案例03 动态调节植物生长环境光照
简介
本课程将向学生介绍八爪鱼系列的 8 颗彩虹灯环器件的使用和编程方式以及 micro:bit V2 的光线传感器编程方式。学生将使用 8 颗彩虹灯环改变植物生长环境的光照，包括光照强度和颜色，以及用 micro:bit V2 测量日光的光线强度等。
教学目标
- 了解八爪鱼系列的 8 颗彩虹灯环的连接方式以及编程方式 。
- 了解使用 micro:bit V2 的光线传感器的编程方式。
教学准备
在开始教学之前，请确保您已经准备好以下必要的物品：
| 图片 | 名称 |
|---|---|
 | micro:bit |
 | IOT:bit |
 | 3V Relay Module |
 | 3V Vertical Water Pump |
 | 8 Rainbow LED Light |
 | Octopus Soil Moisture Sensor Brick |
 | Octopus Light Sensor |
 | Greenhouse Model |
 | Double-sided Tape |
 | Flat Screwdriver |
 | PC |
 | USB Cable |
 | 4P公对母杜邦线 |
 | 5P母对母杜邦线 |
这些物品将为您提供一个完整的体验，确保您可以顺利地进行后续的操作和学习。如果您已准备好以上内容，我们可以继续进入下一步。
教学过程
课程引入
在前面的课程中，我们得到了植物生长环境中的温度数据以及土壤湿度数据并通过 ThingSpeak 平台清楚的看到数据的变化，但是，植物在生长过程中，光照也是必不可少的条件之一，所以，在本节课程中，我们将使用 micro:bit V2 的光线传感器检测日光的光线强度以及使用 8 颗彩虹灯环改变植物光照强度和光线颜色。
现在，那我们开始吧！
探究活动
- 如何通过编程控制 8 颗彩虹灯环的颜色和光线强度？
- 如何使用 micro:bit V2 的光线传感器测量日光强度？
组装智能温室大棚
将micro:bit 插入IOT:bit 扩展板，在IOT:bit 扩展板背面贴上无痕胶后，固定到温室大棚模型底座上面，如下图所示：
将3V水泵和3V继电器放置如下图所示位置：
将适量的土壤倒入温室基地植物生长池和放置种子，将土壤湿度传感器插入土壤中。
将8颗彩虹灯环固定到透明外罩的顶部。
使用无痕胶将光线传感器黏贴到温室大棚模型透明外罩顶部，如下图所示。
将土壤湿度传感器的连接线、8颗彩虹灯环的连接线、光线传感器的连接线、3V水泵软管，按如下图所示穿过温室大棚透明外罩孔，然后将其放下：
按下方连线图所示，将3V水泵、3V继电器、土壤湿度传感器、光线传感器和8颗彩虹LED灯连接到 IOT:bit 扩展板上。
| 元器件 | IOT:bit 对应引脚 |
|---|---|
| 8颗彩虹LED灯 | P1 |
| 土壤湿度传感器 | P2 |
| 光线传感器 | P3 |
| 3V继电器 | P9 |
将适量的水倒入温室底部水槽。
将电源连接到 IOT:bit 扩展使用 USB 数据线连接板，然后打开电源开关。
代码编程
添加软件库
进入“makecode.microbit.org”，点击“New Project”。
在弹出窗口中输入项目名称并点击“Create”。
在打开的编程界面中，点击编程积木抽屉中“Extensions”。
打开拓展页面后，在搜索栏中输入“iot-environment-kit”，点击搜索，在搜索结果中选择 “iot-environment-kit” 编程积木库。
添加成功后，可以在编程积木抽屉栏看到 “ESP8266_IoT、OLED、RTC1307、Octopus”。
同样，还需要添加官方的 “neopixel” 库文件。
添加成功后，可以在编程积木抽屉栏看到“Neopixel”。
示例代码
请参考程序链接：https://makecode.microbit.org/_RbEirMLr0Hd4
下载程序
使用 USB 数据线连接电脑和 micro:bit V2。
连接成功后，电脑上会识别出一个名为 MICROBIT 的盘符。
点击左下角的
，选择 Connect Device。
点击
。
点击
。
在弹出窗口选择 “BBC micro:bit CMSIS-DAP”，然后选择 “Connect”，至此，我们的 micro:bit 就已经连接成功。
点击下载程序。
团队合作与展示
学生分成小组，共同完成智能温室大棚的安装和程序编写。
鼓励学生之间相互合作、交流和分享经验。
每个小组有机会向其他小组展示他们制作的智能温室大棚，并演示。
预期效果： 随着植物周围环境的光线强度变化，8 颗彩虹灯环发出不同亮度的光线以及不同颜色的光。
总结与反思
回顾课程内容，提醒学生掌握了哪些知识和技能。
引导学生讨论他们在制作过程中遇到的问题和困难，以及如何解决这些问题。
引导学生思考程序的优化和改进方向，比如利用 micro:bit 还能制作哪些有趣的案例。
扩展知识
植物光照调整：在植物生长过程中，光照强度和波长是非常重要的环境因素，它们可以直接影响植物的生长和发育。为了使植物生长最好，需要动态调整光照强度和波长。
首先，对于光照强度而言，需要根据植物的种类和生长阶段来调整。一般来说，植物在生长旺盛期需要较强的光照强度，以促进光合作用的进行，加速植物的生长。但是，光照强度也不能过高，否则会导致植物受到光抑制，甚至引起植物的死亡。因此，在调节光照强度时，需要根据植物的具体情况来决定。
其次，对于波长而言，不同植物对光的波长有不同的需求。一般来说，蓝光和红光对植物的生长和发育有重要作用。蓝光有助于植物的形态建成和光合作用的进行，而红光则有助于植物的生长和发育。因此，在调节波长时，需要根据植物的具体需求来选择不同的波长组合。
此外，除了调节光照强度和波长外，还需要注意光照时间和温度等其他环境因素。光照时间的长短也会影响植物的生长和发育，而温度的高低也会对植物的光合作用和呼吸作用产生影响。因此，在调节光照强度和波长的同时，也需要合理控制其他环境因素。
综上所述，要使植物生长最好，需要动态调整光照强度和波长，以及其他相关环境因素。具体的调整方法需要根据植物的种类和生长阶段来决定。