【新课标】信息科技跨学科案例-6年级智能空调系统 简单

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“家庭空调”案例，设计了项目“智能空调系统”。

项目简介

在“智能空调系统”项目中， 学生将使用红外温度传感器探测环境温度，通过风扇模拟制冷效果。根据空调的输入、计算和输出环节，项目可拆解为温度反馈系统及制冷控制系统两个小系统。在温度反馈系统中，用传感器实时检测室内温度；在制冷控制系统中，通过开关来控制制冷和调节风量。

项目中的主控器为行空板，连接红外温度传感器和风扇模块，实现温度测量和模拟制冷效果，通过行空板屏幕，实现数据显示和交互流程。

项目知识点

贴合新课标中六年级的内容要求，“智能空调系统”核心教学以下知识点：

1. 能将智能空调抽象出输入、计算、输出三个环节。输入值为设定空调温度值，计算部分为判断环境温度是否达到设定温度，输出值为环境温度值。

2. 了解将智能空调系统分解为温度反馈系统和制冷控制系统两个小系统，每个小系统有独立的功能。例如，温度反馈系统的测温功能，是基于红外温度传感器，实时探测环境温度；制冷控制系统的制冷功能，是用风扇模拟制冷效果。

3. 了解反馈是过程与控制中的重要手段。温度传感器实时检测房间温度，并传送给控制电路，控制电路比较输出与输入情况，从而控制风扇停止转动或者继续转动，体现了反馈对于控制系统的优化。

4. 了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量。智能空调中，开关量为空调的开启和关闭，连续量为温度数据、风量大小。

5. 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。温度本身是连续值，设定了温度阈值后，当温度降低到阈值则判断关闭风扇。

项目原理

六年级主题为“过程与控制”，“智能空调系统”中，反馈系统硬件架构如下图。

硬件简介

在“智能空调系统”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。传感器为红外温度传感器。执行器为风扇模块。


各硬件功能介绍如下。

硬件连接

“智能空调系统”的硬件接线原理图如下左图，接线实物图如下右图。

流程图

在“智能空调系统”中，行空板的界面如左图，系统控制流程图如右图。

行空板界面图

“智能空调系统”流程图
重点程序截图

 

“温度阈值判断”程序

“调节风量”程序
外观结构设计

在“智能空调系统”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。

示例结构设计如下左图，安装完成图如下右图。整体结构仿照空调外形，使用行空板屏幕实现数据显示和交互流程。

附件下载

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