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6年級(jí)上冊

第二單元：身邊的智能系統(tǒng)第6課智能微波爐微系統(tǒng)學(xué)習(xí)目標(biāo)情境引入新知學(xué)習(xí)項(xiàng)目探究目錄1.了解智能微波爐微系統(tǒng)的組成和工作原理。2.掌握熱敏電阻、磁控管、繼電器等關(guān)鍵部件的作用。3.

通過實(shí)際操作，學(xué)會(huì)搭建智能微波爐微系統(tǒng)的硬件并實(shí)現(xiàn)程序。學(xué)習(xí)目標(biāo)情境引入我家里使用的是機(jī)械式微波爐，其性能好像落后了，烹調(diào)效果不太好。微波爐是家庭中常見的電器，然而許多家庭現(xiàn)在使用的仍然是傳統(tǒng)的機(jī)械式微波爐，功能和控制能力有限。為了提升微波爐的性能，我們將對原有的微波爐進(jìn)行改造，引入計(jì)算機(jī)芯片參與控制，從而實(shí)現(xiàn)精確控制和復(fù)雜的烹調(diào)操作?？梢該Q一臺(tái)智能微波爐，它性能強(qiáng)大，操作方便。新知學(xué)習(xí)一、熱敏電阻熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化而變化的電阻器件。在智能微波爐中，通過測量熱敏電阻器電阻值的變化，就可以推算出食物的溫度。熱敏電阻器在微波爐中的主要作用是確定和控制內(nèi)部溫度。如果沒有熱敏電阻器，微波爐內(nèi)部的溫度可能會(huì)過熱，這樣就會(huì)產(chǎn)生潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)。熱敏電阻器在微波爐中的作用非常重要，能夠確保微波爐的安全使用。新知學(xué)習(xí)二、磁控管微波爐加熱、烹飪食物所需的微波能量是由核心元件——磁控管產(chǎn)生的。它是微波爐的“心臟”，磁控管會(huì)在微波的作用下產(chǎn)生熱量，通過微波能量輸出器輸出，并將其轉(zhuǎn)化為電磁波，從而加熱烹飪食物。磁控管示意圖新知學(xué)習(xí)三、繼電器繼電器是一種電子控制器件，通常用于自動(dòng)控制電路中，它是一種能夠通過較小的電流來控制較大電流的開關(guān)。繼電器在電路中具有多種功能，包括自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)和轉(zhuǎn)換電路等。微波爐中的繼電器是熱繼電器，是為了防止磁控管過熱而設(shè)置的。熱繼電器也稱溫控器，或叫作熱敏開關(guān)，通常固定在磁控管的外面。新知學(xué)習(xí)四、反饋控制反饋控制是一種特殊的控制系統(tǒng)，它能幫助我們調(diào)整和優(yōu)化機(jī)器或系統(tǒng)的性能。在這個(gè)系統(tǒng)里，經(jīng)常用到一個(gè)特殊的儀器叫作傳感器，它可以測量一些重要的參數(shù)形成測量值。然后，這些測量值會(huì)和我們期望的數(shù)值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果將形成一個(gè)反饋信號(hào)，告訴系統(tǒng)需要進(jìn)行怎樣的調(diào)整，以達(dá)到我們期望的性能水平。反饋控制在現(xiàn)代工業(yè)和商業(yè)中被廣泛應(yīng)用。例如，在生產(chǎn)線上使用反饋控制可以確保產(chǎn)品的質(zhì)量始終保持一致和穩(wěn)定；在電力系統(tǒng)中使用反饋控制可以確保電壓和頻率的穩(wěn)定，并且讓負(fù)載分配得更均衡。新知學(xué)習(xí)四、反饋控制濕度反饋功能則可以根據(jù)食物的濕度變化來調(diào)整加熱時(shí)間和功率，以達(dá)到更好的烹飪效果。通過質(zhì)量反饋功能，智能微波爐可以根據(jù)食物的質(zhì)量來確定加熱時(shí)間和功率，以確保食物的烹飪效果。通過這些反饋機(jī)制，智能微波爐可以實(shí)現(xiàn)精確的烹飪控制，避免過熱等情況的發(fā)生，提供更加方便和安全的烹飪體驗(yàn)。同時(shí)，這些反饋機(jī)制還可以節(jié)約能源，以及提高微波爐的效率和使用壽命。