إنشاء نظام منزلي ذكي - إنترنت الأشياء - ثاني ثانوي

3. إنشاء تطبيقات إنترنت الأشياء باستخدام الأردوينو ستتعرف في هذه الوحدة على الخصائص الرئيسة لتطبيق انترنت الأشياء وطريقة تصميم وبناء تطبيقات عملية باستخدام جهاز تحكم الأردوينو الدقيق وبيتة محاكاة دواتر تینکر کاد (Tinkercad Circuits) أهداف التعلم بنهاية هذه الوحدة سيكون الطالب قادرا على أن يتعرف على مكونات جهاز التحكم الدقيق وعلى طريقة برمجته. يقيس البيانات المجمعة من مستشعرات الادخال المختلفة. يفهم كيفية التكامل بين بيانات المستشعرات و خوارزميات البرمجة وطريقة عملهما معا. يستخدم بيانات المستشعرات لتشغيل التنبيهات والاستجابات الآلية. يصمم دوائر انترنت الاشياء باستخدام جهاز تحكم الأردوينو الدقيق في بيئة دوائر تینکر کاد ( Tinkercad Circuits ) . يبرمج جهاز تحكم الأردوينو الدقيق باستخدام لغة برمجة قائمة على اللبنات البرمجية في بيئة دوائر تينكر كاد ( Tinkercad Circuits). يستخدم مستشعر الغاز لانشاء انذار تسرب الغاز في البيئات ذات الظروف الخطرة. الأدوات بيئة محاكاة دوائر أوتوديسك تينكر كاد (Autodesk Tinkercad Circuits)

الدرس الأول إنشاء نظام منزل ذكي www.leri.edu.s أجهزة تحكم الأردوينو الدقيقة Arduino Microcontrollers تصمم أجهزة التحكم الدقيقة لاستخدامها في الحواسيب المصغرة أحادية اللوحة، وذلك على نطاق أوسع بكثير من استخدامها في الحواسيب المكتبية أو الشخصية. فعلى سبيل المثال، تنتج أردوينو مجموعة أجهزة تحكم دقيقة مستقلة في عملها تماما، مدعمة بمجموعة من المعالجات الدقيقة المدمجة. وتتميز أجهزة تحكم الأردوينو الدقيقة بتعدد وظائفها، ورغم هذا تبقى هذه الوظائف محدودة مقارنة بإمكانات الحواسيب الشخصية، وذلك لأن أجهزة تحكم الأردوينو الدقيقة قد صممت لأداء مهام بسيطة فقط. من لوحات الأردوينو الأكثر شيوعا أردوينو نانو (Arduino Nano) أردوينو ديو (Arduin Due) م 31 لوحات اجهزة تحكم الأردوير النفق أردوينو أونو (Arduino UNO) أردوينو بورتينتا (Arduino Portenta) جدول 3.1 خصائص نماذج لوحات الأردوينو نوع منفذ USB المداخل المخارج سرعة المعالج ذاكرة فلاش النموذج أردوينو بالو 33 أرجويلر نيو اردو بند بورست (H Mini-B Type B Micro-B Туре с ملاحظة 26 مجعد 20 بعد 68 محمد BO متعد 256 KB 32KB 48 MHz 16 MHz 512 KB 480 MHz ذاكرة SRAM 32 KB 2 KB 96 KB يصل إلى 128MB تصل إلى MB 64 يمكن تصنيع وحدات التحكيم الدقيقة سرعة وسهولة بالمقارنة مع صناعة الحواسيب الخصية أو المحمولة مما يطل بكافة الإنتاج بشكل كبير وزارة التعليم

