淺談arduino控制器在裝置藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)

王明鑫+劉玉婷+聶稱心

摘 要：裝置藝術(shù)是非傳統(tǒng)藝術(shù)，可以與周圍的環(huán)境產(chǎn)生交互的一種新型藝術(shù)形式，arduino在其開發(fā)的過程中有著重要的應(yīng)用和極大的優(yōu)勢(shì)。arduino是一款開源的電子原型平臺(tái)，包含了硬件和軟件。能通過各種各樣的傳感器感知周圍環(huán)境的狀態(tài)，進(jìn)而利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制。

關(guān)鍵詞：arduino；裝置藝術(shù)；互動(dòng)；單片機(jī)；通信；嵌入式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.022

1 arduino控制器的簡(jiǎn)單介紹

（1）arduino來(lái)源于意大利，是一個(gè)開源的硬件項(xiàng)目平臺(tái)。arduino是目前比較流行的電子互動(dòng)平臺(tái)，廣泛的應(yīng)用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和互動(dòng)產(chǎn)品開發(fā)方面。

（2）arduino基于單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，功能多樣，型號(hào)繁多。

1）arduino主控制器的型號(hào)有很多，如：Arduino Uno、Arduino Nano、 Arduino Mega 2560、Arduino Due、Arduino Leonardo；每一款主控制板的MCU基本都不相同，工作電壓一般都為5V，也有3.3V的主控制板。IO口的數(shù)量大不相同，為了配合不同的需要來(lái)選用合適的arduino主控制板。

2） arduino有著豐富的擴(kuò)展板，用來(lái)配合各種主控制板使用。如：Arduino GSM Shield、Arduino USB Host Shield、Arduino WiFiShield；擴(kuò)展板有兩種不同的形式，一種使轉(zhuǎn)GPIO的擴(kuò)展板，此種擴(kuò)展板可以通過IC擴(kuò)充IO口的數(shù)量，此種擴(kuò)展板打破了主控制板IO口數(shù)量的局限性；另一種擴(kuò)展板不會(huì)增加IO口的數(shù)量，直接插在主控制板的IO口上，此種擴(kuò)展板上設(shè)計(jì)又直接插入傳感器的接口，無(wú)需面包板之類的輔助器件即可完成主控制板與各個(gè)傳感器之間的連接。

（3）arduino的開發(fā)工具，arduino編程具有多種方式，可供有不同需要的人群進(jìn)行選擇。

1）arduino IDE編程環(huán)境是官方免費(fèi)的編程環(huán)境，此開發(fā)環(huán)境可滿足大多數(shù)人群的需求，現(xiàn)支持Windows，MacOS，Linux操作系統(tǒng)；

2）arduino還可以在Visual Studio里面進(jìn)行Arduino的開發(fā)，下載Arduino for Microsoft Visual Studio的插件即可，此方法適合熟悉和習(xí)慣微軟的Visual Studio開發(fā)環(huán)境的人群使用；

3）ArduBlock開發(fā)環(huán)境，ArduBlock軟件是Arduino官方編程環(huán)境的第三方軟件，目前必須依附于Arduino軟件下運(yùn)行，是一款為Arduino設(shè)計(jì)的圖形化編程軟件，由上海新車間創(chuàng)客開發(fā)。此種編程環(huán)境降低了開發(fā)者的學(xué)習(xí)難度，更加的適合藝術(shù)生使用arduino進(jìn)行裝置藝術(shù)的創(chuàng)作，降低了學(xué)習(xí)嵌入式的學(xué)習(xí)門檻，所有編程都可以通過搭積木的方式把高級(jí)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言和專業(yè)的語(yǔ)法，簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)模塊，堆砌在一起。最后和Arduino開發(fā)板互動(dòng)， 做出激動(dòng)人心的裝置藝術(shù)的效果。

2 arduino在裝置藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

（1）裝置藝術(shù)需要的創(chuàng)作工具比較龐大，包括硬件電路上的要求、計(jì)算機(jī)、各種各樣的傳感器、開發(fā)環(huán)境和編程軟件以及一些裝飾性的材料。設(shè)備和軟件是互動(dòng)裝置藝術(shù)的關(guān)鍵，程序的編寫是實(shí)現(xiàn)硬件功能的基礎(chǔ)，信號(hào)的輸入輸出、裝置藝術(shù)的各種功能的實(shí)現(xiàn)全都在語(yǔ)言的編寫處理上，創(chuàng)作工具的多樣性對(duì)裝置藝術(shù)起著決定性的作用。

（2）arduino可以應(yīng)用在創(chuàng)意載體為光、壓力、溫度等形式的裝置藝術(shù)上，利用光敏電阻以及其他的模塊采集信息，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊傳回?cái)?shù)據(jù)，通過編程語(yǔ)言處理采集的信息從而發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)裝置藝術(shù)與周圍環(huán)境的互動(dòng)效果。

（3）arduino可以靈活方便智能的控制一系列電機(jī)的工作狀態(tài)，如：伺服電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。例如新加坡樟宜機(jī)場(chǎng)1216顆水滴的經(jīng)典案例，從天而降的雨滴變化不同的形狀并且周期性的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，讓人嘆為觀止，流連忘返。這些水滴由細(xì)鋼絲牽引，水滴的運(yùn)動(dòng)可以用arduino間接控制，arduino控制器直接控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到裝置藝術(shù)的效果。

3 arduino在裝置藝術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

（1）arduino具有操作靈活的優(yōu)勢(shì)：arduino IDE可以在三大主流操作系統(tǒng)Windows、Macintosh OSX、Linux上運(yùn)行，而其他的大多數(shù)控制器只能在Windows操作系統(tǒng)上開發(fā)。為開發(fā)者在購(gòu)買PC機(jī)和安裝操作系統(tǒng)上提供了多種選擇；arduino具有類似Java、C語(yǔ)言的開發(fā)環(huán)境?？梢钥焖偈褂胊rduino語(yǔ)言與Flash或processing等軟件完成互動(dòng)作品。使操作更加的靈活。

（2）arduino可智能控制裝置藝術(shù)與環(huán)境的交互利用arduino，可以簡(jiǎn)單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接，如紅外線、超聲波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服電機(jī)等。支持多樣的互動(dòng)程序，突破以往只能使用鼠標(biāo)、鍵盤、CCD等一些外部設(shè)備進(jìn)行輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡(jiǎn)單智能地達(dá)成裝置藝術(shù)與外界的互動(dòng)效果。

（3）arduino具有無(wú)需焊接使創(chuàng)作裝置藝術(shù)更加方便美觀的優(yōu)點(diǎn)arduino具有不同型號(hào)的主控制板和擴(kuò)展板（盾板），還有配套使用的各種模塊，無(wú)需焊接傳感器模塊，傳感器模塊與主控制板之間也無(wú)需焊接，可以使用插口直接進(jìn)行連接。使裝置藝術(shù)作品更加美觀，創(chuàng)作者的操作也更加的便捷。endprint