使用 Arduino 程式庫讀取新版 DHT11 溫濕度模組出錯的原因

DHT11 是許多人都用過的溫濕度模組, 不過在 2017 年 3 月時 DHT11 開始供給新版本的模組, 舊版模組就停產了。新版模組可說是功能加強版, 可偵測的範圍變大, 而且溫度也可以提供到小數 1 位。不過就是因為這小數 1 位, 如果您是使用 Arduino Playground 的程式庫讀取溫濕度, 遇到新版的 DHT11 模組就會發生校驗不正確, 幾乎無法讀取溫濕度的情況。

會出現這樣的問題, 主要是因為從 DHT11 讀取到的資料共 5 個位元組, 依序是相對濕度的整數部分、小數部分, 攝氏溫度的整數部分、小數部分, 以及由前面這 4 個位元組相加所得到的校驗值, 在程式庫中就是 bits[0]~bits[4]。不過由於舊版 DHT11 的濕度與溫度精確度都只到整數, 不會有小數, 也就是 bit[1] 和 bit[3] 永遠為 0, 所以程式庫中計算校驗值時就偷懶的只把 bit[0] 和 bit[2] 相加, 如以下所示：


當遇到溫度有小數部分時, 上列程式最後一行的校驗值檢查就一定不相等, 所以就無法正確讀取溫濕度了。要解決這個問題很簡單, 只要在計算校驗值時乖乖的把 4 個位元組相加就可以了：


雖然市面上可能還有為數不少的舊版模組, 不過我自己最近買到的就是新版的模組, 還差點因為這個問題以為買到了瑕疵品。大家可以先修改程式庫, 這樣不論新舊版模組都不會有問題。

製作給 Arduino PCM 程式庫使用的聲音資料

使用 Arduino PCM 程式庫需要一個儲存聲音數位化後的資料陣列, 這個陣列的內容就是以 8KHz 頻率取樣的樣本, 為了讓你自己的聲音檔可以轉換成此陣列格式, 可以合用兩個工具：Audacity 和 EncodeAudio (這個網頁有 Mac OS 和 Linux 版), Audacity 可以把音樂檔轉成 8KHz 單聲道, 而 EncodeAudio 可以把轉好的聲音檔案轉成所需的資料陣列。

首先使用 Audacity 匯入原始的聲音檔, 然後改成單聲道：

再從左下角將取樣頻率改為 8000, 也就是 8KHz：

之後就可以匯出聲音檔案：

儲存時存檔類型請選『WAV 16-bit PCM』

接著請執行 EncodeAudio, 指定要使用的聲音檔案：

轉換完成它會把資料複製到剪貼簿中：

接著用編輯器開啟使用 PCM 程式庫的檔案, 把其中的聲音資料陣列內容換掉就可以了：

解決 PCM 播放與 Servo 程式庫衝突的問題

由於同事在製作使用伺服馬達的六腳機器人專案, 想要讓機器人遇到障礙物時可以用喇叭播放驚恐的聲音, 因此就利用了善心人士寫好的 PCM 播放程式庫, 不過一用才知道, 原來 Servo 程式庫和 PCM 程式庫都用到了 Arduino UNO 上的 Timer, 因此無法共存。研究了一下發現, Servo 會用到 Timer1 產生中斷送出給伺服馬達的方波訊號, 而 PCM 程式庫為了播放 8KHz 的聲音, 同時用了 Timer1 和 Timer2, Timer1 負責每秒產生 8000 次中斷, 每次中斷切換下一個 PCM 採樣值, 而 Timer2 則負責將 Sample 資料以 PWM 方式送出給喇叭發聲。兩個程式庫都用到了 Timer1, 如果混在一起用, 連編譯都不會過。即使編譯會過, 程式也無法正常運作, 因為兩個程式所需要的 Timer1 頻率根本不一樣。

為了解決問題, 必須有一方讓出 Timer1 給對方使用。討論之後發現, 機器人遇到障礙時可發出聲音後再繼續動作, 並不一定要邊發出聲音邊動作, 所以決定修改 PCM 程式庫, 把 Timer1 讓出來, 改成用很單純的迴圈搭配 delayMicroseconds(), 每 125μs 切換 PCM 採樣值發聲, 問題就解決了。修改過的程式庫可在這裡下載, 如果您也有一樣的困擾, 也許可以試用看看。