70 أردوينو أونو Arduino UNO R3 R3 تعتمد لوحة أردوينو 3 (3 Arduino UNO على جهاز تحكم دقيق من نوع ATmega تحتوي هذه اللوحة على 14 منفد إدخال وإخراج رقمي، حيث يمكن استخدام 6 منها كمخرجات يُطلق عليها تسمية تضمين عرض النبضة ( Pulse Width Modulation - PWM). ويستخدم 2 منها لإرسال البيانات التسلسلية ( TX1). ولاستقبالها (RX0) وتستخدم 6 منها كمداخل تناظرية ومقصد لتوصيل USB. ومقيس للطاقة، وزر لإعادة الضبط در إعادة السيط دا بود منقع للصور مدمج 1000 الطرف الأرضي منافد انحال واحراج رقمية (132) مؤشر التشغيل 00 UND 18 جهاز تحكم دقيق من نوع ATmega328 الشكل 2 في الوسة الأرويتم أوتو Arduino Uno R3 | R3 | مصدر طاقة خارجي مليل 3.3 فولت عند 5 فولت 330 منافذ الحال تناظرية (5-0) بعد ATMega328 جهاز تحكم دقيق أحلمي المرفقاقة بتخم بصورة شائعة في منتجات الأردوينو، ويتميز باد الله العالي واستهلاكه للتحمض المقالة وزارة التعليم

أمثلة على مستشعرات خارجية ملحقة بأجهزة التحكم الدقيقة Some Examples of External Sensors for Microcontrollers مستشعرات رطوبة التربة Soil Moisture Sensors تقيس مستشعرات رطوبة التربة حجم الماء الموجود داخل التربية. ونظرا لأن هذا القياس ينطوي على كم كبير من عمليات معالجة التربية. فإن رطوبة التربة تماس بشكل غير مباشر، وذلك باستخدام خصائص أخرى للتربة مثل المقاومة الكهربائية (كلما زادت الرطوبة قلت المقاومة) . وتعد مستشعرات رطوبة التربة ضرورية في مجال الزراعة، كما تستخدم في تطبيقات المراقية مثل التحكم في الري لأغراض الصناعة والأغراضر المنزلية. وري النباتات المكتبية والحدائق الطبيعية مستشعرات درجة الحرارة Temperature Sensors يستخدم مستشعر درجة الحرارة TMP36 في قياس درجة الحرارة، وينتج جهد إخراج تناظري بتناسب مع درجة الحرارة التي يستشعرها ويحول هذا الجهد إلى قراءة لدرجة الحرارة بالدرجات المنوية، يمكن لهذا المستشعر قياس درجات الحرارة في نطاق يتراوح بين 40 وحتى 125 درجة مئوية، ويستخدم المستشعر TMP36 مشكل أساسي في التطبيقات التي تتضمن تنظيم درجة الحرارة وقياسها ، ويتميز بعدم حاجته إلى المعايرة وبالتالي يمكن استخدامه دون أي ملحقات إضافية، مستمر وطوية التوية المكون في المحاكي الرمز التحطيطي مكر 33 مسلم وعلوية التربية TH المكون في المجاني مستشعر درجة الحرارة الرمز التخطيطي شعر 34 مستشعر درجة الحرارة TMP36 مستشعرات الحركة PIR Sensors تستكشف مستشعرات الحركة (Passive Infrared Sensors PIR Sensors ) الإلكترونية وجود الأشياء ضمن مجال معين وتعمل هذه المستشعرات عن طريق مستشعر الحركة قياس إشارات الموجات تحت الحمراء الموجودة في مجال رؤيتها. مستشعرات الغاز Gas Sensors هي مقاومات كيميائية تكتشف وجود مستويات مرتفعة من الدخان والغازات الأخرى مثل البروبان والهيدروجين وأول أكسيد الكربون، حيت للتغير قيمة المقاومة الكيميائية عند ملامسة الغاز لها ويمكن لهذه المستشعرات اكتاف المكون مے المحاكي الزمن التخطيطي 35 مشعر الحركة (PIR Sensor ) تركيز غاز مین 200 و 10,000 جزء في المليون : كما تستخدم مثل هذه مشعر العاد المستشعرات المراقبة المناطق التي قد تتعرض لخطر الحرائق أو انبعاث غازات سامة المكون في المحاكي الشكل 36 مير المقال حرارة التعليم

