作者：Min
来源：图灵教育
拆电子设备.....
不管是因为研究电子设备的工作原理还是因为电子设备需要维修，大多数人都拆过电子设备，好像我们天生都喜欢研究电路。
还记得小时候总是以好奇为由，无所畏惧地拆掉家里的各种遥控器，收音机以及所有带电的东西，去研究他们的工作原理，然后把它们重新组装。那时的我们总会有很多关于电子制作的创意和想法，想通过这样的探索去实现。
而现在我们生活在一个无比便利的时代，聊天、购物、打车、生活缴费、转账理财、预约各种门店服务甚至挂号就诊……只要有互联网和智能手机，这些都可以轻松搞定。可是也正因为太过便利，我们往往不再爱开动脑筋，更懒得自己动手制作什么。偶尔有“要是有这样的东西就好了”的感慨，也只是坐等想要的产品上市。
是时候重新捡起玩转电子制作的乐趣了，其实电子制作并没有我们想象中那么难，大家有没有听过Arduino？一款开源硬件，我们只需将Arduino与传感器组合起来，然后编写命令，就能制作出自己想要的装置。将该装置连接到互联网上，就能随时随地查看家中情况或者对家居设施进行操控。想想都觉得是件很爽的事情。
电子制作是指，将电子元件搭建成电子电路（硬件）并在其中烧写控制程序（软件）,从而制作出一个完整的作品。硬件和软件的开发都需要很多专业知识，电子制作初学者往往不知该从何下手。什么是Arduino？Arduino是具有代表性的开源硬件之一，所谓的“开源硬件”就是类似于菜肴秘方的硬件设计图，可以由其他人随意查看和修改。根据需要参考开源硬件中某一部分的设计图，之后做出一模一样的再卖给其他人。
Arduino是一款为不具备电子知识的人进行电子制作而开发出来的开源平台。在一块叫作Arduino开发板的电子电路板上，装有用于连接计算机的USB连接器、用于连接传感器等电子元件以进行数据交换的输入输出（I/O）引脚，以及控制各种处理的微型计算机。
你无须购买零部件，然后一个个焊上去，Arduino开发板一到手，立即就能在其上插入传感器等电子元件搭建电子电路。至于控制电子电路的软件，只要将可在Windows、OS X或Linux 环境中运行的Arduino IDE应用程序安装到计算机上，就能进行开发了。将Arduino IDE开发出来的Sketch（Arduino开发板的控制程序）通过USB连接线上传到Arduino开发板后，搭建好的电子电路就可以开始工作了。
创客运动中的Arduino
Arduino和创客运动密不可分，所以先简单介绍创客运动。创客运动的意义在于，无论男女老幼，任何人都可以成为发明家或创造者。
创客运动的代表案例是“火人节”（Burning Man）活动。很多硅谷人士都会前往参加，甚至造成硅谷“万人空巷”的场景。之所以命名为“火人节”是因为，在活动最后一天，人们会将木头制作的雕像放在沙滩中央，将其与活动期间制作的艺术品全部烧光。
和“火人节”一样深受创客喜爱的还有《爱上制作》杂志，它被誉为创客界的“圣经”，主要收录了利用身边常见材料制作好玩项目的方法。另外，因为普通人用Arduino可以轻松制作自己想要的东西，所以也有很多内容与Arduino有关，比如咖啡机和 Arduino的连接方法、脑电波状态分析机器的制作方法、预报小区天气的机器制作方法等。《爱上制作》杂志创刊人Dale Dougherty也说过：“Arduino是创作项目的大脑。”
前面介绍了“火人节”，与之类似的还有《爱上制作》杂志创办的Maker Faire活动，也是全球创客最期待、最喜欢的活动。这个活动和《爱上制作》杂志一样，有许多富有创意的有趣项目。Maker Faire的举办地比较多，主要在美国举办大的Maker Faire，在其他国家和地区举办的规模较小。据说非洲也举办过Maker Faire（虽然不是正式的），美国白宫也举办过。
