Physical Circuit - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 الدائرة المادية (Physical Circuit)

المفاهيم الأساسية

الدائرة المادية: تمثل هذه الصورة شكل الدائرة الفعلية.

خريطة المفاهيم

```markmap

تطبيقات على المتحكمات الدقيقة

إنشاء تطبيق سحابي لإنترنت الأشياء

أهداف التعلم

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

برمجة الأردوينو بالبايثون (pyfirmata)

الخطوات البرمجية الأساسية

#### 1. تثبيت حزمة pyfirmata

##### • الأمر في Terminal: pip install pyfirmata

#### 2. استدعاء المكتبة في الكود

##### • import pyfirmata

#### 3. تحديد منفذ الاتصال

##### • communication_port = "COM4" (يختلف حسب الجهاز)

#### 4. إجراء الاتصال والوصول للأطراف

##### • board = pyfirmata.Arduino(communication_port)

##### • it = pyfirmata.util.Iterator(board)

##### • it.start()

#### 5. استخدام حلقة لا نهائية

##### • while True:

##### • # كتابة الأوامر هنا

ملاحظة تقنية

#### • يشغل البرنامج على الحاسوب، وليس على الأردوينو، مما يتيح الوصول إلى وظائف قد لا تتوفر في جهاز التحكم الدقيق.

الوظيفة الأساسية: board.get_pin()

#### • وظيفتها: قراءة وكتابة القيم للأطراف التناظرية والرقمية.

#### • معاملاتها: ثلاثة أحرف تفصل بينها نقطتان رأسيتان (a:d:5)

##### • المعامل الأول: نوع الطرف

###### • 'a': طرف تناظري (analog)

###### • 'd': طرف رقمي (digital)

##### • المعامل الثاني: رقم الطرف

###### • الأطراف الرقمية: من 0 إلى 12

###### • الأطراف التناظرية: من A0 إلى A5

##### • المعامل الثالث: طريقة التعامل

###### • للأطراف الرقمية:

####### • 'i': input (مدخلات)

####### • 'o': output (مخرجات)

###### • للأطراف التناظرية:

####### • 'i': input (مدخلات)

####### • 'p': Pulse Width Modulation (تضمين عرض النبضة)

تضمين عرض النبضة (PWM)

#### • تعريف: تعديل إشارة رقمية لمحاكاة إشارة تناظرية متغيرة القوة.

#### • دورة العمل (Duty Cycle): النسبة المئوية للزمن الذي تكون فيه الإشارة عالية (5v) خلال فترة زمنية واحدة.

##### • analogWrite(0): 0% دورة عمل (إشارة منخفضة دائمًا)

##### • analogWrite(64): 25% دورة عمل

##### • analogWrite(127): 50% دورة عمل

##### • analogWrite(191): 75% دورة عمل

##### • analogWrite(255): 100% دورة عمل (إشارة عالية دائمًا)

التفاعل مع الأطراف الرقمية

#### • قراءة قيمة من طرف رقمي (مثال: الطرف 10)

##### • digital_pin = board.get_pin("d:10:i")

##### • pin_value = digital_pin.read()

#### • كتابة قيمة إلى طرف رقمي (مثال: الطرف 10)

##### • digital_pin = board.get_pin("d:10:o")

##### • digital_pin.write(1) # قيمة HIGH

##### • digital_pin.write(0) # قيمة LOW

التفاعل مع الأطراف التناظرية

#### • قراءة قيمة من طرف تناظري (مثال: الطرف 4)

##### • analog_pin = board.get_pin("a:4:i")

##### • pin_value = analog_pin.read()

#### • كتابة قيمة إلى طرف تناظري (مثال: الطرف 4)

##### • analog_pin = board.get_pin("a:4:p")

##### • analog_pin.write(0.75)

ملاحظة عامة

#### • يتطلب كل مستشعر أو مشغل قيماً مختلفة ليعمل بصورة صحيحة.

مشروع تطبيقي: مشروع أردوينو مبسط مع PyFirmata

الهدف

#### • إنشاء مشروع مبسط لاستخدام مكتبة PyFirmata.

#### • برمجة دايود مشع للضوء خارجي وآخر مدمج ليومضا بالتناوب باستخدام بايثون.

خطوات التنفيذ

#### 1. محاكاة الدائرة في Tinkercad Circuits.

المكونات المطلوبة

#### • لوحة أردوينو أونو R3.

#### • لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard).

#### • دايود مشع للضوء (LED).

#### • مقاومة (Resistor).

تحميل المكونات في Tinkercad

#### 1. البحث عن "لوحة أردوينو أونو R3" في مكتبة المكونات (Components) وسحبها وإفلاتها في مساحة العمل.

#### 2. البحث عن "لوحة توصيل الدوائر الصغيرة" في مكتبة المكونات (Components) وسحبها وإفلاتها في مساحة العمل.

توصيل الأردوينو

#### • الخطوة 1: توصيل طرف GND (الأرضي) للأردوينو بالعمود السالب في لوحة التوصيل، باستخدام سلك أسود.

#### • الخطوة 2: وضع المقاومة (Resistor) من مكتبة المكونات على لوحة التوصيل.

#### • الخطوة 3: توصيل الطرف الرقمي 12 (pin 12) بالطرف 1 (Terminal 1) للمقاومة، باستخدام سلك أحمر.

توصيل الدايود المشع للضوء (LED)

#### 1. البحث عن LED من مكتبة المكونات ووضعه على لوحة التوصيل.

#### 2. توصيل الطرف 2 من المقاومة بالدايود مشع للضوء.

#### 3. توصيل هبوط الدايود المشع للضوء بالعمود السالب في لوحة التوصيل.

الدائرة بشكلها النهائي

#### • يتم عرض الدائرة النهائية في شكلين:

##### • شكل 4.11: يوضح التوصيل الفعلي على لوحة التجارب مع الأردوينو.

##### • شكل 4.12: يوضح الدائرة النهائية في بيئة محاكاة Tinkercad.

الدائرة المادية (Physical Circuit)

#### • شكل 4.13: صورة الدائرة الفعلية

##### • مكونات الدائرة:

###### • دايود مشع للخارج

###### • دايود مشع مدمج

##### • تفاصيل الصورة:

###### • LED أحمر موصل بالطرف الرقمي 13 في الأردوينو.

###### • مقاومة متصلة على التوالي مع الـ LED.

###### • لوحة أردوينو أونو R3.

###### • لوحة توصيل (Breadboard) لتجميع الدائرة.