72 إنشاء نظام المنزل الذكي Build a Smart Home System يزداد كل يوم تجهيز المنازل بمستشعرات ذكية، حيث تُستخدم هذه المستشعرات لتحسين جودة الحياة وتسهيل القيام بالأعمال المنزلية وتتمثل إحدى التقنيات " الذكية " في تقنية المصابيح المنزلية الذكية التي يكون تشغيلها وإيقافها تلقائيا عن طريق استشعار حركة الأشخاص في غرف المنزل، ستستخدم في هذا المثال لوحة جهاز التحكم الدقيق أردوينو أونو R3 (3 Arduino UNO ) لمحاكاة نظام تلقائي الإضاءة غرفة في منزل ذكي، وذلك في محاكي تينكركاه (Tinkercad) ، كما سنستخدم مستشعري حركة (PIR sensors ليكتشما وجود أي كائن ضمن مجال رؤيتهما ( Field of View) في أي من الغرفتين، وعند وجود شخص في مجال رؤية المستشعر، سيضيء الدايود المشع الضوء الملحق به، وعند مغادرته ستنطفي الإثارة، سيمثل المستشعر الثاني غرفة أخرى تنتظر دخول شخص ما. ستستخدم المكونات الآتية لهذا المشروع لوحة أردوينو أونو 3 (Arduino UNO R3). . مستشعران للحركة (PIR) يعملان بالموجات تحت الحمراء. . دايودان مشعان للضوء (LEDS). . مقاومتان (Resistors) . لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard Small). المكونات التي ستستخدمها في هذا المشروع دايودان مشعان للضوء (LEDs) - مقاومتان (Resistors) مستشعرات للحركة (PIR) 18 لوحة توصيل الدوائر الصغيرة ( Breadboard Small) لوحة أردوينو أو نو Arduino UNO 3) R3) شکل 37 مكونات مشروع البري الذكي حرارة التعليم

ابدأ الآن بتصميم دائرة جديدة في محاكي نينگرگاه (Tinkercad). إن دوائر تينكر كان ( Tinkercad Circuits) هي محاكي قائم على الويب يستخدم في إنشاء نماذج أولية للدوائر الإلكترونية، وبرمجتها باستخدام أجهزة تحكم دقيقة مثل الأردوينو، افتح دوائر تينكر كاد من موقع الويب https://www.tinkercad.com واختر Circuits (الدوائر ) لفتح النافذة الرئيسة للمحاكي. التبديا بين عرض الدائرة والعرض الذهاب الى لوحة تحكم التخطيطي وقائمة المكونات يد المجاعام كتلة البرنامج تیکر کان (Tinkercad | التدوير تحرير الحكويات باستخدام لشريط الأدوات الرئس البحث عن مكونات التقسميم في مكتبة المكونات إضافة جميع مكونات الدالوة في ساحة العمل كتابة اسم التصميم توسيط التصميم وتكبيره لملء الناقدة شكل 38 المشاهدة البرئة لمعالي والم لينكرها (Tinkercal Circuits) وزارة التعليم

أضف مكونا إلى التصميم بالضغط على المكون من مكتبة المكونات ( Components ثم اضغط على أي مكان في مساحة العمل. ه لله nspector pone اللوحة المعالية ) تحرير الخصائص المكينات. اضغط على قر الحدث لإزالة المكون المجلة اصغط هنا لإحفاء لوحة المنكوبات أضغط على لي Mom to li ( الكبير للملامعة ) التوسيط لوحة توصل الدوائر ومن مساحة العمل شكر 39 تحرير المكونات وزارة التعليم

ابحث عن المكونات التي ستحتاج إليها لهذا المشروع وانقلها إلى مساحة العمل. ثم ابحث عن لوحة أردوينو أوتو R3 (3 Arduino UNO) وقم بإضافتها ، وكرر الشيء نفسه لإصافة مستشعري الحركة (PIR)، واثنين من الدايودات المشعة للضوء (LED) ومقاومنين (Resistor ) ، ولوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard small ) في مساحة العمل لإضافة المكونات إلى مساحة العمل ابحث عن Arduino UNDR3 ( لوحة أردوينو أونو (R3) في مكتبة Components | المكونات). واحيها وقلتها في مساحة العمل 3 ابعد عن Breadboard Small الموحة توصيل الدوائر الحفرة) في مكتبة Components ( المكونات ) واسحبها وأفلتها في ساحة العمل وراي الي 2 3 شكال 310 الشاقة المكونات إلى مسلحة المل 0 1

