使用差動雙投擲計時器應用於時鐘製作之研製

minecraft是一款我認為設計得相當好的遊戲，透過簡單方塊的堆積，讓你組出任何你想要的內容；而紅石又是其中最有變化的物件，可以模擬出許多數位電路的行為，老實說基本的邏輯設計課程應該可以用minecraft當作輔助教材(XD)。

minecraft升級到1.5之後，多了很多新的紅石元件，其中包括可以測定日光強度的日光sensor，讓我們有機會在minecraft當中，實現時鐘的功能。
之前已經有相當多相關的設計，包括直接用sensor輸出信號接在redstone lamp(1)，及用長線分離出各時段的信號(2)等。

因為sensor輸出信號在白天呈現山形，第一種時鐘，共有上午和下午時會呈現相同的時間、計時非線性、晚上也只能顯示為晚上而非確切時間等問題；第二種則需要相當大的空間和電路，在一般server不用creative mode難以實現。

這裡我們就要設計的是，能夠線性計時，利用daylight sensor來校正，同時體積儘量小的設計。

最終設計的minecraft時鐘共有兩個主要部分，分別為：差動雙投擲計時器、雙比較器實現計數器(counter)．本文將分為以下幾個部分：
1. minecraft 時間及sensor介紹：
2. 差動雙投擲計時器之設計：
3. 雙比較器實現計數器之設計：
4. 設計展示：
5. 相關設計：

1. minecraft 時間及sensor介紹：

minecraft一天有現實的20分鐘，共分為24000個基本時間單位ticks，ticks設為0時相當於每日早上６點。sensor的部分，固定每天22500ticks到13500ticks會發出信號，其他時間則不發射，信號強度依日光強度有所不同。
詳細資料請參考：(3)minecraft wiki daylight sensor。

2. 差動雙投擲計時器之設計：

過去minecraft上常難以實現長時間的delayer，可行的辦法包括用rail+detect rail、dispensor+蜘蛛網、鐵路+流水回收(4)等、活塞循環(5)等；但一般rail+detect rail需要相當大的面積來達成長delay，一般大小下delay只有約10-20秒，且重登入時不容易reset；dispensor+蜘蛛網、鐵路+流水回收則不夠精確，delay時間的可調長度與可調精度不佳；活塞循環相較之下較為可行，但拉到四角的紅石信號容易造成信號線相當複雜，一般體積也較大。 

本文提出之差動雙投擲計時器，除了能精確計時外，還具有容易reset、停止、可調長度相當廣及所佔體積相當小等好處，主要的參考來源為「SCAMP全自動造山機」(6)。 

雙投擲器將兩個投擲器相對，驅動一個投鄭器即會將內容物送至另一個投擲器內，透過1.5版新增的比較器，偵測投擲器是否內含物品，驅動比較器製成的振盪器(圖左)，即可自動將一投擲器(下稱發射端)的物品送到另一側(下稱預備端)，調整投擲器內的物品數量和振盪器的頻率，可以調整輸出變化的時間，由於comparator的delay不明，粗估送完的時間方式為，投擲器內的物品數量*(Osc. Delay)，實測上兩個repeater調最長，17個物品送完的時間是30秒。

理論上可以在另一邊複製相同的振盪電路，將一側電路的輸出鎖住另一方向的repeater，達到來回振盪的功能，但如下圖，repeater要鎖住的方向不同，這樣的設計會讓電路變得相當大；同時兩邊都是相同的振盪頻率，實用上不容易做到校正的功能。


新架構加入另一套雙投擲計時器，兩計時器互鎖，當A方鎖住B方時(A方的Q值為1)，A方輸出和B方預備端是否含物品的信號通過AND閘，驅動高速振盪器，將物品送回發射端。

運作包含五個相位：
1. A方發射端將物品送入預備端，B方預備端高速送物品回發射端。
2. B方預備端送完，高頻振盪器停止。
3. A方發射端送完，B方發射端解鎖，使A方輸出鎖住，並啟動A方預備端高頻振盪器。
4. A方預備端送完，高頻振盪器停止。
5. B方發射端送完，A方發射端解鎖，使B方輸出鎖住，並啟動B方預備端高頻振盪器，回到相位一。

