صفحة 162 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الكتاب: كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: إنترنت الأشياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

📚 معلومات الصفحة

الكتاب: كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 | المادة: إنترنت الأشياء | المرحلة: الصف 11 | الفصل الدراسي: 1

الدولة: المملكة العربية السعودية | المنهج: المنهج السعودي - وزارة التعليم

نوع المحتوى: درس تعليمي

📝 ملخص الصفحة

📚 مشروع الحديقة الذكية بالأردوينو (استكمال)

المفاهيم الأساسية

لا تحتوي هذه الصفحة على تعريفات جديدة.

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`:

    • ```

    pip install requests

    ```

  • استيراد المكتبة: `import requests`
  • إرسال طلب GET إلى رابط API.
  • معالجة الاستجابة وتحويلها من JSON إلى قاموس.
  • استخراج البيانات المطلوبة من القاموس.

    • #### تطوير المشروع

    ##### أسئلة تطبيقية

    • السؤال 3: ما الأسطر البرمجية التي يتعين عليك إجراء تغييرات عليها في البرنامج لتعديل الشروط المطلوبة لبدء النباتات ومدة الري؟
    • السؤال 4: صف البيانات التي يمكن جمعها - بخلاف درجة الحرارة والرطوبة - في بيئة الحديقة الذكية.

    ```

    نقاط مهمة

    * تحتوي هذه الصفحة على سؤالين تطبيقيين حول مشروع الحديقة الذكية.

    * السؤال الأول يركز على التعديل في الكود البرمجي لتغيير شروط الري.

    * السؤال الثاني يتطلب التفكير في أنواع بيانات إضافية يمكن جمعها من البيئة.

    📋 المحتوى المنظم

    📖 محتوى تعليمي مفصّل

    3

    نوع: QUESTION_HOMEWORK

    ما الأسطر البرمجية التي يتعين عليك إجراء تغييرات عليها في البرنامج لتعديل الشروط المطلوبة لبدء النباتات ومدة الري؟

    4

    نوع: QUESTION_HOMEWORK

    صف البيانات التي يمكن جمعها - بخلاف درجة الحرارة والرطوبة - في بيئة الحديقة الذكية.

    📄 النص الكامل للصفحة

    --- SECTION: 3 --- ما الأسطر البرمجية التي يتعين عليك إجراء تغييرات عليها في البرنامج لتعديل الشروط المطلوبة لبدء النباتات ومدة الري؟ --- SECTION: 4 --- صف البيانات التي يمكن جمعها - بخلاف درجة الحرارة والرطوبة - في بيئة الحديقة الذكية.

    ✅ حلول أسئلة الكتاب الرسمية

    عدد الأسئلة: 4

    سؤال 3 (1): ما الأسطر البرمجية التي يتعين عليك إجراء تغييرات عليها في البرنامج لتعديل الشروط المطلوبة لبدء ري النباتات ومدة الري؟

    الإجابة: س3: 1) أسطر شرط بدء الري: جملة الشرط (if) التي تقارن قراءة المستشعر بالحد.

    خطوات الحل:

    1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال: البرنامج الذي يتحكم في ري النباتات يحتوي على جزء يقرر متى يبدأ الري. هذا القرار يعتمد عادةً على شرط، مثل مقارنة قراءة مستشعر رطوبة التربة بقيمة حدية معينة. الفكرة هنا هي أن هذا الشرط مكتوب في البرنامج باستخدام جملة شرطية (مثل if). لتعديل الشروط المطلوبة لبدء الري، نحتاج إلى تعديل هذا الجزء من الكود الذي يحتوي على جملة الشرط والمقارنة. إذن الإجابة هي: **جملة الشرط (if) التي تقارن قراءة المستشعر بالحد.**

    سؤال 3 (2): ما الأسطر البرمجية التي يتعين عليك إجراء تغييرات عليها في البرنامج لتعديل الشروط المطلوبة لبدء ري النباتات ومدة الري؟

    الإجابة: س3: 2) أسطر مدة الري: تحديد زمن تشغيل المضخة أو أمر الانتظار (Delay).

