第1课 科创板-追光（guāng）少年

1、了（le）解光源（yuán）的概念与光的（de）传播；

2、认识光学三原色，并了解其配色（sè）原理；

3、点亮板载（zǎi）多（duō）彩LED灯；

4、通过编程驱动板载多彩LED灯（dēng）显示黄色（sè）。

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光源的概念（niàn）与光的传播——Science

我们把能自行发光且（qiě）正在发光的物体叫做（zuò）光源。太阳、打（dǎ）开的电灯、燃烧着的蜡烛（zhú）等都是光源。

光在同种均匀（yún）介质（zhì）中是沿直线传播（bō）的，换句话说（shuō），光（guāng）沿直线（xiàn）传播的前提是在（zài）同种均匀（yún）介质中。光的直（zhí）线传播（bō）不仅是在均匀介质，而且必须是（shì）同种介（jiè）质。光（guāng）在两种均匀介（jiè）质的接触面上（shàng）是要发生折射的，此时光就不是直（zhí）线传播了。

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

科创板板载多彩LED灯

STEAM百科（kē）

多彩LED灯

LED（Light Emitting Diode）又叫（jiào）发光二极管，是一种能够将电能转（zhuǎn）化为可见光的固态的半导体（tǐ）器件，它可（kě）以直（zhí）接把电转化为光。LED的心脏是（shì）一个半导体的晶片，晶（jīng）片的一端附（fù）在一（yī）个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧（yǎng）树脂封装起来。

科创板带有4个LED多彩灯（dēng），每个多彩LED灯是由红、绿、蓝3种颜色的小（xiǎo）灯（dēng）组成的（de）。那为什么小灯只（zhī）有（yǒu）三个颜色（sè）却要叫做多彩LED灯呢，那叫要从光学三原色说起（qǐ）了（le）。

光（guāng）学三原（yuán）色配色（sè）原理

三原色：是指色彩中不能再分解的三种基（jī）本颜色，我们通常说的三原色，主要是（shì）色（sè）彩三（sān）原色和光学（xué）三原色。

色（sè）彩三原（yuán）色（sè）（CMYK）：品（pǐn）红、黄（huáng）、青（是青不是蓝，蓝是品红（hóng）和青（qīng）混（hún）合（hé）的颜（yán）色）、黑。主要在绘画配色里使（shǐ）用（yòng），色彩三原色（sè）可以混合出所有颜料（liào）的（de）颜色，同时相加为黑（hēi）色，黑白灰属于无色系。

光学三（sān）原色（sè）（RGB）：红、绿（lǜ）、蓝。光学三（sān）原色混（hún）合后，组成显示屏显示颜色，三原色同（tóng）时相加为白（bái）色，白色属于无色系（xì）（黑白（bái）灰（huī））中的一种。

三原色光模式是一种（zhǒng）加（jiā）色（sè）模型，将（jiāng）红（Red）、绿（Green）、蓝（lán）（Blue）三原色的色光以（yǐ）不同的（de）比例相（xiàng）加，以产生多种多样的色光，例（lì）如红光和（hé）绿光同时点亮时，红绿（lǜ）两种光便（biàn）会混合成黄色。

三、试（shì）验与科（kē）学——Technology and Math

1、点亮板载多（duō）彩LED灯

科创板（bǎn）板（bǎn）载多彩（cǎi）LED灯是由红、绿、蓝3种颜色的小灯组成，其中红（hóng）色LED灯对应科创板管脚（jiǎo）27，绿色（sè）LED灯对（duì）应（yīng）管脚12，蓝色LED灯对应管脚23。

想要点（diǎn）亮多彩LED灯的红色灯，只需要（yào）设置（zhì）对应红色LED灯的对应管脚27为高电平即可。

认识（shí）“初始化数字（zì）输出（chū）管脚”代（dài）码块以（yǐ）及“数字输出”代码（mǎ）块

两（liǎng）个代（dài）码（mǎ）块均位于“输入\输出”模块（kuài）中。其中（zhōng） “初始化数字输出管脚代码（mǎ）”块作（zuò）用（yòng）为初（chū）始化指定管脚为（wéi）数（shù）字输出管（guǎn）脚； “数字输出代码（mǎ）块（kuài）”作用为设定指定管脚（jiǎo）的数（shù）字输（shū）出值为高（gāo）或低。

