Arduino 筆記

40年後東山再蝕 - 前篇 我約在十歲前首次嘗試蝕造底板，印象中沒有什麽成功的個案。40年後，時移世易，我又嘗試蝕造底板。 這次是用淘寶回來的PCB制作套件，是用籃油鬆在普通銅底板上造出感光膜，叠上菲林線路後照紫外光燈，再用顯影劑將線路顯現在銅底板上。成功的話就可以蝕造這塊底板。 之所以說這是前篇，因為未去到蝕刻步驟，我的第一次實驗已經宣佈失敗。這是失敗銅板的照片： 這區域的線路顯影不佳，應該是塗油太少，玻璃未壓實 (因不放在正中央)，或者紫外光照射不夠強； 這區域未能顯影，應該是油層太厚。我塗油大部份時間由左向右鬆，造成右面塗層較厚； 這些由我創制的孔，目的是讓多過一條銅腳焊在一起。但邊圍太窄，顯影後全部都無法成型； 這位置本來有個簽名，但由於太小太窄了，在銅板上完全消失。 板子很緊湊，空間很少。可能我會把走線的𡪨度收窄，以騰出空間走線。 讓我總結以上經驗，馬上著手制造PT2。 以下是這實驗用的投影片，已經將二張叠在一起。 這是用 EasyEDA 制作出來的。當我讀軟件的文件時，發覺英文文法很奇怪，才發現這是中國人造出來的軟件。本來 PT0 我是用 Fritzing 繪制的，但 Fritzing 無法造出黑底菲林，才轉用 EasyEDA。我發覺 EasyEDA 一點不失禮，在很多方面都勝過 Fritzing，在免費 EDA 領域我給一個讚。 

淺談二進數學應用 人類有10隻手指，所以很自然地發展出用10個數字來數數目，即是我們自小就深深印在腦內的數目字 1 - 10。就我有限的歷史知識知道，我們歸功阿拉伯人給我們 0 的概念。所謂十進制 (即逢十進一)，就是用 0 - 9 來表示自然數字 (即正數及整數)的個位數的計數系統。 不過即使在日常生活中，也有很多不是使用十進制計數的例子。最經常接觸的，應該就是時間了。將一天分為24小時，再每小時分為60分鐘，每分鐘又分為60秒。這些都不是逢十進一的情況。到了毫微秒的世界，又變為使用十進制了。一粆分為1000毫秒，一毫秒又有1000微秒。 我一直不明白中國人為什麼一斤會有十六両。這樣換算金錢時, 由十六進化十進(除非當年流通的貨幣也是十六進的) 很不方便。最近我才想到一斤十六両的好處。試想當有人要買你一半的貨，你從十六両中分八両給他。然後他賣一半給其他人，共四両。然後再分為二両，最後才是一両，即一個單位的貨物。從二到十六，所有數字都是雙數。這樣，貨物可以很合理地公平攤分。如果用十進制攤分的話，很快就出現2.5這數字。對於某些貨物，0.5可以是不切實際的攤分 (例如活牲口買𧷗，半隻牲口還能活嗎？)。 其實將事物一分為十，不是怎麼自然的數學。假設某某外星人有17隻手指，這樣他們會很自然地會用17進制表示數字。他們的 10 (不是十，請喚作「一，零」) 會有 17 件東西；20 是 34；100 是 289。對人類來說十分不自然，不是嗎？ 斤両算法其實是十六進制的一個生活例子，或者說是二進制的一個實際應用。這系統方便攤分貨物，將物件較容易地一分為二，或雙倍累進。這也是二進制的根本好處。非黑即白，童叟無欺，沒有灰色地帶。 用STEM角度解說。我們說 Arduino 的接腳為 HIGH 或 LOW, 是將接腳的電壓值相對 Vcc (+5V或其他) 和接地 (0V) 間做個比較。比方說我們量到 +1V，我們會叫它做LOW。如果用十進制的話，我們可能會說它是2，因為 Vcc 是5V。或者是1，因為我們外接了9V電源供電。如果量度的結果是1.3，你說是多少？在二進的世界，這時仍是 0，或者 LOW。直至電壓到達某一點，就馬上變成 1，或者 HIGH。這樣，我們減少了很多中間模糊混淯的情況。由於只需分辨 0 和 1，電子線路設計比較直接簡明，將不少...