最後則是控制信號的部分，可以透過強制將A/B方鎖住信號設在1來達成開關計時器的功能；但要注意的是，repeater的鎖住是鎖在 0或1，如果鎖在1的話，會使雙投擲器進入來回投擲的不穩定狀態；因此我們要在控制信號的輸入處，加入一個由輸出控制的鎖，以避免上述狀況的發生，詳細如下圖所示。
完成之雙投擲計時器所佔面積為10*8*3，相當compact，理論上的最長delay時間估計為2032秒左右

3. 雙比較器實現計數器之設計：

由於上述差動雙投擲計時器的輸出端，只能隨時間輸出長週期的1/0信號，因此輸出端先接入一個上升/下降緣檢測電路(edge detector)，產生短脈衝；再接入計數器計算短脈衝的數量，以達成隨不同時間輸出不同信號的能力。

這裡狀態機的設定參考(7)的設計，功能考量，我們只取其中的down counter跟重設的能力，同樣由雙比較器維持信號強度，每一個脈衝進來，經比較器產生強度一的信號，使狀態強度減小一，達到狀態記錄。
實作上計數器記錄的是計時器發出多少次信號；在這裡我們用來記錄經過多少時間，在日間感測器開始運作之後，到日落的時間為15000ticks=12.5分，晚上感測器則是9000ticks=7.5分，分別需要記錄12, 7個狀態。

為了reset計數器，我們需要特定強度的信號，當然也可以用強度15的信號reset，但這樣會加大計數器的體積；這部分使用箱子+comparator產生，並利用另一個信號為15的信號相減，來產生所需的強度。
以日間計數器需設到強度12的信號，箱子要放345－460個物品。
以日間計數器需設到強度7的信號，箱子要放921－1036個物品。(雞蛋的話請除4)
這個用骨粉來放最容易了。

4. 設計展示：

最終時鐘設計如下圖所示：

中央的日光偵測器為核心，左右各為一套雙投擲計時器，分別在日、夜時工作(左日右夜，不想看到紅石電路請自己拉到地底=w=)；計時器Q+輸出經edge detector進到計數器-1端，Q-經edge detector到對方計數器reset端；上方為夜間計數器，七個狀態；下方為日間計數器，12個狀態；有一些些調整是在鎖住sensor信號跟接到計數器的部分，都是為了讓體積更小。

稍微提一下，因為在雙投擲計時器，鎖住控制信號的那一方(Q-)，在計時器被鎖住時，其輸出為0，如圖中左邊上半的狀態，因此在停止工作的瞬間，會有一個negative edge pulse，利用negative edge detector偵側這個信號幫另一方重設。
開始計時的時候，Q-端會先變1，然後30秒後換Q+端變1，再30秒Q+變0；因此從Q+端接到計數器減一端的detector同樣是negative edge detector。

這大概是整體時鐘的設計了，每個一紅石燈的信號可以自行拉線到想顯示的方式上；就我所知，這是目前能線性計時，同時體積最小的設計。

5. 參考資料：

(1)Basic Minecraft Clock Using 13w01a "Daylight Sensors"
http://www.youtube.com/watch?v=2x-l0owQGF0
(2)WORKING 12-HOUR CLOCK IN MINECRAFT
http://www.youtube.com/watch?v=1-ylYISMAck

(3)daylight sensor
www.minecraftwiki.net/wiki/Daylight_Sensor
(4)Minecraft clocks (6min)
http://www.youtube.com/watch?v=Rz1Qxbh3_XI
(5)Minecraft : Piston clock for long delay
http://www.youtube.com/watch?v=M19UQ5Y_wzQ
(6)The SCAMP: How it Works, and How to Use It
http://www.youtube.com/watch?v=vBpPKVwIwP4
(7)Decimal Counter with Comparators [Tutorial] Minecraft 1.5
http://www.youtube.com/watch?v=J7mRNZXshCQ

