第1课 科（kē）创板（bǎn）-追光少年

1、了解光源的概念与光的传播；

2、认识光学三（sān）原色（sè），并了（le）解其配色原（yuán）理；

3、点（diǎn）亮板载多彩LED灯；

4、通过编程驱动板载（zǎi）多彩（cǎi）LED灯显示（shì）黄色。

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光源的概念（niàn）与光的传播——Science

我们把（bǎ）能自（zì）行发光且正在（zài）发光的物体叫做光源（yuán）。太阳、打开的电灯、燃烧着的蜡烛等都是光源（yuán）。

光在同种均（jun1）匀介质中是沿直线传播的，换句话说，光沿直线传播（bō）的前（qián）提（tí）是在同种均匀（yún）介质中。光的直线传播不仅是在均（jun1）匀介质，而且必（bì）须是同种介质。光在两种（zhǒng）均匀介（jiè）质的接（jiē）触面（miàn）上是要发（fā）生折射的，此时光就（jiù）不是直线传播了。

二、LED灯及光学三原色配色原理——Engineering and Technology

科创（chuàng）板板载多（duō）彩LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，是一（yī）种能够（gòu）将电能（néng）转化为（wéi）可见光的固（gù）态的半导体器件，它（tā）可以直接把电转（zhuǎn）化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一（yī）端附在一个支（zhī）架上，一端是负极，另一端连接电（diàn）源的正极，使整个晶片被环（huán）氧树脂封装起（qǐ）来。

科创板带有4个LED多彩灯，每个多（duō）彩LED灯是由红（hóng）、绿（lǜ）、蓝3种颜（yán）色的小灯组成的（de）。那（nà）为什（shí）么小灯只有三（sān）个颜色（sè）却要叫做多彩LED灯呢，那（nà）叫要从光学三原色（sè）说起（qǐ）了。

光学三原色配色原理

三原色：是指色彩中（zhōng）不能再分解的三种（zhǒng）基本颜色，我们（men）通常说的三原色，主要是色彩三（sān）原（yuán）色和光学三原色。

色彩三（sān）原色（CMYK）：品红（hóng）、黄、青（是青不是蓝，蓝是品红和青混合的颜色）、黑。主要在（zài）绘画配色里使（shǐ）用，色彩三原色可以混合出所有颜料的颜色，同时（shí）相加为（wéi）黑色，黑白灰属于（yú）无色系。

光学三原色（RGB）：红、绿、蓝。光学三（sān）原色混合后，组成显示屏显示颜色，三原（yuán）色同时相加为白（bái）色，白色属于（yú）无色系（xì）（黑白灰）中的一种。

三（sān）原色光模式是一种加色模型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以产生（shēng）多种多（duō）样的色（sè）光，例如红光和（hé）绿光同时点亮时（shí），红绿两（liǎng）种（zhǒng）光便会混合成黄色。

三、试验（yàn）与科（kē）学——Technology and Math

1、点亮板载多（duō）彩LED灯

科创板板载多彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜（yán）色的（de）小灯组成，其中红色LED灯对应科创板管脚27，绿色LED灯（dēng）对应（yīng）管脚（jiǎo）12，蓝（lán）色LED灯对（duì）应管脚23。

想（xiǎng）要点亮多（duō）彩LED灯的红色（sè）灯，只需要设置对应红色LED灯的对应管脚27为（wéi）高（gāo）电（diàn）平即可。

认识“初始化数字（zì）输出（chū）管脚（jiǎo）”代码块以（yǐ）及“数（shù）字输出（chū）”代码块

两个代码块均位于（yú）“输入\输（shū）出”模块中。其中 “初始化数字输（shū）出（chū）管脚代码”块作用为初始化指（zhǐ）定管脚为数字输出管脚； “数字（zì）输出代码块”作用（yòng）为设定指定管（guǎn）脚的数字（zì）输出值为（wéi）高或低。

科创板上的红色LED灯（dēng）对应管脚号为（wéi）27，以下代码（mǎ）就可以（yǐ）控制（zhì）板（bǎn）载多彩（cǎi）LED灯模块（kuài）的（de）红灯点亮了（le）：

接下来（lái）我们做一个进阶程序，将（jiāng）红色、绿色、蓝色LED灯（dēng）设置为交替闪烁，时间间隔（gé）为（wéi）1秒。在这个程（chéng）序里面我们（men）就要用到（dào）一（yī）个新的代码块“重复（fù）（满足条件/不满足条件）”。