4X4X4 LED 方塊   為什麼要實作 4X4X4 LED 方塊? 因為這是在 YOUTUBE 譽為十大 Audrino 實作之一。看似很炫，做起來郤沒有太大難度。 因為先前在淘寶誤淘了一包 100 粒 LED ，價錢實在太便宜，用了在香港只可買到幾粒 LED 的價錢，竟然淘來了 100 粒。我還以為這一生都不會用完這批 LED… 因為這實作要很多焊接，正好讓那把烙鐵展露一下身手。 想做一個用底板的實作，長期只用面包板太小學雞了。 因為那天閑著，看了幾段 YOUTUBE 實作片後，就動手做起來了。 實作 MK-0 時遇到什麼問題？ 最大的問題是那 100 粒 LED 是 3mm 直徑，屬於小型的L ED 。由於材料體積較小， LED 之間的距離較細，引致焊接要更精巧，誤差也相對較明顯。 其次是手上的工具不足，你知道我手邊連一把膠間尺也沒有，所以我的紙模上連排成一個 4X4 的正方矩陣都不完全嗎？ 由於不懂得將 LED 正極屈曲出來，到連接二層時才發覺 LED 本身檔住接腳。這時才強制焊接，其實難以形成一個矩離相等的立體。 最後， MK-0 是可成功運行的 4X4X4 LED 方塊。但由於外觀歪歪斜斜，我沒有將它焊死在底板上。換言之，它是一個半製成品。 實作 MK-1 的情況如何？ 吸取了 MK-0 的經驗，我馬上從淘寶淘來另外 100 粒 LED 。不過這次是較大的 5mm 直徑 LED 。同時訂了一些較大的實驗板，有信心足夠大放上方塊及 Arduino Nano ( 還是忘記了電池)。反覆看了幾個網頁和 YOUTUBE 片，心中有足夠思量如何才保證成品像個正方體 ( 因為網上相片的模型都正方得很厲害 ) 。實作期間魯莽地將電池直接沾上L ED 的正負二極，結果燒了幾顆L ED 。這樣，要去掉燒了的L ED 重新焊回新的，過程中難免有捐最後成品的外觀。焊接實驗板的技術有待加強，除了使用了不少飛線外，亦有不少燻黑的地方，不過沒有造成任何短路就算了。 這實作意義何在？ 從 STEM 角度出發，這實作完全由零開始製成一個模型，無模板可以依偱。這是一個很好的創作歷程，因為在過程中不是依據圖則裝嵌零件，成品的完成度，美觀度，完全依...

上拉下拉的開關   一個普通的開關，在電子世界裏卻分為上拉 (Pull-Up) 和下拉 (Pull-Down) 設計。 上拉的意思是指單板機的接口由一個電阻接到 +5V, 另一方則 通過一個開關 接地，閉合後下拉到接地。這樣，開關敝開 (Open) 時接口的狀態為 HIGH ，開關閉合 (Close) 時接口狀態變為 LOW 。其實上拉是指那枚電阻 (Pull-up resistor) 。但一般我們會用它形容整個開關電路設計，稱為上拉開關設計 (Pull-up Button) 。 這個實驗是實作上拉，下拉及 Arduino 內部下拉的線路示範。 上圖籃色部份 (S1) 是上拉設計，綠色部份 (S2) 是下拉設計，橙色部份 (S3) 是內部上拉設計，其實即是無需電阻，由 Audrino 內部自行安排一個合適的電阻。 以下是實驗的 Arduino 編程及視頻示範： /** Pull-Up and Pull-Down Buttons * Kevin Lee 08 Aug 2018 * */ #define PUB 2 // Pull-up button #define PDB 3 // Pull-down button #define IUB 4 // Internal Pull-up button #define PUL 5 // Pull-up LED #define PDL 6 // Pull-down LED #define IUL 7 // Internal Pull-up LED void setup() {   pinMode(PUB, INPUT);   pinMode(PDB, INPUT);   pinMode(IUB, INPUT_PULLUP);   pinMode(PUL, OUTPUT);   pinMode(PDL, OUTPUT);   pinMode(IUL, OUTPUT);   // Make Sure all LED are OFF at start   digitalWri...

重返電子時代   光陰似箭，時光飛逝。我沒有接觸電子零件已多少年頭了？想我在十歲前，在姑婆新界的村屋中，已經愎修了不少棄置不用的原子粒收音機。縱然當時大部份只是電源接觸不良等小問題，但已是當時大人們無法解決的事情，也是我這十歲小童能枯朽化神奇的天地。後來我曾在家中焊接電子零件，甚至能成功製成一部再生式收音機 ( 可能今天讀電子工程的人也未必懂得甚麼是再生式收音 ) 。我也曾在家中用化學劑蝕造底板線路，雖然好像沒有甚麼成功個案。 但自從父親過世，我的前半生發生巨變，人生路途不再容易。眼見母親苦苦撐家，自己中五畢業卻未能升上數學班，為免留級，只好接受校方建議，升入生物班。教育制度要迫死一個十五六歲的少年人，當年實在太容易了。自此我的學業一落千丈。後來只能靠自學，在社會大學中花耗大量撐來的金錢資源，令自已在學術上得到證書。就是這樣，我從很久以前的年輕時代，就與我的第一興趣「電子」絶緣。 當年要玩電子，實在危險重 𡍺 。手中鉻鉄經常維持在 200 度以上，一沾手就燙傷；化學溶劑充斥腐蝕性，手指也可以溶掉。還未知如何找合適工具在底板上鑽孔。當年真是可謂不得其門而入。 數十年後，不知如何，又開始和這們學問結緣。 時至 今日，這東西已不再叫「電子」，已美名為 STEM 。這名詞充滿教育意味，即青少年應在科學 (Science), 科技 (Technology), 工程 (Engineering) 及 數學 (Mathematics) 等四方面均衡發展。 糖衣包裝得十分好，證明學者一定有出路。現今單片機工程已發展得十分成熟，普及，商品價格便宜。 STEM 在學校，在家中實踐已非難事。所以我最近做了幾個簡單實作，而我打算用 STEM 形式整理介紹出來。 今日就這樣，開始我 𡍺 回兒時夢想的電子時代，今日的現實成果。