第1课 科创板-追光少年

1、了解光（guāng）源的概念（niàn）与光的传播（bō）；

2、认（rèn）识光学（xué）三原（yuán）色（sè），并了解其配色（sè）原理；

3、点亮板载（zǎi）多彩（cǎi）LED灯（dēng）；

4、通过（guò）编（biān）程驱动（dòng）板载多彩LED灯显（xiǎn）示黄（huáng）色（sè）。

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光源（yuán）的概念与光的（de）传播——Science

我们把（bǎ）能自行发光且正（zhèng）在发光的物体叫做光源。太阳（yáng）、打开的电灯、燃烧着的蜡（là）烛等都是光源。

光在同种均匀介质中是沿直线传播的（de），换（huàn）句话说（shuō），光（guāng）沿直（zhí）线（xiàn）传播的前提是在同种均匀介质中（zhōng）。光的直线传播（bō）不仅是在均匀（yún）介（jiè）质，而且（qiě）必须是同种介质。光在两（liǎng）种均匀介质（zhì）的接触面上是要发生折射的，此时光就（jiù）不是直线传播了。

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

科创板（bǎn）板载多彩（cǎi）LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的（de）固态的半导体（tǐ）器件，它（tā）可以直接（jiē）把电转化为光。LED的心（xīn）脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端（duān）是负极，另一端连（lián）接电源的正极（jí），使整个晶片被（bèi）环氧树脂封装起来。

科创板带有4个LED多彩（cǎi）灯，每（měi）个多（duō）彩LED灯是由红、绿（lǜ）、蓝（lán）3种颜色（sè）的小灯组成的。那为什么小灯只有三个颜色却要叫做（zuò）多彩LED灯（dēng）呢（ne），那叫要从光（guāng）学三原色（sè）说起了。

光学三（sān）原（yuán）色配色原（yuán）理

三原色：是指色彩中不能再分解的三种基（jī）本颜色，我们通常说的（de）三（sān）原色，主要是色彩（cǎi）三原色和光（guāng）学三原（yuán）色（sè）。

色彩三（sān）原色（CMYK）：品红、黄、青（qīng）（是（shì）青不（bú）是蓝，蓝是品红和青混合的颜色）、黑。主（zhǔ）要（yào）在绘画（huà）配（pèi）色里使用，色彩三原色可（kě）以（yǐ）混合出所有颜料的（de）颜色，同时相加为（wéi）黑（hēi）色，黑白灰属于无色系（xì）。

光学（xué）三原色（RGB）：红、绿、蓝。光学三原色（sè）混合（hé）后（hòu），组成显示屏显示颜（yán）色，三原色（sè）同时（shí）相（xiàng）加为白色，白色属于无色系（xì）（黑（hēi）白灰）中的一种。

三原色（sè）光模式是一种加色模（mó）型（xíng），将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色（sè）光以不同（tóng）的比例相加，以产生（shēng）多种多（duō）样的色光，例如红光（guāng）和绿（lǜ）光（guāng）同时（shí）点亮（liàng）时，红绿两种光便会混合成黄（huáng）色（sè）。

三、试（shì）验与科学——Technology and Math

1、点亮板载多彩（cǎi）LED灯（dēng）

科创板（bǎn）板载多彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜（yán）色的小灯组成，其中（zhōng）红（hóng）色（sè）LED灯对应科（kē）创板管脚27，绿（lǜ）色LED灯对应管（guǎn）脚12，蓝色LED灯对应管（guǎn）脚23。

想（xiǎng）要点亮多彩LED灯的红色灯，只需要设置对应（yīng）红色LED灯的对应（yīng）管（guǎn）脚27为高电（diàn）平（píng）即可。

认识“初始（shǐ）化数字输出（chū）管脚”代码块以及“数字输出”代码块

两个（gè）代码块均位（wèi）于“输入\输出”模（mó）块中。其中（zhōng） “初（chū）始化数字（zì）输出管脚代（dài）码（mǎ）”块作用为初始化指定管（guǎn）脚（jiǎo）为数（shù）字（zì）输出管脚； “数（shù）字输出（chū）代（dài）码块”作用为设定指（zhǐ）定管脚的数字输出值为高或低。

科（kē）创（chuàng）板上的红（hóng）色LED灯对（duì）应管脚号为27，以下代码就可以控制（zhì）板（bǎn）载多彩LED灯模块（kuài）的红灯点亮（liàng）了：

接下来我们做一个进阶程序（xù），将红色（sè）、绿色、蓝色LED灯（dēng）设置为交替闪（shǎn）烁，时间间（jiān）隔（gé）为1秒（miǎo）。在这个程序里面我们就要用（yòng）到（dào）一个新的代码块“重复（fù）（满足条件（jiàn）/不满足条件）”。

认识“重复（满足条件/不满（mǎn）足条件）”代码块

“重复（满足（zú）条件（jiàn）/不满足条件）”代码块（kuài）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（jiàn）为“真”，运行（háng）“执行”接口中的程序；“重（chóng）复（满足条件）”接口插入判断条件（jiàn）为“假”，不运行“执行”接口中的程序。

多彩LED灯不同（tóng）色（sè）灯交（jiāo）替闪烁的程序：

将（jiāng）程序下载（zǎi）到科创板中（zhōng）后，科创板背（bèi）面4个角上的多彩LED灯（dēng）便会开始工（gōng）作，顺序为红色灯（dēng）点亮1秒后熄灭，绿色灯亮1秒后熄灭，蓝（lán）色（sè）灯亮1秒后（hòu）熄灭（miè），如此循环。

2、点亮（liàng）板载多彩（cǎi）LED灯的（de）黄灯（dēng）

之前（qián）我们已（yǐ）经（jīng）学（xué）过（guò）光学三原色的相（xiàng）关知（zhī）识，知道红绿两（liǎng）种光便会（huì）混合成黄色光，那我们是不是只要同时点亮红色LED灯与绿色LED灯就（jiù）可以了（le）呢？我们来编（biān）写程序，尝试一（yī）下。

将红、绿LED灯管脚（jiǎo）同时点亮（liàng）的程序：

当我们将这段程序下载到科创（chuàng）板中，运行后（hòu）会发现只有（yǒu）红色LED灯在亮，而不（bú）是我们预想中的黄色灯光，这是为什么呢？

这里需要介绍一下，我（wǒ）们科创（chuàng）板板载三（sān）个颜色的LED灯是共GND的（de），但（dàn）是因为三种颜色（sè）LED灯的内阻是不一样的，当同样的电压加载（zǎi）在上面时（shí），根据功率公式P=U/R2，它（tā）们的发光功率是不同的（de）。红色LED灯内阻（zǔ）最小，其次绿（lǜ）色（sè）LED灯，蓝色LED灯内阻最大（dà），所以在（zài）电压相（xiàng）同的情况下，红色（sè）LED灯的功率最大，基本将绿色LED灯的光盖（gài）住了。

那我们怎么点（diǎn）亮黄灯呢（ne），只有通过（guò）程序让红色（sè）跟（gēn）绿色灯各（gè）亮一小段时间（红灯亮（liàng）则（zé）绿灯灭，绿灯亮则红灯灭），每个（gè）小段时间（jiān）（1ms）是（shì）一样的，这样2种颜色均匀（yún）混合就成（chéng）黄色了。

点（diǎn）亮黄灯的程序：

执行（háng）以上程（chéng）序，就可以点亮板载（zǎi）的黄灯（dēng）了（le）。

3、点亮白色灯

我（wǒ）们已经点亮了（le）黄色灯，接下来尝试点亮白色（sè）灯（dēng）。

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

点亮白色灯的（de）程序：

执行以上程序，就可以点亮板载的白（bái）灯了。

四、延伸与扩展——Arts

想（xiǎng）一想（xiǎng），能不能让多彩LED灯模拟交通（tōng）信号（hào）灯呢，怎样去实现（xiàn）？

请（qǐng）以（yǐ）小（xiǎo）组（zǔ）的形式进行合（hé）作，尝试让多彩LED灯模拟交通（tōng）信号灯。

设（shè）计要求：

（能（néng）够让多彩LED灯模拟交通信号灯闪烁；

（保证（zhèng）控（kòng）制方式安全可靠。