    خطوات الحل:

    1. **الشرح:** لنفهم هذا الجزء: بعد أن يبدأ الري، يحتاج البرنامج إلى التحكم في مدة استمرار عملية الري. هذه المدة تُحدد عادةً إما بتعيين زمن لتشغيل المضخة (مثل تشغيلها لمدة 30 ثانية) أو باستخدام أمر يجعل البرنامج ينتظر (Delay) لفترة معينة قبل إيقاف المضخة. الفكرة هنا هي أن لتعديل مدة الري، نحتاج إلى العثور على الأسطر في البرنامج المسؤولة عن تحديد هذا الزمن، سواء كانت أسطر تحدد زمن التشغيل أو تحتوي على أمر الانتظار. إذن الإجابة هي: **تحديد زمن تشغيل المضخة أو أمر الانتظار (Delay).**

    سؤال 4 (1): صف البيانات التي يمكن جمعها - بخلاف درجة الحرارة والرطوبة - في بيئة الحديقة الذكية.

    الإجابة: س4: رطوبة التربة، شدة الإضاءة، مستوى الماء، درجة الحموضة (pH)، الملوحة.

    خطوات الحل:

    1. **الخطوة 1 (المفهوم):** في بيئة الحديقة الذكية، نستخدم أجهزة استشعار (مستشعرات) لجمع بيانات مختلفة عن البيئة لتحسين رعاية النباتات. بخلاف درجة الحرارة والرطوبة الجوية المذكورة، هناك عوامل أخرى مهمة تؤثر على صحة النبات.
    2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا المفهوم، يمكننا التفكير في العوامل المباشرة المتعلقة بالتربة والماء التي يمكن قياسها: - رطوبة التربة: لمعرفة حاجة النبات للماء. - شدة الإضاءة: لأن النباتات تحتاج إلى ضوء للتمثيل الضوئي. - مستوى الماء في خزان الري: لضمان توفر الماء. - درجة الحموضة (pH) والملوحة في التربة: لأنها تؤثر على قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية. إذن الإجابة هي: **رطوبة التربة، شدة الإضاءة، مستوى الماء، درجة الحموضة (pH)، الملوحة.**

    سؤال 4 (2): صف البيانات التي يمكن جمعها - بخلاف درجة الحرارة والرطوبة - في بيئة الحديقة الذكية.

    الإجابة: س4: كمية الأمطار، سرعة الرياح، حالة المضخة، ومستوى طاقة البطارية.

    خطوات الحل:

    1. **الخطوة 1 (المفهوم):** بيئة الحديقة الذكية قد تشمل مراقبة عوامل الطرفية الخارجية وأداء النظام نفسه، بخلاف العوامل المباشرة على النبات والتربة.
    2. **الخطوة 2 (التطبيق):** بتطبيق هذا، يمكن جمع بيانات إضافية مثل: - كمية الأمطار: لتعديل برنامج الري تلقائياً. - سرعة الرياح: لأن الرياح القوية قد تؤثر على الري أو النباتات. - حالة المضخة: لمراقبة إذا كانت تعمل بشكل صحيح. - مستوى طاقة البطارية: إذا كان النظام يعمل بالطاقة الشمسية أو بطاريات، لضمان استمرارية التشغيل. إذن الإجابة هي: **كمية الأمطار، سرعة الرياح، حالة المضخة، ومستوى طاقة البطارية.**

    🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة

    عدد البطاقات: 4 بطاقة لهذه الصفحة

    في برنامج تحكم لري النباتات، أي من الأجزاء البرمجية التالية يجب تعديله لتغيير الشرط الذي يحدد متى يبدأ الري؟

    • أ) دالة تعريف المتغيرات (Variables).
    • ب) جملة الشرط (if) التي تقارن قراءة المستشعر بقيمة حدية.
    • ج) حلقة التكرار (loop) الرئيسية للبرنامج.
    • د) أوامر طباعة النتائج على الشاشة.