```

نقاط مهمة

• الصفحة تقدم صورة للدائرة المادية الفعلية (شكل 4.13).
• الدائرة تحتوي على نوعين من الدايودات المشعة للضوء: خارجي ومدمج.
• الصورة توضح التوصيل الفعلي للمكونات (الأردوينو، لوحة التوصيل، LED، المقاومة).

الدائرة المادية

تمثل هذه الصورة شكل الدائرة الفعلية.

صورة الدائرة الفعلية

دايود مشع للخارج

دايود مشع مدمج

--- SECTION: Physical Circuit --- الدائرة المادية تمثل هذه الصورة شكل الدائرة الفعلية. --- SECTION: شكل 4.13 --- صورة الدائرة الفعلية دايود مشع للخارج دايود مشع مدمج --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Physical Circuit Diagram Description: A physical circuit setup on a breadboard connected to an Arduino board. It includes a red LED, a resistor, wires, and the Arduino microcontroller. Labels indicate the LED and its connection. X-axis: Breadboard columns (a-j) and rows (1-30) Y-axis: Breadboard rows (1-30) and Arduino pins (digital, analog) Data: Visual representation of an electronic circuit. Context: Illustrates a basic electronic circuit using an Arduino, breadboard, and LED, likely for introductory electronics lessons.