1，这样做的好处就是当没有及时往水箱补水的前提下，它不会一直播报缺水提醒。当补充水箱的水后，则会将变量值再设为0，确保下次缺水的时候能够正常触发提醒。


拓展提升任务

      该项目只是实现了土壤湿度控制系统的核心功能，还有很多拓展提升任务可以布置给学生来实践：

1.外观设计
      可以引导学生采用卡纸、废旧箱子或激光切割等材料为主控板及扩展板部分设计一个美观可爱的容器作为装饰，同时也能够更好的保护主控板。

2.远程数据看板设计
      在教室无线网络环境下搭建Siot平台，在Mind+“实时模式”中设计一个远程数据看板，引导学生利用MQTT通讯，让K10主控板与远程数据看板建立通讯连接，实现远程查看数据，同时也可以实现远程控制。

素材及源程序下载
护莓使者v1.0.zip