第1课 科创板（bǎn）-追光少（shǎo）年

1、了解光源的（de）概念与（yǔ）光的（de）传播；

2、认（rèn）识光学三（sān）原色，并了解其配色原理；

3、点亮板载多彩LED灯；

4、通（tōng）过（guò）编程（chéng）驱动（dòng）板载多彩LED灯显示黄色（sè）。

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光源（yuán）的概念（niàn）与光的（de）传播——Science

我们（men）把能（néng）自（zì）行发（fā）光且正（zhèng）在（zài）发光（guāng）的物体叫（jiào）做光源（yuán）。太阳、打开的电灯、燃（rán）烧着（zhe）的蜡烛等都是光源。

光（guāng）在同种均（jun1）匀介质中是沿直线（xiàn）传播的，换句话说，光沿直线传播的前提是在同种均（jun1）匀介质中。光的直线（xiàn）传播不仅是在均匀介质，而且必须是同种介质。光在两种（zhǒng）均匀介质的接触面上是要发生（shēng）折（shé）射的，此时光就不（bú）是直线传播（bō）了。

二、LED灯（dēng）及光学三（sān）原色配（pèi）色原理——Engineering and Technology

科创板板载多彩LED灯

STEAM百科

多（duō）彩LED灯（dēng）

LED（Light Emitting Diode）又叫发（fā）光二极管，是一种能够将电能（néng）转（zhuǎn）化为可见光的固态的半导体（tǐ）器件，它可以直（zhí）接把电转化为光。LED的心脏是（shì）一个半导体的（de）晶片，晶片的（de）一端附在一个支（zhī）架上（shàng），一端是负极，另一端连接电（diàn）源的正极，使整个晶（jīng）片被环（huán）氧树（shù）脂封装起来。

科创板带有4个LED多彩灯，每个多（duō）彩LED灯是由红、绿（lǜ）、蓝（lán）3种颜色的小灯组成的（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，那叫（jiào）要从光学三原色说（shuō）起（qǐ）了。

光学（xué）三原色配色（sè）原理

三原（yuán）色（sè）：是指色彩（cǎi）中不能再分解的三种（zhǒng）基（jī）本（běn）颜色，我们（men）通常说的三原色，主要是色彩（cǎi）三原色和光学三原色（sè）。

色彩三原色（sè）（CMYK）：品（pǐn）红、黄、青（是（shì）青不是（shì）蓝，蓝是（shì）品红（hóng）和青混合（hé）的颜色）、黑（hēi）。主要（yào）在绘画（huà）配色里使用，色彩（cǎi）三原色可（kě）以（yǐ）混合出所有颜料的颜色，同时相加为（wéi）黑色，黑白灰属于（yú）无色系（xì）。

光学三原色（RGB）：红、绿、蓝。光学三原色混合后，组成显示屏（píng）显示颜色，三原色同时（shí）相加为白（bái）色（sè），白色（sè）属（shǔ）于无色系（xì）（黑白灰）中的一种（zhǒng）。

三原色光模式（shì）是一种加色模型，将红（hóng）（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色的色光（guāng）以不（bú）同的（de）比例相加（jiā），以产生多种多样（yàng）的色（sè）光，例如红光和绿光同时点亮时，红绿两种光便会混（hún）合成（chéng）黄色。

三、试验与科（kē）学——Technology and Math

1、点亮板载多彩LED灯

科创板板载多（duō）彩LED灯是（shì）由红、绿、蓝3种颜色的（de）小灯（dēng）组成，其（qí）中（zhōng）红色LED灯（dēng）对应科创板管脚27，绿色LED灯（dēng）对应管脚12，蓝色（sè）LED灯对应管脚（jiǎo）23。

想要点（diǎn）亮多（duō）彩LED灯的红色灯（dēng），只需要（yào）设置对应红（hóng）色（sè）LED灯的对应（yīng）管脚27为（wéi）高电平即（jí）可。

认识“初始化数字输出管（guǎn）脚”代码块以及“数字输出”代码块

两个代码块均位于（yú）“输入（rù）\输出”模块中。其中 “初始化数字输（shū）出管脚代码”块（kuài）作用为初始化指定管脚为数字输出管脚； “数字输出（chū）代码块”作用为设（shè）定指定管脚的数字（zì）输出值为高或低。

