RB02 小灯控制和程序结构
课程概述
本课内容参考来源：
1. 《树莓派初级课程V1（吴俊杰老师18课时）》第 2 课
2. 课件 1.0 初级 1，第 02 课
3. 酌情增删内容
教学目标
考察点
知识与技能
- GPIO 和扩展板
- LED，正负极，安装
- 古德微编程平台进入和操作
- 程序基本结构：顺序、循环、选择
- 顺序结构
- 循环结构基础，无参数控制和带参数控制的循环
- 电动势（水位）、电压、电路图、电路图标
- 周期、频率
难点和注意事项
注意事项：
本课会讲解二极管直接连接电源。由于树莓派电源有3.3v 和 5v 两种，均超过目前古德微库存二极管最大电压，会导致二极管击穿损坏。目前库存中仅蓝色二极管可承受（截至2019 年 5 月）。如果要演示，请使用蓝色二极管，或后续入库最大电压 3.3v/5v 以上二极管。
情感价值和学科交叉
- 开始逐步感知较复杂的逻辑，了解编程的基础是行为逻辑
- 通过设计逻辑和实现，锻炼解决问题能力
教学准备
- 按教学准备基础要求进行准备
- 注意检查需要四个以上不同颜色的 LED
课堂教学活动
暖场（10分钟）
复习上节课内容
提问：
- 计算机是什么，树莓派是什么？
- 如何连接树莓派
实际操作树莓派的连接、开机、进入编程平台
课堂讲解：小灯控制和程序结构（50~60分钟）
教学提纲：
前篇
后篇
- 循环指令详细介绍
- 任务3：10秒内，灯闪烁5次
- 任务4：跳动的小灯（不带参数的循环）
- 任务5：带参数循环
- 红外控制亮灯（本节或下节，内容见 RB03）
扩展内容（酌情加入）
- 使用带参数循环及选择语句
- 基本电路图
巩固练习和作业
- 试试看可不可以换个GPIO也可以通过程序控制小灯
- 试试看可不可以按自己意愿控制小灯亮起的时间
- 试试看可不可以控制多个小灯亮起或闪烁
授课内容：详见下文“讲义”部分。
总结与点评（10分钟）
思考题：
- 怎样点亮发光二极管？
- 什么是 GPIO？
- 带参数循环和不带参数循环有什么不同？
- 什么时候需要需要用带参数循环？
讲义
(完整授课内容和补充知识)
General Purpose Input Output（通用输入/输出）简称为GPIO 即这个引脚可以输出信号（比如点亮小灯）； 也可以接受信号（比如接受红外传感器反馈）
扩展板引脚标的数字都是GPIO的意思。
发光二极管(LightEmitting Diode,LED)简称为LED，是一种半导体组件。
拓展板上有5号、6号、12号、16号共四个接口可以接LED灯。实际上其它接口也可以用，怎么做在后面的课程中讲。
增加概念：电动势（水位）、电压、电路图、电路图标
想一想灯是怎样点亮的？GPIO 可以通过信号控制灯的亮灭。但是实际上直接将 LED 接通电源和接地，它直接就会亮。
古德微编程平台
单击菜单中Web Browser输入网址： www.gdwrobot.cn/robot_system/#/login 或选择GDW Robot项目就会出现系统登录界面 输入账号和密码，进入GDWROBOT古德微机器人。 点击设备控制，即进入编程界面。 点击连接设备即做好编程后的测试准备工作。
注意事项：
- 如果是远程连接，务必保证树莓派与操作电脑处于同一网段
- 执行指令前需要“连接设备”
- 点击绿色“运行”按钮，脚本才会被执行
任务一：点亮/熄灭小灯
操作步骤：
- 智能硬件——常用——控制【*号小灯】——亮或灭
- 点击绿色箭头运行程序即可点亮或熄灭相应小灯
任务二：小灯亮三秒后熄灭
操作步骤：
- 智能硬件——常用——控制【*号小灯】——亮；
- 时间——等待3秒。“等待（）秒”积木在左侧积木区“时间”模块中；
- 智能硬件——常用——控制【*号小灯】——灭
程序的顺序结构
- 程序一次性运行完；
- 结果按照结尾处的指令；
- 用于单次控制
任务三：10 秒内小灯闪烁 5 次
方案一，顺序拼接亮灭和等待积木
方案二，使用循环。操作步骤：
- 循环5次——执行；
- 智能硬件——常用——控制【*号小灯】——亮；
- 时间——等待1秒；
- 智能硬件——常用——控制【*号小灯】——灭；
- 时间——等待1秒；
循环
在不少实际问题中有许多具有规律性的重复操作，因此在程序中就需要重复执行某些语句。
- 一组被重复执行的语句称之为循环体；
- 能否继续重复，取决于循环的终止条件
注意看，我们在实现闪灯时可能会有如下三种不同的实现。哪种是正确的？三种实现效果会有什么不同？
不同之处：在执行三个程序块后，第1个程序块的现象是只看到一亮马上就熄灭了；第2个程序块的现象是灯长亮之后熄灭；第3个程序块的现象是真正看到了重复亮、灭循环5次。
在设计程序时，一定要能真正体现出循环执行的过程。
注意：
- 循环必须有终止条件，否则就会进入“死循环”
- 一定要避免“空”的循环
程序基本结构
顺序结构：从头到尾 循环结构：每次执行完后，回到头部重新执行 分支/选择结构：根据条件不同来选择不同路径
小灯
增加 概念：周期、频率
任务四：跳动的小灯（无参数循环）
目标：间隔的两个小灯为一组，交替闪烁。
执行逻辑：
- 5和12号灯亮，6和16号灯灭；
- 0.5秒钟后，
- 5和12号灯灭，6和16号灯亮，循环5或10次。
思考：
- 循环体是什么？
- 循环终止的条件是什么？
- 重复执行了几次？
- 每个小灯亮了几次，灭了几次？
- 从开始到结束，程序执行了多长时间？
任务五：带参数循环指令
使用带参数循环实现小灯闪烁。实现时思考如下问题：
- 循环体是什么？
- 循环终止的条件是什么？
- 重复执行了几次？
- 小灯亮了几次，灭了几次？
- 从开始到结束，程序执行了多长时间？
简单闪烁：
跳动（使用带参数循环改造任务四）。方法同上。
拓展任务：使用带参数循环及选择语句
本任务根据教学进度和课堂情况，可在本节或下节进行。
思考：
- 这种实现和任务四有什么不同？
- 重复执行了几次？如果要闪烁同样的次数，循环次数和任务四有何不同？
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：
RB02-小灯控制和程序结构.pptx