认（rèn）识（shí）“重复（fù）（满足（zú）条件/不（bú）满足条（tiáo）件）”代（dài）码块

“重（chóng）复（满足条件/不满足（zú）条件）”代码块位（wèi）于“控制（zhì）”模（mó）块分类中。表示“重复（满足条（tiáo）件）”接口（kǒu）插（chā）入判（pàn）断条件为“真”，运行“执行”接口中的程序；“重复（满足条件）”接口插入判断条件为“假”，不（bú）运行“执行”接（jiē）口（kǒu）中的程序。

多彩（cǎi）LED灯不（bú）同（tóng）色灯交替闪烁的程序：

将程序下载到科创板中后，科创板背面4个（gè）角上的多彩LED灯便会开始工作（zuò），顺序为红色灯点亮1秒后熄灭，绿色灯亮1秒后熄灭，蓝色灯亮1秒后熄灭，如此循环。

2、点亮（liàng）板载多（duō）彩LED灯（dēng）的黄灯（dēng）

之前我们（men）已（yǐ）经（jīng）学过光学三原色的相关知识，知道红绿（lǜ）两种光（guāng）便（biàn）会混合（hé）成黄色（sè）光，那（nà）我们是不是只要同时点（diǎn）亮红色LED灯（dēng）与绿色LED灯就可（kě）以了呢（ne）？我们来编写程序，尝（cháng）试一下（xià）。

将红、绿LED灯管脚同时点亮的（de）程序：

当我们将这（zhè）段程（chéng）序下载到科创板（bǎn）中，运行后会发现（xiàn）只有（yǒu）红色（sè）LED灯在（zài）亮，而（ér）不是我们预想中的黄色灯光，这是为什么呢？

这里需要（yào）介绍一下，我们科创板（bǎn）板载（zǎi）三（sān）个颜色的LED灯（dēng）是共GND的，但是因为三（sān）种颜（yán）色LED灯的内（nèi）阻（zǔ）是（shì）不一样（yàng）的，当同样的电（diàn）压加（jiā）载在（zài）上面时（shí），根据（jù）功率公（gōng）式P=U/R2，它们的发光功率是不同的（de）。红色LED灯内阻最小，其次绿色LED灯，蓝（lán）色LED灯内阻最大，所（suǒ）以（yǐ）在电压（yā）相同的情况下，红色（sè）LED灯的功率最大，基本将（jiāng）绿色LED灯的光盖住了。

那我们怎（zěn）么（me）点亮黄灯呢，只有通过（guò）程序（xù）让红色（sè）跟（gēn）绿色灯（dēng）各亮（liàng）一小段（duàn）时间（红（hóng）灯亮则绿灯灭，绿（lǜ）灯（dēng）亮则红灯灭（miè）），每（měi）个小（xiǎo）段（duàn）时间（1ms）是一样的，这样2种颜色均匀混合就成（chéng）黄色了。

点亮黄灯（dēng）的程序：

执行以上程（chéng）序，就可以点亮板（bǎn）载的黄灯了（le）。

3、点（diǎn）亮白色灯

我们已经点亮了（le）黄色灯，接下（xià）来（lái）尝试点（diǎn）亮白色灯。

点亮白色灯（dēng）的（de）原理跟（gēn）点亮（liàng）黄（huáng）色灯的原理是一样的（de），点亮黄色（sè）等（děng）是（shì）让（ràng）红灯、绿灯（dēng）“同（tóng）时”点亮（liàng），点亮白色灯就是让红（hóng）灯、绿灯、蓝灯“同时”点（diǎn）亮，根据光学三（sān）原色（sè）的配（pèi）色原理，这时，灯光的颜色就是白色的。

点（diǎn）亮白色灯（dēng）的程序：

执行以（yǐ）上程序，就（jiù）可以点（diǎn）亮板载的白灯了。

四、延伸与扩展——Arts

想一想，能不（bú）能（néng）让多（duō）彩LED灯模拟交通信号灯（dēng）呢，怎样（yàng）去实现？

请以小组的形式进行（háng）合作，尝试让多彩LED灯模拟交通信号灯。

设计要（yào）求（qiú）：

（能够（gòu）让多彩LED灯模（mó）拟交（jiāo）通信号灯闪烁；

（保证控制方式安全可靠。