科创板上的红色LED灯对应管脚号为27，以下代码（mǎ）就可以控制板载多彩LED灯模块（kuài）的红（hóng）灯点亮了：

接（jiē）下来我（wǒ）们做一个进阶程（chéng）序，将（jiāng）红色、绿色、蓝色LED灯设置为交替（tì）闪烁，时间间（jiān）隔为（wéi）1秒。在这个程序里面我们就（jiù）要用到一（yī）个新的（de）代码块“重复（满（mǎn）足条件/不满足条（tiáo）件）”。

认识（shí）“重（chóng）复（满（mǎn）足条件（jiàn）/不满足条件）”代（dài）码块

“重复（满足条件/不（bú）满（mǎn）足条件）”代码块（kuài）位于“控制”模块分类中。表（biǎo）示（shì）“重复（满（mǎn）足（zú）条（tiáo）件）”接口（kǒu）插入判断条（tiáo）件（jiàn）为（wéi）“真”，运行“执（zhí）行”接口中的程序；“重复（满足条件）”接口插入判断条件（jiàn）为“假”，不运行“执行”接口中（zhōng）的程序。

多（duō）彩LED灯不（bú）同色灯交替闪（shǎn）烁的（de）程序（xù）：

将程序下载（zǎi）到科（kē）创板中（zhōng）后，科创板背（bèi）面4个角（jiǎo）上的多彩LED灯便会开（kāi）始工作（zuò），顺（shùn）序（xù）为红色灯点亮1秒后（hòu）熄灭，绿（lǜ）色灯亮1秒后熄灭，蓝色灯亮1秒后熄（xī）灭，如此循环。

2、点亮板（bǎn）载多彩LED灯的黄灯

之前我们已经学过光学三原色的相（xiàng）关（guān）知识，知道红绿两种光便会混合成黄色（sè）光，那我们（men）是不（bú）是（shì）只（zhī）要同时点亮（liàng）红（hóng）色LED灯与绿色LED灯就可以了呢？我们来（lái）编写程序，尝试一下。

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板（bǎn）中，运行后会发（fā）现只有红色（sè）LED灯在亮，而不是我（wǒ）们预想中的黄色灯光，这是为（wéi）什么（me）呢？

这（zhè）里（lǐ）需要介（jiè）绍一下，我们科创板板载三个（gè）颜色的（de）LED灯是共GND的，但是因为三种颜色LED灯的内阻是不（bú）一样的，当（dāng）同样的电压加（jiā）载（zǎi）在上面（miàn）时，根据功率公式P=U/R2，它们的发光（guāng）功率（lǜ）是不同的。红色LED灯内阻最小，其次绿（lǜ）色LED灯，蓝色LED灯内阻（zǔ）最大，所以（yǐ）在电（diàn）压（yā）相同的情况下，红色LED灯的功（gōng）率最大，基本将绿色LED灯（dēng）的光盖住了。

那我们怎么点亮（liàng）黄（huáng）灯呢，只（zhī）有通过程序让红色跟绿色灯（dēng）各亮一小段时（shí）间（红灯亮则绿灯灭，绿灯亮（liàng）则红灯（dēng）灭），每个（gè）小段（duàn）时间（1ms）是一样的（de），这样（yàng）2种颜色均（jun1）匀混合就成（chéng）黄色了（le）。

点亮黄灯的（de）程序：

执行以上程序，就可以点亮板载的黄灯了。

3、点亮白（bái）色灯

我们已经点亮了（le）黄色灯，接下来尝试点亮白色灯。

点亮白色灯（dēng）的原（yuán）理跟点亮黄色灯的（de）原理是一样的，点亮（liàng）黄色等是让红灯、绿灯“同时”点亮（liàng），点亮白（bái）色灯（dēng）就是让红（hóng）灯、绿灯、蓝灯“同时”点亮（liàng），根据（jù）光学三（sān）原色的配色原理，这时，灯（dēng）光的颜（yán）色就是白色的。

点亮白色灯（dēng）的程序：

执行以（yǐ）上程（chéng）序，就（jiù）可以点亮板载（zǎi）的白灯了（le）。

四、延伸与扩展——Arts

想（xiǎng）一想，能不能让多彩LED灯模（mó）拟交通信号灯呢，怎样去实现（xiàn）？

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

设计要求：

（能够让多彩LED灯模拟交通信号灯（dēng）闪烁；

（保证控制方式安全可靠。