صفحة 120 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 توصيل لوحة أردوينو

المفاهيم الأساسية

StandardFirmata: مكتبة يتم تحميلها على لوحة الأردوينو لتمكين برنامج بايثون من الاتصال بها والتحكم بها.

خريطة المفاهيم

```markmap

تطبيقات على المتحكمات الدقيقة

إنشاء نظام إنذار تسرب الغاز

تمارين تطبيقية

#### تمرين 1: بحث عن مخاطر الغاز

##### • البحث في الإنترنت عن أنواع مختلفة لمخاطر الغاز التي يمكن لمستشعر الغاز اكتشافها وتحليلها.

##### • عرض نتائج البحث.

#### تمرين 2: برمجة نغمات الإنذار

##### • تحليل كيفية إصدار الطنان الكهربائي لنغمات مختلفة كإنذارات للأنواع المختلفة من المخاطر.

##### • عرض الأفكار.

#### تمرين 3: استخدامات أخرى للطنان الكهربائي

##### • وصف الاستخدامات الممكنة للطنان الكهربائي بخلاف نظام الإنذار.

#### تمرين 4: مستشعر الغاز

##### • مراجعة المعلومات والإشارات التي يصدرها مستشعر الغاز.

##### • تعليل سبب زيادة عدد أطراف توصيله مقارنة بالمستشعرات الأخرى.

#### تمرين 5: تعديل نمط وميض LED

##### • تغيير نمط وميض الدايودات المشعة للضوء.

##### • تشغيل وإيقاف الدايود المشع للضوء الأخضر فقط ثلاث مرات ولمدة ثانية واحدة كل مرة.

#### تمرين 6: تعديل نمط صفير الطنان

##### • تغيير نمط صفير الطنان الكهربائي.

##### • إصدار صفير بتردد 220 هرتز لمدة 700 مللي ثانية.

#### تمرين 7: توسيع دائرة التحذير

##### • توسيع الدائرة لتحذير إضافي.

##### • إصدار الطنان تحذيراً إضافياً عند زيادة قيمة الغاز عن 100.

محاكاة وحدة مراقبة محمية زراعية

تنفيذ الدائرة في Tinkercad

#### • استخدام جهاز تحكم الأردوينو الدقيق.

#### • استخدام الدايودات المشعة للضوء (LED).

#### • استخدام المستشعرات.

وظيفة النظام

#### • مراقبة التغيرات البيئية:

##### - الحركة.

##### - درجة الحرارة.

##### - رطوبة التربة.

##### - وجود الدخان.

#### • إشعار المستخدم بالتغيرات.

متطلبات المشروع

#### 1. استخدام ألوان مختلفة للدايودات المشعة للضوء (LED) لكل مستشعر لتمييز نوع التغير.

#### 2. توسيع التصميم لإصدار رسائل في وحدة التحكم عند استيفاء الشروط (مثل: !Fire Hazard عند اكتشاف دخان).

إنشاء تطبيق سحابي لإنترنت الأشياء

الهدف

#### • مراقبة البيئة وجمع البيانات في الزمن الفعلي وإرسالها إلى منصة سحابية.

الأدوات المطلوبة

#### • بيئة التطوير المتكاملة للأردوينو (Arduino IDE)

#### • أداة جيت برينز بايتشارم (JetBrains PyCharm)

#### • منصة الحوسبة السحابية Binary IoT Cloud

أهداف التعلم

#### • استخدام البايثون وبروتوكول PyFirmata لبرمجة الأردوينو.

#### • تصميم دائرة لتطبيق إنترنت الأشياء باستخدام الأردوينو.

#### • مراقبة البيئة وجمع بيانات المستشعر في الزمن الفعلي.

#### • استخدام خدمة الويب لإرسال البيانات إلى منصة سحابية.

#### • مراقبة بيئة بعيدة عبر المنصة السحابية.

#### • توظيف بيانات المستشعر والبيانات السحابية لاتخاذ القرارات.

#### • التعرف على توسيع نطاق تطبيقات إنترنت الأشياء لحلول معقدة.

إعداد بيئة تطوير الأردوينو

استخدام بايثون في برمجة الأردوينو

#### • لغة C++ هي اللغة الرسمية لبرمجة الأردوينو.

#### • يمكن استخدام لغة بايثون عبر بروتوكول Firmata.

#### • بايثون لغة عالية المستوى وقوية بسبب مكتباتها الكثيرة.

#### • دور Firmata: توفير الاتصال بين الأردوينو وأوامر لغة البرمجة.

الخطوة العملية الأولى

#### • توصيل لوحة الأردوينو بمنفذ USB في الحاسب.

إعداد بيئة التطوير المتكاملة (IDE)

تنزيل وتثبيت Arduino IDE

#### • الانتقال إلى الموقع https://www.arduino.cc/en/software

#### • تنزيل أحدث إصدار متوافق مع جهاز التحكم الدقيق

#### • تشغيل برنامج التثبيت

تحميل مكتبة StandardFirmata

#### • فتح Arduino IDE عبر أيقونة البحث في الحاسب

#### • الذهاب إلى File > Examples > Firmata

##### • AllInputsFirmata

##### • AnalogFirmata

##### • EchoString

##### • OldStandardFirmata

##### • ServoFirmata

##### • SimpleAnalogFirmata

##### • SimpleDigitalFirmata

##### • StandardFirmata

##### • StandardFirmataBLE

##### • StandardFirmataChipKit

##### • StandardFirmataEthernet

##### • StandardFirmataPlus

##### • StandardFirmataWiFi

##### • test

#### • تحميل المكتبة إلى لوحة الأردوينو

توصيل لوحة أردوينو

تحديد منفذ الاتصال (Serial Port)

#### • الطريق: Tools (أدوات) > Port (منفذ) > Serial Ports (منافذ تسلسلية).

#### • مثال: COM4 (قد يختلف حسب الجهاز، مثل COM3 أو COM5).

#### • تسجيل رقم المنفذ لاستخدامه في برنامج بايثون.

الشرط الأساسي

#### • يجب توصيل لوحة الأردوينو (مثل Arduino Uno) بمنفذ USB في الحاسوب أولاً، وإلا لن يكون خيار Port فعالاً.

دور مكتبة Firmata

#### • تبقى مكتبة Firmata محملة على الأردوينو لتمكين برنامج بايثون من الاتصال به.

ماذا تعلمت

التعرف على مكونات جهاز التحكم الدقيق وبرمجته

قياس البيانات من مستشعرات الإدخال المختلفة

فهم كيفية عمل بيانات المستشعرات والخوارزميات معاً في البرمجة

استخدام استجابات التشغيل والاستجابات الآلية

تصميم دوائر إنترنت الأشياء باستخدام جهاز التحكم الدقيق في Tinkercad

برمجة جهاز الأردوينو باستخدام لغة لبنات التعليمات البرمجية في Tinkercad

المصطلحات الرئيسية

Gas Sensor / مستشعر الغاز

Soil Moisture Sensor / مستشعر رطوبة التربة

Pulse-Width Modulation / تضمين عرض النبضة

Temperature Sensor / مستشعر الحرارة

