دائرة إلكترونية بجهاز تحكم دقيق - الهندسة - ثاني ثانوي

الدرس الثاني دائرة إلكترونية بجهاز تحكم دقيق إنشاء نظام بسيط لإشارات المرور Building a Simple Traffic Light System يمكن استخدام لوحة توصيل الدوائر لتصميم دوائر أكثر تعقيدًا تتضمن أجهزة التحكم الدقيقة مثل المايكروبت، حيث تتيح لوحة توصيل الدوائر إضافة المزيد من المكونات للدائرة. يوجد في هذا المثال ثلاثة دايودات مشعة للضوء (LED) وثلاث مقاومات تتصل بلوحة توصيل الدوائر. يومض كل دايود مشع للضوء في هذا المثال لفترة وجيزة مقدارها 300 مللي ثانية، ثم يتبعه الدايود المشع للضوء التالي. يُوصل كل دايود مشع للضوء بالأطراف PO و P1 و P2 للمايكروبت. . P --> دایود مشع للضوء الأحمر. . P1 --> دايود مشع للضوء الأصفر. و . 2 --> دایود مشع للضوء الأخضر. سيُرسل كل طرف من أطراف المايكروبت إشارةً رقمية عبارة عن 1 إلى كل طرف لمدة 300 مللي ثانية. سيسمح هذا للتيار الكهربائي بالمرور عبر الأسلاك ليومض الدايود المشع للضوء. أدناه تجد شرحا توضيحيا لدائرة إلكترونية والأوامر البرمجية. المكونات المستخدمة في هذا المشروع رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa a b c d e f g h i j + 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 7 7 B 8 8 9 • 9 10- <- 10 11- 11 12 - 12 13 • 13 14 • 14 15 • 15 16 16 17 17 18 18 19-> • 19 1 2 3V GND 20- 20 21- 21 22 22 23 23 24 • 24 25 25 26. • 26 27- • 27 28. • 28 29 ••• 29 30- 30 a b c d e fghij + معلومة تُستخدم المقاومة لخفض التيار الواصل للدايود المشع للضوء لحمايته من التيار الفائض والحفاظ عليه من التلف. + وزارة التع137 Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 ব :0 2 2 1 ستضيف الآن المايكروبت في مساحة العمل. لاضافة المايكروبت > ابحث عن micro bit (مايكروبت) من Components Library ( مكتبة المكونات) ثم اسحبه وأفلته في مساحة العمل. 2 > اضغط على القائمة المنسدلة ، 3 واختر اللون Green .(أخضر) . 4 micro:bit Saving... </Code 非 Start Simulation Send To Components Basic Name 3 3 Search Color Green Red Yellow 16 Green 4 Blue 9V Battery B 3V GND شكل 5.15 : إضافة المايكروبت > 0 IAA 1.5V 1.5V Battery 1 COIN BATTERY CR 2032 3.0V Coin Cell 3V Battery Breadboard Small 33333 X UNO ARDUINO micro:bit Arduino Uno R3 188

{0] A [:0 2 |||||| 3V |||| GN GND abcde ستضيف الآن لوحة توصيل الدوائر في مساحة العمل. لاضافة لوحة توصيل الدوائر > ابحث عن Breadboard all ( لوحة توصيل الدوائر الصغيرة) في Components Library 3 4 Breadboard Small Name 1 fghij KER Traffic Lights CAD واسحبها ثم أفلتها في مساحة العمل. 2 1 ( مكتبة المكونات) ، > اضغط على زر rotation التدوير) ثلاث مرات. 3 All changes saved </Code 1:0 III 非 Start Simulation Send To Components Basic Search AA 1.5V 1 Q 2 1.5V Battery Breadboard Small شكل 5.16 إضافة لوحة توصيل الدوائر 189 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 > IIIII 44 Breadboard Small Name 1 All changes saved </Code O UNO ARDUINO Start Simulation Send To Components Basic Search 1.5V Battery Breadboard Small α O micro:bit Arduino Uno R3 2000 RPM Vibration Motor DC Motor !!!

