RB20 智能灯带
课程概述
- 课程名称：见标题
- 课程时长：40 分钟 × 2
- 课程内容：学习智能灯带的使用和RGB色彩
- 学生群体：3~6 年级
本课内容参考如下资料：
1. 山东周老师团队微课 8.色彩奔跑
2. 古德微标准课件 v1 中级 2 第一课
教学目标
考察点
- 能够连接并点亮灯带
- 能够控制灯带色彩
- 能够自主做出简单的彩色效果
知识与技能
- 灯带的分段控制
- 光的三原色
- 随机数
情感价值和学科交叉
体会色彩的美妙
难点和注意事项
- 目前的版本（截至 2019 年夏）仅支持18、12 两个 GPIO 口接灯带。如果接入其他口并执行操作，会导致树莓派异常。
- 灯带的引脚焊接可能有差异，需注意自己核对每根连线对应的端口
教学准备
- 按教学基础要求进行准备
- 教学器材：
- 进阶套件或基础套件加智能灯带
- 智能灯带
- 按钮
课堂教学活动
暖场（5分钟）
活跃气氛，复习上节课内容，引入本节课主题
课堂讲解： （70分钟）
教学提纲：
- 前篇
- 灯带的认识和连接
- 任务一：点亮灯带
- 任务二：红蓝会师和三原色
- 后篇
- 任务三：发令奔跑
- 任务四：炫彩奔跑
- 巩固练习：炫彩呼吸灯
- 扩展练习
- 间隔闪烁
- 彩虹流动
- 自由发挥（可择优演示）
- 延长灯带（小组合作）
- 课后作业
- 本节课后要求学生准备喜欢的乐谱（简谱），下次课备用
授课内容：详见下文“讲义”部分。
总结与点评（5分钟）
(回顾课程知识点，根据情况提问。如果有学生作品，邀请学生上台演示、讲解。)
讲义 (完整授课内容和补充知识)
灯带的认识和连接
灯带是指把LED灯用特殊的加工工艺焊接在铜线或者带状柔性线路板上面，再连接上电源发光，因其发光时形状如一条光带而得名。
应用广泛：建筑物、桥梁、道路、花园、庭院、地板、天花板、家具、汽车、池塘、水底、广告、招牌、标志等领域。
主要作用：装饰或照明（楼体轮廊、桥梁、护栏、酒店、林苑、舞厅、广告装饰等）。有的可以利用用视觉暂留来表演魔术哦。
近看灯带可以看到，每段灯带上都有一些小箭头，箭头所指的方向为输出端，表示信号向前传递。 箭头尾部方向则为输入端，也就是我们需要接线的方向。以WS281X灯带为例，有GND、D0、5V三个接口，分别连接到树莓派GND、VCC、DO(18号或12号)就可以实现控制了
如果想控制更长的灯带，可以把灯带接长。
注意事项：
如果灯带过长，需要为灯带独立供电。 否则供电不足时会导致控制信号无效或树莓派重启。 （把灯带调暗可正常控制更多灯。）
任务一：点亮灯带
连接好灯带后，来看下古德微平台的灯带模块。我们先简单地逐一点亮所有灯。
看首先代码。首先要初始化灯带，初始化积木第一个参数是控制灯带的 GPIO，注意目前我们只有 18、12 两个 GPIO 支持灯带。第二个参数输入实际控制的小灯的数量，对于套装中的60灯灯带，可以设置控制全部60个小灯或其中一部分。第三个参数即为灯的亮度，范围值可以在0—255之间，当亮度为0时，即表示熄灭。亮度控制在 50 以下为宜，在实验室中已足够亮，高亮度会带来更大的功耗。
主要每次设置小灯颜色后，只有刷新显示灯带才会发生变化。
任务二：红蓝会师和三原色
灯带上的每一盏灯都是独立的，我们可以通过程序单独控制每盏灯的亮灭和颜色。下面我们来实现一端红色，另一端蓝色同时向中间奔跑。当两种颜色碰到一起时，灯带熄灭。
颜色要怎么设置呢？
我们先来认识一下RGB色彩模式。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，红、绿、蓝三个颜色通道每种色各分为256阶亮度，在0时“灯”最弱是关掉的，而在255时“灯”最亮，通过设置红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的值使它们相互叠加来得到各式各样的颜色。三种颜色，每种颜色都有256种，理论上来说，光的三原色可以配置出 $$ 256 \times 256 \times 256=16777216 $$ 种颜色。
我们知道灯带上一共有60盏灯，那么也就是说，每种颜色各自点亮30盏灯。
从前端点亮30盏灯，且显示红色，灯的序号是从 0 到 29，需要一个循环 i，0 到 29。RGB 三个通道中，红色调到最大 255，另外两种颜色设为零。
另一端，灯的序号从最大 59 开始倒数，只要用 59 减去循环变量 i 即可。
任务三：发令奔跑
现在，用按钮做发令枪，按下按钮，灯带才会行动。
第一步，增加按钮检测
第二步：增加一个关闭所有灯带的函数，这样就可以反复按下按钮来启动灯带了。
任务四：多彩奔跑和随机数
我们在户外看到的彩灯经常是五颜六色不断变化的，这要怎么实现呢？
我们已经知道，可以用 RGB 来设置颜色。而 RGB 的每一个颜色，都是一个0~255 的数字。我们可以利用随机数来获取不同的色彩。
随机数积木有两个参数，第一参数是起始值，第二个是终止值。该积木的的作用是在两个参数间随机（就好像掷一个 256 面的骰子）获取一个整数。
在点亮灯带的积木里，第二参数是RGB三色，我们可以给每种颜色赋值为随机数。
从前向中间运动的的RGB灯，我们给他们分别命名为“前端红色、前端绿色、前端蓝色”，从后向中间运动的RGB灯，我们三色分别命名为“后端红色，后端绿色、后端蓝色”。
还可以把 randColor 函数的调用放在不同的地方来控制变化的频率和效果。
巩固练习：炫彩呼吸带
可不可以用灯带来制作呼吸灯？并且每次呼吸，颜色都会发生变化。
课件
根据本教学计划和讲义，以及具体授课对象编写。
文件名应为：
RB20-智能灯带.pptx