صفحة 152 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 استدعاء واجهة برمجة تطبيقات الويب باستخدام البايثون

المفاهيم الأساسية

واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API): نقطة وصل تسمح لبرنامج ما بالتواصل مع برنامج آخر موجود على خادم على شبكة الإنترنت.

جسون (JavaScript Object Notation - JSON): نوع مفتوح لتنسيق البيانات يستخدم لنقل البيانات بين الخدمات. الكائنات فيه هي أزواج من (مفتاح - قيمة) تخزن أنواع البيانات مثل السلاسل النصية والأعداد والمصفوفات.

خريطة المفاهيم

```markmap

تطوير وبرمجة الأردوينو

مشروع الحديقة الذكية بالأردوينو

المكونات المطلوبة

• مستشعر الحرارة (Temperature Sensor)

توصيل المكونات

#### توصيل مستشعر درجة الحرارة

توصيل طرف Power (الطاقة) للمستشعر بالعمود الموجب في لوحة التوصيل (سلك أحمر).

توصيل طرف Vout (الجهد) للمستشعر بالطرف التناظري A2 في الأردوينو (سلك أخضر).

توصيل طرف GND (الأرضي) للمستشعر بالعمود السالب في لوحة التوصيل (سلك أسود).

#### توصيل مستشعر رطوبة التربة

توصيل طرف Power (الطاقة) للمستشعر بالعمود الموجب في لوحة التوصيل (سلك أحمر).

توصيل طرف GND (الأرضي) للمستشعر بالعمود السالب في لوحة التوصيل (سلك أسود).

توصيل طرف Signal (الإشارة) للمستشعر بالطرف التناظري A4 في الأردوينو (سلك أخضر).

#### الدائرة بصورتها النهائية

• توصيل الأطراف بالمكونات
• المكونات المتصلة:

- مستشعر رطوبة التربة (Soil Moisture Sensor)

- ترانزستور (TMP)

- محرك (Motor)

#### الدائرة المادية (Physical Circuit)

• صورة الدائرة بمكوناتها المادية
• المكونات الظاهرة:

- مستشعر رطوبة التربة (Capacitive Soil Moisture Sensor v1.2)

- لوحة الأردوينو (Arduino Uno R3)

- لوحة التوصيل (Breadboard)

- محرك التيار المستمر (DC Motor)

برمجة المكونات

#### الخطوات البرمجية

استدعاء المكتبات المطلوبة (pyfirmata, time)

تكوين منفذ الاتصال والأطراف (COM4، محرك DC، مستشعر درجة الحرارة، مستشعر الرطوبة)

إعداد الاتصال بين PyFirmata ولوحة الأردوينو

تنفيذ دالة التحكم في محرك التيار المستمر (water_plant)

#### استكشاف الأخطاء وإصلاحها

##### التحقق من صحة بيانات المستشعر

• استخدام حلقة تكرار لا نهائية (`while True`)
• قراءة القيم غير المعالجة من الأطراف التناظرية
• إضافة شرط `if` للتحقق من أن القيم ليست `None`

##### معالجة وتحويل البيانات

• تحويل قيمة درجة الحرارة إلى درجات مئوية
• تحويل مستوى الرطوبة إلى نسبة مئوية

##### إدخال شروط الري

• كتابة شرط التحكم في الري:

- إذا كانت `(temperature >= 24.0) and (moisture <= 40.0)`

- استدعاء دالة `water_plant(dc_motor_pin)`

##### عرض التقارير

• طباعة تقرير درجة الحرارة: `"Temperature : " + str(temperature) + " C"`
• طباعة تقرير الرطوبة: `"Moisture : " + str(round(moisture, 2)) + "%"`
• إضافة `time.sleep(10)` في نهاية الحلقة

التفاعل مع خدمات الويب السحابية

#### تطوير المشروع

• إرسال البيانات عبر خدمة الويب السحابية من منصة Binary IoT Cloud

#### عرض البيانات على المنصة

• عرض البيانات البيئية المجمعة بواسطة الأردوينو
• مثال: جدول ورسوم بيانية لقراءات درجة الحرارة والرطوبة

##### بيانات مثال من المنصة

• درجة الحرارة: تتراوح بين 25.36°C و 25.43°C
• الرطوبة: تتراوح بين 39.39% و 42.84%

#### التسجيل في المنصة السحابية

##### خطوات التسجيل

الانتقال إلى موقع المنصة: https://ksa-iot.azurewebsites.net/Login.aspx

الضغط على "تسجيل" من صفحة الترحيب.

تعبئة بيانات الحساب:

- اسم المستخدم (Username)

- كلمة المرور (Password)

- رقم التعريف الشخصي (PIN): 174563

الضغط على زر "Register" (تسجيل).

##### واجهة التسجيل (شكل 4.26)

• تحتوي على رمز QR للوصول.
• نموذج يحتوي على حقول:

- Username

- Password

- Confirm Password

- Pin

- زر Register

• أرقام مرقمة (1-5) تشير إلى تسلسل الإجراءات.

#### استدعاء واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API) باستخدام البايثون

##### مفهوم Web API و JSON

• Web API: نقطة وصل للتواصل بين برنامج وخادم على الإنترنت.
• JSON: تنسيق مفتوح لنقل البيانات (مفتاح - قيمة).

##### خطوات البرمجة

تثبيت حزمة `requests`:

