Mixly開源項(xiàng)目設(shè)計(jì)16：觸控臺(tái)燈

吳俊杰

編者按：我們發(fā)現(xiàn)很多東西都有內(nèi)外之分，有一個(gè)外殼再配合一個(gè)賦予其功能的內(nèi)在，就像枕頭皮和枕芯、沙發(fā)和里面的支架、電視機(jī)外殼和里面的控制電路一樣。如果這些外殼和內(nèi)在的電路都像積木一樣可充用和組裝，這個(gè)世界該會(huì)是怎樣的呢？這就是模塊可重用的設(shè)計(jì)的初衷。首先是原理階段：從原始材料出發(fā)DIY一個(gè)物品。因?yàn)檫@個(gè)物品是自己DIY（自己動(dòng)手做）出來(lái)的，因此你就知道如何回收它，并且知道怎么維修它，就像自己做飯的人總是舍不得倒掉剩飯剩菜，而出門下館子的時(shí)候卻不覺得扔掉那么多東西有什么可惜一樣，這無(wú)關(guān)物品的價(jià)值，而是DIY這種過(guò)程本身就賦予了物品超乎物品價(jià)值的情感因素。這就是說(shuō)，我們使用原始的紙殼、LED燈、開關(guān)、導(dǎo)線、紐扣電池來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)光的盒子，因?yàn)槟闱宄渲械脑?，這意味著你可以維修它們，回收其中的具有發(fā)光、控制、能源、渠道等功能的模塊，作為外形工具的紙盒或者3D打印的部件也可以回收再利用——雖然紙殼的回收已經(jīng)很成熟了，3D打印的PLA材料的回收還沒(méi)有形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。其次是積木階段：用各種積木來(lái)填裝外在的形式和內(nèi)在的邏輯，快速地生成或者組裝一個(gè)有真實(shí)應(yīng)用可能性的物品。Make it real，make it cool，make it together，做真的能用的東西，做很酷的東西，做團(tuán)隊(duì)協(xié)作的東西。我們多么渴望一個(gè)拼搭出來(lái)的積木小車可以真的載著我們兜風(fēng)，多么期望一個(gè)積木拼搭的房子能夠真的住人??！然而事實(shí)并不是這樣。

為了改變這一切，在本專欄選擇結(jié)構(gòu)件的時(shí)候我選擇了可以快速制作一個(gè)躺椅那么大的物體的拼接積木——萬(wàn)能工匠。它的尺寸比較合適，可以比較好地和電子積木相配合。接下來(lái)，本欄目會(huì)陸續(xù)推出相關(guān)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方法。

本文是模塊可重用的設(shè)計(jì)在信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)這個(gè)欄目中的第一篇，按照之前的慣例，我們?nèi)匀话凑罩谱?、改裝、玩轉(zhuǎn)、分享四個(gè)步驟來(lái)呈現(xiàn)一個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)程。因?yàn)椋敕e木的搭建，所以項(xiàng)目的復(fù)雜度一開始并不高，我們會(huì)從一個(gè)非常簡(jiǎn)單的觸控臺(tái)燈項(xiàng)目開始。

● 制作：使用電子模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈帶的控制效果

電子積木的特點(diǎn)是可以重復(fù)使用，并且拼接起來(lái)比較方便，防反插的接口設(shè)計(jì)可以最大限度地避免插錯(cuò)。在主控板上有一個(gè)黃色的輸入/輸出接口（GV23）和一個(gè)藍(lán)色的輸入/輸出接口（GVA1A2），我們將LED燈帶插入到GVA1A2口中，將觸摸傳感器接入到GV23接口處（如圖1）。

圖2是將觸摸傳感器和LED燈帶接好的樣子，連接好電路后，接通9V電池的電源，這里面觸摸傳感器為信息的輸入，LED燈帶為信息的輸出。

將電源接口旁邊的開關(guān)由“關(guān)”的位置切換到“開”的位置，此時(shí)電源指示燈亮。觸摸觸控傳感器，我們發(fā)現(xiàn)LED燈帶由熄滅變?yōu)辄c(diǎn)亮，再次觸摸這個(gè)觸控傳感器，LED燈帶又熄滅了，這就是觸控臺(tái)燈的電路連接效果（如圖3）。

● 改裝：為臺(tái)燈添加外部骨架

圖4是將電路部分安裝到外部骨架上的效果，我們能夠看到所有的電子元器件都用捆扎帶固定到了藍(lán)色的積木桿上，臺(tái)燈有一定的傾斜角度，是為了方便閱讀使用。

萬(wàn)能工匠積木的基本單元由黃色的連接件和藍(lán)色的連接桿構(gòu)成。連接件是一個(gè)圓柱，在圓柱的上下都有插孔，在側(cè)面有八個(gè)插孔，使用連接桿既可以平面延展，又可以立體建構(gòu)。所有的元器件上面都有固定孔，通過(guò)扎帶固定到積木上，扎帶的使用加快了拼裝和拆卸的速度（如圖5）。

