第六章 函式庫型模組
第六章 函式庫型模組
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6-1 模組說明
所謂的「函式」是指一組已經寫好的程式碼，對應不同的功能會有不同的函式，將所有相關的函式放在一個檔案中稱為函式庫。
本章所使用的「函式庫型模組」，主板無法從輸入/輸出腳位的電壓高低去獲取資料或要求模組動作，需要使用腳位來傳輸或接收一連串模組已定義好的脈波，跟模組做資料傳輸，我們只要使用廠商已經寫好的模組相關函式來讀取或寫入資料，例如：DHT11溫溼度模組、超音波模組、無源蜂鳴器模組等。
當我們使用積木程式操作這些模組時，積木內部已經包含相關的函式庫了，所以，不需要知道函式的程式內容也能輕易操作「函式庫型模組」。
6-2 可接至主板腳位
一般使用 D2 ~ D12
特殊模組如WS2812燈環模組需使用D6，LCD需使用A4、A5做I2C傳輸。
6-3 範例1：顯示溫溼度(DHT11溫溼度模組)
說明：
「DHT11溫溼度模組」能偵測環境中的溫度及濕度，電源開啟後至少需要等待1秒鐘，模組才會穩定，模組屬於單線式傳輸，只有用到一個傳輸腳，程式積木每次只能讀取一種數值，如果讀到的值為「nan」（Not a Number）表示讀取錯誤 ，讀取溫度或濕度後至少要延遲1秒才不會讀取錯誤。
將「DHT11溫溼度模組」的傳輸腳「Data」接到擴充板的「D2」數位腳位(如接線圖)。
接線圖：
程式碼：
執行結果：
6-4 範例2：LCD顯示溫溼度(LCD1602液晶模組+DHT11模組)
說明：
「LCD1602液晶模組」可顯示2列每列16個字母或符號(第一列為第「0」列；第一個字為第「0」格)，模組背面已插上I2C傳輸介面，I2C使用到兩個傳輸腳位(A4和A5)，在之前介紹的主板與模組連接時，一旦腳位被其他模組使用就無法再使用該腳位，這使得主板能連接的模組過少，而只要是I2C介面的模組，都能使用並聯的方式接在同一傳輸腳上，最多可達112個模組，每個I2C模組必需有不同的位址，已利與主板傳輸資料，「LCD1602液晶模組」的預設位址為「0x27」(0x代表27是十六進位)。
「LCD1602液晶模組」背面有個可用小十字螺絲起子調整的半可變電阻，可調整顯示文字的對比，如果看不到液晶螢幕上的文字，有可能是對比太低所導致。
※PS. I2C（讀音"I-squared-C"）
繼續上一個範例，將「LCD1602液晶模組」再接上主板，要注意模組的「SDA」腳位接主板的「A4」；「SCL」腳位接主板的「A5」，擴充板已將「A4」和「A5」獨立分別為「SDA」和「SCL」(如接線圖)。
接線圖：
程式碼：
執行結果：影片
※特別注意：LCD背面是KSRobot的模組其IIC位址為0x20無法在bDesigner中使用，需做以下修改(廠商提供)
※更新訊息：2021/03/21 bDesigner新版本已增加支援位址為0x20的IIC LCD模組。
6-5 範例3：角色說出物件距離(超音波感測模組)
說明：
一般汽車的倒車雷達就是使用超音波偵測距離，「超音波感測模組」有兩個圓筒的探頭，一個負責發射超音波，當超音波撞到物體反彈回來後，另一個探頭負責接收(超音波原理)，因此，超音波感測探頭和偵測物體距離不能小於2公分(依產品不同有所差異)。
「超音波感測模組」有4個接腳，除了2個電源腳位外，此範例將「Trig」為觸發超音波發射腳位接至主板「D2」，「Echo」為收到回訊的腳位接至主板「D3」(如接線圖)。
接線圖：
程式碼：
執行結果：
6-6 範例4：使用方向鍵轉動伺服馬達 (伺服馬達模組)
說明：
180度的伺服馬達內部除了有減速齒輪機構外，還有反饋裝置，可讓伺服馬達停在指定的角度(0 ~ 180度)，遙控飛機上牽動各個舵面角度就是使用伺服馬達，因此，伺服馬達又被稱為「舵機」。
「伺服馬達模組」有引出兩條電源線(紅線為VCC，棕線為GND)和一個信號輸入線(橘線)，其中信號輸入線是控制角度(0 ~ 180度)，正中間為90度，將信號線接至「D2」(直接將伺服馬達排線插到「D2」那組排針上即可)，為了節省電力，角度如果未改變盡量不要重複執行角度設定積木。
接線圖：
程式碼：
執行結果： 影片
依以下表格動作：
6-7 範例5：小星星歌曲(無源蜂鳴器模組)
說明：
蜂鳴器模組」依內部是否帶震盪源分為「有源蜂鳴器」和「無源蜂鳴器」，「有源蜂鳴器模組」輸入高電位(或低電位)時蜂鳴器發聲，聲音頻率是固定的，無源蜂鳴器會依輸入的方波頻率產生有音階和音高的聲音。
我們常見的音階，依序有「Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si」再接著就是高八度的「Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si」，要使用無源蜂鳴器積木指令需先指定「音高」，再指定「音階」。
將「無源蜂鳴器模組」的輸入腳「S」接到擴充板的「D2」數位腳位(如接線圖)。
PS. 如果蜂鳴器接上主板後會有雜音，請按擴充版上的「RESET」按鈕，重置Arduino主板。
接線圖：
程式碼：
執行結果：
無源蜂鳴器演奏出小星星歌曲。
6-8 範例6：環型燈依序點亮三種顏色LED(WS2812燈環模組)
說明：
「WS2812燈環模組」由12顆全彩LED所組成，每顆全彩LED內含紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色的LED，每個顏色可分別控制256種(0 ~ 255)亮度，模組除了二個電源腳位，還有一個資料輸入腳「DI」(Data IN)，積木已預設「DI」需接至主板的「D6」腳位(如下接線圖)。
因為要讓環型燈繞三圈，一圈12顆每次點亮一顆，所以需點亮LED共36次，使用「N」變數來計數，讓「N」從0計數到35，但點亮積木要指定第幾顆LED(編號0 ~ 11)，因此，使用「N除以12的餘數」來達到指定的0 ~ 11需求。程式中設定LED的狀態後，必須使用「讓WS2812發光」積木，主板才會將資料送出給環型燈。
接線圖：
程式碼：
6-9 範例7：文字跑馬燈+霹靂燈(Max7219矩陣LED模組)
說明：
使用「Max7219矩陣LED模組」積木，需另外擴展積木，點選Scratch主畫面左下「添加積木」圖示，並選取「Max7219矩陣LED模組」圖，在積木分類中的「Arduino積木」分類下會出現「Max7219矩陣LED模組」積木。
「Max7219矩陣LED模組」由8列8行共64顆LED所組成，模組兩側各有5個腳位，兩側的腳位有4個是共同的腳位，中間腳位兩側不一樣，左側中間腳位為資料輸入「DIN」須接至主板，右側中間腳位為資料輸出「DOUT」可串接下一個模組，因此，可由左至右串接多個「Max7219矩陣LED模組」，目前積木支援串接最多8個模組。
※PS. 多個矩陣模組串接時，將第1顆矩陣模組右側的5個腳位，拉至第2顆矩陣模組的左側5個腳位，以此串接下去即可。
依以下表格接線：
接線圖：
程式碼：
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