第1课（kè） 科创板-追光少年

1、了（le）解光（guāng）源的概念（niàn）与光的传播；

2、认识光学三（sān）原（yuán）色，并（bìng）了解其配色原（yuán）理；

3、点亮板载多彩（cǎi）LED灯；

4、通过编程驱动（dòng）板载多彩LED灯显示黄色。

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光源的概念与光的传播——Science

我们把能自（zì）行发光且正（zhèng）在发（fā）光的（de）物（wù）体叫（jiào）做光源。太（tài）阳、打开的电灯、燃（rán）烧着（zhe）的蜡（là）烛等都是光（guāng）源。

光（guāng）在同种均匀介质（zhì）中是沿直线传（chuán）播（bō）的，换句话（huà）说，光沿直线传播（bō）的（de）前提是在同（tóng）种（zhǒng）均匀介质中。光的直线传播（bō）不（bú）仅是（shì）在均匀介质，而（ér）且必须是同种介质（zhì）。光在（zài）两（liǎng）种均匀介质的（de）接触面上是要发生折（shé）射的，此时光就不是直线传播了。

二、LED灯及光学三原色配（pèi）色（sè）原理——Engineering and Technology

科创板板（bǎn）载多彩LED灯

STEAM百科（kē）

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫发光二极管（guǎn），是一（yī）种能够将电能转化为可见光的固态的半导（dǎo）体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是（shì）一个半导体的晶片，晶片的（de）一端附在一个（gè）支架上，一（yī）端是（shì）负（fù）极，另一端（duān）连接电源（yuán）的（de）正极，使整（zhěng）个晶片被环氧树（shù）脂封装起（qǐ）来。

科创板带有4个LED多彩灯，每（měi）个多彩LED灯（dēng）是由（yóu）红（hóng）、绿、蓝3种颜色的（de）小灯组（zǔ）成的。那为什么小灯只有三个颜色却要（yào）叫（jiào）做（zuò）多彩LED灯（dēng）呢，那叫要从光（guāng）学三原（yuán）色（sè）说（shuō）起了。

光学三原色（sè）配色原理

三原色：是指色彩（cǎi）中不能再分解的三种基本颜色，我们（men）通常说的三（sān）原色（sè），主要（yào）是色彩（cǎi）三原（yuán）色和光学三原（yuán）色。

色彩三原色（CMYK）：品红、黄、青（qīng）（是青不（bú）是（shì）蓝，蓝（lán）是品（pǐn）红和（hé）青混合的颜（yán）色）、黑。主要在绘（huì）画配色（sè）里使用，色彩（cǎi）三原色可以混（hún）合出所（suǒ）有颜料的（de）颜色，同时相加为黑色，黑白灰属（shǔ）于（yú）无色（sè）系（xì）。

光学三原色（RGB）：红、绿、蓝。光学三原（yuán）色混合后（hòu），组成显示（shì）屏显示颜色，三（sān）原（yuán）色同时相（xiàng）加为白（bái）色，白（bái）色（sè）属于无（wú）色系（黑白（bái）灰（huī））中的一（yī）种。

三原色光（guāng）模式是一种加色模（mó）型，将红（hóng）（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三（sān）原色的色光以不同（tóng）的比（bǐ）例（lì）相加，以产（chǎn）生（shēng）多种多样（yàng）的（de）色光，例（lì）如红（hóng）光和绿光（guāng）同时点亮时，红（hóng）绿两种光便会混合成（chéng）黄色。

三、试验与科学——Technology and Math

1、点亮板载多彩LED灯（dēng）

科创板板载多（duō）彩（cǎi）LED灯是由红、绿、蓝3种颜色的小灯组成（chéng），其中红色LED灯对应科创板管脚（jiǎo）27，绿（lǜ）色LED灯对应管（guǎn）脚12，蓝色LED灯对（duì）应（yīng）管脚23。

想要点亮多彩LED灯的红（hóng）色灯，只（zhī）需要设置对应（yīng）红色（sè）LED灯的对（duì）应管脚27为高（gāo）电平即可（kě）。

认识“初始化（huà）数字（zì）输出管脚”代码块以及“数字输出”代码块

两个代码块均位（wèi）于“输入\输出”模块中。其中 “初始化（huà）数字输出管（guǎn）脚代码”块（kuài）作用为初始化指定管（guǎn）脚为（wéi）数字输出管脚； “数（shù）字输出（chū）代（dài）码块”作用为设（shè）定（dìng）指定管脚（jiǎo）的数字输出值为高或低。

科创（chuàng）板上的红（hóng）色LED灯对应管脚号为27，以下代（dài）码（mǎ）就可（kě）以（yǐ）控制（zhì）板载多彩（cǎi）LED灯模（mó）块的红灯点亮了：