(有電)星際爭霸戰-闇黑無界Star Trek XII

以下有電，不想被電請慎入。





上星期五上映的ST12，身為老trekkier當然不能錯過，而且同樣JJ abrams導的ST11是部還不錯的作品，立馬星期六就去看了。
我對這部電影的評價其實普普，遠遜於ST11的表現。

ST11至少有個另一條時間線影響現在這條，Nero復仇、Spock融入人類社會、Kirk成長為艦長的主線劇情在，但ST12就沒什麼主線，Khan幹嘛沒事大發神經不怎麼提，頂多從禁閉室一小段對話裡看到一些原因。
我本來期待Khan可以從大反派漂白為正派的機會，畢竟大多數人沒有接觸過原初系列，大部分進場的人連Khan是誰都不知道吧，可能有些人看過ST2，至少知道他是個反派，但我的經驗這種人已經非常少，更別提看過TOS裡Khan被流放的過程。

沒想到他一拿到無畏級星艦，很高興的想要試試新武器，又變成大反派了…老實說上一集都玩過修改時間線的梗，這裡就沒什麼發揮，頂多讓老Spock出來充充場面，但他講的話有影響劇情，或是幫助打敗Khan嗎？也沒有，他只說Khan很危險。
我反而會期待老Spock指出Khan極端危險，然後小Spock為這個時間線的Khan辯護，劇情更刺激，也可以思考壞人到底為什麼要當壞人…，然而ST12沒有這樣做，這部Khan堪稱ST電影最帥反派，卻有種沒靈魂為反而反的感覺，滿可惜的。

動作場面太多，讓人目不暇給，卻也少了讓人思考的橋段。
例如ST11在Spock被換下來後，總要在傳送室有個沉思的片段，讓人體會他心裡的矛盾，或者在小林丸事件後，讓Krik和Spock在聽證會上，沒有誇張的音效，只有兩人觀念的衝突；但ST12幾乎是從頭就一直是大場面，一點思考的時間都沒有，拆個魚雷都要搞得那麼緊張，沒必要啊。
當然反過來說，這部也沒什麼觀念要讓觀眾去體會…
這部的預告片，一直反覆強調派克對Kirk說的那番話：「你所做的每個決定都會影響到你及所有人的性命」可是電影裡看不出來，只有Spock跟Kirk反覆爭論個人性命與整體規則的差別；直到Kirk最後轉頭說：「I'm sorry」，可是我看不出他錯在哪？他並沒有恣意行事、也不像開頭那樣胡搞瞎搞，廣告想表達的在電影裡完全看不到，也許當ST11的廣告說詞還好一些。

最後則是電影裡面不合理之處有點多，這部分有些跟我是老trekkier有關。
例如就我知道，star trek原初設定是類似當年歐洲大航海的規模，曲速從一顆星到另一顆星費時要幾天不等，橫越聯邦甚至要以月來算；無論是ST11或ST12，為了求劇情的速度感，這個時間要不是短了很多(ST11, 地球->瓦肯)，就是短得有點誇張，ST12, Qo'noS->地球甚至只花了幾分鐘的感覺。
那ST6企業號花了大半天橫越Klingon帝國是橫越心酸的嗎？中立區根本就不用設計了，莫名奇妙就飛到別人星球了，開著飛船拆別人家，先生我記得聯邦對Klingon一直都是劣勢，直到Qo'noS衛星爆炸雙方才和解啊，怎麼這集klingon變得超弱的感覺。

整部電影裡Klingon的角色不明，Qo'noS的劇情也不是很必要，頂多是出來讓Khan出來電一下Klingon，也許是要強調Khan過人的能力？但對新看的人來說，他們也不知道Klingon在戰鬥上的天生優勢，只會覺得是Khan在開無雙。

另外還有個表現手法的問題，雖然說真實情況大概相差不遠…
從ST11之後，我覺得開始強調爆炸炸穿艦體的動態畫面，有可能是成本之類的考量，在前10部裡比較少這樣的畫面，特別是Abrams好像又特別喜歡拍人從艦體被吸到太空中的畫面，這次更扯，甚至被吸到曲速空間的畫面都出現了…，而且還是有些重點式的體調，看多了就會覺得有點不舒服。

