第1课 科（kē）创板（bǎn）-追光少年

1、了（le）解光源的（de）概念（niàn）与光的传（chuán）播；

2、认识光学三原色，并了解（jiě）其配色原理；

3、点（diǎn）亮板（bǎn）载（zǎi）多（duō）彩LED灯；

4、通过编（biān）程驱（qū）动板载多彩LED灯显示（shì）黄色。

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光源（yuán）的（de）概（gài）念与光（guāng）的传播——Science

我们把能自（zì）行发（fā）光（guāng）且正在发光的物体（tǐ）叫做光源。太阳、打开（kāi）的电灯、燃烧着的（de）蜡烛等都是光源。

光在同种均匀介质（zhì）中是沿直线传播的（de），换句话说，光沿直线（xiàn）传播的前提是在同种（zhǒng）均匀介质中。光的直（zhí）线传播不（bú）仅是在均（jun1）匀介质，而且必须是同种介质。光在两（liǎng）种均匀介质的接（jiē）触面上（shàng）是要发生折射的，此时光就（jiù）不是直线传播了（le）。

二、LED灯（dēng）及光学三原色配色原理（lǐ）——Engineering and Technology

科（kē）创板板载多彩LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，是一（yī）种能（néng）够将（jiāng）电能转化为可（kě）见光的固（gù）态（tài）的半（bàn）导体器件，它可以直接把电（diàn）转化为光。LED的心脏是一（yī）个半导体（tǐ）的晶片，晶（jīng）片的一端附在一个（gè）支架上（shàng），一端是（shì）负（fù）极，另一端连接（jiē）电（diàn）源的正极，使（shǐ）整个晶片被环（huán）氧树（shù）脂（zhī）封装起（qǐ）来。

科创板带有4个LED多彩灯，每个多彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜色（sè）的小灯（dēng）组（zǔ）成的。那为什么小灯只有三个颜色却要叫做多彩（cǎi）LED灯呢，那叫要从（cóng）光学三原色说起了。

光学三原色配色原理

三原色：是指色彩中不能再（zài）分解的三种基（jī）本颜色，我们通常说的三原（yuán）色，主要是色彩三（sān）原（yuán）色和光（guāng）学三原色。

色（sè）彩三原（yuán）色（CMYK）：品红、黄、青（qīng）（是青（qīng）不（bú）是蓝（lán），蓝是品红（hóng）和青混合的颜色）、黑（hēi）。主要在绘画配（pèi）色（sè）里（lǐ）使用，色彩三原（yuán）色可以混（hún）合（hé）出所（suǒ）有（yǒu）颜（yán）料的颜色（sè），同时相加为黑色，黑白（bái）灰属于无色系。

光学三原（yuán）色（RGB）：红、绿、蓝。光学三原（yuán）色混合（hé）后，组成显示屏显（xiǎn）示颜色，三原色同时相加为白（bái）色，白色属于无色系（黑白灰）中（zhōng）的一种。

三原色光（guāng）模式是一种加（jiā）色模型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（lán）（Blue）三原色的色（sè）光以不同（tóng）的比例相加，以产（chǎn）生多种多样的色光，例如（rú）红光和绿（lǜ）光同时点亮时，红（hóng）绿两种光（guāng）便会混合成（chéng）黄色。

三、试验与科学——Technology and Math

1、点亮板载多彩LED灯

科创板板载多彩LED灯是（shì）由（yóu）红、绿、蓝3种颜色的小灯（dēng）组成，其中（zhōng）红（hóng）色（sè）LED灯对应科创板管脚27，绿色LED灯对应（yīng）管脚12，蓝（lán）色LED灯对（duì）应管脚23。

想要点亮多（duō）彩（cǎi）LED灯的红（hóng）色灯，只（zhī）需要设（shè）置（zhì）对应红色LED灯的对（duì）应（yīng）管脚27为（wéi）高电平即可。

认识（shí）“初（chū）始化数字输出管脚”代码（mǎ）块（kuài）以（yǐ）及“数字输出”代（dài）码（mǎ）块

两（liǎng）个代码块均位于（yú）“输（shū）入（rù）\输出”模块中。其中（zhōng） “初（chū）始化数字输出管（guǎn）脚代码”块作用（yòng）为初始化指定（dìng）管脚为数字输出管脚； “数字输出代码块”作用为设定指定管脚的数（shù）字输出值为（wéi）高或低（dī）。

