Mixly系统设计2:LED灯串设计

编者按：时至今日，学生的学习和真实的应用还常常处于脱节的状态。记得日本著名的科幻漫画家藤子・F・不二雄曾说过“幻想拯救了我”，确实，作为一个创作者，尤其是在孩童时代，他们需要幻想、需要冒险、需要不断试错，才能更好地成长。现在，令我们欣慰的是开源项目就提供了这样一种途径。虽然，有些创造离造福社会还比较远，但即使只是自娱自乐的兴趣使然也未尝不是一件有意义的事情。

在Mixly开源系统设计的系列论文中，开源项目是指符合创客文化中开源、分享、服务的精神，遵从知识共享协议，鼓励知识产权收益的项目方案包。关于收益针对爱好者群体个人和盈利性的实体是不同的，爱好者个人免费使用，而盈利性的实体则需要知识产权人声明一个收益方案，并具体协商。这实际上是一个类似于学生在网上连载一个故事，对于看博客的人而言免费，而且特别感谢读者把作品转发到朋友圈，但是对于出版社要出版则需要具体协商，至于小说形成了“热门IP”要改编成电影，则需要学习一下郭敬明或者“天下霸唱”了。

本期我们的开源项目主题是一个LED灯串，许多灯构成的灯串，就像是春节里家家户户挂的那种灯串一样，它的核心是一个LED的闪烁控制。LED灯串这个项目不能构成专利，因为它要求独创性，但是生成它所构成的文字、图片、视频都自然形成知识产权，因此一个开源项目的完成，既以一个精彩的分享视频结束，又以这个视频开始。在教师指导学生的过程中依旧遵循着“制作改装玩转分享”的MHPS模式。

制作：让一个LED闪烁

将一个LED灯插在D13和GND之间，可以看到LED灯闪烁起来了，而且是周期性的闪烁，在这里面闪烁周期是一个编程者设定的“谜”，对于用户而言可以用手机启动一个秒表程序，然后测量一下其闪烁的周期。

接下来，提供足够的LED灯串，按照图1的电路示意图，将它们并联起来，接到D13和GND之间，观察这些LED灯是否还会一起闪烁。

改装过程中需要连接的灯串比较多时可能需要分工合作，在制作过程中，应注意避免LED的正负极接触在一起，以避免短路。在制作灯串的过程中，我常常组织一项叫“创客记录挑战”的活动，即在规定时间内，看哪个组能够连接最多的LED灯，并且分享经验。需要注意的是，不同颜色的LED灯，不要放在一个并联电路中，因为他们的工作电压不同，往往会导致有些种类的LED灯（蓝色、白色）不亮。

图2是学生把一串LED灯挂在一个脖子上的场景，他们小组在40分钟之内完成了20个LED灯，图中的主角是我们的“绕线大师”。

改装：制作LED灯串

当我们开始认真地对待创客作品或者想更进一步改进它们的时候，我们就开始从一个学习者变成了一名设计师。设计往往从需求开始，我们看到各种各样的拉花、卡片、照片墙，甚至一株植物，都可以安装上LED灯，而如何操作就体现了创客作品中常见的“借物”的做法，即找生活中的一个物品，将这些基本技能应用在上面。

在应用的过程中学生自然可以遇到“防止短路”“布线”“美观程度”“易于收纳”“容易修改”等问题，而以往这些注意事项往往都是教师的要求，但是要把创造性的体验传递给学生，就必须让学生在家庭中去“写作业”，去寻找“真实情境下的问题”，并且在解决问题中成长。

玩转：修改LED的闪烁方式

我之前曾经让学生试着测量发光二极管的闪烁周期，以及亮的时间和灭的时间。谜底在程序中，如图3所示亮的时间为0.618秒，灭的时间为1.618秒，显然程序的编写者对黄金分割有一些小崇拜，周期为2.236秒，这样设计周期，主要是期望能够检测出不同实验者和实验手段之间的区别。

显然，延时的时间是一个可以修改的量，我们可以把周期改得很短，以至于可能不需要挥动LED灯就能看到这种现象，这个时间可以是日光灯闪烁一次的时间（一次0.02秒），我们知道日光灯的照明是不连续的，如果用高速摄像机观看日光灯下的人，人可能是一会儿亮一会儿灭的，只是肉眼观察不到而已。此外，我们还可以借此探究闪烁周期为多少秒以下时，人眼感受不到它的闪烁；或者在同样的闪烁周期的情况下，亮的时间和灭的时间比例不同的时候，LED灯的亮度差别；或者我们将程序调慢，让LED灯在白天灭，在晚上亮，甚至让它能够伴随着一首节奏简单的曲子闪烁。这些操作的核心都是修改延时的时间，问题的关键不在于我们是否能够修改它们，而在于是否找到一个修改它们的理由――一个真实情境下的问题或者需求。

分享：独一无二的LED灯串

在分享环节中，我希望学生能够制作一个独一无二的灯串，承载着一个具体的情境，并且把它实现，下面我们来看看这个灯串和淘宝中搜索到的“LED灯串”有什么区别和联系。

由于学生完整地经历了整个项目的流程，会很清楚每一个LED灯、每一米导线的成本、作品的制作过程以及可能的价值，这构成了一个开源项目，即一段面向公众的介绍视频，视频中有一个进一步了解项目细节的网盘二维码引向更细致的视频或者是面向专业人士的视频及技术资料和知识产权主张。分享的视频一般都会在家庭中完成，而所需要的基础知识在学校中讲授，但是分享之后，这个项目――一个独一无二的LED灯串，就像一篇文章发表一样，进入了社会，构成了一种潜在的资源，完成了“家庭―学校―社会”的一次联结。我们常常有一种体验：当一个创意作品面世或者成为爆款的时候，你说“我以前也有类似的想法，可惜我没有做”，不过现在你可能会说“我把这个想法分享了出来，加速了这个想法趋于完美的过程”，或许你有机会这样说“这个东西的生产者找到过我，因为我之前分享的视频，好多人都想要，所以就生产了这个东西，而且付给我一笔视频的使用费用”――人人皆可造的美梦就这样成了真。期望能够伴随着本年度“信息技术实验”栏目的更新，有更多的人美梦成真。

本案例的分享视频将会在以下公众号中陆续登载。