接下来我们做（zuò）一个进（jìn）阶程序，将红色、绿色、蓝色LED灯设（shè）置（zhì）为交替闪（shǎn）烁，时间间隔（gé）为（wéi）1秒。在（zài）这个（gè）程序里面我们就要用到一个新的代（dài）码块“重复（fù）（满（mǎn）足条件/不满足条件）”。

认识“重复（满足条件/不（bú）满足条件）”代码块

“重（chóng）复（满足条件/不满（mǎn）足条件（jiàn））”代码块（kuài）位于“控制”模块（kuài）分类中。表示“重复（满（mǎn）足条件）”接（jiē）口插入（rù）判断条件为“真（zhēn）”，运行“执行”接口（kǒu）中的（de）程序；“重复（fù）（满（mǎn）足（zú）条（tiáo）件）”接口插入判断条件（jiàn）为“假”，不运行“执行（háng）”接口中的程序。

多彩LED灯不（bú）同（tóng）色灯交替闪烁的（de）程序：

将程序下载到科创板中后，科创（chuàng）板背（bèi）面4个角（jiǎo）上的多彩LED灯便会开（kāi）始工作，顺序为红（hóng）色（sè）灯点（diǎn）亮1秒（miǎo）后熄灭，绿色（sè）灯亮1秒后熄灭，蓝色灯（dēng）亮1秒后熄灭（miè），如此循环。

2、点亮板载多彩LED灯（dēng）的黄灯

之前我（wǒ）们（men）已（yǐ）经学过光学三原色的相关知识（shí），知道红绿两种光便会混合成黄色（sè）光（guāng），那我们是（shì）不是只要同时点亮红色LED灯与绿色LED灯就可以了呢？我（wǒ）们来编写程序，尝试（shì）一下。

将红、绿LED灯（dēng）管脚同时（shí）点亮的程序：

当我们将（jiāng）这段程（chéng）序下载到科（kē）创板中，运（yùn）行后（hòu）会（huì）发现（xiàn）只有红色（sè）LED灯在亮，而不是我们预想中的黄色灯光，这是为什么呢（ne）？

这里需要介绍一下，我们科（kē）创（chuàng）板板载三个颜色（sè）的LED灯是（shì）共（gòng）GND的，但是因为三种颜（yán）色LED灯的内（nèi）阻是不一样的，当同样的（de）电压（yā）加载在上面时，根据（jù）功率公（gōng）式（shì）P=U/R2，它们的发光功率是不同（tóng）的。红色LED灯（dēng）内阻最小，其次（cì）绿色LED灯，蓝色LED灯内阻（zǔ）最（zuì）大，所以在电压相同的情况下，红色LED灯的功率最（zuì）大，基本将绿色LED灯的（de）光盖住了。

那（nà）我们怎么点（diǎn）亮（liàng）黄灯（dēng）呢，只有通过（guò）程序让红色跟绿色（sè）灯（dēng）各亮（liàng）一小段时间（jiān）（红灯亮则绿灯灭，绿灯亮则红（hóng）灯灭），每个小段时间（1ms）是（shì）一样的，这样2种颜色均匀混（hún）合就成黄（huáng）色了（le）。

点亮黄灯的（de）程序：

执（zhí）行以上程（chéng）序，就可以（yǐ）点亮板载的黄灯了。

3、点亮白色灯

我们（men）已经点亮了黄色灯，接下来尝（cháng）试点亮白（bái）色灯。

点亮白色灯的（de）原理跟点亮黄色灯（dēng）的原理是一（yī）样的（de），点（diǎn）亮黄色等是（shì）让红灯、绿灯（dēng）“同时”点（diǎn）亮，点（diǎn）亮白色灯就是让（ràng）红灯、绿灯、蓝灯（dēng）“同（tóng）时”点亮，根据光学三原色的配（pèi）色原理，这时，灯光的颜（yán）色就是白色的。

点（diǎn）亮白色（sè）灯的（de）程序：

执（zhí）行以上程序，就可以点亮板载的白灯了。

四（sì）、延伸与扩（kuò）展——Arts

想一想，能（néng）不能让多彩（cǎi）LED灯模（mó）拟交通信号灯（dēng）呢（ne），怎样去实现？

请以小（xiǎo）组的形式进行合作（zuò），尝试让多（duō）彩LED灯模（mó）拟交通信号灯（dēng）。

设计（jì）要（yào）求（qiú）：

（能够让多彩LED灯模拟交通信号（hào）灯闪烁（shuò）；

（保（bǎo）证控制方式安全可靠。