如果你是被標題「騙」進來的,筆者得在這裡先道個歉,這篇文章不是要告訴你怎麼自己做開關或電位計,而是反過來要請教大家有沒有什麼想法或建議,可以利用家裡現成可取得的材料來製作這些小傢伙?

會想問這個問題,是因為我在去年12月出席了在美國矽谷舉行的嵌入式系統技術大會(ESC),在一場我自己的簡報結束後,與Arduino.org的營運副總裁聊了一下;我們談的話題之一,是吸引年輕學子對科學、技術、工程與數學(STEM)產生興趣的重要性。

談話中我提到坊間有很多不錯的Arduino書籍與工具,但是因為它們一下子出現一大堆,讓讀者們最後雖然知道該怎麼去動手自己開發,但是卻不能真正了解他們在做什麼,以及「在幕後」到底發生了什麼事。

我教過幾個人怎麼使用Arduino,年齡從12歲到超過60歲都有,這些學生們的一個共通點是,他們以前都沒有接觸過電子、微控制器或是編程技術;要一次學習所有這些知識會把人嚇跑,所以我們都是從最基礎的概念起步,然後再以自己的方式努力前進。

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

接著我們會用兩顆9V電池串聯,連接同樣18V燈泡,然後觀察燈泡發光亮度比較高;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聯。

下一步是讓一顆LED跟9V電池連結,然後觀察LED燈在非常短的時間內就發出很亮的光;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),我們發現LED是一種極化零件,得用正確的方式連結,而電阻則是非極化零件。進一步的實驗得出,電路是「+5V→電阻→LED→0V」或「+5V→LED→電阻→0V」都沒關係。

接著導入的概念是單極單擲(SPST)以及單極雙擲(SPDT)開關,包括上拉電阻(pull-up resistor);我們會用這些小傢伙來控制LED燈。在完成所有這些「打地基」的工作之後,我們才能啟動Arduino工具,進入下一個階段。

用Arduino統治世界!

做了以上所有事情的結果是,我被邀請編寫一系列的「小冊子」,專門教授基礎的電子、微控制器與電腦程式撰寫等知識;這些小冊子會很薄、內容親和不具威脅性,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校,以及使用它們做為在全世界各地舉行之週末小型工作坊的教科書。

這一系列小冊子的大標題訂為「如何用Arduino統治世界」(How to Rule the World with Arduino),我在上週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狂妄的名字:

如果你能用一顆微控制器讀取一顆感測器(例如一個開關)的數值,根據該數值做出一個決策,控制某樣東西(例如一盞燈),然後你就統治了世界;這是在我們的生活周遭可見、所有運算系統的基礎,從智慧型手機、平板電腦、機器人到太空探測器,它們做的事情是一樣的,只是複雜程度多寡。

還有一個註腳解釋「微控制器」這個名詞,因為我們不能理所當然認為讀者一定知道那是什麼;而在第一頁下半部,兩段文字之後,我寫道:

我不知道你是誰,但如果我沒有讓什麼東西嗶嗶叫、吱吱叫、發光或是爆炸──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驗吧!

然後從這一刻起,我們忘我地投入充滿樂趣的實驗以及學習各種很酷的東西…

...繼續閱讀請連結EE Times Taiwan網站