第1课 科创板-追（zhuī）光少年（nián）

1、了解光源的概念与光的传播；

2、认识光学三原色（sè），并了解其（qí）配色原理；

3、点亮（liàng）板（bǎn）载多（duō）彩LED灯（dēng）；

4、通过编程驱动（dòng）板载多彩LED灯显示黄色。

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光源的概念与光的传播——Science

我们把能自行发光（guāng）且（qiě）正（zhèng）在发光的物（wù）体叫（jiào）做光源。太阳（yáng）、打开的（de）电（diàn）灯、燃（rán）烧着（zhe）的蜡烛（zhú）等都（dōu）是光源。

光在同种均匀介（jiè）质中（zhōng）是沿直线传播的（de），换（huàn）句话说，光沿直（zhí）线传（chuán）播的前提是在同种（zhǒng）均匀介质中。光（guāng）的（de）直线（xiàn）传播不仅（jǐn）是在均匀（yún）介质（zhì），而且（qiě）必须是同种（zhǒng）介质（zhì）。光（guāng）在两（liǎng）种均匀介质的接触面上（shàng）是（shì）要（yào）发（fā）生（shēng）折射的，此时（shí）光（guāng）就不（bú）是直线传播了。

二（èr）、LED灯及光学三原色配色原（yuán）理——Engineering and Technology

科（kē）创板板载多彩LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫（jiào）发光二极管，是一种能够（gòu）将电能转化为（wéi）可见光的（de）固态的（de）半导体器件，它可以直接把电转化为（wéi）光（guāng）。LED的心脏是（shì）一个半导体（tǐ）的晶（jīng）片，晶（jīng）片的一（yī）端（duān）附在一个支架上，一端是负（fù）极，另（lìng）一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂（zhī）封装（zhuāng）起来。

科创（chuàng）板（bǎn）带有4个（gè）LED多彩灯（dēng），每个多彩LED灯是由红、绿、蓝3种（zhǒng）颜色的小灯组（zǔ）成的（de）。那（nà）为什（shí）么小灯只（zhī）有三个颜色却要叫做多（duō）彩（cǎi）LED灯呢，那叫要从光学三（sān）原色说起（qǐ）了。

光学三原（yuán）色配色原理

三（sān）原色：是指色彩（cǎi）中不能再分解的三种基本颜色（sè），我们通常说的（de）三原色，主（zhǔ）要是色彩三原色（sè）和光学三原（yuán）色。

色彩三原色（sè）（CMYK）：品红、黄、青（是（shì）青不是蓝，蓝是品红和青（qīng）混合的颜色）、黑。主（zhǔ）要在绘画（huà）配色里使用，色（sè）彩（cǎi）三原色可以混合出所有颜料的（de）颜色，同（tóng）时相加为黑色，黑白灰属于无色（sè）系。

光学三原色（RGB）：红、绿、蓝。光学三（sān）原色混（hún）合后（hòu），组成显示屏显示颜（yán）色，三原色同时相（xiàng）加为白色，白色属于无色系（黑白灰）中的一种。

三原色光（guāng）模（mó）式是一种加（jiā）色模型，将红（hóng）（Red）、绿（lǜ）（Green）、蓝（Blue）三原（yuán）色（sè）的（de）色光以不同的比例相加（jiā），以产生多种多样（yàng）的（de）色光，例（lì）如红光和绿（lǜ）光同时点亮时，红（hóng）绿两（liǎng）种光（guāng）便（biàn）会混合成黄色。

三、试验与（yǔ）科学——Technology and Math

1、点亮板载多彩LED灯

科创（chuàng）板板载多彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜（yán）色的小灯组（zǔ）成，其中红色（sè）LED灯对应（yīng）科创板管脚（jiǎo）27，绿色LED灯对应管脚12，蓝（lán）色LED灯对应管脚23。

想要（yào）点亮多彩LED灯的红色灯，只（zhī）需要设置对应红色LED灯的对（duì）应管脚27为高电平即可。

认（rèn）识“初始化数字（zì）输出（chū）管脚（jiǎo）”代码（mǎ）块以及“数字输出”代码（mǎ）块

两（liǎng）个代码（mǎ）块均位于“输入（rù）\输出”模块中。其中（zhōng） “初始化数字（zì）输出管脚代码”块作用为（wéi）初（chū）始化指定管脚为数字输出管脚（jiǎo）； “数字输出代（dài）码块”作用（yòng）为（wéi）设（shè）定指定管脚的数字输出（chū）值为高或低（dī）。