在全世界创客聚集的Maker Faire上，Arduino依然是当之无愧的主角，活动中随处可见利用Arduino创作的项目。不仅如此，参加Maker Faire还能遇到开发Arduino的Massimo Banzi及其同事，Arduino团队经常会在Maker Faire上公布他们新的Arduino模型。因此，在博览会上收到全新Arduino 模型礼物也是Maker Faire上的又一乐趣。
利用Arduino制作的有趣项目
在Arduino的官方博客，我们可以看到很多利用Arduino制作的有趣项目。因为附有制作方法，所以可以据此制作一样的作品。下面介绍其中几个代表性案例。
1. 自动玩手机游戏的Arduino
这款Timberman 伐木游戏中，Arduino 会自动使用双指交替按屏幕。该项目利用了能感应光或颜色变化的光敏达林顿放大器（photodarlington）传感器，以及能在电子信号断掉后重新连接的继电器（Relay）。
2. 自行车计速器
这款自行车计速器由便当盒、可以调节角度的伺服机、能显示文字的LCD、遇到磁铁就能连接电线的簧片开关（reed switch）制作而成，在轮胎外缘挂上磁铁后，轮胎每旋转1 圈，磁铁和簧片开关就会触碰1 次，簧片开关的电线感应到连接后，以此测量自行车的速度。伺服机制作的仪表盘和LCD 上显示自行车当前速度。
3. 动画装置“费纳奇镜”
“费纳奇镜”（Phenakistoscope）动画装置指的是，在圆盘上连续作画，转动后就像动画一样形成连续动作。该项目用Arduino制作“费纳奇镜”，由旋转CD-ROM 的发动机和LED 制作而成。
4. 跟着手做动作的机器
这款机器手能够根据人的手部动作活动，由伺服机和鱼线制作而成，戴在人手上的手套由可以感应手部弯曲的弯曲传感器（Flex sensor）制成。人弯曲手指后，机器手可以通过弯曲传感器感应弯曲程度，从而随之弯曲。
Arduino必备常识
1. Arduino 利用电力运行
Arduino利用电力运行，连接Arduino的电子元器件也利用电力运行。因此，应当先了解电是如何运行的。电力和水非常相似，水往低处流，电也如此。以干电池为例，正极（ ）电压高，负极（-）电压低。
电子元器件：依靠电力运行的零件。传感器和执行器也是电子元器件的一种。电压：指的是电的势能差，可简单用水压比喻。假设有一个水桶，在桶底钻一个洞，水桶装满水时和只有少量水时，水流流出的速度有什么不同呢？当然是装满时能更快流出。高电压正像水桶里装着许多水一样，所以高压比低压能流出更多电力。在电压值后面用V（伏特）标识。
仔细观察Arduino板可以发现，POWER（电源）字样下方有3V3（或3.3 V），也能看到写着5 V的Header Socket（头插座）。头插座上写着3V3、5 V表示电压分别为3.3 V、5 V。像3.3 V这样带着小数点的电压的情况，通常略去小数点，而用V代替。这样标识电压的地方就像干电池正极部分一样，将其想象为电流流出的地方即可。
头插座：能够插入插针的部分，可以连接跳线。跳线的尾部分为公接头和母接头，公接头是针头，母接头是洞。
电压头插座右侧有两个写着GND的头插座，标有DIGITAL的最左侧也有GND头插座。GND以Ground（接地）表示电压为0 V，就像是干电池的负极一样，是电流的排出口。如果连接电子元器件，那么电子元器件的正极和3V3或5 V的头插座连接，负极和接地端连接即可。选择3V3或5 V均可，但常规Arduino模型常用5 V。
