可調(diào)燈實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了解呼吸燈的基本概念、工作原理，掌握其在電子電路中的應(yīng)用。深入理解PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)的原理、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用。學(xué)習(xí)圖像化編程中定義和使用變量的方法，理解其作用和重要性。認(rèn)識(shí)呼吸燈掌握PWM原理圖像化定義和使用變量學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的區(qū)別與聯(lián)系，理解其在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。掌握數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)圖像化編程完成簡(jiǎn)易呼吸燈掌握模擬I/O操作函數(shù)熟悉模擬I/O操作函數(shù)的使用方法，包括其參數(shù)、返回值及注意事項(xiàng)。通過(guò)圖像化編程，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易呼吸燈的控制系統(tǒng)，掌握編程的基本流程。學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握控制語(yǔ)句while循環(huán)深入理解while循環(huán)語(yǔ)句的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，掌握其使用方法。手動(dòng)編程完成簡(jiǎn)易呼吸燈實(shí)驗(yàn)通過(guò)手動(dòng)編程方式，完成簡(jiǎn)易呼吸燈實(shí)驗(yàn)，提升編程實(shí)踐能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)電子元件包括面包板用于接線連接元器件、電阻220Ω紅色、LED發(fā)光模塊是入門玩家必備的電子元件。指令功能包括存放可變化值、變量賦值、增加固定數(shù)值；循環(huán)指令、算數(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符等。取出220Ω電阻連接數(shù)字10口與面包板，再取出發(fā)光二極管連接至數(shù)字引腳10，完成實(shí)驗(yàn)連線。材料知識(shí)要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)連線圖形化編程名稱電子元件功能描述面包板

