Arduino Basics Book

]h

‫أساسيات األردوينو‬

‫مقدمة‬ ‫آالف الطالب والهواه يتعلمون األردوينو سنويا وقد انتشر في العالم كله لدى جميع فئات المجتمع‪.‬‬ ‫نقاط مهمة عن هذا الكتاب‪:‬‬ ‫•‬

‫الهدف من الكتاب إيصال المعلومة بسرعة للمبتدئ في األردوينو بحيث يتمكن من الحصول على‬ ‫األساسيات بدون الحشو الزائد ليتمكن بعدها من االنطالق بنفسه‪.‬‬

‫•‬

‫يجب على المتعلم البحث والتعلم الذاتي باإلضافة إلى هذا الكتاب‪.‬‬

‫تم تبسيط العديد من المعلومات ليسهل على المتعلم الدخول في مجال األردوينو‪.‬‬

‫‪ii‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫ماذا ستستفيد من هذا الكتاب؟‬ ‫✓ أساسيات بسيطة في الكهرباء‪.‬‬ ‫✓ ماهو األردوينو‬ ‫✓ منافذ األردوينو أنواعها والتحكم بها‪.‬‬ ‫✓ فهم أهم أوامر األردوينو مع التطبيق‪:‬‬ ‫✓ )‪(digitalWrite, digitalRead, analogWrite, analogRead‬‬ ‫✓ فهم أهم أوامر البرمجة الرئيسية‪:‬‬ ‫✓ )‪(For, while, if else‬‬ ‫✓ التطبيق العملي مع التوصيل والكود مع شرح كل أمر في الكود‪.‬‬ ‫✓ التطبيق على بعض الحساسات وعمل بعض المشاريع البسيطة‪.‬‬

‫‪iii‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫حقوق الطبع‬ ‫جميع الحقوق محفوظة‪ ,‬الكتاب متاح للجميع لالستعمال الغير تجاري وال يسمح ببيعه وال طباعته ألغراض تجارية‬ ‫إال بإذن خطي من الكاتب‪.‬‬

‫للتواصل مع الكاتب‪:‬‬

‫‪[email protected]‬‬

‫‪iv‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪v‬‬

‫‪Contents‬‬ ‫أساسيات ف الكهرباء‬

‫‪1‬‬

‫المتحكمات واألردوينو‬

‫‪10‬‬

‫برنامج ‪ARDUINO IDE‬‬

‫‪19‬‬

‫التحكم باألجهزة باستخدام األردوينو‬

‫‪26‬‬

‫قراءة اإلشارة من المنافذ‬

‫‪46‬‬

‫اوامر برمجية مهمة‬

‫‪62‬‬

‫المحركات‬

‫‪79‬‬

‫بروتوكوالت االتصاالت بي األجهزة‬

‫‪94‬‬

‫درايفر سيكت‬

‫‪102‬‬

‫تطبيقات عملية عىل أشهر الحساسات‬

‫‪114‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫أساسيات في الكهرباء‬ ‫الفولت – التيار – المقاومة‬

‫‪1‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫دائما ما نشبه الكهرباء بالماء‪ ،‬ولكن لماذا؟‬ ‫الماء‪:‬‬ ‫•‬

‫ينتقل من مناطق الضغط المرتفع إلى المنخفض ومن المناطق المرتفعة إلى المنخفضة‪.‬‬

‫•‬

‫إذا لم يوجد فرق في االرتفاع أو الضغط‪ ،‬يبقى الماء ساكنا‪.‬‬

‫الكهرباء‪:‬‬ ‫•‬

‫تنتقل من مناطق الجهد المرتفع إلى المنخفض‪.‬‬

‫•‬

‫إذا لم يوجد فرق في الجهد بين نقطتين فإن الكهرباء ال تنتقل‪.‬‬

‫لكن ما هو فرق الجهد؟‬

‫‪2‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫فرق الجهد (الفولت)‪:‬‬ ‫البطارية في الصورة األولى ‪ 1.5‬فولت‪ ،‬يعني أن طرفها الموجب جهده أعلى من السالب ب‪ ،1.5‬والبطارية في‬ ‫الصورة الثانية ‪ 9‬فولت‪ ،‬يعني أن طرفها الموجب جهده أعلى من السالب ب‪9‬‬ ‫فرق الجهد يقاس بالفولت‪ ،‬وهو الفرق في الجهد بين طرفين‪.‬‬

‫عندما نضع هذه البطاريات في دائرة كهربائية سينتقل التيار الكهربائي بسبب وجود فرق في الجهد بين‬ ‫الطرفين (فولت)‪.‬‬

‫‪3‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫نستطيع أن نتخيل أن الطرف الموجب طاقته أعلى من الطرف السالب بمقدار ‪ 1.5‬وهذا هو الفولت‪ .‬الشحنات‬ ‫الكهربائية تنتقل من الطاقة األعلى إلى األقل‪ .‬إذا وصلنا لمبة ببطارية فإن اللمبة ستعمل‪ ،‬لماذا؟‬

‫ألن الشحنات وجدت طريقا لها لتنتقل إلى الطاقة األقل مرورا باللمبة‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪4‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫التيار الكهربائي‪.‬‬ ‫عند توصيل طرفي بطارية ‪ 9‬فولت مع بعضهما ماذا سيحدث؟‬

‫سينتقل تيار كبير من الجهد األعلى إلى األقل‪ ،‬وسترتفع درجة حرارة البطارية وقد تسيح أو تشتعل‪.‬‬

‫‪5‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫نالحظ أيضا لو أننا قمنا بتوصيل لمبة ‪ LED‬مباشرة مع بطارية ‪ 9‬فولت ستحترق بسبب ارتفاع شدة التيار‪.‬‬

