基于Arduino開發(fā)板的交互設(shè)計(jì)教學(xué)初探

劉慧 郝雯娟

摘 要：在傳統(tǒng)交互設(shè)計(jì)教學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分發(fā)揮相關(guān)軟硬件的作用。嘗試?yán)肁rduino開發(fā)板作為交互設(shè)計(jì)課程的電控單元，對(duì)簡單電路進(jìn)行功能設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)。學(xué)生在完成外觀設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，輔以Arduino小型電控系統(tǒng)，完成完整的交互設(shè)計(jì)過程。實(shí)踐表明，該教學(xué)方案可以極大地提高學(xué)生對(duì)交互設(shè)計(jì)的理解，真實(shí)反映交互設(shè)計(jì)全過程，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：交互設(shè)計(jì)；電控；教學(xué)

Abstract： On the basis of traditional interactive design teaching，the importance of hardware and software needs attracts more attentions.The Arduino board is used as the ECU of the interactive design course in order to control some simple circuits for different design requirements.Practice shows that this teaching plan can greatly improve students understanding of interaction design and the whole process of interaction design.In addition，it can also improve the practical ability.

Key words： interactive design； electric control； teaching

一、 引言

交互設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的重要學(xué)科，在本科教學(xué)中起到舉足輕重的作用。以往的授課大多側(cè)重于產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)，而對(duì)實(shí)際功能實(shí)現(xiàn)涉獵較少。隨著目前電氣控制的不斷深入，對(duì)生活工作的方方面面影響深遠(yuǎn)，交互設(shè)計(jì)需要及時(shí)融入系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的部分，真正實(shí)現(xiàn)完整的產(chǎn)品系統(tǒng)的開發(fā)。

Arduino開發(fā)板是一款專門為工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)行業(yè)開發(fā)的微控制器，它簡化了單片機(jī)工作的流程，對(duì)AVR庫進(jìn)行了二次編譯封裝，把端口都打包好，寄存器、地址指針等無需開發(fā)者配置。大大降低了軟件開發(fā)難度，適宜非電控專業(yè)愛好者使用，極大地降低了研究門檻。

本文以Arduino開源開發(fā)平臺(tái)為依托，對(duì)交互設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。將原有課程著重于外觀設(shè)計(jì)而弱化實(shí)際功能實(shí)現(xiàn)的教學(xué)方案做了修改，利用Arduino軟件和硬件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)完成教學(xué)的目的。該教學(xué)改革實(shí)施結(jié)果表明，對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生而言，該教學(xué)方案加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)交互設(shè)計(jì)課程的理解，提高實(shí)踐能力的同時(shí)，也拓展了學(xué)生的思維和想象力。

二、 Arduino硬件電路

圖1給出了Arduino開發(fā)板的硬件電路，系統(tǒng)一共提供13個(gè)數(shù)字端口（含6個(gè)PWM引腳）與6個(gè)模擬端口，對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)的簡單電路功能實(shí)現(xiàn)已足夠。另外，該硬件板供電為5V電源（可以采用電池或USB供電）。

因此，該開發(fā)板的電路連接非常簡單便捷，易于使用。

三、 Arduino軟件編程

Arduino軟件使用具有類似Java，C語言的IDE集成開發(fā)環(huán)境。但是由于無需配置各類寄存器等，可實(shí)現(xiàn)快速上手，編程邏輯極為簡單。例如，將一個(gè)LED燈點(diǎn)亮，最簡單的編程命令如下：

int LED=13；

void setup（）

{ pinMode（LED，OUTPUT）；}

void loop（）

{digitalWrite（LED，HIGH）；}

四、 設(shè)計(jì)實(shí)例

在本次教學(xué)調(diào)整中，通過學(xué)生作品給出了一個(gè)教學(xué)典型案例。如圖2所示為一個(gè)紅外感應(yīng)燈外形，內(nèi)部電路為紅外傳感器、Arduino開發(fā)板以及LED燈帶。

該作品的設(shè)計(jì)初衷是獨(dú)居用戶晚間工作結(jié)束，回到住處開門時(shí)漆黑一片，容易產(chǎn)生孤獨(dú)感。而此紅外感應(yīng)燈可在用戶進(jìn)門瞬間點(diǎn)亮，方便用戶完成換鞋開燈等操作。

五、 結(jié)論

Arduino開發(fā)平臺(tái)操作極易掌握，同時(shí)有著足夠的靈活性，適用于交互設(shè)計(jì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，極大提高學(xué)生對(duì)產(chǎn)品開發(fā)整個(gè)過程的理解，豐富課程內(nèi)容，完善教學(xué)計(jì)劃，同時(shí)滿足創(chuàng)意創(chuàng)新的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 左義海.創(chuàng)客從0到1基于Arduino設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2016.

[2] 孫駿榮.Arduino互動(dòng)設(shè)計(jì)入門[M].科學(xué)出版社，2015.

作者簡介：劉慧，郝雯娟，江蘇省南京市，南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院。