صفحة 260 - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 المشروع: توسعة نظام المنزل الذكي

المفاهيم الأساسية

نظام الحماية الذكية: جزء من نظام المنزل الذكي الكامل لإنترنت الأشياء.

تنظيم درجة الحرارة: أحد أهم تطبيقات إنترنت الأشياء المنزلية.

خريطة المفاهيم

```markmap

تمارين برمجة C++ لإنترنت الأشياء

المشروع: إنشاء قفل باب ذكي

البرمجة

#### دالة loop()

##### التحقق من كلمة المرور

###### آلية المقارنة

• مقارنة كل مفتاح مضغوط مع الرقم المقابل في مصفوفة `password` بالتتابع.
• مثال: كلمة مرور مضبوطة "5456" وكلمة مدخلة "5453".

- 5 مقارنة مع 5 (صحيحة)

- 4 مقارنة مع 4 (صحيحة)

- 5 مقارنة مع 5 (صحيحة)

- 3 مقارنة مع 6 (خاطئة) ← كلمة المرور بأكملها خاطئة.

###### استخدام متغير منطقي (Boolean)

• `bool correctPass = true;`: يتم تهيئته على `true`.
• عند اكتشاف أي مفتاح خاطئ، تتغير قيمته إلى `false`.
• بعد انتهاء المقارنة، تشير القيمة `true` إلى صحة المرور، و`false` إلى خطئه.

###### تنفيذ الدالة (مثال كود)

• `for (int i = 0; i < 4; i++) {`

- `buttonPressed = keypad.waitKeyFor();`

- `if(password[i] != buttonPressed){ correctPass = false; }`

- `lcd.setCursor(i, 1);`

- `lcd.print(buttonPressed);`

• `}`

##### تنفيذ فتح/غلق القفل

###### إذا كانت كلمة المرور صحيحة

• مسح شاشة LCD.
• طباعة رسالة "Correct password!" و "Unlocking...".
• تدوير محرك السيرفو إلى زاوية 180 درجة لفتح القفل.
• الانتظار لمدة 5 ثوانٍ.
• إعادة تدوير محرك السيرفو إلى زاوية 0 درجة لإغلاق القفل.

###### إذا كانت كلمة المرور خاطئة

• مسح شاشة LCD.
• طباعة رسالة "Wrong password!".

#### الإعدادات الأولية (Setup)

##### تضمين المكتبات

• `#include `: مكتبة التحكم بشاشة LCD.
• `#include `: مكتبة التعامل مع لوحة المفاتيح.
• `#include `: مكتبة التحكم بمحرك السيرفو.

##### تعريف المتغيرات والكائنات

• `Adafruit_LiquidCrystal lcd(0);`: إنشاء كائن للتحكم بشاشة LCD.
• `Servo servo;`: إنشاء كائن للتحكم بمحرك السيرفو.
• `const byte numRows = 4;`: عدد صفوف لوحة المفاتيح.
• `const byte numCols = 4;`: عدد أعمدة لوحة المفاتيح.

##### تعيين خرائط المفاتيح والتوصيلات

• `char keymap[numRows][numCols]`: مصفوفة تحدد شكل المفاتيح على اللوحة (من 1 إلى D).
• `byte rowPins[numRows] = {9,8,7,6};`: تحديد منافذ الأردوينو المتصلة بصفوف اللوحة.
• `byte colPins[numCols] = {5,4,3,2};`: تحديد منافذ الأردوينو المتصلة بأعمدة اللوحة.
• `Keypad keypad = Keypad(...);`: تهيئة كائن لوحة المفاتيح باستخدام الخريطة والتوصيلات المحددة.

##### تهيئة المكونات في `setup()`

###### تهيئة محرك السيرفو

• `servo.attach(11);`: توصيل محرك السيرفو بالمنفذ 11.
• `servo.write(0);`: ضبط زاوية السيرفو على 0 درجة (وضع الإغلاق).

###### تهيئة شاشة LCD

• `lcd.begin(16, 2);`: تهيئة شاشة LCD بحجم 16 عمود وصفين.
• `lcd.setCursor(0, 0);`: ضبط مؤشر الكتابة على العمود 0، الصف 0.