科创板上的红色LED灯对（duì）应管脚号为27，以下代码就可以控制（zhì）板载多彩LED灯模（mó）块的红灯点亮（liàng）了：

接下来（lái）我们做（zuò）一（yī）个进阶程序，将红（hóng）色、绿色、蓝色LED灯（dēng）设置为交替闪（shǎn）烁，时（shí）间间隔（gé）为1秒。在这个程序里面我们（men）就要用到一个新的（de）代码（mǎ）块（kuài）“重复（满足条件（jiàn）/不满足条件（jiàn））”。

认（rèn）识“重（chóng）复（满足条（tiáo）件/不满足条件）”代码块（kuài）

“重复（fù）（满足条件/不满足条件）”代码块位于“控（kòng）制”模块分类中。表示“重复（fù）（满足（zú）条件（jiàn））”接口插入判断条件为（wéi）“真”，运行“执行”接口中的程序；“重（chóng）复（满足条件）”接口插入判（pàn）断条件为（wéi）“假”，不运行“执（zhí）行”接口中的程序。

多彩LED灯不同色灯（dēng）交（jiāo）替闪烁的程（chéng）序：

将程序下载到（dào）科创（chuàng）板中后，科创（chuàng）板背面（miàn）4个角上的多彩（cǎi）LED灯便会开始工作，顺序为红色灯点（diǎn）亮1秒后熄（xī）灭，绿色灯亮1秒后熄灭（miè），蓝色灯（dēng）亮1秒后熄灭（miè），如此循（xún）环。

2、点亮板载多彩LED灯的黄灯

之前我们已经学（xué）过光学（xué）三原色的（de）相关（guān）知识，知道红绿两种（zhǒng）光便会混合（hé）成黄色光，那我们是不是只要同时点亮红色LED灯与绿色（sè）LED灯就（jiù）可以了呢（ne）？我（wǒ）们来（lái）编写程序，尝试一（yī）下。

将红、绿LED灯管脚同时点亮的程序：

当我们将这段（duàn）程（chéng）序下载到科创板中，运行后会发现只（zhī）有红色LED灯在亮，而不是（shì）我们预想中的黄色灯光，这（zhè）是为什么呢？

这里需要介绍一下，我们科创（chuàng）板板载三个颜色的LED灯是共GND的（de），但是因为三（sān）种颜色（sè）LED灯的内阻是（shì）不一样的（de），当同（tóng）样（yàng）的电压加载在上面（miàn）时，根据（jù）功率（lǜ）公式P=U/R2，它们的发（fā）光功率是不同（tóng）的。红色LED灯内阻最小，其（qí）次绿（lǜ）色LED灯，蓝色LED灯内阻最大，所以在电压相同的情况下，红色LED灯的功率最大，基本将绿（lǜ）色LED灯的光盖住了（le）。

那我们怎么点亮（liàng）黄灯呢，只有通过程序让（ràng）红色跟绿色灯各亮一小段（duàn）时（shí）间（红（hóng）灯（dēng）亮（liàng）则绿灯灭，绿（lǜ）灯亮则（zé）红灯灭（miè）），每（měi）个小（xiǎo）段时间（1ms）是（shì）一样的（de），这样2种（zhǒng）颜色均匀混合就成黄色了。

点亮黄（huáng）灯的程序：

执行以（yǐ）上程序，就（jiù）可（kě）以（yǐ）点亮板载的黄灯了（le）。

3、点亮（liàng）白色灯

我们已（yǐ）经点亮了黄色灯，接下来（lái）尝试点亮白色（sè）灯（dēng）。

点（diǎn）亮（liàng）白（bái）色灯的原理跟点亮（liàng）黄（huáng）色灯的原理是一样的，点亮黄（huáng）色等是让红灯（dēng）、绿灯（dēng）“同时”点亮，点亮白色灯就（jiù）是让红灯、绿灯、蓝灯“同时”点亮，根据光学三原色（sè）的配色原理，这时，灯光的颜色就是白色的（de）。

点亮白色灯的程序：

执行以上程序，就可以点亮（liàng）板（bǎn）载的白灯了（le）。

四、延（yán）伸与扩展——Arts

想（xiǎng）一想，能不能让多（duō）彩LED灯（dēng）模拟交通信号灯呢，怎样去实现？

请以小组的形式进（jìn）行合作，尝试让多彩LED灯（dēng）模拟交（jiāo）通信号灯。

设计要求：

（能够让多彩LED灯模（mó）拟（nǐ）交（jiāo）通信号灯闪烁；

（保证控制方式安全可靠。