صفحة 203 - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 4: في مشروع الدرس الخاص بدائرة إشارات المرور لم يُستخدم الطرف 3V من لوحة المايكروبت، حسب معلوماتك، كيف تُشغّل الدايودات المشعة للضوء؟

الإجابة: س4: تُشغّل عبر أطراف الإخراج (P0, P1, P2)؛ فعند ضبط الطرف على HIGH يخرج جهد 3V فيمر التيار للـ LED ثم للـ GND فيضيء، وعند LOW ينطفئ.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: في مشروع دائرة إشارات المرور باستخدام لوحة المايكروبت، لم يتم استخدام الطرف المخصص للجهد 3V مباشرةً لتشغيل مصابيح LED. الفكرة هنا هي أن لوحة المايكروبت تحتوي على أطراف إخراج رقمية مثل P0 وP1 وP2. هذه الأطراف يمكن برمجتها لتكون في حالة HIGH (مرتفعة) أو LOW (منخفضة). عندما نضبط أحد هذه الأطراف على HIGH، فإنه يخرج جهداً كهربائياً قيمته 3 فولت. إذا قمنا بتوصيل دايود باعث للضوء (LED) بين هذا الطرف والطرف الأرضي (GND)، فإن التيار الكهربائي سيمر من الطرف (مثل P0) عبر الـ LED ثم إلى الأرض، مما يجعل الـ LED يضيء. وعندما نضبط الطرف على LOW، فإن الجهد يصبح صفراً تقريباً، فلا يمر تيار وينطفئ الـ LED. إذن الإجابة هي: **تُشغّل عبر أطراف الإخراج (P0, P1, P2)؛ فعند ضبط الطرف على HIGH يخرج جهد 3V فيمر التيار للـ LED ثم للـ GND فيضيء، وعند LOW ينطفئ.**

سؤال 5: ما الفرق الرئيس بين مُستشعر المسافة ومُستشعر الحركة؟ ثم ابحث في الإنترنت عن تطبيقات على استخدام هذه المكونات الإلكترونية.

الإجابة: س5: الفرق: مستشعر المسافة يقيس البُعد ويعطي قيمة، أما مستشعر الحركة فيكشف الوجود فقط. تطبيقات: (المسافة) ركن السيارات والروبوتات. (الحركة) الإنذار والإضاءة التلقائية.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** لنتذكر أولاً ما هو المستشعر: هو مكون إلكتروني يحول ظاهرة فيزيائية (مثل الضوء أو الحركة) إلى إشارة كهربائية يمكن للدوائر الإلكترونية قراءتها. **الخطوة 2 (الفرق الرئيسي):** مستشعر المسافة (مثل مستشعر الموجات فوق الصوتية): وظيفته الأساسية هي قياس المسافة الفعلية بينه وبين جسم ما. يعطي قيمة رقمية أو تماثلية تمثل هذه المسافة بالسنتيمتر أو المتر. مستشعر الحركة (مثل مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبي PIR): وظيفته هي الكشف عن وجود حركة في مجال رؤيته فقط. لا يعطي قيمة للمسافة، بل يعطي إشارة (HIGH/LOW) تشير إلى وجود حركة أو عدمها. **الخطوة 3 (التطبيقات):** بتطبيق هذه الوظائف في الحياة العملية: - تطبيقات مستشعر المسافة: تستخدم في أنظمة ركن السيارات المساعدة (لقياس المسافة بين السيارة والعائق)، وفي الروبوتات لتجنب الاصطدامات، وفي أجهزة قياس المسافات. - تطبيقات مستشعر الحركة: تستخدم في أنظمة الإنذار الأمنية (للكشف عن دخول شخص)، وفي أنظمة الإضاءة التلقائية (لإضاءة الغرفة عند دخول شخص)، وفي الأبواب الأوتوماتيكية. إذن الإجابة هي: **الفرق: مستشعر المسافة يقيس البُعد ويعطي قيمة، أما مستشعر الحركة فيكشف الوجود فقط. تطبيقات: (المسافة) ركن السيارات والروبوتات. (الحركة) الإنذار والإضاءة التلقائية.**

سؤال 6: كم عدد المكونات الإلكترونية التي يمكنك توصيلها بالطرف الأرضي في لوحة المايكروبت؟

الإجابة: س6: يمكن توصيل أي عدد من المكونات بالطرف GND لأنه أرضي مشترك لجميع أجزاء الدائرة (مع مراعاة عدم تجاوز حدود التيار المسموح).

