第20課反饋控制有算法反饋控制有算法學(xué)習(xí)目標(biāo)01了解基于數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)算法的方法，熟悉執(zhí)行器的使用方法。02了解系統(tǒng)整合的一般方法。反饋控制有算法問(wèn)題情景物聯(lián)系統(tǒng)中的反饋與控制反饋控制有算法1.如何基于數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)算法？2.如何控制執(zhí)行器？反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法01控制執(zhí)行器02學(xué)習(xí)內(nèi)容探索功能擴(kuò)展04對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合03反饋控制有算法一、根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法物聯(lián)花盆系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉功能，需要在對(duì)溫度、土壤濕度、光照強(qiáng)度和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)算法?？梢栽O(shè)計(jì)表格來(lái)規(guī)劃灌溉條件。根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展學(xué)習(xí)活動(dòng)1設(shè)計(jì)灌溉條件決策表，并通過(guò)編程讓主控板實(shí)現(xiàn)決策反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展1.根據(jù)土壤濕度的分析結(jié)果，確定合適的土壤濕度上限值、下限值。2.根據(jù)物聯(lián)花盆系統(tǒng)的灌溉條件，將對(duì)應(yīng)決策填入下表中。灌溉條件與決策反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展3.對(duì)灌溉條件進(jìn)行整理。以上所有條件都與土壤濕度有關(guān)，且可以分為大于上限值、介于上下限值之間、小于下限值三種，因此可以將灌溉條件整理成如下面右表所示內(nèi)容。優(yōu)化后的灌溉條件與決策優(yōu)化后反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展4.根據(jù)表格中的條件設(shè)計(jì)算法，形成數(shù)據(jù)決策部分程序，主要代碼如圖所示。反饋控制有算法項(xiàng)目原理：根據(jù)優(yōu)化后的表格中的條件設(shè)計(jì)算法，形成數(shù)據(jù)決策部分程序，根據(jù)條件判斷是否灌溉，在主控板上顯示“灌溉”或“不灌溉”。灌溉不灌溉反饋控制有算法硬件設(shè)備硬件設(shè)備主控板*1土壤濕度傳感器*14pin連接線(xiàn)*1反饋控制有算法灌溉第一步：連接土壤濕度傳感器和主控板根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第二步：編寫(xiě)程序（圖形化）根據(jù)土壤濕度的分析結(jié)果,確定合適的土壤濕度上限值、下限值。如果土壤濕度大于上限值,顯示“不灌溉”。土壤濕度介于上下限值之間時(shí)，天氣預(yù)報(bào)有雨,顯示“不灌溉”，否則顯示“灌溉”。光照強(qiáng)度大則增加土壤濕度下限值，否則恢復(fù)下限值。如果土壤濕度低于下限值,顯示“灌溉”。根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第二步：編寫(xiě)程序（代碼版）根據(jù)土壤濕度的分析結(jié)果,確定合適的土壤濕度上限值、下限值。如果土壤濕度大于上限值,顯示“不灌溉”。土壤濕度介于上下限值之間時(shí)，天氣預(yù)報(bào)有雨,顯示“不灌溉”，否則顯示“灌溉”。光照強(qiáng)度大則增加土壤濕度下限值，否則恢復(fù)下限值。如果土壤濕度低于下限值,顯示“灌溉”。根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第三步：刷入代碼到主控板中根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法灌溉根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法灌溉條件：_________________________。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篲___________________________________________________。決策條件：______________________________________________________________?；顒?dòng)總結(jié)：土壤濕度、天氣預(yù)報(bào)、光照強(qiáng)度等確定物聯(lián)花盆系統(tǒng)中土壤濕度上下限值，制定灌溉決策并編寫(xiě)相關(guān)程序根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展土壤濕度大于上限不灌溉；小于下限灌溉；介于之間時(shí)，下雨不灌溉、不下雨灌溉反饋控制有算法二、控制執(zhí)行器物聯(lián)花盆系統(tǒng)中，反饋與控制就是顯示土壤濕度情況和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法學(xué)習(xí)活動(dòng)21.顯示土壤濕度。在顯示屏顯示土壤濕度數(shù)據(jù)。2.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。灌溉需要水泵作為執(zhí)行部件。將水泵與主控板連接。修改數(shù)據(jù)決策程序，添加相關(guān)的控制代碼，讓電機(jī)啟動(dòng)并灌溉5s自動(dòng)灌溉主要代碼根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展硬件設(shè)備學(xué)習(xí)活動(dòng)2硬件設(shè)備主控板*1土壤濕度傳感器*1水泵*14pin連接線(xiàn)*1反饋控制有算法第一步：連接水泵、土壤濕度傳感器與主控板接P0、P1口接M1口根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法mPython第二步：編寫(xiě)程序（圖形化）顯示土壤濕度，實(shí)習(xí)自動(dòng)灌溉根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第二步：編寫(xiě)編寫(xiě)程序（代碼版）mPython顯示土壤濕度，實(shí)習(xí)自動(dòng)灌溉根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第三步：刷入代碼到主控板中根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第四步：功能演示（檢測(cè)土壤濕度）??土壤濕度：1200根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展數(shù)據(jù)呈現(xiàn)：

。硬件連接：

。灌溉控制：

。實(shí)踐意義：

。因主控板引腳電流小難驅(qū)水泵，連接在主控板的M1、M2馬達(dá)接口，可實(shí)現(xiàn)水泵連接驅(qū)動(dòng)

