自制MaKeyMaKey

謝作如

MaKeyMaKey是大眾融資平臺Kickstarter上的一個項目，由兩位MIT在讀博士設(shè)計。它能將日常物品變成觸摸板，然后連上電腦和網(wǎng)絡(luò)。MaKeyMaKey由三個部分組成：MaKeyMaKey主板、鱷魚夾和數(shù)據(jù)線。對于任何導(dǎo)體（表面濕潤的絕緣體也可以）來說，只要用鱷魚嘴導(dǎo)線將物體與電路板上的各個金屬觸點相連，然后再連接電腦，就可達(dá)到觸摸板的效果，成為一個計算機(jī)輸入設(shè)備。

MaKeyMaKey能夠模擬鍵盤和鼠標(biāo)的信號，結(jié)合電腦中現(xiàn)成的游戲和媒體播放器之類的軟件，不用編程，就能夠設(shè)計簡單的互動媒體作品了，常見的是用來做水果鍵盤，如圖1所示。MaKeyMaKey的意義在于它可以用極其簡單的方法讓藝術(shù)家創(chuàng)造藝術(shù)，讓孩子體驗技術(shù)帶來的樂趣，因而被稱為是孩子們21世紀(jì)的發(fā)明工具包。

MaKeyMaKey并不貴，淘寶上能買到，大概500元左右。但作為一名創(chuàng)客，當(dāng)然要試著自己來做一塊。論技術(shù)難度倒真不高，只要稍微懂一點Arduino的基礎(chǔ)知識就能實現(xiàn)。

設(shè)計輸入模塊

MaKeyMaKey的神奇之處在于能夠把任何導(dǎo)體（包括人體、表面濕潤的絕緣體）變成輸入設(shè)備。對照運行圖2所示的工作原理，我們可以發(fā)現(xiàn)，人體無非是一個選擇性的開關(guān)，讓不同的“鍵”（引腳）和“Gnd”連接起來，形成一個回路，讓單片機(jī)能識別，如圖3所示。

作為輸入設(shè)備，我們知道最基礎(chǔ)的電路如圖4所示。這其實就是一個典型的分壓電路，Vout的電壓是受R1和R2的電阻值大小影響的。R2的電阻越大，Vout分到的電壓也就越大。但是，由于作為輸入設(shè)備人體的電阻很大，所以如何選擇合適的電阻是重點。

如果熟悉計算分壓電路，可以試著計算一下。一般在干燥環(huán)境中，人體電阻大約在2千歐到20兆歐范圍內(nèi)，那么作為匹配的電阻，應(yīng)該選擇這一范圍的中間值，即10兆歐。經(jīng)過測試，一般來說，1～10兆歐的電阻基本上都能比較敏感地測出是否形成了回路。

控制板的選擇

控制板方面，我們當(dāng)然要選擇開源硬件Arduino。MaKeyMaKey本身就和Arduino有著密不可分的關(guān)系。不信你可以查看MaKeyMaKey板子的背后，是否寫著Arduino的字樣？

Arduino也有多種型號，我們用Leonardo還是UNO？因為Leonardo直接使用了ATmega32u4的USB通信功能，取消了USB轉(zhuǎn)UART芯片，這使得Leonardo不僅可以作為一個虛擬的（CDC）串行/COM端口，還可以作為鼠標(biāo)或者鍵盤連接到計算機(jī)。那么，第一選擇肯定是Leonardo了（如下頁圖5）。其實，國內(nèi)有很多Arduino的兼容產(chǎn)品，有些用的芯片就是ATmega32u4。只要是用這一芯片的，都可以改造為鍵盤和鼠標(biāo)。

Arduino編程

Arduino IDE中直接提供了模擬鍵盤、鼠標(biāo)功能的范例，在“示例”-“09 USB”中，如圖6所示。范例中有英文的注釋，很容易看懂。要實現(xiàn)鍵盤和鼠標(biāo)功能，只需關(guān)注以下兩點：①在setup函數(shù)中，加上“Mouse.begin（）；Keyboard.begin（）；”的聲明。②輸入按鍵信息，直接用“Keyboard.press（'l'）；”即可。“Keyboard.releaseAll（）；”為釋放按鍵。特殊字符，可以用KEY_LEFT_ALT之類的常量來代替。

依樣畫葫蘆，我寫了如圖7的代碼，其中TouchSensitivity是用來調(diào)節(jié)輸入模塊的敏感度的。代碼中我定義了A0到A5口，分別對應(yīng)“右、左、下、上”的方向鍵，以及空格和鼠標(biāo)左鍵。

對MaKeyMaKey的改進(jìn)

測試一下這塊自制的MaKeyMaKey，除了我僅僅寫了最常用的6個鍵外，其他幾乎一模一樣。既然是自制的MaKeyMaKey，我們總要做點改進(jìn)。

1.解放另一只手

總是一只手接上Gnd線，另一只手觸碰導(dǎo)體，才可以模擬出按鍵或者鼠標(biāo)的動作，還是不方便。如何做才能更方便？其實很簡單，如果將觸摸傳感器作為輸入設(shè)備，就可以解放另一只手了。當(dāng)然，我們也可以用紅外測距傳感器、紅外遙控之類，連手都不用碰，也能和電腦交互，不是更有趣了嗎？

2.遠(yuǎn)程控制

用藍(lán)牙把兩塊Arduino連接起來，其中一塊接電腦做接收端，模擬鼠標(biāo)鍵盤，另一塊加上特定的傳感器做控制。哦，這不是無線鼠標(biāo)了嗎？是啊，如果加上三軸加速度傳感器，就是空中飛鼠了。我看過有人把板子縫在帽子上，實現(xiàn)了用頭部控制鼠標(biāo)來玩游戲。

其實，這款自制的Arduino能做的有很多，只要你大膽想象。那么，是不是只能用Leonardo之類帶ATmega32u4芯片的板子，才能模擬MaKeyMaKey？答案當(dāng)然是否定的。在創(chuàng)客們的眼里，一件事情往往有很多種解決方案。例如，我們可以編一個客戶端，用串口和Arduino連接，然后把串口的信息轉(zhuǎn)化為模擬按鍵。國內(nèi)有一款很有名的產(chǎn)品叫酷樂宅，就是用這種方案來模仿MaKeyMaKey的。

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