ستضيف الآن مقاومتين إلى لوحة توصيل الدوائر الصغيرة (Breadboard Small). لإضافة المقاومات إلى لوحة توصيل الدواتر ابح واقت Resistors | المقاومات من مكتبة Components | المكونات) على Breadboard Small لوحة توصيل الدوائر الصغيرة)، 0 من Inspector panel الوجة المعاينة . اصبط قيمة كل مقاومة ( Resistor ) إلى 220 واضبط الوحدة 22 1 2 3 حرارة التعليم شكل 311. إضافة المقاومات إلى لوحة توصيل الدم اثر 0 76

حرارة الي لم استمر بإضافة دايودين مشعين للضوء إلى لوحة توصيل الدوائر ، وآخرين من مستشعرات الحركة. ستحتاج إلى توصيل مصعد كل دايود مشع للضوء على التوالي مع مقاومته المقابلة. لاضافة المكونات إلى لوحة توصيل الدوائر. احرف PIR sensors ) مستشعرات الحركة) من مكتبة Components المكونات ) وصعها في Breadboard Small ) لوحة تحصيل الدوائر الصغيرة). 1 السحر وقت LEDS ( الداعوذات المشعة للضوء ) من مكتة Components (المكونات ) . ثم صل مصعد كل دايود مشع للصوء بالتوازي مع مقاومته المقابلة في Breadboard Small (لوحة توصيل الدوائر الصغيرة) 2 1 سال 312 الناقة المدايورات المشعة الضوء SHER 0

قم بتوصيل لوحة الأردوينو بلوحة توصيل الدوائر الصغيرة Breadboard Small ) عن طريق توصيل طرف جهد 5 فولت (5) بالعمود الموجب والطرف الأرضي (GND) بالعمود السالب. التوصيل لوحة الأردويتو أونو 3 (Arduino UNO R3) قم بتوصيل 5 ) جهد 5 فولت ) في لوحة الأردوينو بالعمود الموجب من Breadboard Small (لوحة توصيل الدوائر الصغيرة ) وغير لون السلك إلى Red الأحمر). قم بتوصيل GND (الطرف الأرضي) من لوحة الأردويو اوبو R3 بالعمود السائب من Breadboard Small (لوحة توصيل الدوائر الصغيرة ) وغير لون السلك إلى black ( الاسود ) ( مرارة التعليم ANALOG IN POWER ANALOG IN 1 2 شكل 313 توصيل الأسلاله للوحة الأوتوبيد 28

بعد ذلك قم بتوصيل مقاومات الدايودات المشعة للضوء بمناهد الأردوينو الرقمية 6 و7. التوصيل مقاومات الدايودات المشعة للضوء قم بتوصيل أحد المقاومات - 6 Digital pin ( الطرف الرقمي (6) من لوحة الأردويلو وغير لون السلك إلى البني ، قم بتوصيل المقاومة الأخرى بـ 7 Digital pin ( الطرف الرقمي (7) من لوحة الأردوينو وغير لون السلك إلى البني. ، قم بتوصيل مهبطي الدايودات المشعة للضوء بالعمود السالب في Breadboard Small (لوحة توصيل الدوائر الصغيرة) XO UNO 314 توصيل أدواج أسلاك متاريات الدايودات المشعة للعمود وزارة التعليم 1 3 2

ختاما ولإتمام التوصيلات ستحتاج إلى توصيل مستشعر حركة الغرفة الأولى (PIR Room1) ومستشعر حركة الغرفة الثانية (PIR Room2) بلوحة الأردوينو وبالأعمدة السالبة والموجبة في لوحة توصيل الدوائر الصغيرة. لتوصيل مستشعرات الحركة من المهم جدا إضافة المتعلقات والملاحظات أثناء عملك كما هو تم توصيل طرف اشارة PIR Sensor ( مستشعر الحركة ) - 8 Digital pin | الطرف الرقمي 8). الحال عندما تقوم بالبرمجة. وغير لون السلك الى اللون Breen ( الأحصر 1.1 قم بتوصيل طرف طاقة PIR Sensor ) مستشعر الحركة ) بالعمود الموحد من Breadboard Small لوحة توصيل الدوائر الصغيرة وغير لون السلك إلى اللين red (الأحمر) 2 يمكننا في Tinkercad إضافة التعليقات في مساحة العمل على سبيل المثال، يمكنك إضافة تعليقات قم بتوصيل Ground ( الطرف الأرضي) مستشعر الحركة بالعمود الطالب من Breadboard للإشارة إلى الغرفتين باستخدام أداة . Small | لوحة توصيل الدوائر الصغيرة) وغير لون التسللد إلى black الأسود) . قم بتوصيل طرف اشارة PIR Sensor (مستشعر الحركة بـ 9 Digital pin ( الطرق الرقمي (9) وغير لون السلك الى اللون orange ) البرتقالي) . قم توصيل طرف طاقة PIR Sensor ( مستمر الحركة العمود الموج من Breadboard Small | لوحة توصيل الدوائر الصغيرة وغير لون اللك إلى اللون red ( الأحمر) ه تم توصيل Ground ( الطرف الأرضي) مستشعر الحركة بالعمود السالب من Breadboard Small) لوحة توصيل الدوائر الصغيرة) وغير لون السلك إلى black ( الأسود) 3 الملا حظنات ( Note tool) OO LING التعليقات 2 5 1 3 6 حرارة التعليم شکل 315 توصيل السنتهم لك الخ ea

