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(共38张PPT)
第4单元 第1课
节日小彩灯与多输出控制
（湘科版）六年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在制作过程中关注电路安全规范，避免因电路故障引发安全问题；理解技术应用的边界，合理使用彩灯等设备。
理解控制多个输出的方法，认识多输出控制和多级控制，尝试创新彩灯效果，培养数字化环境下的实践与创新能力。
通过设计彩灯控制程序，体验编程实现多输出控制和多级控制，了解模块化设计思想和实现方式，优化控制逻辑以实现预期效果。
能意识到多输出控制技术在生活中的广泛应用，主动关注彩灯控制背后的信息传递与处理逻辑，认识到技术对信息呈现的影响。
02
新知导入
初步理解实现多输出控制和多级控制的基本方法。
体验编程实现多输出控制和多级控制。
初步了解模块化设计思想和实现方式。
单元学习目标
02
新知导入
人们常用绚丽的灯光营造浓厚的节日氛围。随着时代的发展:灯光的造型与表现形式也越来越丰富。例如，常用于悬挂装饰的长串小彩灯，展现中国传统文化底蕴的花灯，声、光、图案和文字联动的大型主题式灯光秀等。这些彩灯背后的控制原理是什么 如何实现不同的灯光效果呢 让我们一起来探究计算机这位灯光调控师的奥秘。
02
新知导入
02
新知导入
活动背景
某班正在筹备“迎新年”主题班会，为了烘托节日气氛，同学们打算自己动手设计闪亮的小彩灯。怎样点亮彩色的灯光 如何控制小彩灯有规律地变换颜色和闪烁呢
02
新知导入
活动目标
理解控制多个输出的方法。
了解设置 LED 灯颜色的方法。
03
新知讲解
一、小彩灯基本工作原理
如果仔细观察节日小彩灯，就能发现一些基本规律：
(1)小彩灯往往由多个小灯泡共同组成。
(2)灯泡的颜色多种多样。
(3)有些小灯泡的颜色会变化。
(4)小灯泡的点亮或熄灭有一定的规律。
03
新知讲解
小组讨论，描述生活中的小彩灯有哪些变化效果。
开动脑筋
小彩灯有闪烁、渐变、追逐、跳变、明暗交替等效果，营造出多样节日氛围。
03
新知讲解
灯泡的颜色变化和亮灭的规律决定了彩灯的呈现效果。例如，悬挂的彩灯同时闪烁，或者从左至右依次逐个点亮等效果，都可以通过控制灯的颜色、亮灭的时间来实现。
彩灯闪烁效果
从左至右逐个点亮效果
03
新知讲解
多输出控制
多输出控制：指一个控制系统同时驱动多个输出设备（如多个灯泡）。
原理是通过控制器（如单片机）的多个 I/O 接口，按预设逻辑向不同输出端发送电信号，实现设备独立或协同工作。
03
新知讲解
多级控制
多级控制：将控制过程分为多个层级，上层控制下层，如总控制器控制分控制器，分控制器再控制设备。
原理是通过层级间的信号传递与指令解析，实现复杂系统的分层管理和精准控制。
03
新知讲解
信息链接
走马灯是中国传统节日灯饰，最早出现于秦汉，常见于元宵、中秋等节日。灯内点有蜡烛，蜡烛产生的热气流推动轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影子投射在屏上，图像便不断变换，产生走动效果。
03
新知讲解
信息链接
因为大多数走马灯是将剪纸制作成古代武将骑马的图画，投射的影像会产生武将骑马你追我赶的效果，故名走马灯。
03
新知讲解
二、设计与制作走马灯模型
通过对彩灯的控制，能让彩灯逐个点亮，产生类似走马灯的效果，应用非常广泛。
以控制实现“从左至右逐个点亮”的 LED彩色走马灯为例，体验控制不同 LED 灯的颜色、点亮时间和交替点亮的基本过程。
03
新知讲解
信息链接
LED 灯的颜色有两种设置方式：
①直接选择颜色。
②通过设置红绿蓝的数值来改变颜色，也可设置为随机数，实现千变万化的效果，数值梿巾取值范围为 0~ 255。
03
新知讲解
利用主控板的按钮作为输入设备，三个LED灯模拟彩灯，搭建简单的小彩灯模型。通过编程控制LED灯，模拟“从左至右逐个点亮”的走马灯效果。
探究实践
03
新知讲解
1.实验目的：模拟“从左至右逐个点亮”的彩色走马灯效果，体验多个输出的控制。
2.实验设计
探究实践
控制示意图
按键
控制 LED 灯的颜色与,点亮时间
LED 灯
03
新知讲解
探究实践
按下 A 键启动小彩灯 灯号0 灯号1 灯号2 颜色 点亮时间 颜色 点亮时间 颜色 点亮时间