LED燈帶的固定要盡可能地將燈帶固定在一個(gè)平面上，保證光線的均勻（如圖6）。

由于這個(gè)作品是“創(chuàng)客圖書館”項(xiàng)目的一部分，這種編寫好程序的創(chuàng)客套件，放置在學(xué)校里的圖書館或者創(chuàng)客空間中，并沒(méi)有教師講，學(xué)生根據(jù)說(shuō)明自學(xué)。因此在實(shí)際的教學(xué)中，兩種規(guī)格的積木是被放置在一個(gè)大盒子中，電子元器件和自學(xué)說(shuō)明被放置在專門的盒子中，這樣做比較便于管理，與此同時(shí)也便于使用一個(gè)“創(chuàng)客媒體資源”借用的管理機(jī)制，通過(guò)借閱記錄就可以方便地對(duì)學(xué)校的創(chuàng)客教育成果進(jìn)行跟蹤和管理，對(duì)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行記錄和評(píng)價(jià)。因此既要好拼裝，又要好拆卸，使用指甲刀，可以很方便地進(jìn)行拆卸。拆卸下來(lái)的扎帶還可以很方便地回收。

積木階段的模塊可重用的設(shè)計(jì)是期望學(xué)生可以盡可能地去接近真實(shí)的生活應(yīng)用，因此用積木搭建的茶幾、軟座和臺(tái)燈書架就顯得很有意思（如圖7），設(shè)想一下這種愜意的生活，茶幾不用了以后可以組裝成一個(gè)新的儲(chǔ)物柜，這該是多么有趣的一種組合啊，而這一切只需要不到二十分鐘的搭建。在創(chuàng)客圖書館中，會(huì)提供積木池，讓學(xué)生可以盡可能地發(fā)揮想象，去設(shè)計(jì)更為豐富和復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。

● 玩轉(zhuǎn)：程序的秘密

該程序使用了一個(gè)新的程序語(yǔ)句的類型，就是中斷。中斷的使用就像是我們?cè)诟梢患虑榈倪^(guò)程中接了一個(gè)電話，完成電話所需要的指令后再做下一件事情，使用中斷指令的時(shí)候與“如果，否則”語(yǔ)句很類似，如圖8所示，觸摸傳感器的默認(rèn)電位為低電位（相當(dāng)于低電壓），觸摸之后電位上升為高電位（相當(dāng)于高電壓），這一點(diǎn)我們可以在串口監(jiān)視器中看到，接下來(lái)就可以將接有LED燈帶的A1端口的狀態(tài)設(shè)定為之前狀態(tài)的反狀態(tài)，即如果之前是點(diǎn)亮的，現(xiàn)在就熄滅。反之，如果之前是熄滅的，然后就點(diǎn)亮它。這樣就實(shí)現(xiàn)了觸摸臺(tái)燈的效果。

● 分享：在創(chuàng)客圖書館中出版一本書

積木是一種很有趣的玩具，積木的生產(chǎn)廠家往往都喜歡將一些精心設(shè)計(jì)的場(chǎng)景包裝成一個(gè)“套裝”來(lái)銷售，用戶常被設(shè)定為只能使用這些套裝，而不能設(shè)計(jì)并售賣自己設(shè)計(jì)的套裝，這就像一個(gè)會(huì)寫字的人不能寫文章，更不能出版書一樣，這本身是不合理的。創(chuàng)客圖書館項(xiàng)目期望改變這個(gè)局面，當(dāng)前這個(gè)項(xiàng)目所用的makerpanda（太極熊）電子積木和萬(wàn)能工匠結(jié)構(gòu)件，都支持用戶將自己的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成一個(gè)套件放在他們的淘寶店上。這樣用戶就被分為套件的使用者或者是編程了套件的生產(chǎn)者，也就是說(shuō)那些提供套件的生產(chǎn)商變成了套件的出版商，用戶則變成了作者。圖9就是在北京聯(lián)合大學(xué)師范學(xué)院的一次創(chuàng)客馬拉松活動(dòng)中大學(xué)生出版的套件。當(dāng)然，這種形式也適用于普通用戶，讓學(xué)習(xí)的成果有一個(gè)公開透明的呈現(xiàn)渠道。

根據(jù)長(zhǎng)尾理論的描述，無(wú)論多么小的應(yīng)用經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，都可以找到它的消費(fèi)者，電子積木和外形積木都是一種有很長(zhǎng)保質(zhì)期的項(xiàng)目，“出版社”可以先準(zhǔn)備一些常用的積木塊，“用戶”可以先下單，然后再按照“作者”的要求，將積木塊組裝成產(chǎn)品發(fā)出，這樣就避免了囤積貨品的風(fēng)險(xiǎn)。

觸控臺(tái)燈是模塊可重用的設(shè)計(jì)的第一個(gè)應(yīng)用，我們可以設(shè)想一種生活，一個(gè)人的家里面所有的東西都是模塊可重用的，很多年后，當(dāng)這個(gè)人要告別這個(gè)世界的時(shí)候，所有的物品都可以變成別人手中的積木，循環(huán)地使用起來(lái)，空手而來(lái)，空手而去，不給這個(gè)世界添加額外的負(fù)擔(dān)，不也很美好嗎？