• `lcd.print("Set 4 character");`: طباعة رسالة "Set 4 character" على السطر الأول.
• `lcd.setCursor(0, 1);`: ضبط مؤشر الكتابة على العمود 0، الصف 1.
• `lcd.print("password:");`: طباعة رسالة "password:" على السطر الثاني.

###### تخزين كلمة المرور

• `char password[4];`: تعريف مصفوفة لتخزين 4 أحرف لكلمة المرور.
• `for(int i = 0; i < 4; i++){ password[i] = keypad.waitKey(); }`: حلقة لجمع 4 مفاتيح من لوحة المفاتيح وتخزينها في المصفوفة.

المشروع: توسعة نظام المنزل الذكي للتحكم في درجة الحرارة

الهدف

• توسعة دائرة وبرمجة مشروع قفل الباب الذكي لإضافة مكونات للتحكم في درجة الحرارة المنزلية.

المكونات والقراءات المطلوبة

#### القراءات البيئية

• درجة الحرارة: مراقبتها بواسطة مستشعر درجة الحرارة.
• الساعة الحالية: الحصول عليها بواسطة ترانزستور ضوئي (Phototransistor) يشير إلى مستويات الضوء خارج المنزل.

#### المكونات الإضافية

• محرك تيار مستمر (يمثل منظم الحرارة).
• شاشة LCD أخرى (لعرض درجة الحرارة الحالية بالدرجات المئوية).

خطوات التنفيذ

#### الخطوة 1: توصيل الدائرة

• توصيل محرك التيار المستمر وشاشة LCD الجديدة.

#### الخطوة 2: البرمجة والتحكم

• تنشيط محرك التيار المستمر عن طريق إشارة تناظرية تعتمد على قراءات البيئة المحيطة.

#### الخطوة 3: إنشاء مستويات التحكم

• إنشاء مستويات مختلفة لدرجات الحرارة وظروف الإضاءة.
• إرسال قيم تناظرية مختلفة إلى محرك التيار المستمر بناءً على هذه المستويات.

- القاعدة: البيئات الأكثر برودة تحتاج إلى مخرجات أكثر من منظم الحرارة (محرك التيار المستمر).

• إنشاء الدائرة وبرمجتها باستخدام لغة ++C لتمثيل التنظيم التلقائي لدرجة الحرارة.

تمارين تطبيقية جديدة

التمرين 1

#### المهمة

• إنشاء دائرة في برنامج تينكركاد.

#### المكونات

• مستشعر درجة الحرارة.
• شاشة LCD.

#### البرمجة

• برمجة الدائرة باستخدام لغة C++.

#### الوظيفة

• عرض درجة الحرارة المقروءة من المستشعر على شاشة LCD.

التمرين 2

#### المهمة

• إنشاء دائرة في برنامج تينكركاد.

#### المكونات

• لوحة مفاتيح 4x4.
• شاشة LCD.

#### البرمجة

• برمجة الدائرة باستخدام لغة C++.

#### الوظيفة

• عرض الأحرف التي يتم الضغط عليها من لوحة المفاتيح على شاشة LCD.

التمرين 3

#### المهمة

• إنشاء دائرة في برنامج تينكركاد.

#### المكونات

• لوحة مفاتيح 4x4.
• دايودان مشعان للضوء (أحمر، أخضر).

#### البرمجة

• برمجة الدائرة باستخدام لغة C++.

#### الوظيفة

• تعيين كلمة مرور من قبل المستخدم.
• التحقق من كلمة المرور المدخلة.
• إضاءة الدايود الأخضر عند الإدخال الصحيح.
• وميض متكرر للدايود الأحمر عند الإدخال الخاطئ.

التمرين 4

#### المهمة

• إنشاء دائرة في برنامج تينكركاد.

#### المكونات

• مستشعر رطوبة التربة.
• محرك سيرفو.

#### البرمجة

• برمجة الدائرة باستخدام لغة C++.

#### الوظيفة

• قراءة قيمة رطوبة التربة من المستشعر.
• تشغيل محرك السيرفو عند وصول الرطوبة إلى قيمة معينة.

