《第1節(jié) 設(shè)計(jì)智能溫室》參考課件

川教版（2019）九年級上冊第二單元走近物聯(lián)網(wǎng)第1節(jié)設(shè)計(jì)智能溫室課堂導(dǎo)入同學(xué)們：假如我們在寒暑假將全家外出旅游，家里養(yǎng)的花在這幾天將面臨無人養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)實(shí)，有什么辦法能讓我們放心外出旅游而不用擔(dān)心家里養(yǎng)的花草呢？這節(jié)課我們將學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)智能溫室來解決這個問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會分析智能溫室的應(yīng)用需求。2.掌握智能溫室的設(shè)計(jì)方法。3.了解智能溫室所需軟、硬件材料。目錄一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)二、項(xiàng)目準(zhǔn)備項(xiàng)目設(shè)計(jì)一、項(xiàng)目設(shè)計(jì)1.調(diào)研項(xiàng)目應(yīng)用需求要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程養(yǎng)護(hù)家中的水仙花，需要創(chuàng)造一個適宜水仙花生長的環(huán)境。光照、溫度、濕度、空氣和土壤是影響植物生長的五大要素，不同植物和植物生長的不同階段對于環(huán)境因素的喜好各不相同。植物生長環(huán)境要素光照溫度濕度空氣土壤綠色植物中的葉綠素參與光線的光合作用。如果我們能夠給植物最適當(dāng)?shù)臏囟龋鼈円欢ㄉL得健壯。水是生物細(xì)胞組成的主要物質(zhì)，尤其綠色植物的含水量達(dá)80%以上。植物需要空氣中的二氧化碳和氧氣來制造養(yǎng)料、呼吸。土壤為植物保溫、保濕，提供養(yǎng)分,同時能夠輔助根部對植株的固定作用。項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)一通過查閱書刊、網(wǎng)絡(luò)搜索等方式，調(diào)研適宜水仙花生長的環(huán)境條件，填寫下表：水仙花適宜生長環(huán)境調(diào)研表培養(yǎng)方式光照空氣溫度土壤濕度水仙花項(xiàng)目設(shè)計(jì)2.設(shè)立項(xiàng)目實(shí)踐目標(biāo)在一個完全開放的環(huán)境中，人工或設(shè)備都不便于創(chuàng)造和調(diào)節(jié)整體環(huán)境條件。因此可以搭建一個溫室，在溫室中實(shí)施局部環(huán)境的監(jiān)測與控制。溫室，又稱暖房，一般以能夠透光的材料來覆蓋全部或部分空間。在不適宜植物生長的季節(jié)里，可以把植物放入溫室中，通過局部調(diào)節(jié)來創(chuàng)造適宜植物生長的環(huán)境。根據(jù)水仙花的養(yǎng)護(hù)條件，梳理溫室項(xiàng)目的實(shí)踐目標(biāo)如下:(1）能遠(yuǎn)程監(jiān)控水仙花的生長環(huán)境，包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照度。(2）能在土壤濕度低于50%時，進(jìn)行自動澆灌；土壤濕度高于70%時，停止?jié)补唷?3）能在空氣溫度低于10℃時，進(jìn)行自動加熱；空氣溫度高于20℃時，停止加熱。(4）每天保持10小時光照和適度通風(fēng)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)3.設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施步驟如何實(shí)施這個植物養(yǎng)護(hù)智能溫室項(xiàng)目，我們來梳理設(shè)計(jì)思路：(1）搭建一個微型智能溫室，在其中部署空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、土壤溫濕度傳感器。(2）對溫室中部署的各類傳感器進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，確保其能正確進(jìn)行環(huán)境參數(shù)采集。