单元二 · 数据运算有逻辑
第5课 连续变化的数据

一、学习目标
- 了解控制系统工作时产生的数据。
- 了解连续量的表现形式及应用。
- 能说出阈值在控制系统中的作用。
二、情境导入
这是一个居民小区的广场旁边安装的噪声监测器,它由声音采集装置、数据处理器、显示器、报警器等部分组成。请你说说它是怎么工作的呢?
安装噪声监测器,目的是提醒人们不要过于喧哗,以免给居民造成干扰。当检测到音量超过标准,就会通过报警器给管理部门发出提示。
噪声监测也是「输入—计算—输出」:输入(声音)→ 计算(处理声音数据,判断是否超标,生成指令)→ 输出(报警器发或不发提示)。
想一想:流动在控制系统每个环节中的一个要素是什么?
三、核心讲解
本课学习路径:
1分析噪声监测系统获取的数据及其特点
2感受生活中的连续量
3找出案例中的阈值
1.分析噪声监测系统获取的数据及其特点
我们已经知道数据是控制系统中的要素,接下来分析噪声监测系统中的数据。
想一想:噪声监测系统工作时,首先需要采集周围环境中的哪些数据?
观察声音变化时会发现:声音大小会连续起伏。声音数据属于连续量。
连续量:在一定范围内连续变化的数据。例如温度 1~100℃、水位 1~5 m、声音 35~45 dB、每天的气温等。
- 可用声音波形图、气温变化图等表示连续变化。
- 找找与噪声数据类型相同的数据:热水器温度、不断变化的身高、水龙头流出的水量……
- 你们还知道生活中哪些数据是连续量?都来说说吧!
下方「看见声音演示」可用点阵把声音大小「画」出来,亲身体验连续量。
2.感受生活中的连续量
观察思考:
- (1)慢慢拉上教室的窗帘,感受屋内光照强度逐渐变弱;慢慢拉开窗帘,感受光照逐渐变强。
- (2)手拿一张薄纸片,嘴对着纸片吹气,观察纸片晃动与吹气力度强弱的关系。——吹气越强,纸片晃动越厉害,连续量就是这样「一点点变」的。
- (3)观察校园生活中还有哪些连续量:铃声强弱、逐渐升高的液面、幼苗高度等。
- (4)观察测量连续量的仪表:水表、温度计、车速表等。
3.找出案例中的阈值
想一想:在噪声监测系统中,采集噪声数据后,如何判断它是否超标呢?
要给系统设置一个参考值,再把噪声数据与它比较,才能判断是否超标。这个参考值在控制系统中叫作阈值。
阈值:用来比较、判断的参考数值(也可以是一个区间)。
- 案例 1:某小区噪声监测器,夜间声音超过 55 dB 就提示管理部门。——阈值是 55 dB。
- 案例 2:电热水壶水温达到 100℃ 自动断电。——阈值是 100℃。
- 案例 3:冰箱冷藏室维持在 4℃。——阈值是 4℃。
- 案例 4:健康手环心率超过 100 次/min 提醒。——阈值是 100 次/min。
- 案例 5:高速公路某车道限速 100~120 km/h。——阈值是一个区间:最低 100 km/h,最高 120 km/h。
下方「声控灯阈值体验」可改阈值大小,观察声音超过阈值时灯如何变化。
弄清以上要点后,再进入下方动手体验,用实际操作验证。
四、动手体验 · MixGo MINI
本课共 2 个编程示例,请用下拉切换后分别载入体验。
看见声音演示
正在载入 MINI 编程环境
正在载入 MixGo MINI 图形化仿真编程环境…
五、课堂总结
- 数据是流动在系统中的“生命”要素,只要系统在工作,就会形成数据。
- 连续量是在一定范围内连续变化的数据。
- 要给系统设置一个参考数值,然后把噪声数据与它进行比较,才能判断是否超标,这个参考数值在控制系统中可以叫作阈值。
六、拓展提升
- 阈值一般可以根据实际情况自行设置,但很多阈值也可参考公认标准。
- (1)搜索资料,了解居民区、学校等环境的噪声标准。
- (2)在下方动手体验中载入「声控灯阈值体验」:把接近拍手音量的数值设为阈值,当检测到的音量超过阈值就点亮灯。
测评
对照本课学习目标作答(客观题练习);选出后点「检查」。答错会显示简短说明。
根据本课学习目标,关于「控制系统工作时产生的数据」,下列哪项认识正确?
本课学习目标要求掌握与「连续量的表现形式及应用」相关的内容,下列哪项说法正确?
判断(对照学习目标):与「连续变化的数据」学习目标相反:相关概念可以任意理解
本节小结
回顾本课要点,完成动手体验与测评。记住:连续变化的数据。