科创板上的（de）红色LED灯对应管脚号为27，以下代（dài）码就可以（yǐ）控制（zhì）板载多（duō）彩LED灯模块（kuài）的红灯点亮了：

接下来我们（men）做（zuò）一个进阶程序，将（jiāng）红色、绿（lǜ）色、蓝色LED灯（dēng）设置为交替（tì）闪烁，时间间隔为1秒。在这个（gè）程序里面我们就要（yào）用到一个新的（de）代码块“重复（满足条件（jiàn）/不满足（zú）条件）”。

认识“重复（满足条件/不满足条件）”代码块

“重复（满足条件/不满足（zú）条件）”代码块（kuài）位于“控制”模块（kuài）分类中（zhōng）。表示“重复（满足条件）”接口插入（rù）判断条件为（wéi）“真”，运行“执行”接口中的程序；“重复（fù）（满足条件（jiàn））”接口插入判断条件为“假”，不运行“执行”接口中的（de）程序。

多彩LED灯不（bú）同色灯交（jiāo）替闪烁的程序：

将程序下载到科创板中后，科（kē）创板背面4个角上的多彩LED灯便会开始工作，顺序为红（hóng）色灯点亮1秒（miǎo）后熄灭（miè），绿色灯亮1秒后熄灭，蓝色灯（dēng）亮1秒后熄灭，如此循环。

2、点亮板载多彩LED灯的（de）黄灯

之前我们（men）已（yǐ）经学过光学三原色的相（xiàng）关知识，知（zhī）道红（hóng）绿两种光便会混合成黄色光，那我们是不（bú）是只要同（tóng）时点亮红色LED灯与绿色（sè）LED灯（dēng）就可（kě）以了呢？我（wǒ）们来编写程序，尝试一下。

将红（hóng）、绿LED灯管脚同（tóng）时点（diǎn）亮（liàng）的程序（xù）：

当我们将这段程序（xù）下载（zǎi）到科创板（bǎn）中，运（yùn）行后会发现只有红色LED灯在亮，而不是我们预想（xiǎng）中的（de）黄色灯（dēng）光（guāng），这是为什么呢？

这里需要介绍一下，我们（men）科创板板载三个颜色的LED灯是共GND的，但（dàn）是因为三（sān）种颜色LED灯的内阻是不一样的，当同（tóng）样的电压加载在上面时，根据（jù）功率公式P=U/R2，它（tā）们的发光功率是不同的（de）。红色（sè）LED灯内（nèi）阻（zǔ）最小，其（qí）次绿（lǜ）色LED灯，蓝色LED灯内阻最大，所以在电压相（xiàng）同的情况下，红色LED灯的功率最大，基（jī）本将绿色（sè）LED灯的光盖住了。

那我们怎么点亮黄（huáng）灯呢，只（zhī）有通过程序让红色（sè）跟绿色灯（dēng）各亮一小（xiǎo）段时间（红灯亮则绿灯（dēng）灭（miè），绿灯亮（liàng）则红（hóng）灯灭（miè）），每个小段时间（1ms）是一样的，这（zhè）样2种颜色均匀混合就（jiù）成黄色了（le）。

点（diǎn）亮黄灯的程（chéng）序：

执行以上程序（xù），就可以点亮板（bǎn）载的黄灯了。

3、点亮白色灯

我们已经点（diǎn）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）跟点亮黄（huáng）色（sè）灯的原理（lǐ）是一样的，点亮黄（huáng）色等是让红灯、绿（lǜ）灯“同时”点亮，点亮（liàng）白色灯就（jiù）是让红灯、绿灯、蓝灯“同（tóng）时”点亮（liàng），根据光学三原（yuán）色的配（pèi）色原理，这时，灯光的颜（yán）色就是白（bái）色的。

点亮白色灯（dēng）的程序：

执行（háng）以上程序，就可以点（diǎn）亮板载（zǎi）的白灯了（le）。

四、延伸与扩展（zhǎn）——Arts

想一想，能不能让多彩LED灯（dēng）模拟交通信号灯呢（ne），怎样去实现？

请以小组的形式（shì）进行合作，尝（cháng）试让（ràng）多彩LED灯模拟交通信号（hào）灯。

设计要求：

（能（néng）够（gòu）让多（duō）彩LED灯模拟交通信号灯闪烁（shuò）；

（保（bǎo）证（zhèng）控制方（fāng）式安全可靠。