第1课 科创板-追光少年

1、了解光源的概念与光（guāng）的传播；

2、认（rèn）识光学三原色，并了（le）解其配色原理；

3、点亮（liàng）板（bǎn）载多彩LED灯；

4、通过编程驱动（dòng）板载多彩LED灯显示黄（huáng）色。

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光（guāng）源的（de）概念（niàn）与光的传播——Science

我们把能自行发光且正（zhèng）在发光的物体叫（jiào）做光源。太阳、打（dǎ）开的电灯、燃烧着的蜡烛（zhú）等都是光源。

光在（zài）同（tóng）种均匀介质中是沿直线传（chuán）播的，换句话说，光沿（yán）直线（xiàn）传（chuán）播（bō）的前提是在（zài）同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介（jiè）质，而且（qiě）必（bì）须是同（tóng）种（zhǒng）介质。光在两（liǎng）种均匀介质的接触面上是要发（fā）生折射的，此时光就不是直（zhí）线传播了。

二、LED灯及（jí）光学（xué）三原色配色（sè）原理——Engineering and Technology

科（kē）创板板（bǎn）载多彩LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫发（fā）光（guāng）二极（jí）管，是一种能够将电能转化（huà）为可见光（guāng）的固（gù）态的半导体器件，它可以（yǐ）直接把电（diàn）转化为光。LED的（de）心脏是一（yī）个（gè）半（bàn）导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极（jí），另一端连接电源的正极，使（shǐ）整个晶片被环氧树脂封装起来。

科（kē）创板（bǎn）带有4个LED多彩灯，每个多彩（cǎi）LED灯是由红、绿（lǜ）、蓝3种颜色的小灯组成的。那为（wéi）什么小（xiǎo）灯只有三个（gè）颜色却要叫做多（duō）彩LED灯呢（ne），那叫（jiào）要从光学三（sān）原色说起了。

光学三原色配色原（yuán）理

三原色：是指（zhǐ）色彩中不（bú）能再分解的三（sān）种基本颜色，我们通常说的三原色，主要是（shì）色（sè）彩三原色和光学三原色。

色彩三原色（CMYK）：品红、黄、青（是青不（bú）是蓝，蓝是品红和青（qīng）混（hún）合的颜色）、黑。主要在绘画配色里使用，色彩（cǎi）三原色可以混（hún）合出所有颜料的颜色，同时相加为黑色，黑白灰属于无（wú）色（sè）系。

光学（xué）三原色（RGB）：红、绿（lǜ）、蓝。光（guāng）学三原色混合（hé）后，组成（chéng）显示屏显示颜色，三原色同时相加为白色（sè），白色属于（yú）无色系（黑白灰）中（zhōng）的一（yī）种。

三原色光模（mó）式是（shì）一种加色模型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（lán）（Blue）三原色的色光以不同的（de）比例（lì）相加，以产生多种多样的色光，例（lì）如红光和绿光同时点（diǎn）亮（liàng）时，红（hóng）绿（lǜ）两种光便会混（hún）合成黄色。

三、试验与科学——Technology and Math

1、点亮板载多彩LED灯

科（kē）创板板载多彩LED灯（dēng）是由红、绿（lǜ）、蓝（lán）3种颜色的小灯组成，其中红色LED灯对（duì）应科创板管（guǎn）脚27，绿色LED灯对应管脚12，蓝色LED灯对应管脚23。

想要点亮多彩LED灯的红色灯（dēng），只需要设置对应红色LED灯的对应管脚27为高（gāo）电平即可。

认（rèn）识“初始化数字输出（chū）管（guǎn）脚”代码（mǎ）块以（yǐ）及“数（shù）字（zì）输（shū）出”代码块（kuài）

两（liǎng）个代码块均位于（yú）“输入\输出”模块中。其中 “初始化数（shù）字（zì）输出管脚代码”块作（zuò）用为初始化指定管脚为数字输出管脚； “数（shù）字输出代码块”作用为设定指定管脚的数字（zì）输（shū）出值为高或低。

科创（chuàng）板上的红色（sè）LED灯对应（yīng）管脚号为27，以下代码就（jiù）可以控制板载多（duō）彩（cǎi）LED灯模块的红灯点（diǎn）亮了：