用于接線連接元器件電阻

220Ω紅色

LED

LED發(fā)光模塊是入門玩家必備的電子元件，編程輸出控制亮度取值范圍為0～255?？梢杂脭?shù)字端口控制燈的亮滅，也可以用模擬口控制它的亮度。輸

入高電平燈亮，低電平則燈滅123打開Mind+軟件，新建一個(gè)項(xiàng)目，進(jìn)入編程界面，準(zhǔn)備開始編寫ArduinoUNO的程序。新建項(xiàng)目切換到上傳模式，添加ArduinoUNO的支持，確保編程環(huán)境配置正確，能夠正常編譯和上傳代碼。添加UNO支持在腳本區(qū)左側(cè)指令列表中，找到“新建數(shù)字類型變量”的指令，并單擊以創(chuàng)建新變量。新建數(shù)字變量程序編寫輸入合適的變量名，給變量命名時(shí)，可以用字母、數(shù)字、下劃線開頭，支持中文自動(dòng)轉(zhuǎn)換為拼音字母。輸入變量名變量建立成功LED燈逐漸變亮呼吸燈完整程序成功建立新變量，并在腳本中預(yù)留好位置，以備之后調(diào)用該變量名時(shí)使用，確保程序邏輯的正確性。將左側(cè)指令拖曳到腳本區(qū)，完成LED燈由暗逐漸變亮程序，確保程序能夠正常運(yùn)行。繼續(xù)將左側(cè)指令區(qū)拖曳到腳本區(qū)，添加LED燈由亮逐漸變暗程序，完成呼吸燈的完整圖形化程序。程序編寫在確認(rèn)程序輸入無(wú)誤后，點(diǎn)擊上傳按鈕，Arduino將開始下載程序至目標(biāo)設(shè)備。下載程序若以上每一步都已完成，可以看到面包板上的紅色LED燈由亮到暗，再到亮的逐漸變化，感覺像是在均勻的呼吸。呼吸燈效果下載程序電子世界有兩種“語(yǔ)言”——數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)；數(shù)字信號(hào)只有2個(gè)值（0V和5V），模擬信號(hào)在一定范圍內(nèi)，有無(wú)限值。analogReference設(shè)定基準(zhǔn)電壓，analongRead讀取模擬值，analogWrite通過(guò)PWM輸出模擬量，常用于改變燈的亮度或改變電動(dòng)機(jī)的速度等。while循環(huán)和for循環(huán)是程序中的兩種基本控制語(yǔ)句，它們分別用于執(zhí)行條件循環(huán)和初始化、條件判斷、迭代調(diào)整的循環(huán)。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)模擬I/O操作函數(shù)控制語(yǔ)句代碼學(xué)習(xí)單擊給Arduino下載程序，上傳進(jìn)度100%后，編譯界面顯示“上傳成功”，至此完成下載；LED燈隨機(jī)產(chǎn)生不同亮度的七彩色的亮光。下載程序程序編寫自定義函數(shù)主函數(shù)調(diào)用自定義的colorRGB函數(shù)，通過(guò)傳遞RGB值來(lái)設(shè)置顏色；在圖形化編程中，先新建并命名函數(shù)，然后在代碼中聲明并調(diào)用。包括定義RGBLED模塊、設(shè)置PWM引腳、編寫循環(huán)控制程序以及調(diào)用隨機(jī)顏色生成函數(shù)等步驟，實(shí)現(xiàn)RGBLED的七彩炫彩效果。代碼學(xué)習(xí)數(shù)字函數(shù)constrain將值歸一化在某個(gè)范圍內(nèi)；若x在a和b之間，返回x；若x小于a，返回a；若x大于b，返回b。隨機(jī)函數(shù)random()函數(shù)用于生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，min是隨機(jī)數(shù)的最小值，max是隨機(jī)數(shù)的最大值；random()不是真正的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，每次程序執(zhí)行時(shí)，產(chǎn)生的序列是一樣的。代碼學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)RGB炫彩燈工作原理掌握隨機(jī)數(shù)指令模塊，約束值指令模塊，自定義函數(shù)模塊，圖像化編程完成RGB炫彩燈，掌握函數(shù)的定義和調(diào)用，隨機(jī)函數(shù)，手動(dòng)編程完成RGB炫彩燈實(shí)驗(yàn)。圖形化編程材料為面包板和RGB三色LED模塊，用于接線連接元器件，可以通過(guò)PWM端口控制燈的彩色和亮度，指令包括隨機(jī)數(shù)、約束值、設(shè)置PWM引腳輸出值及函數(shù)定義和調(diào)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)將RGB燈模塊的B端接在實(shí)驗(yàn)板9號(hào)模擬端口上，G端接在實(shí)驗(yàn)板10號(hào)模擬端口上，R端接在實(shí)驗(yàn)板11號(hào)模擬端口上，GND端接在實(shí)驗(yàn)板GND口上，如圖4-9所示。實(shí)驗(yàn)連線打開Mind+軟件，新建項(xiàng)目并切換到上傳模式，添加ArduinoUNO支持，定義新函數(shù)并輸入合適的函數(shù)名，添加輸入項(xiàng)后編寫函數(shù)內(nèi)容，完成函數(shù)定義并在程序中調(diào)用。