ستضيف بعد ذلك ثلاثة دايودات مشعة للضوء في مساحة العمل وتُعدِّل ألوانها إلى الأحمر والأصفر والأخضر، وستضيف أيضًا ثلاث مقاومات قيمة كل منها 1 كيلو أوم (1k2) في مساحة العمل. لإضافة الدايودات المشعة للضوء والمقاومات > ابحث عن LED ( الدايود المشع للضوء ) في Components Library (مكتبة المكونات)، 1 واسحب وأفلت ثلاثة منها في مساحة العمل . 2 > غيّر لون الدايود المشع للضوء الثاني من Red ( أحمر ) إلى Yellow ( أصفر) والدايود المشع للضوء الثالث من Red ( أحمر ) إلى Green ( أخضر). > ابحث عن Resistor ( المقاومة) في Components Library (مكتبة المكونات) ، 4 واسحب وأفلت ثلاثًا منها في مساحة العمل. 5 > قم بتدوير الدايودات المشعة للضوء والمقاومات لتصبح بشكل أفقي في مساحة العمل. © لا تنس أن القيمة الافتراضية للمقاومة في دوائر تينكركاد هي 1 كيلو أوم TIN KER CAD Traffic Lights LJ fg B 3 GND j 1 2 3 Ins حاه All changes saved </Code 非 Start Simulation Send To LED Components Basic Name 2 3 Search Color Yellow 4 1 -- 2 Resistor LED 5 شكل :5.17 إضافة الدايودات المشعة للضوء والمقاومات وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 6 Pushbutton Potentiometer า 190

+ a b c d e f g j 1 2 3 4 1 E 5 6 7 8 9 10 11 12 13 • 14 - 15- 16- 191 17 • 18 • 19 . .. + - وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 1 2 3 4 5 6 7 8 9 • 10 • 11 12 + 13 14 15 • 16 • 17 • 18 19 تابع توصيل كل مقاومة مع دايود مشع للضوء على التوالي في لوحة توصيل الدوائر. لتوصيل المكونات على لوحة توصيل الدوائر قم بسحب وتوصيل LEDs and Resistors الدايودات والمقاومات) في Breadboard لوحة توصيل الدوائر وذلك بوضع سلك كل دايود مشع للضوء ومقاومة داخل ثقب في لوحة توصيل الدوائر. 2 a b c d e 3V GND f g h i j + 1 2 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 شكل 5.18 توصيل المكونات على لوحة توصيل الدوائر -

3 WIRE COLOR Black Red أنت الآن بصدد استخدام الأسلاك التوصيل المهبط (Cathode) للدايودات المشعة للضوء مع الطرف الأرضي Ground pin) للمايكروبت. لتوصيل المهابط مع الطرف الأرضي للمايكروبت قم بتوصيل GND ( الطرف الأرضي) للمايكروبت مع Negative Column ( العمود السالب) للوحة توصيل الدوائر 1 > قم بتوصيل مهابط الدايودات المشعة للضوء) مع ) العمود السالب للوحة توصيل الدوائر Negative Column 3 > غير ألوان جميع الأسلاك إلى اللون Black (أسود ) لتشير إلى التوصيلات السالبة. Orange Yellow Green Turquoise Blue Purple Pink Brown 1 ° Grey 3 White 8 9 10 6 a b c d e 2. 4° 11 • 12-- 13 • 11- 9 0: Code St A 0:11 B 1 2 3V واااا GND 1 a c de f g h i j + 1 2 3V GND 2 3 + 4 10 11 . • 12 13 14 9 5698 20 = 235 ... 8 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 16 17 15 16 17 شكل 5.19 توصيل المهابط بالطرف الأرضي للمايكروبت وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 2 192

