如果你是被標(biāo)題“騙”進(jìn)來的，筆者得在這里先道個歉，這篇文章不是要告訴你怎么自己做開關(guān)或電位計(jì)，而是反過來要請教大家有沒有什么想法或建議，可以利用家里現(xiàn)成可取得的材料來制作這些小家伙？

 

會想問這個問題，是因?yàn)槲以谌ツ?2月出席了在美國硅谷舉行的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)大會(ESC)，在一場我自己的簡報結(jié)束后，與Arduino.org的營運(yùn)副總裁聊了一下；我們談的話題之一，是吸引年輕學(xué)子對科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)(STEM)產(chǎn)生興趣的重要性。

 

談話中我提到坊間有很多不錯的Arduino書籍與工具，但是因?yàn)樗鼈円幌伦映霈F(xiàn)一大堆，讓讀者們最后雖然知道該怎么去動手自己開發(fā)，但是卻不能真正了解他們在做什么，以及「在幕后」到底發(fā)生了什么事。

我教過幾個人怎么使用Arduino，年齡從12歲到超過60歲都有，這些學(xué)生們的一個共通點(diǎn)是，他們以前都沒有接觸過電子、微控制器或是編程技術(shù)；要一次學(xué)習(xí)所有這些知識會把人嚇跑，所以我們都是從最基礎(chǔ)的概念起步，然后再以自己的方式努力前進(jìn)。

 

通常我們做的第一件事，是把一顆9V電池連結(jié)到18V的白熾燈泡，然后觀察燈泡只能發(fā)出微弱的光；我們還把電池引線換成燈泡的端點(diǎn)，比較以兩種方式讓燈泡發(fā)亮的差異，然后導(dǎo)出那是一種非極化(non-polarized)零組件的結(jié)論。

 

接著我們會用兩顆9V電池串聯(lián)，連接同樣18V燈泡，然后觀察燈泡發(fā)光亮度比較高；所有這些步驟讓我們了解電壓、電流、電阻等等概念，以及這些元素如何相互關(guān)聯(lián)。

 

下一步是讓一顆LED跟9V電池連結(jié)，然后觀察LED燈在非常短的時間內(nèi)就發(fā)出很亮的光；這能讓我們了解限流電阻(current-limiting resistor)的概念，利用這種電阻(以及一顆LED)，我們發(fā)現(xiàn)LED是一種極化零件，得用正確的方式連結(jié)，而電阻則是非極化零件。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)得出，電路是“+5V→電阻→LED→0V”或“+5V→LED→電阻→0V”都沒關(guān)系。

 

接著導(dǎo)入的概念是單極單擲(SPST)以及單極雙擲(SPDT)開關(guān)，包括上拉電阻(pull-up resistor)；我們會用這些小家伙來控制LED燈。在完成所有這些“打地基”的工作之后，我們才能啟動Arduino工具，進(jìn)入下一個階段。

 

 

做了以上所有事情的結(jié)果是，我被邀請編寫一系列的“小冊子”，專門教授基礎(chǔ)的電子、微控制器與計(jì)算機(jī)程序撰寫等知識；這些小冊子會很薄、內(nèi)容親和不具威脅性，而且每一本都有連貫性。除了提供個人使用，也考慮將這些小冊子推廣至學(xué)校，以及使用它們做為在全世界各地舉行之周末小型工作坊的教科書。

 

這一系列小冊子的大標(biāo)題訂為“如何用Arduino統(tǒng)治世界”(How to Rule the World with Arduino)，我在上周末在第一本冊子的第一段解釋了為何要用這個在某種程度上有點(diǎn)狂妄的名字：

 

如果你能用一顆微控制器讀取一顆傳感器(例如一個開關(guān))的數(shù)值，根據(jù)該數(shù)值做出一個決策，控制某樣?xùn)|西(例如一盞燈)，然后你就統(tǒng)治了世界；這是在我們的生活周遭可見、所有運(yùn)算系統(tǒng)的基礎(chǔ)，從智能手機(jī)、平板電腦、機(jī)器人到太空探測器，它們做的事情是一樣的，只是復(fù)雜程度多寡。

 

還有一個腳注解釋“微控制器”這個名詞，因?yàn)槲覀儾荒芾硭?dāng)然認(rèn)為讀者一定知道那是什么；而在第一頁下半部，兩段文字之后，我寫道：

 

我不知道你是誰，但如果我沒有讓什么東西嗶嗶叫、吱吱叫、發(fā)光或是爆炸──而且有時候是在同時──我會覺得很無聊...所以，讓我們一起來做第一個實(shí)驗(yàn)吧！

 

然后從這一刻起，我們忘我地投入充滿樂趣的實(shí)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)各種很酷的東西…

 

而我會寫這篇文章討論這件事情的原因，是希望能把這種活動的成本盡可能降低，想請教大家有沒有什么建議？

 

除了Arduino以及小型面包板，我知道我們還需要在隨附這系列小手冊的工具組中，包括像是幾個9V電池夾具、18V白熾燈泡座、一串LED燈，以及很多電阻器；這些零件的總成本如果大量采購，可能單價只要幾美元。

 

我們還可以提供像是開關(guān)、電位計(jì)等零件，但是如果不小心一點(diǎn)，成本可能就會超過；因?yàn)槲覀儠枰獛讉€SPST開關(guān)、幾個SPDT開關(guān)，還需要至少5個瞬間開關(guān)按鍵(momentary push button)，以及至少3個10KΩ電位計(jì)(或是微調(diào)器)。

 

不論其他，如果我們能用日常生活中容易取得的東西來打造這些零件，將會非常具教育性──而且會讓讀者能更充分理解相關(guān)知識、取得成就感；舉例來說，我在想是不是能利用自動鉛筆芯來制作電位計(jì)，但我擔(dān)心那可能會太脆弱。

 

所以要在這里要拜托大家熱心提供意見──你的腦袋里有什么好點(diǎn)子可以分享嗎？讓我們一起來為基礎(chǔ)電子DIY (培養(yǎng)未來工程師人才？)貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量吧！