‫ولكن لماذا انتقل تيار كبير جدا؟‬ ‫بسبب عدم وجود مقاومة تحد من مرور التيار‪.‬‬

‫‪6‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫المقاومة‬ ‫•‬

‫المقاومة تحد من مرور التيار الكهربائي‪.‬‬

‫•‬

‫كلما زادت المقاومة قل التيار المنتقل‪.‬‬

‫•‬

‫لكل مادة مقاومة كهربائية معينة وتقاس باألوم ‪.Ω‬‬

‫•‬

‫المواد الموصلة مقاومتها قليلة جدا مثل النحاس والفضة واأللمنيوم‪.‬‬

‫•‬

‫المواد العازلة مقاومتها عالية جدا مثل الخشب والبالستيك والمطاط‪.‬‬

‫صورة ‪ 1‬مقاومة كهربائية‬

‫∞∞∞‬

‫‪7‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫قانون أوم‪Ohm’s Law‬‬

‫المقاومة = التيار ‪ x‬فرق الجهد‬

‫هو أهم قانون في الكهرباء كلها‪ ،‬مثال‪:‬‬ ‫لمبة ‪ LED‬تحتاج تيار قيمته ‪ 0.020‬أمبير لتعمل‪ ،‬لو أردنا تشغيلها باستخدام بطارية ‪ 9‬فولت كم المقاومة التي‬ ‫يمكن استخدامها؟‬

‫بما أن الفولت = ‪ 9‬والتيار المطلوب = ‪0.020‬‬ ‫المقاومة = الفولت ÷ التيار‪.‬‬ ‫المقاومة المطلوبة = ‪ 450 = 0.020 ÷ 9‬أوم‪.‬‬ ‫نستطيع استخدام مقاومة ‪ 450‬أوم أو أكبر (تم تجاهل فولت اللمبة للتبسيط)‪.‬‬ ‫ومن نفس القانون نستطيع أن نحسب التيار والمقاومة‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪8‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫ملخص الدرس‪:‬‬ ‫الفولت هو فرق الجهد بين نقطتين‪.‬‬ ‫التيار ينتقل من الجهد األعلى إلى األقل‪.‬‬ ‫المقاومة تحدد كمية التيار الكهربائي المار‪.‬‬ ‫اتصال نقطتين بينهما فرق جهد بدون مقاومة أو بمقاومة قليلة جدا يسمى ‪.Short Circuit‬‬ ‫(قانون أوم( الفولت = التيار ‪ x‬المقاومة‬

‫∞∞∞‬ ‫تمارين‬ ‫‪ .1‬إذا زادت المقاومة والفولت ثابت‪ ،‬كيف يتأثر التيار الكهربائي؟‬ ‫‪ .2‬لنسمح بمرور ‪ 2‬أمبير (التيار) في مقاومة قيمتها ‪ 10‬أوم‪ ،‬كم فولت نحتاج؟‬ ‫‪ .3‬ما هو الفولت؟‬ ‫‪ .4‬ما هو التيار؟ وما هي وحدة قياسه؟‬ ‫‪ .5‬كيف ينتقل التيار الكهربائي؟‬

‫‪9‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫المتحكمات واألردوينو‬ ‫تحكم بال حدود‬

‫‪10‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫المتحكمات هي عقل الدوائر اإللكترونية نستطيع برمجتها لتنفذ ما نريد‪.‬‬ ‫مشكلة‪:‬‬ ‫المتحكمات برمجتها تحتاج إلى قطعة برمجة خارجية‪ ،‬وإال قطع إلكترونية أخرى عديدة وكان التعامل معها حكرا‬ ‫على المختصين‪ .‬فكر فريق من إيطاليا كيف يسهلوا تعلم واستخدام هذه المتحكمات‪ ،‬فطوروا اآلتي‪:‬‬ ‫•‬

‫ألواح الكترونية تحتوي على متحكم )‪ (Micro-Controller‬وجميع ما يحتاجه من قطع الكترونية‪.‬‬

‫•‬

‫مجموعة مكتبات برمجية يمكن استخدامها لتسهل علينا برمجة المتحكمات‪.‬‬

‫•‬

‫برنامج ‪ Arduino IDE‬يمكن من خالله برمجة أي لوحة متوافقة‪.‬‬

‫•‬

‫كل برامجهم وألواحهم اإللكترونية مفتوحة المصدر‪ ،‬بمعنى أنها متاحة للجميع‪ ،‬فيمكن للجميع المشاركة‬ ‫في تطويرها!‬

‫وكانت النتيجة تسهيل التعامل مع المتحكمات بدرجة كبيرة جدا‪ ،‬حتى انتشرت‬ ‫برامجهم ولوحاتهم في العالم وأصبحت تستخدم من الصغير والكبير‪.‬‬