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: الطرف الأرضي (GND) في لوحة المايكروبت، أو في أي دائرة إلكترونية، هو نقطة مرجعية مشتركة للجهد الكهربائي. يُعتبر الجهد عند هذا الطرف صفر فولت. الفكرة هنا هي أن جميع المكونات الإلكترونية في الدائرة (مثل المصابيح LED، والمقاومات، والمستشعرات) تحتاج إلى توصيل طرف منها بالجهد الموجب (مثل 3V أو أطراف الإخراج) والطرف الآخر بالطرف الأرضي (GND) لتكملة الدائرة الكهربائية ومرور التيار. نظراً لأن الطرف الأرضي هو نقطة مشتركة، يمكن توصيل أي عدد من المكونات به، حيث أن جميعها ستشارك نفس النقطة المرجعية (صفر فولت). مع ذلك، هناك نقطة مهمة يجب مراعاتها: لوحة المايكروبت (ومصدر الطاقة الخاص بها) له حد أقصى للتيار الكهربائي الذي يمكنه توفيره. إذا قمنا بتوصيل عدد كبير جداً من المكونات التي تستهلك تياراً عالياً في نفس الوقت، قد يتجاوز التيار الكلي هذا الحد، مما قد يؤدي إلى تلف اللوحة أو عدم عمل الدائرة بشكل صحيح. إذن الإجابة هي: **يمكن توصيل أي عدد من المكونات بالطرف GND لأنه أرضي مشترك لجميع أجزاء الدائرة (مع مراعاة عدم تجاوز حدود التيار المسموح).**

سؤال 7: في جميع مشاريع المايكروبت تُعرَف دالة باسم on_forever، فما وظيفة هذه الدالة؟ وما أهميتها؟

الإجابة: س7: وظيفتها تكرار تنفيذ الأوامر باستمرار (حلقة لا نهائية). أهميتها: تجعل المايكروبت يراقب المستشعرات ويحدّث المخرجات بشكل مستمر.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: في برمجة لوحة المايكروبت باستخدام بيئات مثل MakeCode، نلاحظ وجود دالة (أو كتلة برمجية) تُسمى `on_forever` أو `forever`. الفكرة هنا هي أن البرنامج العادي ينفذ الأوامر من الأعلى إلى الأسفل ثم يتوقف. ولكن في مشاريع المايكروبت، نريد عادةً أن يستمر الجهاز في العمل ومراقبة المدخلات (مثل المستشعرات) وتحديث المخرجات (مثل المصابيح أو الشاشات) باستمرار. وظيفة الدالة `on_forever` هي إنشاء حلقة تكرار لا نهائية. أي أن جميع الأوامر الموضوعة داخل هذه الدالة ستُنفذ مراراً وتكراراً، واحدة تلو الأخرى، إلى ما لا نهاية (أو حتى يتم إيقاف تشغيل الجهاز). أهميتها كبيرة جداً: - تجعل المايكروبت يعمل كجهاز تفاعلي مستمر. - تسمح له بمراقبة المستشعرات بشكل متكرر (مثل: هل تم الضغط على الزر؟ هل هناك حركة؟). - تسمح له بتحديث المخرجات باستمرار بناءً على قراءات المستشعرات (مثل: تشغيل إشارة مرور، أو عرض بيانات على الشاشة). بدون هذه الدالة، سينفذ البرنامج أوامره مرة واحدة فقط ثم يتوقف، مما يجعله غير مفيد للمشاريع التفاعلية المستمرة. إذن الإجابة هي: **وظيفتها تكرار تنفيذ الأوامر باستمرار (حلقة لا نهائية). أهميتها: تجعل المايكروبت يراقب المستشعرات ويحدّث المخرجات بشكل مستمر.**

ما الفرق الرئيسي بين مستشعر المسافة ومستشعر الحركة؟

• أ) مستشعر المسافة يكشف الحركة فقط، بينما مستشعر الحركة يقيس المسافة.
• ب) مستشعر المسافة يعمل بالأشعة تحت الحمراء، بينما مستشعر الحركة يعمل بالموجات فوق الصوتية.
• ج) مستشعر المسافة يقيس البُعد ويعطي قيمة رقمية، أما مستشعر الحركة فيكشف الوجود فقط ويعطي إشارة (HIGH/LOW).
• د) لا يوجد فرق، كلاهما يؤدي نفس الوظيفة.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: مستشعر المسافة يقيس البُعد ويعطي قيمة رقمية، أما مستشعر الحركة فيكشف الوجود فقط ويعطي إشارة (HIGH/LOW).