```

نقاط مهمة

• المشروع الحالي هو توسعة لمشروع قفل الباب الذكي السابق.
• التركيز على تطبيق التحكم التلقائي في درجة الحرارة كجزء من نظام المنزل الذكي.
• يستخدم مستشعر درجة الحرارة وترانزستور ضوئي لجمع البيانات البيئية.
• يتم التحكم في محرك تيار مستمر (منظم الحرارة) بإشارة تناظرية تتناسب مع درجة البرودة (كلما زادت البرودة زادت سرعة المحرك).

المشروع

يعد نظام الحماية الذكية جزءًا واحدًا فقط من نظام المنزل الذكي الكامل لإنترنت الأشياء. توجد العديد من التطبيقات الأخرى لإنترنت الأشياء المنزلية، من أهمها تنظيم درجة الحرارة. في هذا المشروع ستقوم بتوسعة الدائرة وبرمجة مشروع قفل الباب الذكي من جديد لإضافة المزيد من المكونات الإلكترونية للتحكم في درجة الحرارة المنزلية.

1 القراءات البيئية التي يجب مراقبتها هي درجة الحرارة والساعة الحالية. ستراقب درجة الحرارة بواسطة مستشعر درجة الحرارة، والحصول على الوقت بواسطة ترانزستور ضوئي (Phototransistor) يشير إلى مستويات الضوء خارج المنزل.

2 قم بتوصيل محرك التيار المستمر بالدائرة التي تمثل منظم الحرارة وشاشة LCD أخرى. ستعرض شاشة LCD درجة الحرارة الحالية بالدرجات المئوية. سينشط محرك التيار المستمر عن طريق إشارة تناظرية اعتمادًا على القراءات من البيئة المحيطة.

3 أنشئ مستويات مختلفة من درجات الحرارة وظروف الإضاءة التي سترسل قيمًا تناظرية مختلفة إلى محرك التيار المستمر. تحتاج البيئات الأكثر برودة إلى المزيد من المخرجات من منظم الحرارة (محرك التيار المستمر). أنشئ الدائرة وقم ببرمجتها باستخدام لغة ++C لتمثيل التنظيم التلقائي لدرجة الحرارة.

وزارة التعليم

1447

260

المشروع يعد نظام الحماية الذكية جزءًا واحدًا فقط من نظام المنزل الذكي الكامل لإنترنت الأشياء. توجد العديد من التطبيقات الأخرى لإنترنت الأشياء المنزلية، من أهمها تنظيم درجة الحرارة. في هذا المشروع ستقوم بتوسعة الدائرة وبرمجة مشروع قفل الباب الذكي من جديد لإضافة المزيد من المكونات الإلكترونية للتحكم في درجة الحرارة المنزلية. --- SECTION: 1 --- 1 القراءات البيئية التي يجب مراقبتها هي درجة الحرارة والساعة الحالية. ستراقب درجة الحرارة بواسطة مستشعر درجة الحرارة، والحصول على الوقت بواسطة ترانزستور ضوئي (Phototransistor) يشير إلى مستويات الضوء خارج المنزل. --- SECTION: 2 --- 2 قم بتوصيل محرك التيار المستمر بالدائرة التي تمثل منظم الحرارة وشاشة LCD أخرى. ستعرض شاشة LCD درجة الحرارة الحالية بالدرجات المئوية. سينشط محرك التيار المستمر عن طريق إشارة تناظرية اعتمادًا على القراءات من البيئة المحيطة. --- SECTION: 3 --- 3 أنشئ مستويات مختلفة من درجات الحرارة وظروف الإضاءة التي سترسل قيمًا تناظرية مختلفة إلى محرك التيار المستمر. تحتاج البيئات الأكثر برودة إلى المزيد من المخرجات من منظم الحرارة (محرك التيار المستمر). أنشئ الدائرة وقم ببرمجتها باستخدام لغة ++C لتمثيل التنظيم التلقائي لدرجة الحرارة. وزارة التعليم 1447 260 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: Untitled Description: A close-up image of a hand holding a smartphone. The smartphone screen displays a graphical user interface for a 'Climate Control' application. The app shows a current temperature reading of '21.5' degrees Celsius, along with icons for fan speed (three blades), light control, and an 'ECO' mode. The phone's status bar at the top shows the time '11:02' and a Wi-Fi signal icon. The background of the image is blurred, showing a green vertical stripe on the left. Context: Illustrates the concept of a smart home climate control system, which is the subject of the project described on the page.