micro:bit 相关产品Jacdac SeriesJacdac能源实践套件案例十二：智能台灯本页总览案例十二：智能台灯简介利用Jacdac光敏传感器实时检测环境光照强度。当环境变暗时，按下Jacdac外接按钮模块，LED灯环点亮红色、台灯开启；再次按下按钮，LED熄灭、台灯关闭。只有在光线不足时按钮才起作用——白天按了也没反应，模拟智能台灯"天黑才需要开灯"的逻辑。案例目的认识光敏传感器——一种可以精确检测环境光照强度的电子元件。理解自动反馈控制——传感器（眼）→ 程序（脑）→ 执行器（手）的闭环逻辑。学习条件触发的状态切换——只有当环境暗+按下按钮两个条件同时满足，灯才切换开关状态。了解智能照明在现代生活中的应用和节能意义。所需材料项目图片数量micro:bit V21Jacdac扩展板1Jacdac 10cm连接线2Jacdac 25cm连接线1Jacdac按钮传感器1Jacdac 光敏传感器1Jacdac LED灯环1USB数据线1搭建步骤模型原理说明按钮模块与LED灯环——天黑开灯，天亮自动关本案例中，外接按钮模块和LED灯环在光敏传感器的条件判断下协同工作：组件作用控制方式光敏传感器判断白天/黑夜（环境亮度）持续读取光线值（阈值30）按钮模块切换灯的开关状态按一次→开灯（Count=1），再按→关灯（Count=2→归零）LED灯环提供照明光源（红色）Count=1时亮度100%点亮红色；其余状态熄灭工作流程：光敏传感器如同"门卫"，判断天黑才允许按钮生效。按钮如同"开关"，在天黑环境中按一次亮、再按一次灭——但如果天亮了，灯自动关、计数器归零，一切重置。 程序使用一个Count变量来追踪按钮被按下的次数——Count=1代表开灯状态，Count=2代表关灯状态并自动归零。这种用变量记录状态的方法叫做状态机（State Machine），是编程中最基础也最重要的设计模式之一。传感器原理说明本案例使用Jacdac光敏传感器和Jacdac按钮模块作为输入传感器，Jacdac LED灯环作为输出执行器。光敏传感器的工作原理：光敏传感器内部含有光敏电阻（LDR）或光电二极管，其电阻值（或反向漏电流）会随环境光照强度的变化而改变——光照越强、电阻越小（电流越大），光照越弱、电阻越大（电流越小）。传感器将光信号转换为模拟电压值，再由ADC（模数转换器）转化为数字信号（0~255）供程序读取。条件触发的状态切换逻辑：本案例的核心在于"双重条件判断"——只有当光敏值 < 30（天黑） AND 按钮被按下两个条件同时满足时，LED灯环才会切换开关状态。如果任意一个条件不满足（例如白天或按钮未被按下），系统不执行任何操作。这种"与逻辑"（AND逻辑）确保了智能台灯只在真正需要时才会亮起，避免白天误开灯造成的能源浪费。连接示意图如下图所示，将micro:bit主板插入Jacdac扩展板，用连接线将光敏传感器、按钮模块和LED灯环采用菊花链方式连接在Jacdac扩展板金手指接口上。编程软件微软 MakeCodeMakeCode 编程步骤1：如何添加 Jacdac 扩展进入微软 MakeCode，点击 "新建项目"。在弹出窗口输入项目名称并点击 "创建"。点击代码抽屉中的 "扩展"。在弹出界面输入 "Jacdac" 并点击搜索图标，选择 Jacdac 软件库，如图所示。步骤2：连接硬件用数据线将micro:bit主板连接到计算机。注意： 若micro:bit主板初次运行Jacdac程序，请先预装一个空白Jacdac程序至主板，否则跳过此步骤。连接传感器，MakeCode自动识别并仿真呈现，在仿真区内传感器实时反馈传感器状态。点击 "ADD BLOCKS" 传感器扩展模块。注意： 连接新的传感器，重复执行一次"点击'ADD BLOCKS'传感器扩展模块"操作流程。如图所示编写程序参考程序链接https://makecode.microbit.org/_VLgXsR1WpKbb你也可以通过以下网页直接下载程序，下载完成后即可开始运行程序。结果在光线充足时（光敏值≥30），按按钮无任何反应——"白天不需要开灯"。用手遮挡光敏传感器模拟天黑（光敏值<30）后，按下按钮：第一次按下，LED灯环点亮红色（亮度100），台灯开启；第二次按下，LED灯环熄灭（亮度0），台灯关闭。继续按可以反复切换开关状态——但一旦移开遮挡物（天亮），灯自动熄灭，计数器归零，等待下一次天黑。思考智能台灯和之前案例中的太阳能追踪都用到了光敏传感器，它们的使用方式有什么不同？如果想让台灯在检测到"有人靠近"时才亮（而不只是根据亮度），需要增加什么传感器？程序逻辑说明触发条件动作来源光敏值 < 30（天黑）且按钮按下使 Count=1LED灯环点亮红色，亮度100%，台灯开启Jacdac 光敏传感器 + Jacdac 按钮模块光敏值 < 30（天黑）且按钮按下使 Count=2LED灯环熄灭（亮度0），Count归零，台灯关闭Jacdac 光敏传感器 + Jacdac 按钮模块光敏值 ≥ 30（天亮）按钮无效，LED保持熄灭——白天不需要开灯Jacdac 光敏传感器知识拓展：智能照明——让每一度电都用在刀刃上一、照明与能源——你可能不知道的数字照明是全球电力消耗的重要组成部分：关键数据数值全球照明用电占比约 15%（约等于全球核电总量）全球照明碳排放占比约 5%LED灯 vs 白炽灯节能比例LED比白炽灯节能 80%~90%LED灯寿命15,000~50,000小时（白炽灯仅约1,000小时）如果全球全部换用LED每年可减少约14亿吨CO₂排放光是"换灯泡"这一项举措，就为全球减排做出了巨大贡献。而智能照明可以在此基础上再节约30%~50%的能源——因为灯只在需要时才亮。二、智能照明的发展阶梯年代照明方式控制方式智能化程度远古火把、油灯手动点燃零1879年白炽灯（爱迪生）手动开关零1938年荧光灯手动开关零1960s声控灯（楼道）声音触发★1990s红外感应灯人体感应★★2000sLED + 定时开关定时控制★★★2010s智能灯泡（Wi-Fi/蓝牙）手机APP + 语音★★★★2020sAI智能照明系统传感器融合 + 机器学习★★★★★你今天做的智能台灯——光敏传感器检测亮度自动开关——站在这条进化链的第三级。四十年间，人们走过了从"手动开关"到"自动感应"再到"AI控制"的完整进化。三、智能台灯背后的传感器融合真实的智能照明系统通常不只依赖一种传感器，而是融合多种传感器共同决策：传感器检测内容在智能照明中的作用光敏传感器环境亮度判断是否需要开灯红外人体传感器（PIR）人体移动判断"有没有人"，无人时自动关灯毫米波雷达人体存在（即使静止不动）比PIR更精准，办公室/教室常用光照度传感器精确照度（lux）确保工作面达到国家标准照度时钟模块日期时间根据日出日落时间自动调整灯光计划 思考： 你今天用1个光敏传感器实现了智能台灯的自动开关。如果再加上人体红外传感器和时钟模块，你的台灯可以变得"更聪明"——知道什么时候有人、什么时候天会黑。工程设计的艺术，就是把多个简单传感器组合起来，创造出比单个传感器"聪明得多"的系统。
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