修远天窗控制系统——子项目二：捕获环境信息
本帖最后由 DI玩 于 2025-2-3 11:23 编辑#K10信息科技真实情境案例
#修远智慧体验中心天窗控制系统原型
目标：学会观察和分析传感器数据，理解数据在控制系统中的关键作用。任务：
[*]观察传感器数据变化：在不同光照强度和水分条件下，记录光线传感器和水分传感器输出的数据。
[*]分析数据与环境关系：记录实验数据，并分析数据与环境条件之间的关系。
[*]理解数据重要性：总结数据在控制系统中的关键作用，如作为控制决策的依据、反映系统运行状态等。
前情提要
在子项目一中，修远智慧体验中心的天窗是通过按钮手动控制的。如果要让系统可以根据外部环境亮度或者天气状况（比如是否下雨）自动开合天窗，那么首先需要让系统能够感知环境。
硬件解读
根据项目实际需求，我们可以利用行空板板载的光线传感器感知环境亮度，并外接一个水分传感器来感知是否下雨。
K10板载的光线传感器
在子项目一的机电安装部分，学生已经参考线路连接图，安装了舵机和本项目涉及的水分传感器（用来变通检测雨量）。
水分传感器可用热熔胶固定在屋顶上
编程与测试
先参考例程，用Mind+编写一个显示环境光照强度的程序
第二步，可以让学生递进一个层级，增加显示水分的功能。
课堂上也可以用手指接触水分传感器，进行初步测试。
下面提供配套浙教版教材的MicroPython代码
# 修远智慧体验中心天窗控制系统——光照数据显示
from unihiker_k10 import screen, light
import time
# 初始化屏幕
screen.init(dir=2)
while True:
# 读取光线传感器的数值
light_value = light.read()
# 清除屏幕显示
screen.clear()
# 在屏幕上显示光线传感器的数值
screen.draw_text(text=f"Light: {light_value}", line=1, font_size=24, color=0xFFFFFF)
# 显示绘制的内容
screen.show_draw()
# 间隔0.5秒，防止过快刷新导致屏幕闪烁
time.sleep(0.5)
大班课堂上，我们可以将显示部分封装起来，让学生专注于核心问题。# 修远智慧体验中心天窗控制系统——光照、水分数据显示
# 修远智慧体验中心天窗控制系统——光照、水分数据显示
from unihiker_k10 import screen, light, pin
import time
# 初始化屏幕
screen.init(dir=2)
# 初始化水分传感器
p0 = pin(0)# 实例化P0引脚
def display_status(light_value, rain_value):
"""显示光线强度、水分传感器数据"""
screen.clear()# 清除屏幕显示
screen.draw_text(text=f"Light: {light_value}", line=1, font_size=24, color=0xFFFFFF)# 显示光线强度
screen.draw_text(text=f"Rain: {rain_value}", line=2, font_size=24, color=0xFFFFFF)# 显示水分
screen.show_draw()# 显示绘制的内容
while True:
# 读取光线传感器的数值
light_value = light.read()
# 读取水分传感器的数值
rain_value = p0.read_analog()# 读取P0引脚的模拟量
# 显示光线强度、水分
display_status(light_value, rain_value)
# 间隔0.5秒，防止过快刷新导致屏幕闪烁
time.sleep(0.5)
实验与数据分析
我设计了下面的学习单，便于学生记录实验数据，分析数据与环境条件之间的关系。
借助学习支架，学生将在项目中了解到控制系统可以通过传感器感知外部环境，并以此作为控制决策的依据、反映系统运行状态等，为后续数据应用和系统优化提供认知支持。
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