    الإجابة الصحيحة: b

    الإجابة: جملة الشرط (if) التي تقارن قراءة المستشعر بقيمة حدية.

    الشرح: 1. برنامج الري يتخذ قرار البدء بناءً على شرط (مثل رطوبة التربة أقل من حد معين). 2. هذا الشرط مكتوب في الكود باستخدام جملة شرطية (if). 3. لتعديل شرط البدء، يجب تغيير هذه الجملة أو القيمة التي تقارن بها. 4. الإجابة الصحيحة هي: جملة الشرط (if) التي تقارن قراءة المستشعر بقيمة حدية.

    تلميح: فكر في الجزء من الكود الذي يتخذ القرار بناءً على قراءة المستستشعر.

    التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

    في برنامج تحكم لري النباتات، أي من الأجزاء البرمجية التالية يجب تعديله لتغيير المدة الزمنية التي تستمر فيها عملية الري؟

    • أ) تحديد زمن تشغيل المضخة أو أمر الانتظار (Delay).
    • ب) جملة الشرط (if) التي تتحقق من حالة الطقس.
    • ج) الكود المسؤول عن قراءة درجة الحرارة فقط.
    • د) دالة إرسال البيانات إلى السحابة الإلكترونية.

    الإجابة الصحيحة: a

    الإجابة: تحديد زمن تشغيل المضخة أو أمر الانتظار (Delay).

    الشرح: 1. بعد بدء الري، يجب التحكم في المدة التي تستمر فيها المضخة في العمل. 2. هذه المدة تُحدد في الكود إما بتعيين وقت لتشغيل المضخة، أو باستخدام أمر يجعل البرنامج ينتظر. 3. أمر الانتظار (Delay) هو طريقة شائعة للتحكم في المدة. 4. الإجابة الصحيحة هي: تحديد زمن تشغيل المضخة أو أمر الانتظار (Delay).

    تلميح: فكر في الجزء المسؤول عن التحكم في الوقت الذي تظل فيه المضخة تعمل.

    التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

    أي مما يلي يعتبر من البيانات التي يمكن جمعها بواسطة مستشعرات في بيئة الحديقة الذكية، بخلاف درجة الحرارة والرطوبة الجوية؟

    • أ) نوع التربة (اسمها العلمي).
    • ب) رطوبة التربة
    • ج) لون أوراق النبات.
    • د) عدد الحشرات في المنطقة.

    الإجابة الصحيحة: b

    الإجابة: رطوبة التربة

    الشرح: 1. الحديقة الذكية تستخدم مستشعرات لمراقبة العوامل البيئية المؤثرة على النبات. 2. بخلاف درجة الحرارة والرطوبة الجوية، هناك عوامل أخرى حيوية. 3. رطوبة التربة هي عامل أساسي يحدد حاجة النبات للري. 4. الإجابة الصحيحة هي: رطوبة التربة.

    تلميح: فكر في العوامل المباشرة المتعلقة بالتربة والماء التي تؤثر على نمو النبات.

    التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

    أي من العوامل التالية يمكن قياسه في الحديقة الذكية لمراقبة جودة التربة وصحة النظام، بخلاف درجة الحرارة والرطوبة؟

    • أ) سرعة نمو الساق بالأيام.
    • ب) درجة الحموضة (pH) للتربة
    • ج) معدل تنفس النبات.
    • د) كمية الأسمدة المضافة أسبوعياً.

    الإجابة الصحيحة: b

    الإجابة: درجة الحموضة (pH) للتربة

    الشرح: 1. مراقبة صحة التربة تتجاوز العوامل الفيزيائية (مثل الرطوبة). 2. الخواص الكيميائية للتربة حاسمة لنمو النبات. 3. درجة الحموضة (pH) تحدد مدى توافر العناصر الغذائية للنبات. 4. الإجابة الصحيحة هي: درجة الحموضة (pH) للتربة.

    تلميح: فكر في العوامل الكيميائية للتربة التي تؤثر على امتصاص النبات للغذاء.

    التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط