第1课 科（kē）创板-追光少年

1、了解光源的概念与光的（de）传播；

2、认识光学三（sān）原色，并了解其配色原（yuán）理；

3、点亮（liàng）板载多彩LED灯；

4、通过编程驱动板载多彩LED灯显（xiǎn）示黄色。

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光源的概（gài）念（niàn）与光的（de）传播——Science

我们把能自行发光且正在发光的物体叫（jiào）做光源。太阳、打开的电灯、燃烧着（zhe）的蜡烛等都是光源。

光在同（tóng）种（zhǒng）均匀介质中是沿直线传播的，换（huàn）句话说，光沿直线传播的前提（tí）是在（zài）同种均匀介质中。光的直线传（chuán）播不仅是在均匀介质，而（ér）且（qiě）必须是同种介（jiè）质。光在（zài）两种均（jun1）匀介质的（de）接触面上（shàng）是（shì）要发生折射的（de），此时光就（jiù）不是直线传（chuán）播了。

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

科创板板载多彩（cǎi）LED灯

STEAM百科

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫（jiào）发光二极管，是一（yī）种能（néng）够将电能转化为可（kě）见光的固态的半导体器件，它可以直接把（bǎ）电转化为（wéi）光。LED的心脏是一（yī）个半导体的晶（jīng）片，晶片的一端附在一个支架上，一端是（shì）负极，另一端连（lián）接电源的（de）正极（jí），使整（zhěng）个晶片被环氧树脂封装起来。

科创（chuàng）板（bǎn）带有4个LED多彩（cǎi）灯，每个多（duō）彩LED灯是由红、绿（lǜ）、蓝3种颜色的小灯组成的。那为什么小（xiǎo）灯只有三（sān）个颜色却要叫做多（duō）彩LED灯呢，那叫要从光（guāng）学三原色说起了。

光学三（sān）原色配色（sè）原理

三原色：是指色（sè）彩中不能再（zài）分解的三种基本颜（yán）色，我们通常说的三（sān）原色（sè），主要是色彩三原色（sè）和光学三（sān）原色。

色彩三原色（CMYK）：品（pǐn）红（hóng）、黄、青（是青不是蓝，蓝是品（pǐn）红和青混合（hé）的颜色）、黑。主要（yào）在绘画配（pèi）色（sè）里使用，色彩三原色可以混合出所有（yǒu）颜料的颜色，同时相加为（wéi）黑色，黑白（bái）灰属于无色系。

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

三原色（sè）光模式是（shì）一种加色（sè）模（mó）型，将红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光以不同的（de）比例相加，以产生多种多样（yàng）的色光，例如红光和绿光同时点亮时（shí），红绿两（liǎng）种光便（biàn）会混合成（chéng）黄色。

三（sān）、试验与科学（xué）——Technology and Math

1、点亮板（bǎn）载多（duō）彩LED灯

科创（chuàng）板板载多（duō）彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜色的（de）小灯组成，其中红色LED灯对应科创板管脚27，绿色（sè）LED灯对应管脚12，蓝色LED灯（dēng）对应管脚23。

想要点亮多彩LED灯的红色灯，只需要设（shè）置（zhì）对应红（hóng）色LED灯的对应管脚27为高电平即（jí）可。

认识“初始化（huà）数（shù）字（zì）输出管脚（jiǎo）”代（dài）码块以及“数字输（shū）出（chū）”代码块

两个（gè）代码块均位于“输入\输（shū）出”模块（kuài）中。其中（zhōng） “初始化数字输出管脚代码”块作用为（wéi）初始化指定管（guǎn）脚为数字输出管脚； “数（shù）字输（shū）出（chū）代码块”作用为设定指定管脚的数字输出值（zhí）为高（gāo）或低。

科创板上（shàng）的红色LED灯对应管脚号为27，以下（xià）代码就可以（yǐ）控制板载多彩LED灯模块的（de）红灯点（diǎn）亮了：

接下（xià）来（lái）我们做一个（gè）进阶（jiē）程（chéng）序（xù），将（jiāng）红色（sè）、绿色、蓝色LED灯设（shè）置为交替闪烁（shuò），时间间隔为1秒。在这个程序里（lǐ）面我们就要用（yòng）到一个新的代码（mǎ）块“重复（满足条件/不满（mǎn）足条件）”。