لبنات التعليمات البرمجية Code Blocks الآن وبعد أن انتهيت من إعداد المكونات ستستكشف بيئة البرمجة التي ستستخدمها في هذه الوحدة، يوفر تينكر كاد تقنية البرمجة القائمة على اللبنات البرمجية لتبسيط عملية برمجة وحدة التحكم الدقيقة تصلبات اللبنات المرمية تعليم مخرو التعليمات البرمجية السلات الرمحية تكبر اللبنات البرمجة او تصفيرها أو إعادة تعيين محمها تستخدم سلة المحذوفات لإزالة اللبنات البرمحبة غير المرعوية شكل 316 النبات البرمجية تصنيفات اللبنات البرمجية الإخراج Output التحكم Control تسمح لك فئة لبنات الإخراج (Output) بتحديد المنافذ تسمح لك اللة لبنات التحكم (Control) بإضافة أحداث وتحديد الرقمية (Digital) والتناظرية (Analog) وارسال الأوامر التكرارات البرمجية لتكرار الإجراءات واستخدام العبارات الشرطية إلى مكونات وحدة التحكم الدقيقة الإدخال Input لاتخاذ القرارات. العمليات الرياضية Math تسمح لك فئة لبنات الإدخال (Input) بقراءة البيانات من تسمح لك فئة اللبنات الرياضية (Math) باستخدام الرموز وحدة التحكم الدقيقة. التعليقات Notation والعمليات الرياضية. المتغيرات Variables تسمح لك فئة لبنات التعليقات (Notation) باستخدام تسمح لك فئة لبنات المتغيرات (Variables) بإنشاء متغيرات التعليقات على التعليمات البرمجية الخاصة بلد. ملاحظة المجلد الحالات التعليمات البرمجية الرسومية في الكركات عدة في النساء برامج الاردوية كما تساعد في لعب الأط السابعة منال الخطاء تراكيب الجمل واخطاء كتابة أسماء الدوال واسال الفاصلة المنقوطه ) وغيرها ميں الأخطاء صاري التعليم

بعض اللبنات المهمة المستخدمة في هذا المشروع: يمكنك العثور على لبنات forever و if ( ) then else في فئة لبنات التحكم (Control). يعد عمل لبنة forever ضروريا في كل برنامج بصمتها اللبنة التي تضاف إليها بقية الأوامر، ستشغل جميع اللبنات الأخرى الموجودة بداخلها إلى الأبد وعلى التوالي، وذلك حتى يتم إيقاف تشغيل جهاز إنترنت الأشياء. تتحقق لبنة if (then else مما إذا كانت معايير الشرط مستوفاة. إذا كان الأمر كذلك فإن جهاز التحكم الدقيق ينفذ اللبنات بين else if () then . وبخلاف ذلك تنقذ اللبنات أدنى else Control == يمكن العثور على لينة ( ) ( )set pin في تصنيف لبنات الإخراج (Output). يمكن للبنة ( )set pin (to تعيين الحالة للطرف (pin) الرقمي أو التناظري إلى قيمة مرتفعة (HIGH) أو منخفضة (LOW). Output يمكن أن تتراوح قيم المنافذ التناظرية المجموعة من قيم الجيد من 0 قولت إلى 33 فولت أو 5 فولت يعني. هما أنه عند ترجمتها بواسطة البرنامج فان اليم المحيد هذه تتوافق مع محصوعة كبيرة ومتنوعة من القيم. يمكن العثور على لبنة )) read digital pin ولبنة ( )read analog pin في تصنيف لبنات الإدخال (Input). لبنة ( ) read digital pin هي لبنة منطقية تقرأ حالة الطرف الرقمي للجهاز ( مرتفع ( HIGH) أو منخفض (LOW)) يمكن للبنة ( )read digital pin قراءة مستوى جهد يتراوح بين جهد اللوحة 3.3 فولت أو 5 فولت وصولاً إلى 0 فولت أي الأرضي (GND) -> للأطراف الرقمية حالتان مرتفع (HIGII) ع مرور جهد خلالها مقداره (3.3 فولت أو 5 فولت) ومتخفض (LOW) عندما لا يسر أي جيد فولت نصر هاكان الحالتان بواسطة البرنامج على أنهما ؟ (خواب True خطا) False على التوالي. input سم الهالوين مم وراية التعليم