有關 Timer, 可參考這一篇文章, 有簡明易懂的說明, 並且整理了常用的程式庫所佔用的 Timer, 如果你的程式遇到怪現象, 例如使用了 tone() 函式後, 3 和 11 腳的 PWM 就失效, 很可能就是 Timer 的問題。

Windows 上 Python2/3 共存的最簡單方式

我真是後知後覺, 原來在 Windows 上從 Python 3.3 之後就提供了 Python launcher 工具程式, 可以讓你用 "py -版本" 的方式執行 Python 2 或是 Python 3 的直譯器。而對於套件管理軟體 pip, 也可以使用 pip2 或是 pip3 來區別管理 Python 2 與 Python 3 的套件：

Windows 下如何清除 DNS 快取與 NetBios 快取

平常我們再使用網路時, 可以直接透過主機名稱, 向是 www.yahoo.com.tw 瀏覽網頁, 或是透過區網中的電腦名稱直接連線, 例如我的主機電腦名稱叫做 tom, 就可以在檔案總管直接瀏覽 \\tom 察看分享的資源, 前者靠的是 TCP/IP 中的 DNS 名稱對應, 幫你從名稱找到對應的 IP 位址；後者靠的是微軟的 WINS 服務從 NetBIOS 協定使用的電腦名稱對應到 IP 位址。這兩種位址對應的資訊都會由系統快取下來, 後續再遇到相同的名稱實際不需要重新透過較繁瑣的查詢程序, 而可以直接從快取中找出之前查到的 IP 位址來使用。

但是當電腦在不同的網路中切換時, 比如說辦公室中有兩個以上的無線網路, 當你從 A 無線網路切換到 B 無線網路時, 系統還是會從快取中取得之前查詢的 IP 位址, 就可能會導致同樣以檔案總管瀏覽 \\tom 時卻無法連線的問題。這時我們可以先清除快取, 強迫讓系統重新查詢。要做到這件事, 必須以管理員身份執行『命令提示字元』(也就是 cmd.exe), 並透過以下指令清除 DNS 服務的名稱對應快取內容：

C:\WINDOWS\system32>ipconfig /flushdns

Windows IP 設定

成功清除 DNS 解讀器快取。

如果要清除 WINS 服務的 NetBIOS 名稱快取, 則要使用以下指令：

C:\WINDOWS\system32>nbtstat -R
順利清除和預先載入 NBT 遠端快取名稱表格。

Windows 10 下切換私人/公用網路的方法

許多人都遇到找不到切換 Windows 10 中私人/公用網路的設定, 其實很簡單, 只是現在沒有直接的選項, 而是必須以切換『讓此電腦可供探索』的方式來變更, 開啟『讓此電腦可供探索』就是私人網路, 關閉該選項就是公用網路。詳細設定過程就是先進『控制台』：

選取『網路與網際網路』：

我要改的是無線網路設定, 所以選『Wi-Fi』：

再按一下出現的無線網路名稱：

根據要切換成私人或是公用網路, 開啟或關閉『讓此電腦可供探索』選項即可。

使用 SSD1306 晶片控制的 OLED 顯示模組

由於 OLED 顯示實在很有科技感, 所以我測試了這一款從淘寶買到的模組, 賣家其實有提供一堆資料,包含 Arduino 可用的函式庫, 我自己測試時是採用 Adafruit 的 Adafruit_SSD1306 函式庫, 不過在使用這一個函式庫時有幾個注意事項：

1. 它需要使用到 Adafruit 的另一個函式庫 Adafruit GFX graphics core library 才能運作, 這個函式庫是 Adafruit 所有繪圖類函式庫的核心。
2. 我所買到的模組是使用 I2C 傳輸介面, 但是它的 I2C 位址和 Adafruit 自己賣的不一樣,經檢測後發現我的模組是 0x3C,如果你購買時買家沒有提供相關資訊,也可以接上 Arduino 後, 用 i2c_scanner 程式幫你搜尋。並修改範例中  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D);的 0x3D 為你模組的 I2C 位址。
3. 必須修改函式庫中的 Adafruit_SSD1306.h 檔, 根據你模組的解析度調整取消對應的註解：
   

   #define SSD1306_128_64
   //   #define SSD1306_128_32
   //   #define SSD1306_96_16
   

這樣就可以讓 OLED 模組正常運作了。