Mixly开源项目设计16：触控台灯 参考论文
编者按：我们发现很多东西都有内外之分，有一个外壳再配合一个赋予其功能的内在，就像枕头皮和枕芯、沙发和里面的支架、电视机外壳和里面的控制电路一样。如果这些外壳和内在的电路都像积木一样可充用和组装，这个世界该会是怎样的呢？这就是模块可重用的设计的初衷。首先是原理阶段：从原始材料出发DIY一个物品。因为这个物品是自己DIY（自己动手做）出来的，因此你就知道如何回收它，并且知道怎么维修它，就像自己做饭的人总是舍不得倒掉剩饭剩菜，而出门下馆子的时候却不觉得扔掉那么多东西有什么可惜一样，这无关物品的价值，而是DIY这种过程本身就赋予了物品超乎物品价值的情感因素。这就是说，我们使用原始的纸壳、LED灯、开关、导线、纽扣电池来设计一个发光的盒子，因为你清楚其中的原理，这意味着你可以维修它们，回收其中的具有发光、控制、能源、渠道等功能的模块，作为外形工具的纸盒或者3D打印的部件也可以回收再利用——虽然纸壳的回收已经很成熟了，3D打印的PLA材料的回收还没有形成相应的产业链。其次是积木阶段：用各种积木来填装外在的形式和内在的逻辑，快速地生成或者组装一个有真实应用可能性的物品。Make it real，make it cool，make it together，做真的能用的东西，做很酷的东西，做团队协作的东西。我们多么渴望一个拼搭出来的积木小车可以真的载着我们兜风，多么期望一个积木拼搭的房子能够真的住人啊！然而事实并不是这样。 参考论文
为了改变这一切，在本专栏选择结构件的时候我选择了可以快速制作一个躺椅那么大的物体的拼接积木——万能工匠。它的尺寸比较合适，可以比较好地和电子积木相配合。接下来，本栏目会陆续推出相关的项目设计方法。
本文是模块可重用的设计在信息技术实验这个栏目中的第一篇，按照之前的惯例，我们仍然按照制作、改装、玩转、分享四个步骤来呈现一个项目的学习过程。因为，要引入积木的搭建，所以项目的复杂度一开始并不高，我们会从一个非常简单的触控台灯项目开始。
● 制作：使用电子模块实现对LED灯带的控制效果
电子积木的特点是可以重复使用，并且拼接起来比较方便，防反插的接口设计可以最大限度地避免插错。在主控板上有一个黄色的输入/输出接口（GV23）和一个蓝色的输入/输出接口（GVA1A2），我们将LED灯带插入到GVA1A2口中，将触摸传感器接入到GV23接口处（如图1）。
图2是将触摸传感器和LED灯带接好的样子，连接好电路后，接通9V电池的电源，这里面触摸传感器为信息的输入，LED灯带为信息的输出。
将电源接口旁边的开关由“关”的位置切换到“开”的位置，此时电源指示灯亮。触摸触控传感器，我们发现LED灯带由熄灭变为点亮，再次触摸这个触控传感器，LED灯带又熄灭了，这就是触控台灯的电路连接效果（如图3）。
● 改装：为台灯添加外部骨架
图4是将电路部分安装到外部骨架上的效果，我们能够看到所有的电子元器件都用捆扎带固定到了蓝色的积木杆上，台灯有一定的倾斜角度，是为了方便阅读使用。
万能工匠积木的基本单元由黄色的连接件和蓝色的连接杆构成。连接件是一个圆柱，在圆柱的上下都有插孔，在侧面有八个插孔，使用连接杆既可以平面延展，又可以立体建构。所有的元器件上面都有固定孔，通过扎带固定到积木上，扎带的使用加快了拼装和拆卸的速度（如图5）。
LED灯带的固定要尽可能地将灯带固定在一个平面上，保证光线的均匀（如图6）。
由于这个作品是“创客图书馆”项目的一部分，这种编写好程序的创客套件，放置在学校里的图书馆或者创客空间中，并没有教师讲，学生根据说明自学。因此在实际的教学中，两种规格的积木是被放置在一个大盒子中，电子元器件和自学说明被放置在专门的盒子中，这样做比较便于管理，与此同时也便于使用一个“创客媒体资源”借用的管理机制，通过借阅记录就可以方便地对学校的创客教育成果进行跟踪和管理，对学生的个性化学习过程进行记录和评价。因此既要好拼装，又要好拆卸，使用指甲刀，可以很方便地进行拆卸。拆卸下来的扎带还可以很方便地回收。
积木阶段的模块可重用的设计是期望学生可以尽可能地去接近真实的生活应用，因此用积木搭建的茶几、软座和台灯书架就显得很有意思（如图7），设想一下这种惬意的生活，茶几不用了以后可以组装成一个新的储物柜，这该是多么有趣的一种组合啊，而这一切只需要不到二十分钟的搭建。在创客图书馆中，会提供积木池，让学生可以尽可能地发挥想象，去设计更为丰富和复杂的应用场景。
● 玩转：程序的秘密
该程序使用了一个新的程序语句的类型，就是中断。中断的使用就像是我们在干一件事情的过程中接了一個电话，完成电话所需要的指令后再做下一件事情，使用中断指令的时候与“如果，否则”语句很类似，如图8所示，触摸传感器的默认电位为低电位（相当于低电压），触摸之后电位上升为高电位（相当于高电压），这一点我们可以在串口监视器中看到，接下来就可以将接有LED灯带的A1端口的状态设定为之前状态的反状态，即如果之前是点亮的，现在就熄灭。反之，如果之前是熄灭的，然后就点亮它。这样就实现了触摸台灯的效果。
● 分享：在创客图书馆中出版一本书
积木是一种很有趣的玩具，积木的生产厂家往往都喜欢将一些精心设计的场景包装成一个“套装”来销售，用户常被设定为只能使用这些套装，而不能设计并售卖自己设计的套装，这就像一个会写字的人不能写文章，更不能出版书一样，这本身是不合理的。创客图书馆项目期望改变这个局面，当前这个项目所用的makerpanda（太极熊）电子积木和万能工匠结构件，都支持用户将自己的设计转变成一个套件放在他们的淘宝店上。这样用户就被分为套件的使用者或者是编程了套件的生产者，也就是说那些提供套件的生产商变成了套件的出版商，用户则变成了作者。图9就是在北京联合大学师范学院的一次创客马拉松活动中大学生出版的套件。当然，这种形式也适用于普通用户，让学习的成果有一个公开透明的呈现渠道。
根据长尾理论的描述，无论多么小的应用经过足够长的时间，都可以找到它的消费者，电子积木和外形积木都是一种有很长保质期的项目，“出版社”可以先准备一些常用的积木块，“用户”可以先下单，然后再按照“作者”的要求，将积木块组装成产品发出，这样就避免了囤积货品的风险。
触控台灯是模块可重用的设计的第一个应用，我们可以设想一种生活，一个人的家里面所有的东西都是模块可重用的，很多年后，当这个人要告别这个世界的时候，所有的物品都可以变成别人手中的积木，循环地使用起来，空手而来，空手而去，不给这个世界添加额外的负担，不也很美好吗？