‫‪11‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫ما هو الأردوينو؟‬ ‫منصة الهدف منها تسهيل برمجة المتحكمات وتوصيلها بالدوائر اإللكترونية‪.‬‬ ‫توجد ألواح كثيرة تدعم األردوينو أكثرها انتشارا هو األونو “‪ ”Uno‬وهي ما سندرسه ونطبق عليه في هذا الكتاب‪.‬‬ ‫األونو يحتوي على متحكم اسمه ‪ Atmega328P‬أهم مواصفاته‪:‬‬ ‫❖ سرعة المتحكم‪ 16 :‬ميجا هرتز (‪.)MHz16‬‬ ‫❖ ذاكرة الفالش‪ 32 :‬كيلو بايت ‪.(32KB)Flash Memory‬‬ ‫❖ ذاكرة تخزين التعريفات‪ 2 :‬كيلو بايت )‪.SRam(2KB‬‬ ‫❖ ذاكرة تخزين دائمة للمستخدم‪ 1 :‬كيلو بايت ‪.(1KB)EEPROOM‬‬ ‫❖ عدد منافذ الديجيتال‪ 14 :‬منفذ‪.‬‬ ‫❖ عدد منافذ األنالوج‪ 6 :‬منافذ‪.‬‬ ‫❖ الكهرباء المطلوبة‪ :‬يعمل على ‪ 5‬فولت تيار ثابت (‪.)DC‬‬ ‫❖ منافذ السيريال‪ :‬واحد‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪12‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫منافذ الديجيتال‪:‬‬ ‫عددها ‪ 14‬في األردوينو أونو‪ ،‬تستخدم في‪:‬‬ ‫‪ .1‬تشغيل األجهزة المختلفة واطفاءها‪.‬‬ ‫‪ .2‬قراءة اإلشارة الواصلة للمنفذ‪ ،‬هل هنالك إشارة واصلة أم ال؟ وال يمكننا معرفة قوتها‪.‬‬ ‫‪ .3‬بعضها تدعم خاصية ال‪ PWM‬وسندرسها بمشيئة هللا تعالى‪.‬‬ ‫‪ .4‬تدعم بعض منافذها بروتوكوالت اإلتصال ‪ Serial‬و ‪.SPI‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪13‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫منافذ الأنالوج‬ ‫لوحة األردوينو أونو تحتوي على ‪ 6‬منافذ أنالوج‪ ،‬تستخدم في‪:‬‬ ‫‪ .1‬قراءة قيمة اإلشارة الواصلة لها بدقة‪.‬‬ ‫‪ .2‬كمنافذ ديجيتال‪.‬‬ ‫‪ .3‬بعض منافذها تدعم بروتوكول االتصال ‪.I2C‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪14‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫منافذ الطاقة الموجودة في الأونو‪:‬‬ ‫منفذ (‪ :)GND‬يسمى األرضي‪ ،‬وهو يعتبر ‪ 0‬فولت‪.‬‬ ‫منفذ (‪ :)V5‬منفذ ‪ 5‬فولت‪.‬‬ ‫منفذ (‪ :)V3.3‬منفذ ‪ 3.3‬فولت‪.‬‬ ‫منفذ (‪ :)Vin‬لتشغيل األردوينو من مصدر طاقة خارجي كبطارية مثال (بين ‪ 7‬فولت إلى ‪ 12‬فولت)‪.‬‬

‫‪15‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫لوحة األونو تعمل على ‪ 5‬فولت‪ ،‬يمكن تغذيتها ب‪ 5‬فولت مباشرة باستخدام سلك ال‪ USB‬عن طريق‪:‬‬ ‫✓ الكمبيوتر‪.‬‬ ‫✓ شاحن جوال متنقل أو ثابت‪.‬‬ ‫✓ يمكننا أيضا توصيل ‪ 5‬فولت مباشرة عن طريق منفذ ‪.V5‬‬

‫‪16‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫ويمكن استخدام مصدر كهرباء خارجي مثل البطاريات أو أفياش الكهرباء من ‪ 7‬فولت إلى ‪ 12‬فولت (المنظم‬ ‫المحدد في الصورة سيقلل الفولت إلى ‪ 5‬فولت ليستخدمه المتحكم)‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪17‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‬ ‫‪ .1‬ماهي أشهر لوحة أردوينو؟‬ ‫‪ .2‬كيف سهل األردوينو استخدام األلواح اإللكترونية؟‬ ‫‪ .3‬ماهو الفرق بين منافذ الديجيتال واألنالوج؟‬ ‫‪ .4‬كيف نستطيع تشغيل األردوينو بمصدر طاقة ‪ 12‬فولت؟‬

‫‪18‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫برنامج ‪Arduino IDE‬‬

‫‪19‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تثبيت برنامج الأردوينو ‪Arduino IDE‬‬ ‫برنامج يمكن من خالله برمجة أي جهاز متوافق مع األردوينو بسهولة‪ .‬يمكن تحميله من الرابط‪:‬‬ ‫‪https://www.arduino.cc/en/Main/Software‬‬ ‫نختار البرنامج الذي يوافق نظام التشغيل (في حالة ويندوز نختار ‪.)Windows Installer‬‬ ‫ثم نثبت البرنامج على جهازنا‪.‬‬

‫‪20‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫برنامج الأردوينو‬ ‫عند فتح برنامج األردوينو بعد تثبيته سنجد الصفحة التالية‪:‬‬

‫هنا نكتب البرنامج الذي نريد رفعه للوحة األردوينو‪.‬‬

‫‪21‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪22‬‬

‫أساسيات في برمجة الأردوينو‬ ‫دالة الإعدادات‪:‬‬ ‫•‬

‫يجب كتابة هذه الدالة في كل برامج األردوينو‪.‬‬

‫}‬

‫•‬

‫ما بداخل األقواس {‬

‫•‬

‫نضع اإلعدادات التي ال نحتاج تغييرها داخل هذه األقواس‪.‬‬

‫ينفذ مرة واحدة فقط‪.‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫}‬

‫∞∞∞‬ ‫الدالة الرئيسية‪:‬‬ ‫•‬

‫يجب كتابة هذه الدالة في كل برامج األردوينو‪.‬‬

‫•‬

‫كحلقة سباق السيارات‪ ،‬سينفذ األردوينو مابين األقواس من أول سطر إلى آخر سطر ثم يرجع من‬ ‫جديد وهكذا‪.‬‬

‫•‬

‫هنا نضع برنامجنا الرئيسي‪.‬‬

‫)(‪void loop‬‬ ‫{‬ ‫}‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫مالحظة‪ :‬أي شيء مكتوب بعد الشرطتين المائلتين ‪//‬‬

‫‪23‬‬

‫ال يدخل في البرنامج وهي مجرد مالحظات يكتبها المبرمج‬

‫للشرح والتوضيح‪.‬‬

‫‪//‬‬

‫أساسيات في البرمجة‪:‬‬ ‫✓ كل قوس يجب أن يغلق‪.‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫}‬

‫✓ االهتمام بالحروف الكبيرة والصغيرة ( ‪ timer‬ال تساوي ‪.)Timer‬‬

‫صحيحة ;)‪digitalWrite(9, HIGH‬‬ ‫خاطئة ;)‪digitalwrite(9, high‬‬

‫✓ أوامر البرمجة العادية تنتهي بــ‬

‫;‬ ‫;)‪pinMode(9, OUTPUT‬‬ ‫;)‪digitalWrite(9, HIGH‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫✓ الدوال “‪ ”Functions‬تنتهي بقوسين فارغة أو داخلها أمر‬