193 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 في الختام، ستقوم بتوصيل الأطراف PO و P1 و P2 لكل زوج يتكون من مقاومة ودايود مشع للضوء. لتوصيل الأطراف > قم بتوصيل الطرف PC للمايكروبت بمدخل 2 من لوحة توصيل الدوائر 1 > قم بتوصيل الطرف P1 للمايكروبت بمدخل a5 من لوحة توصيل الدوائر. > قم بتوصيل الطرف P2 للمايكروبت بمدخل 8 من لوحة توصيل الدوائر. يمكنك ثني أسلاك التوصيلات في الدائرة لتوضيحها وتنظيمها، ويتم ذلك بالضغط على نقطة اتصال السلك بأحد المكونات في مساحة العمل، ويمكن ثني السلك أيضا بالضغط المزدوج على أي نقطة على امتداد السلك. 0:1 3 A اااااما 2 abce fg اما 1 2 3V GND 1 2 3 abcde f g h i j + 2 3 4 5 10 6 7 8 9 10 11 شكل 5.20: توصيل الأطراف 2 +4 5 7 8 10 11

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 2 بعد أن انتهيت من إعداد المكونات، أصبح بإمكانك بدء البرمجة، ويمكنك هنا التعرف على بعض الأوامر المتعلقة بأطراف المايكروبت، والتي يُمكنك استخدامها في البايثون: لتحديد طرف المايكروبت (PO) أو P1 أو (2) المرسل للإشارات: pins.analog_set_pitch_pin(AnalogPin.PO) الأطراف هي أماكن توصيل الأسلاك بالمكونات الأخرى. ولقراءة القيمة التناظرية من الطرف PO استخدم الأمر الآتي: pins.analog_read_pin(AnalogPin.PO) استخدم الأمر الآتي لإخراج قيمة إلى طَرَف، حيث يوضح هذا المثال إخراج قيمة من الطَّرفِ التناظري PO إلى الطرف التناظري P2 : p0_value = pins.analog_read_pin(AnalogPin.PO) pins.analog_write_pin(AnalogPin.P2, pO_value) يتمثل الاختلافُ الرئيس بين القيم التناظرية (Analog) والرقمية (Digital) في أن القيم التناظرية تحتمل أي عدد، بينما تنحصر القيم الرقمية في العددين 0 أو 1. pins.digital_write_pin(DigitalPin.P1, 0) pins.digital_write_pin(DigitalPin.P1, 1) 194

凸 195 + E وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 {111} 2 3 abcde • 7 8 0:11 {0] 2 Simulator time: 00:01:22 اكتب الأوامر البرمجية الآتية ثم ابدأ المحاكاة. Code Stop Simulation Send To 1 (micro:bit) AB 1 def on forever(): 2 3 4 IB 5 6 7 8 9 10 11 pins.digital_write_pin (DigitalPin.P0, 1) basic.pause (300) pins.digital_write_pin (DigitalPin.PO, 0) pins.digital_write_pin (DigitalPin.Pl, 1) basic.pause (300) pins.digital_write_pin (DigitalPin.Pl, 0) pins.digital_write_pin (DigitalPin.P2, 1) basic.pause(300) pins.digital_write_pin (DigitalPin.P2, 0) basic.pause (300) 12 basic. forever (on_forever) 3V GND 8 10- 11 12 • 13 • <- 10 11 ⚫ 12 13 + pins.digital_write_pin(Digital Pin.PO, 1) pins.digital_write_pin(DigitalPin.PO, O) pins.digital_write_pin(DigitalPin.P1, 1) pins.digital_write_pin(DigitalPin.P1, 0) pins.digital_write_pin(DigitalPin.P2, 1) pins.digital_write_pin(DigitalPin.P2, 0) شكل 5.21 : اختبار البرنامج ستلاحظ وميض الدايودات المشعة للضوء الثلاث بالتناوب كل 300 مللي ثانية. 2 5 5 8 10 8