红 0.5 秒 绿 0.5 秒 蓝 0.5 秒
循环显示，直到按下B键，关闭彩灯 03
新知讲解
3.实验准备：主控板、编程计算机。
4.实验过程
(1)编写程序。
探究实践
03
新知讲解
(2)运行程序，验证功能。
通过不同的输入，如触摸不同的按键，选择不同的控制程序，可以输出多种彩灯效果。
探究实践
03
新知讲解
探究实践
触摸点 彩灯主题描述 彩灯控制描述
P 闪烁 小彩灯发出不同颜色的光，并不停地闪烁
M 音乐律动 彩灯随音乐节奏变换颜色和亮度
W 呼吸效果 灯光柔和渐变，模拟呼吸频率
困难：灯光明暗过渡生硬。
解决：用 PWM 调光技术，通过调整电流占空比实现平滑渐变。
困难：旋转结构卡顿。
解决：优化轴承润滑，减轻灯座重量，确保旋转轴同心度。
03
新知讲解
设计制作走马灯模型的困难及解决办法
03
新知讲解
提升练习
1.以下关于主控板 LED 灯的说法错误的是( ）
A.主控板 LED 灯的颜色只有三种
B.主控板 LED灯可以分别控制
C.主控板 LED 灯可以显示不同颜色
2.“SOS”是国际通行求救信号，设计程序，实现用灯光传送“SOS”莫尔斯电码信号。
A
04
课堂练习
一、选择题
1、下列属于小彩灯渐变效果实现方式的是（ ）
A. 通断开关控制 B. PWM 调光 C. 改变电源电压 D. 串联电阻
2、多级控制中，上层控制器与下层控制器的通信依靠（ ）
A. 机械连接 B. 电信号传递 C. 光线感应 D. 声音指令
3、以下哪种不属于多输出控制的应用场景（ ）
A. 节日小彩灯 B. 单个手电筒
C. 舞台灯光系统 D. 交通信号灯
B
B
B
04
课堂练习
二、判断题
1、多输出控制中，所有输出设备必须同时工作。
2、PWM 调光技术可实现小彩灯的平滑明暗变化。
3、对称加密与小彩灯控制的多输出逻辑无关。
4、设计彩灯模型时，无需考虑电路负载问题。
5、多级控制的层级越多，系统响应速度越快。
√
√
×
×
×
04
课堂练习
三、实操题
调整程序参数，让彩灯实现 “闪烁 - 渐变 - 常亮” 的组合效果，记录不同参数对效果的影响。
05
拓展延伸
电路基础与安全
彩灯电路负载计算：串联时总电阻为各彩灯电阻之和，总电流由电源电压和总电阻决定；并联时总电流为各彩灯工作电流之和。负载计算需确保总电流不超过电源及导线额定电流。
05
拓展延伸
电路基础与安全
电路过载危害及防护：过载会导致导线过热，引发绝缘层熔化，甚至火灾。防护措施包括合理设计电路负载，安装保险丝，其额定电流略大于电路正常工作电流，过载时熔断切断电路，也可使用空气开关，跳闸后能复位重复使用。
05
拓展延伸
传感器与智能控制
光敏电阻的应用：光敏电阻阻值随光照强度变化，光线暗时阻值大，触发电路导通，彩灯自动亮灯；光线亮时阻值小，电路断开，彩灯关闭。此过程中，光敏电阻作为输入设备检测光线，将光信号转为电信号，控制彩灯输出亮灭状态。
05
拓展延伸
传感器与智能控制
人体红外传感器的应用：有人经过时，传感器检测到人体红外辐射，输出触发信号，使彩灯变换效果（如闪烁、变色）；无人时无信号，彩灯保持原状态。传感器作为输入端感知人体活动，将红外信号转为控制信号，联动彩灯输出端改变效果。
05
拓展延伸
传感器与智能控制
输入与输出联动逻辑：传感器采集外部信息（光、人体活动）作为输入，经控制器处理后，向彩灯发出指令作为输出，实现 “输入信号→控制器处理→输出动作” 的闭环，让彩灯根据环境变化自动响应，体现智能化控制的核心逻辑。
06
课堂总结
1
引入新知内容
节日小彩灯与多输出控制
2
小彩灯基本工作原理
3
设计与制作走马灯模型
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
节日小彩灯与多输出控制
1、进行新知引入
2、小彩灯基本工作原理
3、设计与制作走马灯模型
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、设计春节主题的彩灯方案。
08
课后作业
1、设计一个基于多输出控制的春节主题彩灯方案，说明效果、所需元件及实现步骤。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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