第二章 科創(chuàng)板-追光少年

第1課 科創(chuàng)板-追光少年

1、了解光源的概念與光的傳播；

2、認(rèn)識(shí)光學(xué)三原色，并了解其配色原理；

3、點(diǎn)亮板載多彩LED燈；

4、通過編程驅(qū)動(dòng)板載多彩LED燈顯示黃色。

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光源的概念與光的傳播——Science

我們把能自行發(fā)光且正在發(fā)光的物體叫做光源。太陽、打開的電燈、燃燒著的蠟燭等都是光源。

光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，換句話說，光沿直線傳播的前提是在同種均勻介質(zhì)中。光的直線傳播不僅是在均勻介質(zhì)，而且必須是同種介質(zhì)。光在兩種均勻介質(zhì)的接觸面上是要發(fā)生折射的，此時(shí)光就不是直線傳播了。

二、LED燈及光學(xué)三原色配色原理——Engineering and Technology

科創(chuàng)板板載多彩LED燈

STEAM百科

多彩LED燈

LED（Light Emitting Diode）又叫發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。

科創(chuàng)板帶有4個(gè)LED多彩燈，每個(gè)多彩LED燈是由紅、綠、藍(lán)3種顏色的小燈組成的。那為什么小燈只有三個(gè)顏色卻要叫做多彩LED燈呢，那叫要從光學(xué)三原色說起了。

光學(xué)三原色配色原理

三原色：是指色彩中不能再分解的三種基本顏色，我們通常說的三原色，主要是色彩三原色和光學(xué)三原色。

色彩三原色（CMYK）：品紅、黃、青（是青不是藍(lán)，藍(lán)是品紅和青混合的顏色）、黑。主要在繪畫配色里使用，色彩三原色可以混合出所有顏料的顏色，同時(shí)相加為黑色，黑白灰屬于無色系。

光學(xué)三原色（RGB）：紅、綠、藍(lán)。光學(xué)三原色混合后，組成顯示屏顯示顏色，三原色同時(shí)相加為白色，白色屬于無色系（黑白灰）中的一種。

三原色光模式是一種加色模型，將紅（Red）、綠（Green）、藍(lán)（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以產(chǎn)生多種多樣的色光，例如紅光和綠光同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，紅綠兩種光便會(huì)混合成黃色。

三、試驗(yàn)與科學(xué)——Technology and Math

1、點(diǎn)亮板載多彩LED燈

科創(chuàng)板板載多彩LED燈是由紅、綠、藍(lán)3種顏色的小燈組成，其中紅色LED燈對(duì)應(yīng)科創(chuàng)板管腳27，綠色LED燈對(duì)應(yīng)管腳12，藍(lán)色LED燈對(duì)應(yīng)管腳23。

想要點(diǎn)亮多彩LED燈的紅色燈，只需要設(shè)置對(duì)應(yīng)紅色LED燈的對(duì)應(yīng)管腳27為高電平即可。

認(rèn)識(shí)“初始化數(shù)字輸出管腳”代碼塊以及“數(shù)字輸出”代碼塊

兩個(gè)代碼塊均位于“輸入\輸出”模塊中。其中 “初始化數(shù)字輸出管腳代碼”塊作用為初始化指定管腳為數(shù)字輸出管腳； “數(shù)字輸出代碼塊”作用為設(shè)定指定管腳的數(shù)字輸出值為高或低。

科創(chuàng)板上的紅色LED燈對(duì)應(yīng)管腳號(hào)為27，以下代碼就可以控制板載多彩LED燈模塊的紅燈點(diǎn)亮了：

接下來我們做一個(gè)進(jìn)階程序，將紅色、綠色、藍(lán)色LED燈設(shè)置為交替閃爍，時(shí)間間隔為1秒。在這個(gè)程序里面我們就要用到一個(gè)新的代碼塊“重復(fù)（滿足條件/不滿足條件）”。

認(rèn)識(shí)“重復(fù)（滿足條件/不滿足條件）”代碼塊

“重復(fù)（滿足條件/不滿足條件）”代碼塊位于“控制”模塊分類中。表示“重復(fù)（滿足條件）”接口插入判斷條件為“真”，運(yùn)行“執(zhí)行”接口中的程序；“重復(fù)（滿足條件）”接口插入判斷條件為“假”，不運(yùn)行“執(zhí)行”接口中的程序。

多彩LED燈不同色燈交替閃爍的程序：

將程序下載到科創(chuàng)板中后，科創(chuàng)板背面4個(gè)角上的多彩LED燈便會(huì)開始工作，順序?yàn)榧t色燈點(diǎn)亮1秒后熄滅，綠色燈亮1秒后熄滅，藍(lán)色燈亮1秒后熄滅，如此循環(huán)。

2、點(diǎn)亮板載多彩LED燈的黃燈

之前我們已經(jīng)學(xué)過光學(xué)三原色的相關(guān)知識(shí)，知道紅綠兩種光便會(huì)混合成黃色光，那我們是不是只要同時(shí)點(diǎn)亮紅色LED燈與綠色LED燈就可以了呢？我們來編寫程序，嘗試一下。

將紅、綠LED燈管腳同時(shí)點(diǎn)亮的程序：

當(dāng)我們將這段程序下載到科創(chuàng)板中，運(yùn)行后會(huì)發(fā)現(xiàn)只有紅色LED燈在亮，而不是我們預(yù)想中的黃色燈光，這是為什么呢？

這里需要介紹一下，我們科創(chuàng)板板載三個(gè)顏色的LED燈是共GND的，但是因?yàn)槿N顏色LED燈的內(nèi)阻是不一樣的，當(dāng)同樣的電壓加載在上面時(shí)，根據(jù)功率公式P=U/R2，它們的發(fā)光功率是不同的。紅色LED燈內(nèi)阻最小，其次綠色LED燈，藍(lán)色LED燈內(nèi)阻最大，所以在電壓相同的情況下，紅色LED燈的功率最大，基本將綠色LED燈的光蓋住了。

那我們怎么點(diǎn)亮黃燈呢，只有通過程序讓紅色跟綠色燈各亮一小段時(shí)間（紅燈亮則綠燈滅，綠燈亮則紅燈滅），每個(gè)小段時(shí)間（1ms）是一樣的，這樣2種顏色均勻混合就成黃色了。

點(diǎn)亮黃燈的程序：

執(zhí)行以上程序，就可以點(diǎn)亮板載的黃燈了。

3、點(diǎn)亮白色燈

我們已經(jīng)點(diǎn)亮了黃色燈，接下來嘗試點(diǎn)亮白色燈。

點(diǎn)亮白色燈的原理跟點(diǎn)亮黃色燈的原理是一樣的，點(diǎn)亮黃色等是讓紅燈、綠燈“同時(shí)”點(diǎn)亮，點(diǎn)亮白色燈就是讓紅燈、綠燈、藍(lán)燈“同時(shí)”點(diǎn)亮，根據(jù)光學(xué)三原色的配色原理，這時(shí)，燈光的顏色就是白色的。

點(diǎn)亮白色燈的程序：

執(zhí)行以上程序，就可以點(diǎn)亮板載的白燈了。

四、延伸與擴(kuò)展——Arts

想一想，能不能讓多彩LED燈模擬交通信號(hào)燈呢，怎樣去實(shí)現(xiàn)？

請(qǐng)以小組的形式進(jìn)行合作，嘗試讓多彩LED燈模擬交通信號(hào)燈。

設(shè)計(jì)要求：

（能夠讓多彩LED燈模擬交通信號(hào)燈閃爍；

（保證控制方式安全可靠。