认识“重复（满足条件/不满足条件）”代码块

“重复（fù）（满（mǎn）足条件/不（bú）满足条件）”代码块位（wèi）于“控制”模（mó）块分类（lèi）中。表示“重复（满足（zú）条件）”接口插入判断条件（jiàn）为“真（zhēn）”，运行“执行”接口中的程序；“重复（满足条件（jiàn））”接（jiē）口插入判断条件为（wéi）“假”，不（bú）运行“执（zhí）行”接口中的程序。

多彩LED灯不同（tóng）色灯交替闪烁的程序（xù）：

将程序（xù）下载到科创（chuàng）板中后，科创板（bǎn）背面4个角上的多彩LED灯便会开始工作，顺序为红色灯点亮1秒后熄灭，绿色灯亮（liàng）1秒后熄灭，蓝色灯亮1秒（miǎo）后熄灭，如此（cǐ）循环（huán）。

2、点亮板载多彩（cǎi）LED灯的黄灯

之（zhī）前我们已经学过光学（xué）三原色的（de）相关知（zhī）识（shí），知道红绿（lǜ）两种光便会混（hún）合成（chéng）黄色（sè）光（guāng），那我们是不是只要同时点亮红色（sè）LED灯与绿（lǜ）色LED灯就可以了（le）呢？我们来编（biān）写程序（xù），尝试一下。

将红、绿LED灯管（guǎn）脚同时点（diǎn）亮的程序：

当我（wǒ）们将这段程序下（xià）载到科（kē）创板中（zhōng），运行后会发现只有红色LED灯（dēng）在亮（liàng），而不是我们预想（xiǎng）中的黄色灯光，这是为（wéi）什么呢（ne）？

这里需要介（jiè）绍一下，我们科创（chuàng）板板载三（sān）个颜色（sè）的LED灯是共GND的，但是（shì）因为三种颜色LED灯的内阻是不（bú）一样的，当同（tóng）样的电压（yā）加载在上面时，根据（jù）功率公式P=U/R2，它们的（de）发光功率（lǜ）是不同的。红色LED灯内阻最小，其次绿色LED灯，蓝（lán）色LED灯内阻最大，所以在电压（yā）相同（tóng）的情况下（xià），红色LED灯的功率最大，基本（běn）将绿色LED灯（dēng）的光盖住（zhù）了。

那（nà）我们怎么点亮黄灯呢，只有通过程序（xù）让红（hóng）色跟绿色灯各亮一小段时间（jiān）（红灯亮则绿（lǜ）灯灭，绿（lǜ）灯（dēng）亮则红灯灭（miè）），每（měi）个小段时间（jiān）（1ms）是一样的（de），这样2种颜（yán）色均匀混合就成黄色（sè）了（le）。

点亮黄灯的程（chéng）序：

执行以上程（chéng）序，就可以点亮板载的黄（huáng）灯（dēng）了。

3、点（diǎn）亮白（bái）色（sè）灯

我们（men）已经点亮了黄色（sè）灯，接下来尝试点亮白色灯。

点亮白色灯的原理（lǐ）跟点（diǎn）亮黄色灯的原理是一样的，点亮黄色等是让红灯、绿灯“同时”点亮，点亮白（bái）色灯就是让红灯、绿灯、蓝灯（dēng）“同时”点亮，根据光学三原色的配（pèi）色原理，这时，灯光（guāng）的颜色（sè）就是白色的。

点亮白色灯的程序（xù）：

执行以（yǐ）上程序（xù），就可以点亮板载的白灯了。

四、延伸与扩展——Arts

想一（yī）想（xiǎng），能不能让多（duō）彩（cǎi）LED灯模拟（nǐ）交通（tōng）信号（hào）灯呢，怎样去实现？

请以小组的形式进行（háng）合作，尝试让多彩LED灯模拟交通信（xìn）号灯。

设（shè）计要求：

（能够让多彩LED灯模拟交通信（xìn）号（hào）灯闪烁；

（保证控制（zhì）方式安全可靠。