创意智造第4课 变量与数值运算课件-2025-2026学年暑期创客培训

创客培训：创意智造第4课 变量与数值运算 信息科技暑假夏令营培训 培训教师：君君 目录 呼吸灯特效 数值变化数值运算 变量 WS2812 灯带简介 三色灯 彩虹渐变灯 情景导入 各位同学，大家在使用蓝牙音箱时，开机后音箱有一个炫丽的灯光效果。这个炫丽的灯光特效是有两部分组成的，第一部分是呼吸灯特效，另外一部分是彩虹渐变灯特效。 同学们，创意智造中如何实现蓝牙音箱的 灯光特效呢？需要用到哪些硬件模块？ 呼吸灯特效 呼吸灯特效 什么是呼吸灯特效？ 呼吸灯效指灯光在微电脑或控制器的控制下，由亮到暗、再由暗到亮的平缓变化，给人一种柔和、舒适、仿佛“呼吸”的感觉 。 开发板如何实现呼吸灯特效？ 通过开发板的数字引脚的“PWM”引脚来控制灯光的亮度。 PWM（脉冲宽度调制）引脚通过控制LED的平均电流，从而平稳的调节亮度。 结合数值变化 PWM引脚的数值变化范围：0~255 数值0表示断电，LED熄灭 数值255表示LED亮度达到最亮 当PWM输出数值0逐渐增大到255时，LED亮度逐渐增强。 当PWM输出数值255逐渐减少到0时，LED亮度逐渐减弱。 循环变化：LED灯形成由暗变亮再由亮变暗的连线变化，使灯光看起来像是在呼吸。通过循环控制，让LED灯一直循环呼吸灯的特效变化。 数值变化 数值运算 数值变化；数值运算 当前的积木代码只是简单的闪烁，一亮一暗，并非是逐渐变暗逐渐变亮，这时需要累加和累减的数值运算。 数值变化；数值运算 算术运算： 加减乘除 比较运算： 大于、大于等于、小于、小于等于、等于等条件判断。 逻辑运算： 逻辑与、逻辑或、逻辑非，用于组合或反转条件。 变量 变量 在数值变化的过程中，进行递增或递减时，需要使用变量不断替换原固定数值，实现数值变化。 先新建数字类型变量，然后设定新建的变量的初始值，LED需依靠”变量递增、变量递减”实现数值连续变化，从而产生动画效果， 探究活动 同学们，经过前阶段变量知识与数值运算的学习，相信大家已经掌握了如何借助积木代码，控制 PWM 引脚输出变化的数值。接下来我们就动手实践：利用开发板搭配 LED 灯带 或 LED 模块，模拟实现蓝牙音箱标志性的呼吸灯光效。 硬件：aduino uno r3 X1 uno 扩展板 X1 数字绿色LED发光模块 X1 3P杜邦线（若干） 连接规则： LED发光模块连接到数字引脚D3 探究活动——流程图 1.认定PWM引脚输出的数值为变量，新建变量名为“pwm”; 2.设定变量pwm的初始值为数值0； 3.进入while循环； 4.循环条件：当变量pwm小于等于255； 引脚D3输出变量pwm的值； 变量pwm=pwm+5； 等待0.5S； 串口字符串窗口输出变量pwm的值； 5.一直循环直到不满足while循环的条件； 6.程序结束。 探究活动——编写代码 探究活动——流程图 1.认定PWM引脚输出的数值为变量，新建变量名为“pwm”; 2.设定变量pwm的初始值为数值255； 3.进入while循环； 4.循环条件：当变量pwm大于0； 引脚D3输出变量pwm的值； 等待0.5S； 变量pwm=pwm-5； 串口字符串窗口输出变量pwm的值； 5.一直循环直到不满足while循环的条件； 6.程序结束。 探究活动——编写代码 通过串口输出的数据和LED灯呼吸灯特效的情况，调整循环的条件和等待的时间，让呼吸灯的特效逐渐平稳。 当前的代码，LED的呼吸灯的特效，完成一次循环的时间过长，建议同学们自己上传代码前将时间改为0.1 WS2812 灯带 简介 WS2812 灯带简介 蓝牙音箱的第二个彩虹渐变灯光特效，需要用到RGB LED灯带或ws2812灯带，简称彩灯带。它是由多个可变换灯光颜色的LED灯珠组成的灯带，每个灯珠的颜色、亮度和开关都可以独立编程控制。 引脚说明： 标号 名称 功能描述 1 +5V 电源+ 2 GND 电源- 3 DIN 控制信号输入端 4 DO 控制信号输出端 WS2812 灯带简介——核心知识 WS2812 灯带又称为RGB LED灯带，是因为灯珠所有彩色灯光由 红(R)、绿(G)、蓝(B) 三原色混合而成，数值范围 0–255： (255,0,0) → 纯红色 (0,255,0) → 纯绿色 (0,0,255) → 纯蓝色 (255,255,255) → 纯白色 (0,0,0) → 熄灭 当同学们使用三个变量来定义红、绿、蓝的数值时，例如x=红，y=绿，z=蓝；只要使用数值运算来改变变量x、y、z的数值，就可以通过三原色混合原理来随意变换灯光的颜色。 三色灯 （RGB） 探究活动——三色灯 ws2812的灯光颜色是有R（红）、G（绿）、B（蓝）三原色决定的，改变R、G、B三者输出的数值，即可改变灯光的颜色，在结合变量来定义输出的数值，可以通过变量的数值变化控制灯光的颜色。 硬件： aduino uno r3 X1 RGB LED 彩色灯带 (ws2812) x1 3P杜邦线 若干 连接规则：ws2812连接到aduino uno的数字引脚D6（PWM引脚） 思考：使用变量来定义R、G、B R的数值用变量x； G的数值用变量y; B的数值用变量z定义。 探究活动——三色灯 探究活动——三色灯 在模块的变量中，新建x、y、z三个数字类型变量。 变量x、y、z的取值范围是0~255，现在定义变量x、y、z的数值为0~255之间的随机一个数。 探究活动——三色灯 初始化灯带中的前7个灯珠，设置这7个灯珠的亮度是最大值255。 检查代码无误后编译上传，灯带上的0~6号灯珠，0.5秒后随机亮颜色。 彩虹渐变灯 🌈🌈🌈 彩虹渐变灯🌈🌈🌈 彩虹渐变灯，就是利用变量数值持续递增，让灯光颜色自动、平滑、循环切换全部彩虹色系的动态光影效果。 不再手动设置 R、G、B 固定数值，而是使用 HSV 色相色彩模式；程序中持续自增，数值从 0～255 循环变化；不同数值对应不同彩虹色系颜色，变量不断变大 → 色彩持续偏移 → 形成渐变流动；每一颗灯珠增加位置偏移变量，让灯带出现 “整条彩虹错位流动” 的炫酷动画。 彩虹渐变灯🌈🌈🌈 自定义函数：变亮 控制灯带的亮度和颜色从（0，0，0）缓慢上升到（255，255，255）。 自定义函数：变暗 控制灯带的亮度和颜色从（255，255，255）缓慢下降到（0，0，0）。 彩虹渐变灯🌈🌈🌈 彩虹渐变灯🌈🌈🌈 彩虹渐变灯🌈🌈🌈 感谢聆听 信息科技暑假夏令营培训 授课教师：君君 $