通過溫度反饋功能，將實(shí)時(shí)測得的食物溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，以確定是否需要繼續(xù)加熱。項(xiàng)目探究智能微波爐微系統(tǒng)工作流程及原理改造微波爐的第一步是了解智能微波爐微系統(tǒng)的工作流程及工作原理。其中N1和N2分別代表兩個(gè)按鈕，N1用作增加目標(biāo)電阻值，N2用作減少目標(biāo)電阻值，N3代表目前實(shí)際的熱敏電阻采集數(shù)值。當(dāng)實(shí)際的熱敏電阻數(shù)值達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)數(shù)值，則代表已經(jīng)加熱到目標(biāo)溫度，工作結(jié)束智能微波爐微系統(tǒng)工作流程圖項(xiàng)目探究智能微波爐微系統(tǒng)工作流程及原理智能微波爐微系統(tǒng)工作原理圖項(xiàng)目探究智能微波爐微系統(tǒng)硬件搭建及程序?qū)崿F(xiàn)為搭建智能微波爐微系統(tǒng)，我們準(zhǔn)備了以下設(shè)備，請同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下先了解下列硬件設(shè)備的功能和作用。項(xiàng)目探究我們在圖形化編程仿真平臺(tái)開展了實(shí)驗(yàn)，其硬件連接示意圖如圖所示。智能微波爐微系統(tǒng)硬件連接示意圖智能微波爐微系統(tǒng)工作流程及原理顯示屏信息顯示器紅燈熱敏電阻按鈕1按鈕2開源開發(fā)板項(xiàng)目探究智能微波爐系統(tǒng)硬件搭建及程序?qū)崿F(xiàn)1.確保開源開發(fā)板通過USB線接通電源。2.將各種傳感器、屏幕和信息顯示器正確連接至開源開發(fā)板。具體的連接方式取決于使用的傳感器和顯示器類型，通常需要使用針對針連接線進(jìn)行連接。3.將熱敏電阻的一個(gè)引腳通過分壓電阻連接至開源開發(fā)板的模擬輸入引腳，另一個(gè)引腳連接至開源開發(fā)板的GND引腳。4.將按鈕1和按鈕2的引腳分別連接至開源開發(fā)板的數(shù)字輸入引腳。5.把LED紅燈通過限流電阻接入開源開發(fā)板。6.將信息顯示器與顯示屏連接，再將顯示屏的引腳連接至開源開發(fā)板的數(shù)字輸出引腳，以顯示溫度、時(shí)間和其他信息。7.根據(jù)智能微波爐系統(tǒng)的具體要求，連接其他必要的硬件組件，如電機(jī)、風(fēng)扇等。項(xiàng)目探究智能微波爐系統(tǒng)硬件搭建及程序?qū)崿F(xiàn)小智和小慧編寫了一套控制代碼程序，這個(gè)程序能夠根據(jù)用戶輸入的時(shí)間和功率要求，精確控制微波爐的加熱時(shí)間和功率大小。他們寫的智能微波爐微系統(tǒng)程序偽代碼。N1=0;N2=0;N3=熱敏電阻數(shù)值while檢測:if如果小按鈕N1按下:N1+=50print(信息)if如果小按鈕N2按下:print(信息)ifN1>=50:N1-=50print(信息)ifN3<=N1:print(紅燈點(diǎn)亮)print(信息)else:print(紅燈熄滅)一、知識(shí)檢測操作練習(xí)1（.多選）在使用微波爐的過程中，哪些部分可以用控制系統(tǒng)優(yōu)化？（）

A.烹調(diào)時(shí)間B.加熱功率C.烹調(diào)方式D.食材種類2.下列沒有涉及反饋控制的描述是哪一項(xiàng)？（）

A.空調(diào)系統(tǒng)通過檢測環(huán)境溫度，再根據(jù)當(dāng)前溫度調(diào)整設(shè)備的風(fēng)速，達(dá)到設(shè)定溫度B.火箭在運(yùn)行過程中，會(huì)遇到各種難以預(yù)料的情況致使火箭偏離預(yù)定軌道運(yùn)行，為了控制火箭運(yùn)行，一般采用在火箭頭部裝置一個(gè)與火箭控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的電子計(jì)算機(jī)，以儲(chǔ)存目標(biāo)輸入信息和接收反饋信息C.洗衣機(jī)在沒有衣服和水的