```

نقاط مهمة

• لتحديد منفذ الاتصال بلوحة الأردوينو في برنامج Arduino IDE، اذهب إلى Tools > Port > Serial Ports.
• رقم المنفذ (مثل COM4) يختلف من حاسوب لآخر، ويجب تسجيله لاستخدامه في برنامج بايثون.
• يجب توصيل لوحة الأردوينو بالحاسوب عبر USB قبل محاولة تحديد المنفذ، وإلا لن يعمل الخيار.
• مكتبة StandardFirmata تظل محملة على الأردوينو لتمكين برنامج بايثون من الاتصال به والتحكم فيه.

يمكنك الوصول إلى منفذ الاتصال من حاسوبك إلى لوحة الأردوينو بالضغط على Tools (أدوات)، ثم Port (منفذ). ثم Serial Ports (منافذ تسلسلية) كما هو موضح أدناه. عين منفذ الاتصال في هذا المثال إلى COM4. قد يختلف المنفذ في حاسوبك، فعلى سبيل المثال قد يكون COM3 أو COM5. تذكر أن تدون منفذ الاتصال، حيث ستستخدمه في برنامج البايثون للاتصال بلوحة الأردوينو.

توصيل لوحة أردوينو (أردوينو أونو) بمنفذ COM4. وإذا لم تتم بتوصيل جهاز الأردوينو بمنفذ USB في جهازك، فلن يكون خيار Port فعالاً.

This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. See file LICENSE.txt for further informations on licensing terms.

عند تشغيل جهاز تحكم الأردوينو الدقيق باستخدام لغة البايثون، سيبقى مكتبة Firmata مكتية لكي يتمكن برنامج البايثون الذي تكتبه من الاتصال بالأردوينو.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

يمكنك الوصول إلى منفذ الاتصال من حاسوبك إلى لوحة الأردوينو بالضغط على Tools (أدوات)، ثم Port (منفذ). ثم Serial Ports (منافذ تسلسلية) كما هو موضح أدناه. عين منفذ الاتصال في هذا المثال إلى COM4. قد يختلف المنفذ في حاسوبك، فعلى سبيل المثال قد يكون COM3 أو COM5. تذكر أن تدون منفذ الاتصال، حيث ستستخدمه في برنامج البايثون للاتصال بلوحة الأردوينو. توصيل لوحة أردوينو (أردوينو أونو) بمنفذ COM4. وإذا لم تتم بتوصيل جهاز الأردوينو بمنفذ USB في جهازك، فلن يكون خيار Port فعالاً. This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. See file LICENSE.txt for further informations on licensing terms. عند تشغيل جهاز تحكم الأردوينو الدقيق باستخدام لغة البايثون، سيبقى مكتبة Firmata مكتية لكي يتمكن برنامج البايثون الذي تكتبه من الاتصال بالأردوينو. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: StandardFirmata | Arduino 1.8.19 Description: Screenshot of the Arduino IDE showing the 'Tools' menu open, with 'Serial Ports' expanded. COM4 (Arduino Uno) is selected with a checkmark. The window shows menu options like File, Edit, Sketch, Tools, Help, and sub-options within Tools like Auto Format, Archive Sketch, Fix Encoding & Reload, Manage Libraries, Serial Monitor, Serial Plotter, and Firmware Updater. Below the menu, there's a section for Board selection (Arduino Uno) and Programmer selection (AVRISP mkII). Copyright information is visible at the bottom. Context: Illustrates how to select the correct serial port for connecting the Arduino Uno to the computer via the Arduino IDE software.