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 إنشاء نظام الإنذار الآلي Build a Detection Alarm System يجِبُ استخدام مُستشعر الحركة وطَنّانٍ كهربائي لإنشاء نظام الإنذار الآلي. يُبرمج الطرف التناظري P2 في المايكروبت ليصدر الإشارات التماثلية. يتصل الطرف السالب للطَّنان الكهربائي بالطرف الأرضي للمايكروبت، ويتصل طَرَفه المُوجَب بالطرف التناظري P2 من أجل استقبال إشارات التشغيل. يكتَشفُ مستشعر الحركة دخول أي كائن في مجال رؤيته، وعندها يُرسل إشارةً رقمية قيمتها 1 إلى طرف المايكروبت المتصل به، ويعرِضُ المايكروبت علامة تعجب ويُصدر نغمةً صوتية مرتين بفاصل زمني قدره 100 مللي ثانية. ويتصل المستشعر بثلاثة أسلاك أولها بالطرف الأرضي، والثاني بالطرف 37 من المايكروبت والذي يمده بالطاقة ، والأخير بطرف الإشارة الرقمية لإرسالها إلى PO. يمكنك الآن إنشاء الدائرة ثم برمجة المشروع. PIR SENSOR REV B 555-28027 شكل 5.22: الطنان الكهربائي ومستشعر الحركة لإضافة المايكروبت > ابحث عن microbit (مايكروبت) من Components Library (مكتبة المكونات) ، 1 ثم اسحبه وأفلته في مساحة العمل. 2 > اضغط على القائمة المنسدلة، واختر اللون Green ( أخضر) . 4 SOOO- PARALLAX 0: IIIII حال KI Code Start Simulation Send To micro:bit Components Basic Name 3 3 Search Color Green Red Yellow Ʌ6 Green 4 Blue 9V Battery 2 |||||| 3V |||| GND 2 B شكل 5.23 : إضافة المايكروبت > IAA 1.5V COIN BATTERY CR 2032 3.0V Coin Cell 3V Battery 1.5V Battery Breadboard Small 1 CO UNO ARDUINO 7222227 2227 micro:bit Arduino Uno R3 196

197 إضافة طنان كهربائي إلى مساحة العمل. لإضافة الطنان الكهربائي: > ابحث عن Piezo ) الطنان الكهربائي ) في Components Library واسحبه ثم أفلته في مساحة العمل. 2 ( مكتبة المكونات) ، 1 > قم بتدوير Piezo ) الطنان الكهربائي ) بحيث تتجه أطرافه ناحية المايكروبت. 3 All changes saved 非 KI Code Start Simulation Send To Components Basic Search N CBE B 1:0 قم بتوصيل الطرف الموجب للطنان الكهربائي بالطرف P2 من المايكروبت. سيكون هذا هو الطرف التماثلي الذي سيرسل إشارة النغمة إلى الطنان الكهربائي. لتوصيل الطنان الكهربائي > قم بتوصيل طرف الطنان الكهربائي الموجب، مع الطرف 2 في المايكروبت. 2 1 > قم بتوصيل الطرف السالب للطنان ، الكهربائي في المايكروبت. 3 4 مع GND (الطرف الأرضي) وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 0:11 -- 1 2 3V 3 1 B GND 4 غير لون السلك إلى الأسود للإشارة شكل 5.25: توصيل الطنان الكهربائي إلى أنه يتصل بالأرضي. 0 |||| 1 ||||| 2 |||||| 3V ||||GI + 2 3 + NPN Transistor (BJT) LED RGB GND Diode Photoresistor > www.PARALLAX.COM PING) Soil Moisture Sensor Ultrasonic Distance Sensor PIR Sensor Piezo TMP 125.0 mA Temperature Sensor [TMP36] Multimeter شكل 5.24 إضافة الطنان الكهربائي 1