整體看下來，我覺得ST12特效做足了，卻沒什麼內涵；看一部爽片可以，但以我的立場我會說：這不是ST……。

Office-Word系列：2.段落設定

我還記得林教授在這個section上有一句我印象深刻的告戒：「文件內，不應該出現兩個連續的空白，不應該出現兩個連續的換行符號Enter」
這是為什麼，因為Enter代表的是「換一個段落」，我們本來預期分段落的時候應該有一些格式的設定，連續兩個Enter，等於是中間插了一個沒有內容的段落，在排版上會有一些很棘手的問題。
例如：通常我們在段落的尾巴接下一個段落的標題時，都會加上一個空行，如下所示：

我是上一個段落的結尾。

我是下一段落的標題：

通常大家會這麼做：

我是上一個段落的結尾。
「這裡會插入一個Enter，產生空行」

我是下一段落的標題：

如果上一個段落多打了幾行，讓結尾停在一頁的最後時，會怎麼樣？下一頁會多出一行空白
要一頁一頁去檢查嗎？這樣一百頁的文件就要改很久，而且你每改一次內容，就要再檢查一篇。但很囧的，甚至連我們系上所謂「論文範本」也是這樣寫的。這就是段落：總管了文字行與行、段與段之間的關係出場的時候了。
在這個部分，設定都是跟著段落走的，但個人強烈建議，為了文件格式統一，最好以樣式為單位去設定；在設定樣式「1. 在樣式庫的樣式上按右鍵，選擇修改，改成你要的樣式即可。」時，選左下角的「格式」-「段落」去設定。

第一部分：縮排與行距：

縮排是文字和頁面左、右邊界的距離，行距…就是行距嘛
縮排中，比較特殊的是指定方式「第一排」或「凸排」，讓每個段落的第一排會自動空一定長度，這個也是滿常用的功能，拜託不要自己手動輸入空白。

剛剛提過每段接到下一個標題的問題，解決方式是在行距的設定，有兩種方法：
1. 是設定標題的段落：例如把「標題一」的段落，設定「與前段距離」為一個行距，這樣不需要輸入一個enter，也可以多空出一個空間。
2. 是設定內文的段落：設定「與後段距離」為一個行距，然後勾選「相同格式時不加上間距」
兩種方法都會避免上述當前段落剛好在這頁尾部結尾的問題，大家可以自己試試看；當中的差別是，第二種方法對所有標題都會生效，就文件的彈性來說，第一種方法比較好一點。

第二部分：分行與分頁設定：

這裡面我覺得比較常用的幾個功能
1. 「widow orphan control」，中譯是「遺留字串控制」。
遺留字串指的就是：某段落最後一行文字落到下一頁獨自一行，或是某段落第一行落在上一頁最後一行；這兩種在文件裡都是不允許的，只要打開遺留字串控制，word就會自動幫你調整（不截圖，自己試），下一頁出現遺留字串的時候，自動幫你加一行過去。
同樣的，請不要自己調整，那不working smart.
2. 「與下段同頁」、「段落中不分頁」，這個大概不太需要解釋，是設定標題的時候用的，這樣就不會出現，獨留標題在某頁最後，或是標題第二行跑到下一頁的狀況了。

第三部分：中文印刷樣式：

這裡的功能好像就不太常去設定了，有碰到再說。

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以上大概就是段落的概念介紹了，如果你只是要換個行，請用Shift+Enter，這代表換行而不換段落，在排版上有著截然不同的意思，大家一齊向「文件內，不應該出現兩個連續的空白，不應該出現兩個連續的換行符號Enter」為目標努力吧。

Office-Word系列：1.樣式庫與階層

前言：
Office word是我認為M$數一數二成功的產品之一，透過所視即所得的介面，讓人更能快速的編輯文件，市佔率至少超過90%；但是，如果是編個幾頁的文件，也許可以直接打一打即可，但要是要打個幾十到幾百頁的文件的話，就必須善用一些word本來的功能，確保無論如何修改，整份文件都能符合正確的格式。