接下来我们做一个进阶程序，将红色（sè）、绿色、蓝色LED灯设置为交替闪烁，时（shí）间间（jiān）隔为1秒。在这个（gè）程序里（lǐ）面（miàn）我（wǒ）们就要用到一个新的代码块（kuài）“重复（满（mǎn）足条件/不满足（zú）条件（jiàn））”。

认识（shí）“重（chóng）复（满足（zú）条件/不满足条件）”代码块（kuài）

“重复（满足条件/不（bú）满足条件）”代码块位于“控制”模块分类中。表示“重复（满足条件）”接口插入判断条件为（wéi）“真”，运行“执行（háng）”接口中的（de）程序；“重复（满足条件）”接口插入判（pàn）断条件为（wéi）“假”，不运行（háng）“执行”接口中的程（chéng）序。

多彩LED灯不同色灯（dēng）交替闪（shǎn）烁的程序：

将程序下载到科创板中后，科创板背面4个角上的多（duō）彩LED灯便会开始工作，顺序为红色灯（dēng）点亮1秒后熄灭，绿色（sè）灯（dēng）亮1秒后熄（xī）灭，蓝色灯亮1秒后熄灭，如此循环。

2、点亮板载（zǎi）多彩LED灯的黄灯

之前我们已经学过光学三原色的相（xiàng）关知识，知道红绿（lǜ）两种光便（biàn）会混（hún）合成黄（huáng）色光（guāng），那我们（men）是不是只要同时点亮红色LED灯与绿色LED灯就可（kě）以了呢？我们来编写（xiě）程序（xù），尝试一（yī）下。

将红（hóng）、绿（lǜ）LED灯管脚同（tóng）时（shí）点亮（liàng）的程序：

当我们将这段（duàn）程（chéng）序（xù）下载到科创板中（zhōng），运行后会发现只有红色LED灯在亮，而不（bú）是我们预想中（zhōng）的黄（huáng）色灯光，这是为（wéi）什么呢？

这里（lǐ）需要介绍一（yī）下，我们科（kē）创板板载（zǎi）三个（gè）颜色的LED灯是共GND的，但是因为三种颜（yán）色（sè）LED灯的内（nèi）阻是不一样（yàng）的，当同样的（de）电（diàn）压（yā）加载在（zài）上面时，根据（jù）功（gōng）率公式P=U/R2，它（tā）们的发光功（gōng）率是不（bú）同的。红色LED灯（dēng）内阻最小，其次（cì）绿色LED灯，蓝（lán）色LED灯内阻最大，所以在电压相同（tóng）的情况下，红色LED灯的功率最大，基本将绿色LED灯的光盖住（zhù）了（le）。

那我们怎么点（diǎn）亮黄（huáng）灯呢，只有通过程序（xù）让（ràng）红色跟绿色灯各亮一小（xiǎo）段时（shí）间（红灯亮则绿灯灭，绿灯亮则红灯灭），每个小段（duàn）时间（jiān）（1ms）是一样的，这样2种颜色均匀混合就成黄色了。

点亮黄灯的程序：

执（zhí）行以上程序，就可以点亮板载（zǎi）的黄（huáng）灯了。

3、点亮白色灯（dēng）

我们已经点亮了黄色（sè）灯，接下来尝试点亮白色灯（dēng）。

点（diǎn）亮白色灯的原理跟点亮黄色灯的原理是一样的，点亮黄色等是（shì）让红灯（dēng）、绿灯“同时”点亮（liàng），点亮（liàng）白色灯就是让红灯、绿（lǜ）灯（dēng）、蓝灯“同（tóng）时”点（diǎn）亮，根据光学（xué）三原色的配色原理，这时，灯光的颜色就是白色的。

点亮（liàng）白色灯的程序：

执行（háng）以（yǐ）上程序，就（jiù）可以点亮板（bǎn）载的白灯了。

四、延伸与扩展——Arts

想一想，能不能让多（duō）彩LED灯模（mó）拟交（jiāo）通（tōng）信号灯呢，怎样（yàng）去实现？

请以小组的形式进行合作（zuò），尝试（shì）让多彩LED灯模（mó）拟交（jiāo）通信号灯。

设计要求：

（能够（gòu）让多彩LED灯（dēng）模拟交通信号灯闪烁；

（保证控制方式安全可靠。