إضَافَة مُستشعر الحركة إلى مساحة العمل. لإضافة مستشعر الحركة > ابحث عن MIR Sensor ( مستشعر الحركة) في Components Library (مكتبة المكونات) ، 1 ثم اسحبه وأفلته في مساحة العمل. 2 > قم بتدوير PIR Sensor (مستشعر الحركة بحيث تتجـه أطرافه ناحية المايكروبت. 3 PIR SENSOR REV B 555-28027 الأرضي (السالب). التشغيل. شكل 5.26 : مستشعر الحركة PARALLAX الإشارة. SOOOL PARALLAX وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 2 حال PIR SENSOR REV B 555-28027 PIR SENSOR REV B 555-28027 :0 III |||||| 11 ||||||| 2 PARALLAX 3 Saving... </ Code Start Simulation Send To 3V GND Components Basic Search Diode > Soil Moisture 1 MOS - PARALLAN Sensor (w := Photoresistor 2015 www.PARALLAX.COM REVC PING))) Ultrasonic Distance Sensor PIR Sensor Piezo شكل 5.27: إضافة مستشعر الحركة TMP 125.0 mA Temperature Sensor [TMP36] Multimeter 198

PIR SENSOR REV B 555-28027 PIR SENSOR REV B 555-28027 PARALLAX PARALLAX 1 1 شكل 5.28: توصيل مستشعر الحركة 3 شكل 5.29: توصيل مستشعر الحركة 199 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 0: 2 0: 2 3V B 3V GND B GND 2 قم بتوصيل الطرف الأرضي لمستشعر الحركة بالطرف الأرضي للمايكروبت. لتوصيل مستشعر الحركة > قم بتوصيل الطرف الأرضي لـ PIR Sensor مستشعر الحركة) ، 1 GND الطرف الأرضي للمايكروبت. 2 اللون الافتراضي للسلك الجديد هو نفس لون السلك المستخدم سابقا. قم بتوصيل طرف تشغيل المستشعر الحركة بالطرف 3 (مصدر الطاقة) في المايكروبت. لتوصيل مستشعر الحركة > قم بتوصيل طرف التشغيل لـ PIR Sensor (مستشعر 1 الحركة)، إلى الطرف 3 مصدر الطاقة في 2 المايكروبت. > غيّر لون السلك إلى اللون Red (الأحمر) . 3

PIR SENSOR REV B صل طرف الإشارة لمستشعر الحركة بالطرف P0 في المايكروبت، حيث يُرسل هذا الطرف الرقمي إشارة 1 عند اكتشاف كائن في مجال الرؤية للمستشعر. لتوصيل مستشعر الحركة > قم بتوصيل طرف الإشارة لـ PIR Sensor مُستشعر الحركة ) ، 1 بالطرف 0 من المايكروبت. 2 > غيّر لون السلك إلى Green .(أخضر) . 3 0:11 B 2 555-28027 1 2 3V GND PARALLAX 1 3 شكل 5.30: توصيل مستشعر الحركة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 + 200

TIN KER CAD Alarm System ויו PIR SENSOR Rev 8 555-28827 الآن وبعد أن انتهيت من جميع التوصيلات، يمكنك إضافة الأوامر البرمجية الآتية واختبارها. Saving... 非 Simulator time: 00:04:48 < Code Stop Simulation Send To 1 (micro:bit) 1 pins. analog_set_pitch_pin (AnalogPin. P2) 2 3 def on forever (): 4 5 if pins.digital_read_pin(DigitalPin.PO) basic.show leds (""" 1: 6 7 8 9 . U 11 12 O PARALLAX 13 14 """ for index in range (2): pins.analog_pitch (500, 100) basic.pause(100) 15 basic.forever (on forever) شكل 5.31 : اختبار البرنامج يُصدر الطنان كهربائي صوتا مرتين بتردد مقداره 500 هيرتز، بفارق 100 مللي ثانية (0.1 ثانية). يعرض مستشعر الحركة علامة تعجب عند اكتشافه كائن. عند استخدامك الطنان الكهربائي في أحد المشاريع، يجب أن تتحقق من كون حجم الصوت الصادر من حاسبك مرتفعًا بما يكفي للاستماع إلى الصوت الذي يصدره الطنان الكهربائي. لم يدخل أي كائن مجال الرؤية لمستشعر الحركة. دخول كائن إلى مجال الرؤية لمستشعر الحركة. يُصدّر الطنان الكهربائي صوتًا. PIR SENSOR Rev 8 55 28027 PARALLAX لا يُصدِّر الطنان الكهربائي أي صوت. PIR SENSOR 55-28027 REV B SOOOL O PARALLAX شكل 5.32: لا يوجد كائن في مجال الرؤية لمستشعر الحركة شكل 5.33 : كائن في مجال الرؤية المستشعر الحركة 201 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