反饋控制有算法活動(dòng)總結(jié)：借助oled.print("土壤濕度:"+str(hum))代碼，實(shí)現(xiàn)土壤濕度數(shù)據(jù)在顯示屏的展示成功搭建物聯(lián)花盆部分功能，為簡(jiǎn)易物聯(lián)系統(tǒng)實(shí)踐提供經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)植物養(yǎng)護(hù)智能化利用M1=parrot(parrot.M1)等代碼，完成電機(jī)連接、運(yùn)轉(zhuǎn)及停止控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法三、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊并測(cè)試后，將所有模塊集成到一起形成一個(gè)簡(jiǎn)易物聯(lián)灌溉系統(tǒng)，其處理核心流程如圖所示。根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展是否需要灌溉獲取API數(shù)據(jù)獲取傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)連接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)控制水泵灌溉是否反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展同學(xué)們，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有什么注意事項(xiàng)嗎？反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展每次執(zhí)行完相應(yīng)的功能，可以讓主控板等待一段時(shí)間再執(zhí)行，以減少數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。因此，可以把主程序代碼放在無(wú)限循環(huán)中，并在最后通過(guò)time.sleep()控制等待時(shí)間。對(duì)，還有在項(xiàng)目投入使用前，還需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。一方面要對(duì)比功能需求進(jìn)行測(cè)試；另一方面則是讓物聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行整體運(yùn)行，以測(cè)試是否存在問(wèn)題。反饋控制有算法學(xué)習(xí)活動(dòng)3根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展1.以小組為單位，完成物聯(lián)花盆系統(tǒng)項(xiàng)目的模塊整合和功能集成。2.根據(jù)需求清單對(duì)物聯(lián)花盆系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行功能測(cè)試。反饋控制有算法第一步：添加物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目和設(shè)備①②③⑤④（1）MQTT服務(wù)器地址：/，注冊(cè)登錄賬號(hào)。（2）添加項(xiàng)目和設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第二步：編寫(xiě)程序（圖形化）mPython物聯(lián)花盆系統(tǒng)項(xiàng)目功能測(cè)試根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第二步：編寫(xiě)程序（代碼版）mPython物聯(lián)花盆系統(tǒng)項(xiàng)目功能測(cè)試根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第三步：刷入代碼到主控板中mPython根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法第四步：功能演示??土壤濕度：1480近兩日天氣：晴-晴根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展物聯(lián)花盆系統(tǒng)項(xiàng)目：____。功能實(shí)現(xiàn)：_____________________________________________________________________________________________________________________________。功能測(cè)試：____________________________。反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)總結(jié)：環(huán)境監(jiān)控、數(shù)據(jù)可視：實(shí)時(shí)獲取天氣數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄濕度和光照數(shù)據(jù)，提供圖表；自確保各模塊獨(dú)立和集成后的功能正常。驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、MQTT模塊、控制模塊動(dòng)灌溉:根據(jù)土壤濕度情況控制水泵自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉據(jù)分析、控制命令執(zhí)行反饋控制有算法同學(xué)們，物聯(lián)花盆系統(tǒng)應(yīng)從那幾個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新擴(kuò)展？根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展反饋控制有算法根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)算法控制執(zhí)行器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合探索功能擴(kuò)展

從系統(tǒng)功能上進(jìn)行擴(kuò)展，利用紅外熱釋電傳感器，便可以感知是否有人在附近活動(dòng)，將數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以了解主人對(duì)植物的關(guān)心程度；還可以給物聯(lián)花盆系統(tǒng)增加人工智能攝像頭，自動(dòng)識(shí)別植物種類(lèi)，并設(shè)置不同的濕度參數(shù)。從人機(jī)交互上進(jìn)行擴(kuò)展，可以編寫(xiě)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)端程序，方便查看所有花盆終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；可以增加手動(dòng)灌溉控制的按鈕，便于更靈活地控制花盆灌溉。

從數(shù)據(jù)處理與可視化上進(jìn)行擴(kuò)展，可以在網(wǎng)頁(yè)端增加數(shù)據(jù)圖表來(lái)直觀(guān)地分析花盆環(huán)境數(shù)據(jù)，然后進(jìn)一步探索環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)綠植生長(zhǎng)的影響。反饋控制有算法注意：在設(shè)計(jì)物聯(lián)系統(tǒng)時(shí)，還需要考慮后續(xù)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展需求。從硬件角度，可以預(yù)留一些引腳來(lái)連接更多的傳感器和執(zhí)行器。從軟件角度，可以設(shè)計(jì)合理的程序框架，方便擴(kuò)展功能。反饋控制有算法1.選擇一兩個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新功能，對(duì)已實(shí)現(xiàn)的物聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。2.某物聯(lián)門(mén)鎖系統(tǒng)檢測(cè)到門(mén)口有人停留時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)攝像頭的監(jiān)控功能，并將監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示在房間內(nèi)的顯示屏上。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)蜂鳴器發(fā)出提示音，并通過(guò)應(yīng)用軟件推送消息通知用戶(hù)。用戶(hù)可以通過(guò)手應(yīng)用軟件遠(yuǎn)程控制門(mén)鎖。在此物聯(lián)門(mén)鎖系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集、傳輸和反饋控制是如何實(shí)現(xiàn)的？可能會(huì)用到哪些硬件？拓展與提升反饋控制有算法同學(xué)們，參與物聯(lián)花盆系統(tǒng)