‫‪24‬‬

‫()‬ ‫( )‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫}‬ ‫( )‪void loop‬‬ ‫{‬ ‫}‬

‫خطوات رفع برنامج من الكمبيوتر إلى المتحكم‪:‬‬ ‫✓ نتأكد من توصيل األردوينو بالكمبيوتر عن طريق سلك ال‪.USB‬‬ ‫✓ عند توصيل األردوينو بالكمبيوتر عن طريق سلك ال‪ USB‬يجب علينا أن نختار المنفذ المتصل باللوحة عن‬ ‫طريق برنامج األردوينو من الكمبيوتر كالتالي‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫نذهب إلى أدوات ← منفذ ← المنفذ الخاص باألردوينو‪.‬‬ ‫‪Tools - > Port → choose‬‬

‫(إذا لم يوجد المنفذ الخاص باألردوينو تأكد من توصيل األردوينو أو تثبيت البرنامج بشكل صحيح‪،‬‬ ‫في حاالت كثيرة تكون المشكلة عدم تثبيت ال ‪ driver‬الخاص باألردوينو)‪.‬‬ ‫‪o‬‬

‫نختار نوع اللوحة الموجودة لدينا عن طريق‪:‬‬ ‫أدوات ← اللوحة ← نختار اسم اللوحة الموجودة لدينا (‪.)Arduino Uno/Genuino‬‬

‫✓ نضغط ‪.Upload‬‬ ‫✓ سيظهر لك في األسفل معلومات التحميل‪ ،‬وإن كان هناك خطأ سيكتب لك سببه غالبا‪.‬‬ ‫✓ في حال كان كل شيء على ما يرام‪ ،‬ستظهر لك عبارة‪.Done Uploading‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫اختيار نوع اللوحة المستخدمة‬

‫‪25‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫التحكم باألجهزة باستخدام األردوينو‬

‫‪26‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫الأمر ‪pinMode‬‬ ‫قبل استخدام أي منفذ من منافذ األردوينو الديجيتال يجب علينا تحديد حالة المنفذ‪ .‬هناك حالتين للمنافذ‪:‬‬ ‫•‬

‫مخرج‪ :‬عندما نريد تشغيل وإطفاء جهاز أو إرسال إشارة‪ ،‬نحدد المنفذ كمخرج كالتالي‪:‬‬

‫;) ‪ , OUTPUT‬رقم المنفذ (‪pinMode‬‬ ‫•‬

‫مدخل‪ :‬عندما نريد قراءة إشارة أو حساس‪ ،‬نحدد المنفذ كمدخل‪.‬‬

‫;) ‪ , INPUT‬رقم المنفذ (‪pinMode‬‬

‫تحديد المنفذ عادة يكون مرة واحدة داخل دالة اإلعدادات ‪ ،setup‬يمكن أن نغير حالة المنفذ في أي وقت إن‬ ‫احتجنا لذلك‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪27‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫الأمر ‪digitalWrite‬‬ ‫نستطيع التحكم بمنافذ الديجيتال لترسل إشارة ‪ 5‬فولت أو ‪ 0‬فولت (‪ HIGH‬و ‪:)LOW‬‬ ‫لتشغيل األجهزة أو إرسال إشارة ‪ 5‬فولت من أي منفذ نستخدم األمر‪:‬‬

‫;) ‪, HIGH‬رقم المنفذ (‪digitalWrite‬‬ ‫إلرسال إشارة ‪ 0‬فولت من اي منفذ ديجيتال نستخدم األمر‪:‬‬

‫;) ‪, LOW‬رقم المنفذ (‪digitalWrite‬‬

‫ما معنى ديجيتال؟‬ ‫•‬

‫إما تكون تعمل ‪ 5( ON‬فولت)‪.‬‬

‫•‬

‫وإما تكون ال تعمل ‪ 0( OFF‬فولت)‪.‬‬

‫•‬

‫ال يمكننا الحصول على ‪ 2.5‬فولت مثال أو ‪ 3‬فولت‪ ،‬إما تعمل أو ال تعمل‬

‫∞∞∞‬

‫‪28‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪29‬‬

‫تشغيل ال‪ LED‬الداخلي في لوحة الأردوينو‬ ‫هناك إضاءة ‪ LED‬داخل لوحة األردوينو موصولة بالمنفذ ‪ 13‬سنبرمجها لتعمل وتنطفئ كل ثانية‪.‬‬ ‫نفتح برنامج األردوينو ونكتب أو ننسخ هذا البرنامج‪:‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫}‬ ‫)(‪int main‬‬ ‫{‬ ‫;)" ‪Serial.println("I love Arduino‬‬ ‫;)‪delay(1000‬‬ ‫}‬ ‫بعد كتابة البرنامج في برنامج األردوينو ‪ IDE‬سنرفعه إلى لوحة األردوينو كما وضحنا مسبقا‪.‬‬

‫ماذا يفعل البرنامج؟‬ ‫‪ .1‬يجعل المنفذ رقم ‪ 13‬مخرج‪.‬‬ ‫‪ .2‬يجعل المنفذ رقم ‪( HIGH 13‬بمعنى آخر ‪ )ON‬فيعمل ال‪ LED‬بسبب مرور التيار من المنفذ ‪ 13‬إلى المنفذ‬ ‫األرضي مرورا بال‪.LED‬‬ ‫‪ .3‬يوقف البرنامج لمدة ثانية‪.‬‬ ‫‪ .4‬يجعل المنفذ رقم ‪( LOW 13‬بمعنى آخر ‪ )off‬فينطفئ ال‪ LED‬ألن المنفذ اآلن أصبح ‪ 0‬فولت واألرضي ‪0‬‬ ‫فولت فال يوجد فرق في الجهد بينهما‪ ،‬فال ينتقل التيار‪.‬‬ ‫‪ .5‬يوقف البرنامج لمدة ثانية‪.‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪30‬‬