التعليمات البرمجية Let's Take a look at the Code سينقذ برنامجك بلا توقف .forever. وسيتم تنفيذ البنتي if else إحداها للغرفة الأولى (Room1) والأخرى للغرفة الثانية (Room2 ) سوف تتحقق مستشعرات الحركة من وجود أي حركة داخل الغرفتين إذا اكتشف مستشعر الحركة أي تحرك، فسيشتعل الدايود المشع للضوء الخاص به، وعند توقفه عن استشعار الحركة. سيتوقف الدايود المشع للضوء عن الإضاءة تحاكي هذه الدائرة تطبيق المنزل الذكي ( Smart Home) الذي يقوم بإنارة الغرفة تلقائيا بمجرد دخول أي شخص إلى الغرفة. تشكل اللبنات داخل البيئة lorever شكل مستمر على التوالي حتى توقف المحاكات LOW التحمر من وجود أي حركة في العرفة الأولى التحقق من وحوم أي حركة في العربية الثانية. 1 1 1 1 شكل 317 تستعيد البرنامج وزارة التعليم

ابدأ المحاكاة بالضغط على زر بدء المحاكاة (Start Simulation) لاختبار برنامجك. Start Simulation الآثار ، مصادم في العرفة الأولى | Room1) حرك مؤشر التواجد داخل محال راية ستشعر الحركة للشعيل الإصابة الإدارة مصادة في العرفة التاجد | Rcom ) 0000 3.18 معالماء البرنامج ورا

هائي اشارة صولي دایود منع الضوء من مج تمرينات 1 الملأ المربعات الفارغة بأسماء المكونات الناقصة. م ☎ UND جهاز تحكم مشق ATmega328 مصدر طاقة خارجي 10 0 0 وزارة التعليم

2 صل العناصر في السطر الأول بمسمياتها في البطر المثاني المكون في المحاكي TMP الاسم مستشعر درجة الحرارة مستشعر الغاز مستشعر رطوبة التربة اكتب الحالات التي يمكنك فيها استخدام مستند 1. درجة الحرارة 2. الغاز 3 رطوبة التربة 2 ما الفرق بين المداخل الرقمية والتناظرية؟ حرارة التعليم

5 ابحث في الانترنت من الاختلافات الرئيسة بين مجموعة الأردوينو أوسو ( Arduino Uno) ومجموعة الأردوينو نلیو ( Arduino Nano ما أنواع التطبيقات التى تستخدم في كل مجموعة اكتب اجابتك أدناه ما ميزة برمجة جهاز تحكم الأردوينو الدقيق باللبنات البرمجية بدلا من كتابة التعليمات البرمجية تحيا في تینکر کاد؟ اذكر ما توقعه من سلبيات استخدام هذه الطريقة؟ قم بتوسعة نظام المنزل الذكي الراقية ثلاث غرف بدلا من السنين. 2 غير نظام المنزل الذكي ليحتوي على دايودين منتمين للضوء (أخبر وأخضر) ومستشعر الحركة عند الكتمعاك المستعمر الحركة يشتغل الدايود المشع للضوء الأخضر فقط. وعند عدم اكتشاف حركة يشت الأضوه الأخمر فقط. حرارة البليد