```bash

pip install requests

```

استدعاء المكتبة في البرنامج:

```python

import requests

```

الحصول على التاريخ والوقت:

```python

from datetime import datetime

date_time = str(datetime.now())

```

تعريف بيانات الدخول (اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بـ Binary IoT Cloud):

```python

username = "your_username_here"

password = "your_password_here"

```

إنشاء دالة `send_data`:

```python

def send_data(username, password, temperature, moisture):

```

##### الشكل التوضيحي (شكل 4.27)

• تطبيق يتصل بمنصة سحابية من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب.

تمارين التطبيق

#### 1. كفاءة PWM للتحكم في محرك DC

• السؤال: مناقشة كفاءة استخدام PWM للتحكم في محرك التيار المستمر.

#### 2. مقارنة المتحكمات الدقيقة

• السؤال: مقارنة بين Arduino و micro:bit من حيث عدد أطراف الإدخال/الإخراج لتحديد الأفضل لنظام الحديقة الذكية.

#### 3. معالجة بيانات المستشعرات

• السؤال: شرح سبب اختلاف الصيغة الرياضية لمعالجة قيم المدخلات التناظرية باختلاف نوع المستشعر.

#### 4. فحص جودة بيانات المستشعرات

• السؤال: ما أهمية إجراء عمليات فحص البيانات المجمعة لمعرفة ما إذا كانت المستشعرات ترسل فارغة أو تالفة؟

#### 5. مقارنة محركات الري

• السؤال: هل تعتقد أن استخدام محرك السيرفو (Servo Motor) هو الأفضل لري النباتات بشكل أكثر دقة وكفاءة؟ اعرض أفكارك أدناه.

#### 6. تطوير برنامج التقارير

• السؤال: قم بإعادة كتابة برنامج البايثون باستخدام أوامر الطباعة لإنشاء تقرير حول قراءات البيئة المحيطة كل 30 ثانية.

```

نقاط مهمة

* الهدف هو إنشاء كائن بايثون (`requests`) يحتوي على بيانات البيئة المحيطة وإرسالها إلى منصة Binary IoT Cloud عبر Web API.

* يتم استخدام تنسيق JSON لنقل البيانات بين الخدمات.

* تتضمن الخطوات العملية تثبيت المكتبات، استيرادها، ومعالجة البيانات (مثل التاريخ والوقت) قبل إرسالها.

* الشكل 4.27 يوضح فكرة الاتصال بالتطبيق السحابي عبر Web API.

استدعاء واجهة برمجة تطبيقات الويب باستخدام البايثون

Calling a Web API with Python

ستقوم بإنشاء كائن بايثون (Python requests) الذي يحتوي على بيانات البيئة المحيطة، ويرسلها إلى منصة الحوسبة السحابية السحابية (Binary IoT Cloud) من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API).

واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API) هي نقطة وصل تسمح لبرنامج ما بالتواصل مع برنامج آخر موجود على خادم على شبكة الإنترنت.

جسور أو ترميز الكائنات

JavaScript Object Notation - JSON

هي نوع مفتوح لتنسيق البيانات يستخدم لنقل البيانات بين الخدمات. الكائنات في جسون هي أزواج تكون من (مفتاح - قيمة) تمكنها تخزين أنواع البيانات مثل: السلاسل النصية، والأعداد الصحيحة، والأعداد العشرية، والمصفوفات، وكائنات أخرى.

قم بتثبيت حزمة طلبات البايثون (Python requests) من خلال نظام إدارة الحزم (pip). افتح الواجهة الطرفية (Terminal) في مجلد العمل الخاص بك، وأدخل الأمر الآتي:

pip install requests

في بداية برنامج البايثون الخاص بك، استدع حزمة الطلبات (requests) بالسطر البرمجي الآتي:

import requests

احصل على التاريخ والوقت الحالي، وحولهما إلى نص باستخدام الوحدة القياسية (datetime) بالطريقة الآتية:

from datetime import datetime

date_time = str(datetime.now())

أنشئ متغيرين باسم username (اسم المستخدم) و password (كلمة المرور)، بحيث يتطابقان مع البيانات التي استخدمتها سابقًا للتسجيل في منصة الحوسبة السحابية Binary IoT Cloud.

username = "your_username_here"

password = "your_password_here"

أنشئ دالة جديدة باسم (send_data) تستقبل المعاملات الآتية:

def send_data(username, password, temperature, moisture):

شكل 4.27: تطبيق يتصل بمنصة سحابية من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب

وزارة التعليم

Ministry of Education

2025 - 1447

استدعاء واجهة برمجة تطبيقات الويب باستخدام البايثون Calling a Web API with Python ستقوم بإنشاء كائن بايثون (Python requests) الذي يحتوي على بيانات البيئة المحيطة، ويرسلها إلى منصة الحوسبة السحابية السحابية (Binary IoT Cloud) من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API). واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API) هي نقطة وصل تسمح لبرنامج ما بالتواصل مع برنامج آخر موجود على خادم على شبكة الإنترنت. جسور أو ترميز الكائنات JavaScript Object Notation - JSON هي نوع مفتوح لتنسيق البيانات يستخدم لنقل البيانات بين الخدمات. الكائنات في جسون هي أزواج تكون من (مفتاح - قيمة) تمكنها تخزين أنواع البيانات مثل: السلاسل النصية، والأعداد الصحيحة، والأعداد العشرية، والمصفوفات، وكائنات أخرى. قم بتثبيت حزمة طلبات البايثون (Python requests) من خلال نظام إدارة الحزم (pip). افتح الواجهة الطرفية (Terminal) في مجلد العمل الخاص بك، وأدخل الأمر الآتي: pip install requests في بداية برنامج البايثون الخاص بك، استدع حزمة الطلبات (requests) بالسطر البرمجي الآتي: import requests احصل على التاريخ والوقت الحالي، وحولهما إلى نص باستخدام الوحدة القياسية (datetime) بالطريقة الآتية: from datetime import datetime date_time = str(datetime.now()) أنشئ متغيرين باسم username (اسم المستخدم) و password (كلمة المرور)، بحيث يتطابقان مع البيانات التي استخدمتها سابقًا للتسجيل في منصة الحوسبة السحابية Binary IoT Cloud. username = "your_username_here" password = "your_password_here" أنشئ دالة جديدة باسم (send_data) تستقبل المعاملات الآتية: def send_data(username, password, temperature, moisture): شكل 4.27: تطبيق يتصل بمنصة سحابية من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: شكل 4.27: تطبيق يتصل بمنصة سحابية من خلال واجهة برمجة تطبيقات الويب Description: Diagram illustrates a cloud icon connected to servers and devices, representing a web API connection. Context: Illustrates the concept of connecting to a cloud platform via a web API.