Arduino UND等常规Arduino模型使用的是Atmel公司出品的Atmega处理器。处理器就像是人的大脑。Atmega在5 V电压下运行，所以常规Arduino模型也在5 V电压下运行。反之也有不是Atmega的处理器，比如Arduino DUE和Arduino ZERO，这些模型使用的处理器是ARM。各位可能不知道，智能手机使用的处理器几乎都是ARM。ARM在3.3 V电压下运行，所以Arduino DUE和Arduino ZERO也在3.3 V下运行。如果电子板连接电压大于3.3 V会烧坏主板，请各位注意。
2. Arduino的眼睛、鼻子、嘴巴：传感器
人是如何看到前方、闻到气味、尝到味道的呢？因为有眼睛、鼻子和嘴巴。Arduino也和人一样，为了感知周围环境，需要有相当于眼睛、鼻子和嘴的电子元器件，这就是传感器。传感器确定周围环境相关信息后，利用电子信号告知Arduino等计算机。感知周围温度的电子元器件就是传感器的一种。
人有多种感觉器官，传感器也一样。有些传感器能够感应周围亮度，有些能够感应温度，还有的能够感应弯曲度。利用这些传感器，Arduino可以得知关于周围环境的信息。
3. Arduino的胳膊和腿：执行器
人不止要闻气味和尝味道，还要看书、运动或者唱歌。Arduino也一样，可以做出我们要求的动作。此处使用的电子元器件就是执行器。通过执行器，人们可以利用电子信号让Arduino等计算机做出需要的动作。玩具里常用的发动机也是执行器。
执行器也和传感器一样有许多种类，比如能够发光或者发声、转圈等。利用执行器可以使Arduino做出想要的某种动作。
4. 其他的重要电子元器件
除传感器和执行器外，还有许多常用的电子元器件，下面逐一进行介绍。
电阻
以后和Arduino一起最常用的电子元器件可能是电阻，它将电能转变为热能。电阻有至少4个色环标识，这些色环代表阻值。阻值越高，可以使越多电能转化为热能。阻值后面用Ω（欧姆）记号标识。
如果用水比喻电流，那电阻就是水流里的障碍物。障碍物会使水流减弱，用电阻也能使电流减弱。那为什么还要使用电阻呢？如果小孩子在水流湍急的地方玩耍，那么会出现被卷走的意外。因此，年纪小的孩子要在水势弱的地方玩耍才行。同样，电子元器件如果连接了自身无法承受的高强度电流，就会因发热而烧坏。电阻就在这样的过电流里保护电子元器件。但如果使用的电阻比需要的阻值小很多，那么就没有使用的意义。因此，应当事先确定适当的电阻。
电流：电力的流动，可以理解为像水一样的流动。电流值后面用A（安培）标识。过电流：超过额定电流的电流。二极管
二极管是让电流单向流动的电子元器件，可以将其视为道路上的单行道标识。二极管的一边画有白线，表示负极，没有白线的一边是正极。因此，要对准位置连接电源和接地端。电流只从没有白线的一端流向有白线的一端。
使用二极管的原因在于，就像水会倒流一样，电也会倒流。特别是使用发动机等电子元器件时，偶尔会出现电的倒流。问题在于，这种电的倒流会烧坏Arduino或者电子元器件，此时就需要使用二极管。
倒流：表示水或电向反方向回流。
面包板
许多人使用电子元器件时都存在误区，认为必须学会焊接。当然，为了连接特定的电子元器件，有时确实需要焊接。但不用焊接也能轻松连接电子元器件——使用面包板（bread board）。面包板上有很多插孔，直接插入跳线或者电子元器件即可。
焊接：将焊条熔化后连接电子元器件。熔化焊条时使用的是烙铁等发热机器，儿童单独使用易发生意外，请尽可能在家长帮助下操作。面包板能连接电子元器件的原理很简单：板内在横竖方向均嵌有金属条。拆开面包板底部可以看到内部结构，同组金属条上的洞孔相互连接，一般中间的孔每5个为一组，外圈的孔以长的两行连接。这两行中，红线连接电源，蓝线连接地线，这样能连接更多。要注意的是，长面包板里的长线中间部分有可能断开，最好提前确认。
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