‫شرح األوامر‬

‫تحديد المنفذ رقم ‪ 9‬كمخرج‪.‬‬

‫;)‪pinMode(9, OUTPUT‬‬

‫التحكم بالمنفذ رقم ‪ 9‬ليصبح ‪ 5‬فولت‪(HIGH).‬‬

‫;)‪digitalWrite(9, HIGH‬‬

‫ايقاف البرنامج لمدة ‪ 1000‬ملي ثانية (‪ 1‬ثانية)‪.‬‬

‫;)‪delay(1000‬‬ ‫;)‪digitalWrite(9, LOW‬‬

‫التحكم بالمنفذ رقم ‪ 9‬ليصبح ‪ 0‬فولت‪(LOW).‬‬

‫األمر ‪:delay‬‬ ‫•‬

‫يوقف البرنامج حسب المدة المعطاة بين األقواس وهي بالملي ثانية‪.‬‬

‫•‬

‫لن ينفذ األمر الذي بعده حتى تنتهي المدة‪.‬‬

‫•‬

‫ال ينصح باستخدام هذا األمر وهناك طرق بديلة سندرسها الحقا‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫تشغيل لمبة ‪ LED‬خارجية‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫إضاءة ليد‪.‬‬ ‫مقاومة (أي قيمة بين ‪ 200‬إلى ‪ 1000‬أوم مناسبة)‪.‬‬ ‫لوحة تجارب (بريد بورد)‪.‬‬ ‫سلكين ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬

‫‪31‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫خطوات التوصيل‪:‬‬ ‫نوصل سلك من المنفذ رقم ‪ 9‬إلى رجل اإلضاءة الطويلة‪.‬‬ ‫نوصل اي طرف من المقاومة برجل اإلضاءة القصيرة‪.‬‬ ‫نوصل الطرف اآلخر من المقاومة باألرضي ‪.GND‬‬

‫يجب أال نضع رجلي الليد أو المقاومة على نفس الخط األفقي‪.‬‬

‫البرنامج‪:‬‬ ‫نستخدم نفس البرنامج في المثال السابق مع تغيير رقم المنفذ من ‪ 13‬إلى ‪.9‬‬

‫‪32‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫تدريب‪ :‬اصنع إشارة مرور‬ ‫ستحتاج إلى اآلتي‪:‬‬ ‫ثالثة مقاومات مناسبة (اي قيمة بين ‪ 200‬و ‪ 1000‬أوم)‬ ‫ثالثة لمبات ‪( LED‬أحمر‪ ،‬أصفر‪ ،‬أخضر)‪.‬‬ ‫لوحة تجارب‪.‬‬ ‫أسالك ذكر‪-‬ذكر للتوصيل‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪33‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪34‬‬

‫‪Serial‬‬ ‫أحد بروتوكوالت اإلتصاالت‪ ،‬نستطيع من خالله أن نرسل أي معلومة من األردوينو إلى الكمبيوتر والعكس‪ .‬لنوصل‬ ‫األردوينو أونو بالكمبيوتر عن طريق السيريال نحتاج أن نوصل سلك ال‪ USB‬بين الطرفين فقط‪.‬‬ ‫لنبدأ باستخدام السيريال يجب علينا فقط تحديد سرعة تبادل المعلومات باستخدام األمر‪:‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫بعدها نستطيع ارسال المعلومات إلى الكمبيوتر باستخدام األمر‪:‬‬

‫;)(‪Serial.println‬‬ ‫إلرسال جملة ‪ I Love Arduino‬من األردوينو إلى الكمبيوتر مرة واحدة كل ثانية نستطيع أن نستخدم البرنامج‬ ‫التالي‪:‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫}‬ ‫)(‪int main‬‬ ‫{‬ ‫;)"‪Serial.println("I love Arduino‬‬ ‫;)‪delay(1000‬‬ ‫}‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫اآلن لنرى الرسالة نضغط على العدسة أعلى يمين برنامج األردوينو بعد تحميل البرنامج إلى اللوحة‪.‬‬

‫•‬

‫يجب أن نتأكد من اختيار المنفذ (‪.)Port‬‬

‫•‬

‫يجب أن تكون السرعة أسفل يمين الشاشة بعد الضغط على العدسة ‪ 9600‬مساوية للبرنامج الذي تم‬ ‫تحميله للوحة‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪35‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫مشروع إشارة مرور‬ ‫ماذا يعمل المشروع؟‬ ‫سنبرمج األردوينو ليقوم بتشغيل ثالث لمبات ‪ LED‬كالتالي‪:‬‬ ‫✓ سيشغل اللون األخضر لمدة ثالث ثواني ثم يطفيه‪.‬‬ ‫✓ سيشغل اللون األصفر لمدة ثانية ويطفيه‪.‬‬ ‫✓ سيشغل اللون األحمر لمدة ثالث ثواني ثم يطفيه ويعود من البداية‪.‬‬ ‫✓ وفي كل مرة سيظهر لنا على شاشة السيريال اللون الحالي‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ ثالث مقاومات قيمتها ‪ 220‬أوم‪.‬‬ ‫✓ ثالث لمبات ‪ :LED‬لون أخضر‪ ،‬لون أحمر‪ ،‬لون أصفر‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب (بريد بورد)‪.‬‬ ‫✓ أسالك للتوصيل ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬

‫‪36‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل (دياجرام)‪:‬‬

‫‪37‬‬

38

‫أساسيات األردوينو‬ ‫الكود‬

int red = 11; int yellow = 10; int green = 9; void setup() { pinMode(green, OUTPUT); pinMode(yellow, OUTPUT); pinMode(red, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { digitalWrite(green, HIGH); Serial.println("Green"); delay(3000); digitalWrite(green, LOW); digitalWrite(yellow, HIGH); Serial.println("Yellow"); delay(1000); digitalWrite(yellow, LOW); digitalWrite(red, HIGH); Serial.println("Red"); delay(3000); digitalWrite(red, LOW); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪39‬‬