個人其實也有在用LaTeX編一些文件，無論在排版的變化、格式化文件的引入、字型呈現、數學式的表現等，LaTeX許多功能是word完全無排匹敵的，這系列文章並不是試圖用word挑戰LaTeX的地位，只是介紹一些word常被忽略的功能，讓word在長文件上發揮它該有的效力。
會寫這篇文章，是因為約一年前，聽了台灣科技大學管理學院的林教授所開的Office相關課程，學了不少office的技巧；後來在研究所，看著學長們寫論文，發現會有效率使用word功能人不多，就把它寫下來，希望讓大家認識一下word許多強大之處；本文感謝林教授、及學長論文範本的指導。

事實上林教授所教的還有許許多多的小技巧、快捷鍵，但那實在太過瑣碎，我認為還是學概念比較重要，本文預期會分成下列幾個概念：

第一節：使用樣式庫
第二節：階層的概念
第三節：弄懂段落在幹嘛
第四節：管理好參考資料
由於word還有許多好用的功能，受限於作者太懶篇幅，先整理出這幾個比較重要的概念。

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第一節：使用樣式庫

我不知道大家打文章的習慣是什麼，但有可能是有什麼打什麼，有標題就建標題、有小標題就打小標，反正不過就是調調字體、調個大小，了不起加個編號或項目符號。
如果你編的是有100頁的文件，然後老闆說話了：「今天起床，我覺得你小標題的16號字不好看，請改成16.5號字」，如果是手動改當然也ＯＫ，但這樣不smart。
因此，編文件的時候請用未來更有效率的模式：樣式庫。

樣式庫位在word視窗的右上角，預設就有很多樣式可以用（雖然我猜大家通常都忽略它…）

我個人是覺得，文件內每一個部分，都應該是用樣式庫的格式設定，而不是手動修改的格式設定；這樣一來，每當你覺得文件哪個地方需要修改，只要修改樣式庫的格式設定，整篇文件的相同格式都會跟著變化，完全不同手動一行行修改。
我們現在就用一個「標題」，來看該怎麼好好使用樣式庫，首先是選到你要的變為標題的字，再選擇樣式庫內的標題字型，預設的標題字型很大，不符合你的樣式需求，這時候有兩種作法：
1. 在樣式庫的樣式上按右鍵，選擇修改，改成你要的樣式即可。 

2. 先修改好你要的樣式，反白後選擇「右鍵-樣式-更新標題樣式xxxxx」
如此一來就完成了格式的設定。

樣式庫提供了許多的樣式，右下角的展開按下去可以看到全部的樣式，基本上打一份文件絕對OK。
如果想要修改某個樣式，同樣也在樣式庫中修改，或者修改後，再右鍵選更新即可。
如果想要加上新的樣式，也只需要右鍵後選擇「另存為新的樣式」。

套用樣式庫大概是word長文件最基本的概念，之後所講的所有概念，都需要樣式庫才有最大效力，所以從今天開始，絕對不要再一行一行自己改了格式了。

第二節：階層的概念：

用過大綱模式（檢視-大綱模式）看文章嗎？
大綱模式其實是把文章內所有格式、圖片之類都去掉，只留下文字，你會發現所有的標題之類都不見了，只有文字；這就是大綱模式；據說是因為早期電腦還不夠強的時候，所視即所得的成本太高，因此編輯內文和格式是分開的，到最後再把大綱和格式結合在一起，成為完整的文件。

不過現在大綱模式好像都什麼都看得到了。

不過我覺得大綱模式最重要的還是裡面階層的設定：word預設有九個階層加上內文（雖然我壓根不覺得有人用得到這麼多層啦）讓各位使用；例如樣式庫就有「標題一」到「標題九」可以設定，其實很直覺，愈大的項目階層就愈高，通常字體也愈大XD。
大綱模式讓大家可以很快的確定文章的架構有沒有錯，只看階層一來確認大標題都有打上去，調整文件各部分的階層等，是個快速瀏覽文件的方式。