#拓展应用#流光沙漏

    沙漏是我国古代的一种计量时间的仪器，它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的时间来计量时间，其出现时间要比西方早1100年。掌控板有多种方法去计量时间，如果要用掌控板实现沙漏的特点，不知道能否实现呢？

项目分析

    沙漏流动的是沙子，我们可以利用光的流动，来制作一款流光沙漏，体现沙漏的主要特征。如下图所示，要设计制作一个流光沙漏，我们必须要解决两大问题。一是翻转后，光都能够自上向下流动；二是光的流动必须是在一个固定时间，这样才能体现计时器的功能。

提出问题

一、 问题清单

科学（S） 1. 如何计量时间？

技术（T） 2. 如何实现光的定向流动？

工程（E） 1. 如何设计制作流光沙漏结构？

                        2. 如何进行组装？

艺术（A） 1. 如何呈现唯美的流光效果？

数学（M） 2. 如何控制光线流动的时间？

学习目标：核心知识点

一、 WS2812 RGB灯带

    WS2812 RGB灯带是由一系列的全彩LED组成。仅需一根信号线即可控制所有LED，每一颗LED都是一个独立的像素点，每个像素点都是由R,G,B三基色颜色组成，可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示。WS2812 RGB灯带(后面简称灯带)显示色彩纯正，柔性较大，可随意对接，弯曲，裁剪，可以用来装点房间，布置会场，烘托气氛、DIY智能灯、酷炫装备DIY、指示装备等。

二、光的三原色

    红、绿、蓝三种色光无法被分解，故称“三原色光”，也就是RGB（红绿蓝），RGB这三种颜色的组合（见下图），几乎能形成所有的颜色。光线会越加越亮，两两混合可以得到更亮的中间色：yellow黄，cyan青，magenta品红（或者叫洋红、红紫）。三种等量组合可以得到白色。

方案规划

一、 功能分解

1.需要制作一个沙漏结构。可以用3D打印技术设计制作结构比较理想，打印时最好用透光性较好的白色打印丝。也可以用废旧的沙漏去进行改装，可以用123D、3Done等3D设计软件进行设计

2.需要注意沙漏尺寸。盛思套件中的灯带为24个灯，可以一分为2,12个灯一组，围城圆形，分别内置于沙漏上下两侧。

3.灯带的焊接:由于灯带上下分开，必须重新用杜邦线进行焊接

4.灯带的控制:利用灯带初始化模块，确定灯带的名称，接哪个管脚以及灯的数量  

二、 构思方案

1.草图设计

2.设计意图

    作品在外观设计上遵循传统沙漏特点，同时能够内置灯带，外接掌控板。

3.其他功能实现

    流光沙漏，必定是体现一个计时器的作用，既然能够发光，那么就可以让它具备灯的功效用作照明。

项目实施

一、 结构设计制作

    如下图所示，利用3D设计软件，基于灯带长度，设计沙漏。

二、灯带改建

    如下图所示，将灯带一分为二，每段12个灯，无线的一段重新焊接杜邦线（注意灯带上的箭头方向），将两段灯带，分别布置在沙漏上下两端的内侧。

三、电路连接

    将WS2812 RGB灯带接掌控拓展板的13号、15号管脚上

四、程序编写

五、程序解读

1．灯带初始设置

将灯带分别接在13号、15号管脚，通过命名对两端灯带进行区分，设置24个灯的初始状态为白光，同时新建变量“guang”,值设为0。

2．按键控制灯光流动

利用板载的两个按键，控制灯光流动。当按下A键，红光逐渐减弱，蓝光增强，呈现出光的至上而下流动；颠倒沙漏，按下B键，则呈现相反的效果。

3. 灯效的实现

将灯分为两组，，一组光线逐渐减弱，一组组建增强。对时间的控制，可以由后面的延时实现。

六、组装与调试

对制作进行组装，这里用热熔胶进行固定（见下图），下载程序后，感受一下流光沙漏的功效，和我们预期的有差距吗？

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