تمرينات 1 ما المكون الذي يتيح إضافة المزيد من المكونات الإلكترونية للدائرة بسهولة؟ ما الغرض من استخدام المقاومات في الدائرة الإلكترونية أدناه؟ + وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 |||||| 1 ||||||| 2 3V IIIII abcde fg 1 + 3 هل يمكنك تحديد الخطأ في هذه التوصيلات؟ وما الذي يتعين عليك فعله لتصحيحه ؟ GND 1 2 3V GND a b c d e i j 23 2 4 5 5 6. 7 7 8 8 9 10 10 11 11 12 12 1 -2345678RDEN ... . -23456 7 8 9 9 10 10 11 11 12 • 12 13 13 13 13 14 • 14 14- • 14 15 • 15 15 • 15 16 • 16 16- 16 17 2 202

4 في مشروع الدرس الخاص بدائرة إشارات المرور لم يُستخدم الطرف 3 من لوحة المايكروبت، حسب معلوماتك، كيف تُشغل الدايودات المشعة للضوء؟ 5 ما الفرق الرئيس بين مُستشعر المسافة ومستشعر الحركة ؟ ثم ابحث في الإنترنت عن تطبيقات على استخدام هذه المكونات الإلكترونية 6 كم عدد المكونات الإلكترونية التي يمكنك توصيلها بالطرف الأرضي في لوحة المايكروبت؟ 7 في جميع مشاريع المايكروبت تُعرّف دالة باسم on_forever، فما وظيفة هذه الدالة؟ وما أهميتها؟ 203 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 älkä¥188 8 افحص بعناية تصميم الدائرة الآتية وبرمجتها وحدِّد المشكلة الموجودة فيها، ثم حدِّد ما يتعين عليك فعله لتصحيحها؟ TIN ER Alarm System AD 555-28027 Rev B PARALLAX 144 Text 1 # Python code 2 # All changes saved </Code Start Simulation Send To ▾ ? AA- 1 (micro:bit) alarm = 0 4 pins.analog_set_pitch_pin (AnalogPin. P2) alarm = 0 def on forever (): global alarm if pins.digital read pin (DigitalPin.PO) ba 9 10 11 12 13 14 15 16 else ba: 1 #23 Python code 3 # alarm = 0 == 0: 4 pins.analog_set_pitch_pin (AnalogPin.P2) 2345676a612 7 al pi 8 9 alarm = 0 def on forever (): global alarm if pins.digital_read_pin (DigitalPin.PO) basic.show leds (""" ## 33 fo: if a al else 10 11 pi 12 34 basic. Serial Mo 13 14 15 16 17 18 89 19 20 21 22 23 24 25 26 == 0: # + ## # # TT) else: basic.show_leds (""" ## 45 69 1234566a0 27 HHHHH222222222233 12 28 29 30 31 32 33 34 alarm = 10 pins.digital_write_pin (Digital Pin. Pl, 1) for index in range (3): pins.analog_pitch (440, 200) basic.pause (100) if alarm > 0: alarm += −1 else: pins.digital_write_pin (DigitalPin. Pl, 0) basic.forever (on_forever) 204