第5课 · 留声机 🎵

S6智能机器人基础 · 颜色传感器 · RGB原理 · 声音模块

🎮 互动演示:转转唱片听音乐

点"开始转",唱片上四块颜色依次从传感器下面经过,每经过一种颜色就会发出不同的音符!

颜色传感器 点击"开始转"试试

🎬 课前引入:会说话的机器

小朋友们听过留声机吗?就是那种老大老大的黄铜大喇叭,转起来会"吱呀吱呀"放老歌的机器!

1877年8月15日,爱迪生让助手做出了第一台留声机——大圆筒、曲柄、受话机和膜板。他把锡箔卷在刻有螺旋槽纹的金属圆筒上,让针轻擦锡箔转动,对着受话机唱了一句歌,然后摇动曲柄,机器居然把刚才的歌一模一样放了出来!旁边的助手们都惊呆了。

🤔 今天我们没有锡箔圆筒,怎么用乐高做一台留声机?

真实留声机靠针在锡箔上划过凹凸刻痕来发出不同声音。我们的思路是:做一个旋转的圆盘,上面贴四种不同颜色的积木块,用颜色传感器"看"到哪种颜色就播放哪个音——颜色就是我们的"刻痕"!

📖 爱迪生小故事:他一生只在小学读了三个月书,全靠妈妈教导和自学,发明了电灯、留声机、电报机等两千多种发明,被称为"发明大王"。

👁️ 颜色传感器 = 机器人的眼睛

颜色传感器就像机器人的眼睛,它能做三件事:

🎨 检测颜色

红色?黄色?蓝色?绿色?

💡 环境光强度

亮还是暗?(0~100%)

✨ 反射光强度

颜色深浅、黑白线

⚠️ 重要限定:颜色传感器检测的"颜色"指的是纯色!如果颜色花花绿绿混在一起,它就认不准了。最好用乐高的纯色积木块来测试——红就是红,黄就是黄,干干净净。

🌈 颜色为什么能被检测到?RGB原理

世界上成千上万种颜色,其实都是用三种光混出来的——红、绿、蓝,简称RGB:

R 红 G 绿 B 蓝
💡 颜色传感器怎么工作:它自己会发出红、绿、蓝三种光照在物体上,然后接收反射回来的光。三种光反射回来的比例不同,传感器就能算出这是什么颜色!就像你用三盏不同颜色的灯照东西,看哪盏灯反光最亮,就知道物体偏什么色。
🤔 为什么白色能反射所有颜色,黑色却吸光?
白色表面会把红、绿、蓝三种光都反射回来→传感器收到三原色都很强→判断是白色。黑色表面把光全吸收了→三种光都反射很少→判断是黑色。这也是为什么夏天穿黑色衣服特别热——光都被吸收变成热了!

🔧 今天的任务

1
搭一个旋转圆盘——电机带动颜色块转圈
2
圆盘周围贴四种纯色乐高块(红黄蓝绿)
3
颜色传感器固定在圆盘上方,检测到什么颜色就发什么音

🏗️ 搭建步骤(共5步,约35分钟)

点击展开第1步:电机和主控固定连接(10分钟)

把大电机和主控固定在一起,电机输出轴朝上(方便装旋转圆盘)。

点击展开第2步:电机后端固定颜色传感器(5分钟)

用梁把颜色传感器固定在电机旁边,高度先简单固定就行——后面还要根据旋转部分调整。

💡 传感器的"眼睛"(那个亮着的小灯)要朝下,对着旋转圆盘的表面。
点击展开第3步:做出旋转部分(5分钟)

在电机输出轴上装十字梁或框架,让电机一转,这个架子就跟着转。架子长短自己调整——越长圆盘越大,颜色块间隔越宽。

点击展开第4步:安装四种颜色块(5分钟)

在旋转架子上均匀装上四种不同颜色的纯色乐高块——红、黄、蓝、绿,四种颜色等距离分布。

⚠️ 一定要用纯色块!混色、花纹、贴纸都不行,传感器认不准。
点击展开第5步:调整传感器和色块距离(10分钟)

颜色传感器和色块之间不能太远!最好保持在一个单位(约1cm)的距离。

如果颜色认不准,有两个办法:①传感器离色块近一点;②色块面积做大一点(用多块纯色积木拼大)。

✅ 完成!你的留声机现在有:旋转圆盘(四种颜色)+ 颜色传感器(眼睛)+ 喇叭(EV3发声)。

💻 编程:颜色传感器三模块 + 声音模块

颜色传感器有三个常用模块:

等待直到
看到颜色为 红色
如果 颜色是 黄色?
颜色(直接读值)

① 等颜色出现 ② 判断颜色是什么 ③ 直接读颜色值

🎵 声音模块:选"无限制"的!

⚠️ EV3声音模块有两种:一种是"开始播放声音文件"(持续播放,不等待),另一种是"播放声音文件(等待完成)"(播完才继续)。留声机要连续检测,一定要用无限制的声音模块(开始播放),不要用带秒数等待的那种!

整体程序思路

当程序启动 重复执行 等待直到:颜色传感器 = 红色 开始播放声音,音调 75 等待直到:颜色传感器 = 黄色 开始播放声音,音调 60 等待直到:颜色传感器 = 蓝色 开始播放声音,音调 50 等待直到:颜色传感器 = 绿色 开始播放声音,音调 100
✅ 圆盘转一圈,依次经过红→黄→蓝→绿,EV3就依次发出四个不同音调的"叮咚咚",像真的留声机在放音乐!
💡 音调数字可以自己调!数字越大音越高,你可以把它编成一首简单的小曲子。

📝 随堂小测

1. 颜色传感器不能检测以下哪项?
✅ 答案:C。颜色传感器检测颜色、环境光、反射光,不称重量。
2. 颜色传感器最好检测什么样的颜色?
✅ 答案:B。杂色会让传感器混乱,纯色最好认。
3. RGB三原色指的是哪三种颜色?
✅ 答案:B。RGB=Red绿Green蓝Blue。颜料三原色才是红黄蓝,别搞混!
4. 颜色传感器离色块太远会怎样?
✅ 答案:B。距离太远,反射光太弱,传感器就认不出来了。保持约1cm最佳。
5. 留声机是谁发明的?
✅ 答案:C。爱迪生1877年8月15日发明留声机,是他最得意的发明之一。

🚀 拓展思考

🤔 拓展1:能不能让留声机弹出一首《小星星》?
当然可以!在圆盘上多贴几块颜色,把颜色顺序排成 do re mi fa sol la si do,每块颜色对应一个音调。圆盘转一圈就是一首歌!
🤔 拓展2:颜色传感器除了做留声机,还能干什么?

①巡线机器人:看黑线白线走路线;②颜色分拣:红色积木放一边,蓝色放另一边;③智能红绿灯:检测到红色就停;④自动洗手池:手伸过去检测到反射光变化就出水。

🤔 生活中哪里用到了颜色传感器?
彩色打印机校色、纺织品质检、手机人脸识别(红外补光+RGB)、医院验血仪……颜色传感器无处不在!
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