◎甘肅省天水市麥積區(qū)天成學(xué)校 辛亞輝

甘肅省天水市教育科學(xué)研究所 陳景乾

色光三原色是人教版八年級物理上冊教材的重點(diǎn)知識?，F(xiàn)有演示色光三原色的實(shí)驗(yàn)器材較簡陋，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

Arduino電子設(shè)計(jì)平臺是意大利米蘭互動設(shè)計(jì)學(xué)院開發(fā)的一款開源硬件，能匹配上百種傳感器模塊，每種模塊的功能不同，大部分都能用于課堂演示實(shí)驗(yàn)。如果能將其引入初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將會取得事半功倍的效果。

一、Arduino色光三原色實(shí)驗(yàn)原理

在工業(yè)界，色光三原色又被稱為RGB色彩模式，即通過R（紅光）、G（綠光）、B（藍(lán)光）三種顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加得到不同顏色的光。

主要實(shí)驗(yàn)器材為1個(gè)RGB燈模塊、3個(gè)角度傳感器。RGB燈模塊有5只燈珠，每只燈珠內(nèi)部又有R、G、B 3只燈珠，這3只燈珠能發(fā)出不同強(qiáng)度的紅光、綠光、藍(lán)光。用3個(gè)角度傳感器分別控制RGB燈內(nèi)部的R、G、B燈珠。改變3個(gè)角度傳感器的電阻值，Arduino主控板會檢測到模擬量的變化，Mind+軟件利用映射函數(shù)把模擬數(shù)值進(jìn)行等比例地變換，轉(zhuǎn)換為RGB燈珠紅光、綠光、藍(lán)光的亮度變化。

二、程序編寫

Mind+程序代碼如圖1。

圖1 Mind+程序代碼

其中，第2、3、4行代碼為按鍵次數(shù)、RGB模塊燈的個(gè)數(shù)和亮度初始化語句，第6、7、8行為讀取并記錄按鍵次數(shù)語句。第10行為判斷按鍵次數(shù)語句，偶數(shù)次時(shí)RGB燈模塊發(fā)光，奇數(shù)次時(shí)不發(fā)光。第11、12、13行分別為RGB燈模塊發(fā)出紅光、綠光、藍(lán)光代碼。

RGB燈發(fā)光需用到Mind+映射函數(shù)，將角度傳感器的模擬值（0～1023）映射為燈珠的亮度（0～255）。主控板A0引腳的角度傳感器改變紅光的亮度，A1引腳的角度傳感器改變綠光的亮度，A2引腳的角度傳感器改變藍(lán)光的亮度。

三、設(shè)備連接

1.實(shí)驗(yàn)器材

Arduino UNO主控板，IO擴(kuò)展板，RGB燈模塊，角度傳感器（3個(gè)），3PIN數(shù)字傳感器連接線，3PIN模擬傳感器連接線（3根），USB數(shù)據(jù)線。

2.Arduino實(shí)驗(yàn)器材安裝

將擴(kuò)展板插入Arduino主控板，按照圖2將RGB燈模塊、3個(gè)角度傳感器與擴(kuò)展板連接。具體操作為：將RGB燈模塊VCC引腳連接擴(kuò)展板VCC引腳，GND引腳連接擴(kuò)展板GND引腳，D引腳連接數(shù)字I/O引腳3；將3個(gè)角度傳感器VCC引腳連接擴(kuò)展板VCC引腳，GND引腳連接擴(kuò)展板GND引腳，A引腳分別連接擴(kuò)展板模擬I/O引腳A0、A1、A2。

圖2 設(shè)備連接圖

四、實(shí)驗(yàn)操作過程

打開電腦Mind+軟件，選擇“上傳模式”，點(diǎn)擊“連接設(shè)備”菜單，選擇Arduino UNO主控板端口號，用USB數(shù)據(jù)線連接Arduino UNO主控板和電腦。

1.點(diǎn)擊“項(xiàng)目”菜單，點(diǎn)擊“新建項(xiàng)目”，新建一個(gè)空白項(xiàng)目。

2.選擇上傳模式，在腳本區(qū)拖拽積木塊，編寫程序。

3.點(diǎn)擊“上傳到設(shè)備”，直到上傳成功。

4.轉(zhuǎn)動A0引腳角度傳感器旋鈕，RGB燈模塊發(fā)出紅光；轉(zhuǎn)動A1引腳角度傳感器旋鈕，RGB燈模塊發(fā)出綠光；轉(zhuǎn)動A2引腳角度傳感器旋鈕，RGB燈模塊發(fā)出藍(lán)光。

五、實(shí)驗(yàn)效果分析與評價(jià)

傳統(tǒng)色光三原色實(shí)驗(yàn)器材簡陋，只能發(fā)出單一的紅、綠、藍(lán)三種色光。色光的亮度不能調(diào)節(jié)，光的純凈度也不夠，還易受教室自然光的影響，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。本實(shí)驗(yàn)不僅操作簡單，效果直觀，還能發(fā)出純凈的紅、綠、藍(lán)三種單色光，調(diào)節(jié)色光亮度。