程序編寫圖形化編程程序編寫打開Mind+軟件，新建一個(gè)項(xiàng)目；打開Mind+切換到上傳模式；添加ArduinoUNO的支持；定義新函數(shù)；下“自定義模塊”，輸入合適的函數(shù)名并完成函數(shù)的創(chuàng)建。學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)RGB炫彩燈工作原理，掌握隨機(jī)數(shù)、約束值指令模塊，掌握自定義函數(shù)模塊，圖像化編程完成RGB炫彩燈，掌握函數(shù)定義和調(diào)用，手動(dòng)編程完成RGB炫彩燈實(shí)驗(yàn)。圖形化編程包括材料、知識(shí)要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)連線、程序編寫和下載程序；程序編寫需新建項(xiàng)目，添加UNO支持，定義新函數(shù)并調(diào)用，實(shí)現(xiàn)LED顏色隨機(jī)變化；下載后LED隨機(jī)顯示七彩光。函數(shù)調(diào)用在指令區(qū)出現(xiàn)了，我們可以在它的下方進(jìn)行編程，定義此函數(shù)的內(nèi)容，點(diǎn)住并拖曳“red”這一參數(shù)，能夠像其他變量一樣使用，完成函數(shù)定義，實(shí)現(xiàn)LED顏色隨機(jī)變化。程序編寫在Arduino編程中，完成代碼輸入后，單擊下載程序按鈕，等待上傳進(jìn)度達(dá)到100%，編譯界面顯示“上傳成功”后，程序便成功下載至Arduino設(shè)備。程序下載若代碼編寫無(wú)誤，且下載步驟正確執(zhí)行，那么面包板上的LED燈將隨機(jī)產(chǎn)生不同亮度的七彩色的亮光，實(shí)現(xiàn)炫彩燈效果，展示絢麗的燈光變化。運(yùn)行結(jié)果下載程序程序最主要的部分是主函數(shù)，其中調(diào)用了自定義的colorRGB()函數(shù)，通過(guò)傳遞Red、Green、Blue值來(lái)設(shè)置顏色；函數(shù)的使用簡(jiǎn)化了程序，避免了重復(fù)。在圖形化編程中，使用函數(shù)前需新建并命名；課程中的函數(shù)有輸入、無(wú)輸出，其申明格式為voidDF_colorRGB(floatmind_n_red,floatmind_n_green,floatmind_n_blue)。功能是將值歸一化到指定范圍內(nèi)；其語(yǔ)法為constrain(x,a,b)，若x在a和b間返回x，否則返回a或b；用于確保RGB值在0255范圍內(nèi)，來(lái)源于random()函數(shù)。主函數(shù)與自定義函數(shù)函數(shù)的聲明與定義數(shù)字函數(shù)constrain代碼學(xué)習(xí)隨機(jī)函數(shù)random()函數(shù)用于產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，其語(yǔ)法為random(max)或random(min,max)，返回[min,max-1]范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)；同時(shí)dfrobotRandomSeed()用于初始化隨機(jī)種子。程序編寫程序包含函數(shù)聲明、主程序、自定義函數(shù)；主程序中調(diào)用DF_colorRGB函數(shù)改變LED顏色，通過(guò)random()生成隨機(jī)數(shù)并約束在0-255范圍；實(shí)現(xiàn)顏色隨機(jī)變化的效果。代碼學(xué)習(xí)快慢呼吸燈制作實(shí)訓(xùn)名稱材料清單包含多個(gè)型號(hào)電子元件，如LED、電阻、電容等，每種元件數(shù)量各異，用于制作可調(diào)燈實(shí)驗(yàn)。材料清單在制作可調(diào)燈實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需精確控制PWM波形頻率和占空比，同時(shí)確保電路穩(wěn)定可靠，是實(shí)驗(yàn)中的技術(shù)難點(diǎn)。難點(diǎn)分析程序代碼是實(shí)現(xiàn)可調(diào)燈實(shí)驗(yàn)功能的核心部分，包含了初始化、循環(huán)檢測(cè)、PWM信號(hào)生成等關(guān)鍵部分。程序代碼程序拓展實(shí)訓(xùn)名稱快慢呼吸燈制作材料清單材料清單中需要列出所需材料的名稱、型號(hào)和數(shù)量。難點(diǎn)分析需要分析在制作過(guò)程中可能遇到的難點(diǎn)，并給出相應(yīng)的解決方案。程序代碼為了實(shí)現(xiàn)特定的功能，需要使用相應(yīng)的程序代碼。實(shí)訓(xùn)總結(jié)總結(jié)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出改進(jìn)意見和建議。教師評(píng)分教師需要對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分，以激勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力。拓展實(shí)訓(xùn)報(bào)告PWM引腳與編程步驟了解哪些引腳支持PWM功能，掌握?qǐng)D形化編程中定義函數(shù)的步驟，包括輸入?yún)?shù)、編寫函數(shù)內(nèi)容、調(diào)用函數(shù)等。循環(huán)結(jié)構(gòu)