الشرح: 1. مستشعر المسافة (مثل مستشعر الموجات فوق الصوتية) يقيس المسافة الفعلية إلى جسم ما ويعطي قيمة رقمية (مثل 20 سم). 2. مستشعر الحركة (مثل مستشعر PIR) يكشف فقط عن وجود أو عدم وجود حركة في مجال رؤيته، ويعطي إشارة تشغيل/إيقاف. 3. الفرق الأساسي هو في نوع البيانات المخرجة: قيمة رقمية مقابل إشارة ثنائية.

تلميح: فكر في نوع المعلومة التي يقدمها كل مستشعر للدائرة الإلكترونية.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

كم عدد المكونات الإلكترونية التي يمكن توصيلها بالطرف الأرضي (GND) في لوحة المايكروبت؟

• أ) يمكن توصيل مكون واحد فقط بالطرف GND.
• ب) يمكن توصيل أي عدد من المكونات بالطرف GND لأنه أرضي مشترك، مع مراعاة عدم تجاوز الحد الأقصى للتيار الذي تستطيع اللوحة توفيره.
• ج) يمكن توصيل مكونين فقط، لأن الطرف GND يحتوي على منفذين فقط.
• د) لا يمكن توصيل أي مكونات بالطرف GND مباشرة، بل يجب استخدام مقاومة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: يمكن توصيل أي عدد من المكونات بالطرف GND لأنه أرضي مشترك، مع مراعاة عدم تجاوز الحد الأقصى للتيار الذي تستطيع اللوحة توفيره.

الشرح: 1. الطرف الأرضي (GND) هو نقطة مرجعية للجهد (صفر فولت) مشتركة بين جميع أجزاء الدائرة. 2. يمكن توصيل الطرف السالب (الكاثود) لأي عدد من المكونات (مثل LED، مقاومات، مستشعرات) بهذا الطرف لتكملة الدائرة. 3. القيد الوحيد هو السعة الكلية للتيار: مجموع التيارات من جميع المكونات يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى الذي تستطيع لوحة المايكروبت أو مصدر الطاقة توفيره.

تلميح: تذكر أن الطرف الأرضي هو نقطة مرجعية مشتركة في الدائرة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما وظيفة الدالة `on_forever` في برمجة لوحة المايكروبت، وما أهميتها؟

• أ) وظيفتها تشغيل اللوحة مرة واحدة فقط عند الضغط على زر التشغيل. أهميتها توفير الطاقة.
• ب) وظيفتها تكرار تنفيذ الأوامر الموضوعة داخلها باستمرار (حلقة لا نهائية). أهميتها: تجعل المايكروبت يراقب المستشعرات ويحدّث المخرجات بشكل مستمر.
• ج) وظيفتها تعريف المتغيرات المستخدمة في البرنامج. أهميتها تنظيم الكود.
• د) وظيفتها إيقاف تشغيل اللوحة بعد فترة زمنية محددة. أهميتها منع ارتفاع درجة الحرارة.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: وظيفتها تكرار تنفيذ الأوامر الموضوعة داخلها باستمرار (حلقة لا نهائية). أهميتها: تجعل المايكروبت يراقب المستشعرات ويحدّث المخرجات بشكل مستمر.

الشرح: 1. البرنامج العادي ينفذ الأوامر من الأعلى إلى الأسفل ثم يتوقف. 2. دالة `on_forever` تنشئ حلقة تكرار لا نهائية. كل الأوامر داخلها تُنفذ مراراً وتكراراً. 3. أهميتها: تمكن المايكروبت من العمل كجهاز تفاعلي مستمر، لمراقبة المدخلات (مستشعرات) وتحديث المخرجات (مصابيح، شاشات) باستمرار، وهو أمر أساسي للمشاريع التفاعلية.

تلميح: فكر في ما يحدث للبرنامج العادي بعد تنفيذ جميع الأوامر مرة واحدة.

التصنيف: تعريف | المستوى: متوسط