淺談arduino控制器在裝置藝術領域的應用和優勢

王明鑫+劉玉婷+聶稱心

摘 要：裝置藝術是非傳統藝術，可以與周圍的環境產生交互的一種新型藝術形式，arduino在其開發的過程中有著重要的應用和極大的優勢。arduino是一款開源的電子原型平臺，包含了硬件和軟件。能通過各種各樣的傳感器感知周圍環境的狀態，進而利用軟件實現對硬件的控制。

關鍵詞：arduino；裝置藝術；互動；單片機；通信；嵌入式

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

1 arduino控制器的簡單介紹

（1）arduino來源于意大利，是一個開源的硬件項目平臺。arduino是目前比較流行的電子互動平臺，廣泛的應用于電子系統設計和互動產品開發方面。

（2）arduino基于單片機系統開發，功能多樣，型號繁多。

1）arduino主控制器的型號有很多，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口的數量大不相同，為了配合不同的需要來選用合適的arduino主控制板。

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

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

1）arduino IDE編程環境是官方免費的編程環境，此開發環境可滿足大多數人群的需求，現支持Windows，MacOS，Linux操作系統；

2）arduino還可以在Visual Studio里面進行Arduino的開發，下載Arduino for Microsoft Visual Studio的插件即可，此方法適合熟悉和習慣微軟的Visual Studio開發環境的人群使用；

3）ArduBlock開發環境，ArduBlock軟件是Arduino官方編程環境的第三方軟件，目前必須依附于Arduino軟件下運行，是一款為Arduino設計的圖形化編程軟件，由上海新車間創客開發。此種編程環境降低了開發者的學習難度，更加的適合藝術生使用arduino進行裝置藝術的創作，降低了學習嵌入式的學習門檻，所有編程都可以通過搭積木的方式把高級的計算機語言和專業的語法，簡化為一個個模塊，堆砌在一起。最后和Arduino開發板互動， 做出激動人心的裝置藝術的效果。

2 arduino在裝置藝術領域的應用

（1）裝置藝術需要的創作工具比較龐大，包括硬件電路上的要求、計算機、各種各樣的傳感器、開發環境和編程軟件以及一些裝飾性的材料。設備和軟件是互動裝置藝術的關鍵，程序的編寫是實現硬件功能的基礎，信號的輸入輸出、裝置藝術的各種功能的實現全都在語言的編寫處理上，創作工具的多樣性對裝置藝術起著決定性的作用。

（2）arduino可以應用在創意載體為光、壓力、溫度等形式的裝置藝術上，利用光敏電阻以及其他的模塊采集信息，與計算機進行通訊傳回數據，通過編程語言處理采集的信息從而發出指令，實現裝置藝術與周圍環境的互動效果。

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

3 arduino在裝置藝術領域的優勢

（1）arduino具有操作靈活的優勢：arduino IDE可以在三大主流操作系統Windows、Macintosh OSX、Linux上運行，而其他的大多數控制器只能在Windows操作系統上開發。為開發者在購買PC機和安裝操作系統上提供了多種選擇；arduino具有類似Java、C語言的開發環境。可以快速使用arduino語言與Flash或processing等軟件完成互動作品。使操作更加的靈活。

（2）arduino可智能控制裝置藝術與環境的交互利用arduino，可以簡單地與傳感器，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、伺服電機等。支持多樣的互動程序，突破以往只能使用鼠標、鍵盤、CCD等一些外部設備進行輸入的裝置的互動內容，可以更簡單智能地達成裝置藝術與外界的互動效果。

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