‫شرح الكود‬

‫;‪int red‬‬

‫ينشيء متغير اسمه ‪( red‬يمكننا تسميته أي اسم)‪.‬‬

‫;‪red = 11‬‬

‫يمكن أن نحفظ فيه األعداد الصحيحة‬

‫;) ‪pinMode( ,‬‬

‫نعطي المتغير ‪ red‬قيمة ‪11‬‬ ‫اآلن كلما استخدمنا كلمة ‪ red‬سيراها األردوينو ‪11‬‬

‫;)‪pinMode(red, OUTPUT‬‬

‫هذا األمر يحدد لألردوينو كيف سنستخدم المنفذ إما‬

‫;)‪digitalWrite(red, HIGH‬‬

‫كمخرج أو مدخل‪.‬‬

‫;)‪delay(1000‬‬

‫الفراغ األول بين األقواس هو لرقم المنفذ‪.‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬

‫الفراغ الثاني لنحدد استخدام المنفذ‬ ‫كمخرج ‪OUTPUT‬أو مدخل‪INPUT.‬‬

‫;)”‪Serial.println(“Green‬‬

‫يجب أن تكون بحروف كبيرة‪.‬‬

‫بعد توصيل الدائرة ورفع البرنامج‪ ،‬سنضغط على العدسة أعلى اليمين لفتح السيريال في الكمبيوتر ورؤية ما‬ ‫يرسله لنا األردوينو‪.‬‬ ‫يجب أن تكون سرعة نقل البيانات مساوية لما برمجناها في األردوينو أسفل الصفحة على اليمين‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫الأمر ‪analogWrite‬‬ ‫في األمثلة السابقة‪ ،‬تحكمنا في ال‪ LED‬فإما يعمل أو ال يعمل‪ ،‬ولكن كيف يمكننا التحكم في شدة إضاءته؟‬ ‫للتحكم بشدة اإلضاءة علينا تغيير الفولت الخارج من المنافذ‪ ،‬لكن ال يستطيع األردوينو اخراج أي فولت سوى ‪5‬‬ ‫فولت أو ‪ 0‬فولت وال يستطيع إخراج ‪ 3‬أو ‪ 2.5‬فولت من المنافذ‪.‬‬ ‫فلكي نتحكم بشدة اإلضاءة‪ ،‬سنستخدم طريقة تسمى ‪.Pulse Width Modulation‬‬

‫طريقة عمل ال‪:PWM‬‬ ‫‪ .1‬يرسل األردوينو ‪ 500‬إشارة في الثانية‪.‬‬ ‫‪ .2‬أقصى طول لكل إشارة ‪ 2‬ملي ثانية‪.‬‬ ‫‪ .3‬نقوم بالتحكم في طول بقاء اإلشارة‪ .‬كلما طالت مدة بقاء اإلشارة‪ ،‬زادت الطاقة الناتجة من‬ ‫المنفذ (الصورة باألسفل)‪.‬‬ ‫‪ .4‬باستخدام األمر ‪ analogWrite‬سنحدد رقم المنفذ‪ ،‬ورقم (من ‪ 0‬إلى ‪ )255‬كلما زاد الرقم زادت شدة‬ ‫اإلشارة‪.‬‬ ‫‪ .5‬المنافذ التي تدعم ال‪ PWM‬بجانبها عالمة ~ على لوحة األردوينو‪.‬‬

‫‪40‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫طريقة استخدام األمر ‪analogWrite‬‬ ‫‪ .1‬نحدد المنفذ كمخرج‪.‬‬ ‫‪ .2‬نحدد قوة اإلشارة من المنفذ (نستخدم رقم من ‪ 0‬إلى ‪.)255‬‬ ‫‪ 255 .a‬أعلى قيمة‪.‬‬ ‫‪ 0 .b‬أقل قيمة‪.‬‬

‫سنقوم بالتحكم بشدة إضاءة لمبة ‪ LED‬باستخدام ال‪.PWM‬‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو وكيبل للبرمجة‬ ‫✓ مقاومة ‪ 220‬أوم او حولها‬ ‫✓ ‪LED‬‬ ‫✓ أسالك للتوصيل‬ ‫✓ لوحة تجارب "‪”Breadboard‬‬

‫‪41‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

42

:‫التوصيل‬

:‫الكود‬

void setup() { pinMode(9, OUTPUT); } void loop() { for (int i = 0; i < 255; i++) //for loop { analogWrite(9, i); delay(25); } }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪43‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫الكود سيقوم بانشاء عدد صحيح اسمه ‪ i‬قيمته ‪0‬‬

‫)‪for(int i =0;i<255,i++‬‬

‫مادامت ‪ i‬أقل من ‪ 255‬سيضيف البرنامج رقم واحد ل ‪i‬‬ ‫وسينفذ الكود الذي في األقواس ثم يعود ويكرر‬ ‫ننفس العملية إلى أن تصل قيمة ‪ i‬إلى ‪.255‬‬ ‫يحدد المنفذ رقم ‪ 9‬كمخرج‬ ‫من غير هذا األمر لن نستطيع تشغيل أي جهاز من‬ ‫المنفذ‬

‫;)‪analogWrite(9, i‬‬ ‫;)‪delay(25‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫ملخص الباب‪:‬‬ ‫✓ قبل استخدام منافذ الديجيتال علينا تحديدها هل هي مدخل أم مخرج‪.‬‬

‫;)‪pinMode(4, OUTPUT‬‬ ‫;)‪pinMode(5, INPUT‬‬

‫✓ األمر ‪ digitalWrite‬يتحكم في المنفذ بتشغيله وإيقافه (‪.)HIGH, LOW‬‬

‫;)‪digitalWrite(9, HIGH‬‬

‫✓ األمر ()‪ delay‬يوقف البرنامج حسب المدة المحددة بين األقواس‪.‬‬

‫;)‪delay(25‬‬ ‫•‬

‫قبل استخدام السيريال البد أن نفعله ونحدد سرعته‪.‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬

‫‪44‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‪:‬‬ ‫‪ .1‬متى نستخدم المنفذ كمخرج؟ ومتى نستخدمه كمدخل؟‬ ‫‪ .2‬كيف نحدد المنفذ كمخرج؟ اكتب األمر‪.‬‬ ‫‪ .3‬ما األمر الذي نحتاجه لنجعل المنفذ ‪ HIGH‬لنشغل مثال ‪ LED‬متصل به؟‬ ‫‪ .4‬ماذا يفعل األمر ‪delay‬؟‬ ‫‪ .5‬كيف نرسل هذه الجملة إلى الكمبيوتر من األردوينو عن طريق السيريال " ‪“ Hello World‬؟ اكتب البرنامج‪.‬‬ ‫‪ .6‬ما الفرق بين ‪ digitalWrite‬و ‪analogWrite‬؟‬ ‫‪ .7‬ماهي أعلى قيمة في األمر ‪analogWrite‬؟‬ ‫‪ .8‬ماهو أعلى تيار تستطيع المنافذ تحمله؟‬

‫‪45‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫قراءة اإلشارة من المنافذ‬

‫‪46‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫عندما يمر جسم أمام حساس الحركة‪ ،‬يعطي الحساس إشارة (‪ 5-3‬فولت)‪ ،‬وعندما ال يكتشف وجود تغير في‬ ‫الحركة ستكون اإلشارة ‪ 0‬فولت‪ .‬كيف يمكن أن نقرأ إشارة الحساس باستخدام األردوينو؟‬

‫قراءة إشارة عن طريق منافذ الديجيتال‬ ‫✓ نحدد المنفذ كمدخل‪.‬‬

‫;)‪pinMode(3, INPUT‬‬ ‫✓ نقرأ اإلشارة باستخدام األمر‪:‬‬

‫;(‪digitalRead )3‬‬

‫إذا كانت هناك إشارة عند المنفذ سيعطينا قيمة (‪ ،.)1‬إذا لم يكن هناك إشارة عند المنفذ سيعطينا قيمة‬ ‫(‪.)0‬‬ ‫علينا أن نحفظ القيمة في متغير إن أردنا استخدام القيمة الحقا‪.‬‬

‫‪47‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

48

:‫الكود‬

void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(3, INPUT); } int main() { int x; x = digitalRead(3); if (x == 1) { Serial.println("Pin received HIGH Signal"); } else if (x == 0) { Serial.println("Pin received LOW Signal"); } }

‫أساسيات األردوينو‬

‫حساس الحركة‬ ‫األجسام الحية تنبعث منها أشعة تحت حمراء نظرا لحرارتها‪ .‬الحساس يقوم بقياس التغير في هذه األشعة‬ ‫الواصلة له‪.‬‬ ‫الحساس يحتوي على ثالثة أرجل أو منافذ‪:‬‬ ‫‪ .1‬منفذ للفولت‬ ‫‪ .2‬منفذ لألرضي‬ ‫‪ .3‬منفذ نقرأ منها حالة الحساس‪.‬‬

‫طريقة عمل المشروع‪:‬‬ ‫‪ .1‬عندما يمر جسم حي أمام حساس الحركة سيعطينا الحساس اشارة‪.‬‬ ‫‪ .2‬األردوينو سيقرأها عن طريق أحد منافذ الديجيتال‪.‬‬ ‫‪ .3‬في حال وجود إشارة سيقوم األردوينو بتشغيل إضاءة لعدة ثوان‪.‬‬

‫‪49‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫‪ .1‬أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫‪ .2‬حساس الحركة‪.‬‬ ‫‪ .3‬إضاءة ‪.LED‬‬ ‫‪ .4‬مقاومة ‪ 200‬أوم أو أعلى‪.‬‬ ‫‪ .5‬لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬

‫‪50‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪51‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

52

:‫الكود‬

void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(10, INPUT); pinMode(9, OUTPUT); } void loop() { int active = digitalRead(10); if (active == 1) { digitalWrite(9, HIGH); Serial.println("Motion Detected"); delay(500); } else { digitalWrite(9 , LOW); Serial.println("No Motion Detected"); } }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪53‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫تحديد المنفذ رقم ‪ 10‬كمدخل‬ ‫تحديد المنفذ رقم ‪ 9‬كمخرج‬ ‫انشاء متغير يقبل اعداد صحيحة اسمه ‪active‬‬

‫;)‪pinMode(10, INPUT‬‬ ‫;)‪pinMode(9, OUTPUT‬‬ ‫;)‪int active = digitalRead(10‬‬

‫‪ active‬نعطيه قيمة القراءة من المنفذ رقم ‪10‬‬ ‫اآلن قيمة القراءة محفوظة في المتغير نستطيع استرجاعها‬ ‫واستخدامها متى ما أردنا‬ ‫جملة شرطية‪...‬اذا كانت قيمة ‪ active‬تساوي ‪ 1‬سينفذ ما‬ ‫بداخل األقواس‪.‬‬

‫)‪if (active == 1‬‬ ‫} {‬

‫نالحظ انه كتب == وليس=‬ ‫إن لم يتحقق الشرط في الجملة الشرطية‪...‬‬ ‫يوقف البرنامج لمدة نصف ثانية (‪ 1 = 1000‬ثانية)‪.‬‬

‫‪else‬‬ ‫;)‪delay(500‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫لماذا استخدمنا إشارتين يساوي == وليس واحدة في الجملة الشرطية في األعلى؟‬ ‫األمر ‪ active = 1‬معناه أننا نعطي المتغير ‪ active‬قيمة ‪1‬‬ ‫األمر ‪ active ==1‬معناه أننا نسأل األردوينو هل قيمة المتغير ‪ active‬تساوي واحد أم ال؟‬

