صفحة 157 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 استكمال المشروع

المفاهيم الأساسية

الحديقة الذكية باستخدام الأردوينو: مشروع عملي يتضمن توصيل مستشعر رطوبة التربة بالأردوينو وبرمجته للتحكم في نظام ري آلي.

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`:

```

استكمال المشروع

#### خطوات التنفيذ

وضع مستشعر رطوبة التربة في التربة.

تشغيل البرنامج من الحاسوب باستخدام بايثون.

ملاحظة قراءة البيانات المخرجة من البيئة إلى الحاسب.

#### افتراض وظيفة المحرك

• محرك التيار المستمر يمكن أن يكون متصلاً بمضخة ماء أو بصمام للري.

#### الدائرة النهائية (شكل 4.30)

• صورة توضح الحديقة الذكية باستخدام الأردوينو.
• المكونات الظاهرة:

- نبتة في أصيص.

- مستشعر رطوبة التربة في التربة.

- لوحة أردوينو.

- لوحة توصيل.

- محرك تيار مستمر.

```

نقاط مهمة

• بعد كتابة البرنامج، يتم وضع مستشعر رطوبة التربة في التربة وتشغيل البرنامج من الحاسوب لرؤية البيانات القادمة من البيئة.
• محرك التيار المستمر في هذا المشروع يمكن أن يمثل مضخة ماء أو صمام ري.
• الشكل 4.30 يوضح الشكل النهائي للمشروع: نبتة مع مستشعر رطوبة متصل بلوحة أردوينو ولوحة توصيل ومحرك.

استكمال المشروع

بعد الانتهاء من كتابتك للبرنامج، ضع مستشعر رطوبة التربة في التربة الثبتة، وقم بتشغيل برنامجك في البايثون من حاسوبك، وستلاحظ قراءة البيانات المخرجة من البيئة إلى الحاسب.

افترض أن محرك التيار المستمر يتصل بمضخة ماء أو بصمام للري.

شكل 4.30: الحديقة الذكية باستخدام الأردوينو

استكمال المشروع بعد الانتهاء من كتابتك للبرنامج، ضع مستشعر رطوبة التربة في التربة الثبتة، وقم بتشغيل برنامجك في البايثون من حاسوبك، وستلاحظ قراءة البيانات المخرجة من البيئة إلى الحاسب. افترض أن محرك التيار المستمر يتصل بمضخة ماء أو بصمام للري. شكل 4.30: الحديقة الذكية باستخدام الأردوينو --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 4.30: الحديقة الذكية باستخدام الأردوينو Description: A photograph showing a potted plant with a small seedling. Wires connect from the plant's soil sensor to an Arduino microcontroller board. The Arduino board is connected to a breadboard and a small DC motor, which is presumably part of a watering system. The overall setup represents a smart garden project. Context: Illustrates the hardware components for a smart garden project using Arduino, including a soil moisture sensor, Arduino board, breadboard, and a motor for watering.