科创（chuàng）板上的红（hóng）色（sè）LED灯对应管脚（jiǎo）号为27，以下代码（mǎ）就可以（yǐ）控制（zhì）板载多彩LED灯模块的红灯点亮了：

接下来我们（men）做一个进阶（jiē）程序，将红色、绿色、蓝（lán）色（sè）LED灯设置为交替闪烁（shuò），时（shí）间间隔为1秒。在这个（gè）程序里面我们就要用到一（yī）个新的代（dài）码块“重（chóng）复（满（mǎn）足条件/不满足（zú）条件）”。

认识“重复（满足（zú）条件（jiàn）/不（bú）满（mǎn）足条件）”代码块

“重复（满足条件/不满足（zú）条件）”代码块位于“控制”模（mó）块分类中。表示“重（chóng）复（fù）（满足条（tiáo）件）”接口（kǒu）插入判断（duàn）条件为“真”，运行“执行”接口中的程（chéng）序（xù）；“重复（满足条件）”接口插入判断条件为“假”，不运行“执行”接口中的程序（xù）。

多（duō）彩LED灯不（bú）同色（sè）灯交替闪烁的程序：

将程序下载到科创板中（zhōng）后，科创板背（bèi）面4个角上的多（duō）彩LED灯便会开（kāi）始工作，顺（shùn）序为红色（sè）灯点亮1秒后熄灭，绿色灯亮1秒（miǎo）后熄灭，蓝色灯亮1秒后熄灭，如此循环。

2、点亮板载多（duō）彩LED灯的黄灯

之前我（wǒ）们已经学过光（guāng）学三原色的相关（guān）知识，知道红绿两种光（guāng）便会混合成黄色（sè）光，那（nà）我们是不是只要同（tóng）时点亮红（hóng）色LED灯（dēng）与绿色LED灯就（jiù）可（kě）以了（le）呢？我们来（lái）编写程序，尝试一下。

将（jiāng）红、绿LED灯管脚同时点亮的（de）程序：

当我们将这段程（chéng）序（xù）下载到科创板中，运行后（hòu）会发现（xiàn）只有红色LED灯在亮，而不是（shì）我（wǒ）们预（yù）想中的黄（huáng）色灯光，这是为什么呢（ne）？

这里需（xū）要介绍一下，我们科创（chuàng）板板载三（sān）个颜色的LED灯是（shì）共GND的，但是因为三种颜色（sè）LED灯的内阻（zǔ）是（shì）不一样的，当同样的（de）电压加载在（zài）上（shàng）面时，根据功（gōng）率（lǜ）公式P=U/R2，它们的发光（guāng）功率（lǜ）是不（bú）同的。红色LED灯内阻最小，其次绿色LED灯，蓝色LED灯内阻最大，所以在电压（yā）相同的情况下，红色（sè）LED灯的功率最大（dà），基本将绿色LED灯的光（guāng）盖（gài）住了。

那（nà）我们怎么点亮（liàng）黄灯呢（ne），只（zhī）有通过程序（xù）让（ràng）红色跟绿色灯各（gè）亮一（yī）小（xiǎo）段（duàn）时间（红灯亮则绿灯灭，绿灯亮则红灯灭），每（měi）个小段时间（1ms）是一样的，这样2种颜色均（jun1）匀混合就（jiù）成黄色（sè）了。

点亮黄（huáng）灯的程序：

执（zhí）行以上（shàng）程序，就可（kě）以点亮板载的黄灯了。

3、点亮白色灯

我们（men）已经点亮（liàng）了黄色灯（dēng），接下来尝试点亮白色灯。

点亮白色灯的原理跟点亮黄（huáng）色灯的原理是一样的，点（diǎn）亮黄（huáng）色等是让红灯、绿（lǜ）灯“同时（shí）”点亮，点亮白色灯就是让红灯、绿（lǜ）灯、蓝灯“同时”点亮，根据光学三原色（sè）的（de）配色原理，这时，灯（dēng）光的颜色就是（shì）白色（sè）的。

点（diǎn）亮白色灯的程序：

执行以上程（chéng）序，就可以点亮板载的白灯（dēng）了。

四、延（yán）伸与扩展——Arts

想一想，能不能让多彩LED灯模拟交通信号灯呢，怎样去实现？

请以小组的形式（shì）进行合作，尝（cháng）试让多（duō）彩LED灯（dēng）模拟交通信（xìn）号灯。

设计要求：

（能够让多彩LED灯模（mó）拟（nǐ）交通（tōng）信号灯（dēng）闪烁；

（保证控制方式（shì）安（ān）全可靠。