案例04 动态调节植物生长土壤湿度

简介

本课程将向学生介绍 3V 水泵以及继电器的使用和编程方式。学生将使用 3V 水泵和继电器调节植物生长的土壤湿度。

教学目标

• 了解 3V 水泵以及继电器的使用方式和编程方式 。

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，以及根据光照强度调节植物照射的光线颜色和强度，随着植物的生长，土壤中的水分会变化，手动给植物添加水是一件比较麻烦的事情，这节课我们将使用 3V 水泵和继电器通过编程的方式自动给植物添加水。

现在，那我们开始吧！

探究活动

• 如何通过编程控制 3V 水泵自动添加水？
• 如何使用正确的使用 3V 继电器？

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”。

示例代码

请参考程序链接：https://makecode.microbit.org/_RrCAWgg14APz。

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： 当植物生长的土壤湿度值小于200时，水泵开始抽水并输送到植物生长池中。

（GIF动图）

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

继电器工作原理：继电器是一种电气控制元件，它利用小电流来控制大电流。它由输入和输出两部分组成，输入部分感应各种信号，输出部分则可以控制电路的通断。继电器的作用包括扩大控制范围、放大信号、综合信号以及实现自动、遥控和监测等。