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\documentclass[12pt,a4paper]{article}
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\usepackage[top=0.75in, bottom=0.75in, left=0.75in, right=0.75in]{geometry}
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\lstset{ % General setup for the package
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language=C,
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\setCJKmainfont{TW-Kai}
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\setCJKmonofont{Noto Sans Mono CJK TC}
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\author{1082B0006 林宏信}
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\title{}
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\begin{document}
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\begin{titlepage}
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\begin{center}
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\Huge
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\textbf{國立臺北科技大學}
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\textbf{學生實習心得報告}
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\textbf{}
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\begin{flushleft}
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\large
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學期：110 學年度第 2 學期\\
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科別：智慧自動化控制科 \\
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班級：三年級 \\
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學號：1082B0004、1082B0006 \\
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姓名：劉予安、林宏信\\
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課程名稱：機電整合與實習\\
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授課老師：李政宏 博士\\
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\end{center}
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\end{titlepage}
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\section{單元名稱：LED 特效燈}
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\section{實習設備與材料}
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\begin{table}[h!]
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\begin{center}
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\begin{tabular}{c|c|c|c}
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\toprule
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項次 & 品名 & 數量 \\
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\midrule
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1 & Arduino & 1 \\
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2 & LED & 8 \\
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3 & 按鈕 & 4 \\
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\bottomrule
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\end{tabular}
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\end{center}
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\end{table}
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\section{實習步驟}
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這次的實作是要製作一個可透過按鈕切換不同模式的特效燈，每個特效運用 8 個數位 LED 做出各式的效果。這個實作在一開始的設計就有一個需要注意之處：由於按鈕可能在任何時間被按下，然而一個模式跑的過程需要時間，若沒有特別設計，就會需要使用者按著按鈕直到一個模式的週期結束，而這是不佳的使用者體驗。因此我在此運用與第一次實作相同的技巧，用計時器來取代 delay，達到非阻塞的設計。
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首先是切換模式的函式，本函式運用靜態區域變數 last 儲存前一個狀態，在按下按鈕時，將其設為對應的模式並回傳。
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\lstinputlisting[linerange={41-51}]{week4-4.ino}
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接著即是程式的主迴圈，每次依據現在的模式，呼叫對應的函式。
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\lstinputlisting[linerange={103-118}]{week4-4.ino}
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接著是這個程式最特別之處：call\_interval。這個函式會每隔 DELAY 的時間，執行傳入的函式指標 f。雖然目前是使用固定的 DELAY 常數，但這個函式可以透過多接受一個參數，來改變要等待的時間，就可以實現不同的模式跑不同的 delay。藉由 call\_interval 函式，各模式燈光控制的函式就可以簡化為一個單次執行的程式。
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\lstinputlisting[linerange={26-33}]{week4-4.ino}
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最後就是三種模式各別的控制函式，每個函式會接受一個 clk 或 value 的參數，用來代表目前執行到第幾次。首先是二進位模式，我使用右移運算元來將數字除二，接著再取餘，即可用一行程式碼做出二進位的燈光。
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\lstinputlisting[linerange={57-61}]{week4-4.ino}
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格雷碼則是先將輸入用格雷碼的公式運算後，代入前面的二進位程式。
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\lstinputlisting[linerange={63-65}]{week4-4.ino}
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最複雜的則是隨機點亮燈光的程式，由於一個燈光點亮後會持續 3 個週期，因此需要用變數儲存每個燈的狀態。我運用一個陣列來存每個燈光剩餘的「血量」，0 代表不亮，大於 0 則代表亮，每個週期會將亮著的燈血量減一。接著是隨機點亮的程式，使用 do while 迴圈，在選到沒亮的燈前，會不停抽選燈，將其點亮。
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\lstinputlisting[linerange={71-95}]{week4-4.ino}
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\section{問題與討論}
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在 get\_mode 的地方仍然有個小 bug：當按著比較前面的按鈕時，同時按後面的按鈕，會讓後面的按鈕觸發。如按著 B4 還沒放開時，同時按下 B1，這時模式會被切為 1 號模式；但反之按著 B1 時按下 B4，仍然會是 1 號模式。這是由於程式是由前往後檢查，找到一個按下的按鈕就會回傳。但由於只要按鈕按著就會不停的重設計數器，要等到放開所有按鈕，燈光才會開始動作，經過評估沒有必要設計更複雜邏輯來解決。
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\section{心得與建議}
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這次的實驗過程體驗到了一個不斷讓程式碼精進的過程，從一開始的原型開發，專注在功能的實作，接著不斷的簡化、重構程式碼，使其愈加精鍊，最後得到了相當簡潔的程式碼，這樣的過程給了我很大的成就感。
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\pagebreak{}
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\section{完整程式碼}
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\lstinputlisting{week4-4.ino}
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\end{document}
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