(3）利用物聯(lián)網(wǎng)中控云平臺編程控制，實(shí)現(xiàn)智能溫室生物環(huán)境的監(jiān)測。(4）通過云平臺，根據(jù)環(huán)境參數(shù)變化，遠(yuǎn)程控制對智能溫室的自動澆灌、溫度調(diào)節(jié)、光照調(diào)節(jié)。搭建溫室調(diào)試設(shè)備編程控制遠(yuǎn)程監(jiān)控項(xiàng)目準(zhǔn)備二、項(xiàng)目準(zhǔn)備項(xiàng)目準(zhǔn)備1.智能溫室項(xiàng)目的軟、硬件準(zhǔn)備溫室搭建軟、硬件參考列表類別名你作用數(shù)量主體結(jié)構(gòu)溫室種植箱提供一個植物生長的溫室大棚環(huán)境。選取的材料應(yīng)透明、保溫、保濕，便于觀測和實(shí)踐1開源硬件控制板Arduino擴(kuò)展板及連接線用于擴(kuò)展連接各個傳感器或者執(zhí)行單元1土壤溫濕度監(jiān)控設(shè)備土壤溫濕度傳感器測量土壤溫濕度1澆水水泵通過水泵開啟和關(guān)閉控制土壤濕度包含水管和噴嘴，水管放入外置的水容器中1項(xiàng)目準(zhǔn)備溫室搭建軟、硬件參考列表（續(xù)表）類別名你作用數(shù)量空氣溫濕度監(jiān)控設(shè)備DHT11p溫濕度傳感器測量溫室內(nèi)的溫度和濕度1開源硬件控制板加熱器通過加熱器的開啟和關(guān)閉來維持溫室溫度1通風(fēng)風(fēng)扇通過風(fēng)扇的開啟和關(guān)閉控制通風(fēng)、降溫等1光照監(jiān)控設(shè)備光照傳感器測量當(dāng)前溫室內(nèi)的光照度1植物補(bǔ)光燈可在光照不足的情況下，為植物補(bǔ)充光照1項(xiàng)目準(zhǔn)備溫室搭建軟、硬件參考列表（續(xù)表）類別名你作用數(shù)量聯(lián)動控制開關(guān)設(shè)備繼電器類似于“開關(guān)”，可聯(lián)動控制植物補(bǔ)光燈、風(fēng)扇、水泵、加熱器等1網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊Wi-Fi通信模組實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)程服務(wù)器的無線連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電腦端的遠(yuǎn)程控制1開源硬件編程平臺mixly-arduino編程軟件使用圖形化積木式編程語言進(jìn)行各個傳感器的調(diào)試和控制1物聯(lián)網(wǎng)云平臺校園物聯(lián)云平臺對溫室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制1項(xiàng)目準(zhǔn)備2.認(rèn)識主要硬件設(shè)備(1）主控板選用Arduino擴(kuò)展板作為主控板，如下圖所示：項(xiàng)目準(zhǔn)備(2）土壤溫濕度傳感器土壤溫濕度傳感器用于監(jiān)測土壤溫濕度。土壤對于植物生長至關(guān)重要，土壤里各種元素的含量影響著植物的生長。感知和監(jiān)測土壤條件，就是土壤傳感器的作用。土壤傳感器根據(jù)其監(jiān)測因素不同，可分為土壤溫濕度、土壤酸堿度、土壤氮含量傳感器等。在這個項(xiàng)目實(shí)踐中，暫且只考慮土壤溫濕度傳感器。項(xiàng)目準(zhǔn)備（3）空氣溫濕度傳感器空氣溫濕度傳感器用于感知空氣溫濕度。溫度和濕度是影響植物生長的一個重要指標(biāo)。通常情況下，溫度和濕度是同時存在的因素。項(xiàng)目準(zhǔn)備(4）光照傳感器光照傳感器用于測量光照的強(qiáng)度。植物生長需要進(jìn)行光合作用，光照傳感器可以將生長環(huán)境中的光線強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換成控制器能夠識別的數(shù)值。項(xiàng)目準(zhǔn)備(5）繼電器繼電器是一種依靠輸入信號的改變來控制電路通斷的設(shè)備。在自動化的控制電路中，繼電器實(shí)際上是用小電流來控制大電流的一種“自動開關(guān)”。在生活中，通過用手按下開關(guān)來控制電路。在這里，通過控制板來控制繼電器的開