‫األردوينو قادر على أن يقرأ اإلشارات التي قوتها من ‪ 0‬إلى‪ 5‬فولت لكن عندما نقرأها من منفذ ديجيتال فإن‬ ‫األردوينو سيظهر لنا هل اإلشارة موجودة أم ال‪ ،‬ولن نعرف مدى قوتها‪ .‬لمعرفة قيمة اإلشارة سنستخدم منافذ‬ ‫األنالوج‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪54‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫القراءة من منفذ أنالوج‪:‬‬ ‫❖ حساس درجة الحرارة يعطينا إشارة تزيد قوتها (الفولت) كلما زادت درجة الحرارة‪.‬‬ ‫❖ القراءة من منافذ الديجيتال لن تفيدنا ألنها فقط تخبرنا هل هناك إشارة أم ال‪.‬‬ ‫❖ يجب استخدام منافذ األنالوج ألنها تقيس اإلشارة بدقة عالية‪.‬‬ ‫لن نحتاج لتحديد المنفذ كمدخل "‪ ”Input‬عند القراءة من منفذ أنالوج‬ ‫فقط نستخدم األمر التالي‪:‬‬

‫;)‪analogRead(A0‬‬ ‫يمكن أن ننشيء متغير ونحفظ فيه قيمة القراءة‪:‬‬ ‫;)‪int reading = analogRead(A0‬‬

‫‪55‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫مشروع قراءة فرق الجهد من مقاومة متغيرة‪:‬‬ ‫المقاومة المتغيرة (‪)Potentiometer‬‬

‫•‬

‫مقاومة لها قيمة معينة (‪ 1000‬أوم مثال)‪.‬‬

‫•‬

‫لها ‪ 3‬أرجل‪ ،‬عند حساب المقاومة من طرفيها سنجدها (‪ 1000‬أوم)‪.‬‬

‫•‬

‫عند حساب المقاومة من أي طرف مع الرجل الوسطى‪ ،‬سنجدها تتغير مع تحريك المقاومة من ‪ 0‬إلى‬ ‫‪ 1000‬أوم‪.‬‬

‫•‬

‫بتغيير المقاومة يتغير فرق الجهد على الرجل الوسطى وهذا ما سنقيسه باستخدام منفذ األنالوج‪.‬‬

‫‪56‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪57‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪58‬‬

‫طريقة التوصيل‪:‬‬ ‫•‬

‫الرجل الوسطى نوصلها بمنفذ أنالوج‪.‬‬

‫•‬

‫نوصل أحد أطراف المقاومة ب‪ 5‬فولت‪.‬‬

‫•‬

‫الطرف األخر نوصله باألرضي ‪.GND‬‬

‫الكود‪:‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫}‬ ‫)(‪void loop‬‬ ‫{‬ ‫;‪float reading‬‬ ‫;)‪reading = analogRead(0‬‬ ‫;)‪Serial.println(reading‬‬ ‫;)‪Serial.println(reading * 5 / 1023‬‬ ‫;)‪delay(100‬‬ ‫}‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪59‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫يحدد سرعة التخاطب عن طريق السيريال‪.‬‬ ‫انشاء متغير اسمه ‪reading‬‬

‫;)‪Serial.print(9600‬‬ ‫;‪float reading‬‬

‫يحفظ أرقام كسرية (مثل ‪ 1.0‬أو ‪ 0.74‬أو ‪.)102.9‬‬ ‫أمر لقراءة اإلشارة من المنفذ رقم ‪( A0‬أنالوج)‪.‬‬ ‫يأخذ قراءة من المنفذ رقم ‪ A0‬ويحفظها في‬

‫;)‪analogRead(0‬‬ ‫;)‪reading = analogRead(0‬‬

‫المتغير ‪.reading‬‬ ‫ارسال قيمة ‪ reading‬عن طريق السيريال‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(reading‬‬

‫يمكننا قراءتها على شاشة الكمبيوتر‪.‬‬ ‫القراءة تأتينا رقم من ‪ 0‬إلى ‪1024‬‬ ‫‪ 1024‬يعني أن اإلشارة قيمتها ‪ 5‬فولت‪.‬‬ ‫‪ 0‬يعني أن اإلشارة قيمتها ‪ 0‬فولت‪.‬‬ ‫نحول القراءة إلى فولت كالتالي‪:‬‬ ‫نضربها في ‪ 5‬ونقسمها على ‪1024‬‬ ‫في هذا األمر حولنا القراءة إلى فولت وأرسلناها‬ ‫إلى الكمبيوتر عن طريق السيريال‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(reading*5/1024‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫ماذا يعمل الكود؟‬ ‫•‬

‫ينشيء متغير اسمه ‪reading‬‬

‫•‬

‫يقرأ من منفذ األنالوج ويخزنه في المتغير ‪reading‬‬

‫•‬

‫يرسل القراءة عن طريق السيريال لنتمكن من قراءتها من الكمبيوتر‬

‫•‬

‫يحول القراءة إلى فولت بضربها في ‪ 5‬وقسمتها على ‪1024‬‬

‫•‬

‫يرسل القراءة عن طريق السيريال لنتمكن من قراءتها من الكمبيوتر‬

‫•‬

‫يوقف البرنامج لمدة عشر ثانية‬

‫‪ .1‬عندما تصل إشارة ‪ 5‬فولت إلى منفذ األنالوج‪ ،‬سيعطينا قراءة ‪.1024‬‬ ‫‪ .2‬عندما تصل إشارة ‪ 2.5‬فولت‪ ،‬سيعطينا قراءة ‪.512‬‬ ‫‪ .3‬دقة القراءة هي ‪ 5‬قسمة ‪ 0.004882813 = 1024‬فولت‪.‬‬ ‫‪ .4‬لتحويل القراءة إلى فولت‪ ،‬نضربها في ‪ 5‬ونقسمها على ‪.1024‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪60‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‪:‬‬ ‫‪ .1‬ما الفرق بين قراءة المنفذ الديجيتال وبين األنالوج؟‬ ‫‪ .2‬كيف نحدد المنفذ كمدخل؟‬ ‫‪ .3‬هل يجب علينا تحديد المنفذ كمدخل عند قراءة إشارة أنالوج؟‬ ‫‪ .4‬اكتب برنامجا يقرأ قيمة أنالوج‪ ،‬ويحولها لفرق جهد‪.‬‬

‫‪61‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫اوامر برمجية مهمة‬

‫‪62‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫هناك أوامر ال نستغني عنها في كل لغات البرمجة‪ ،‬وهي مهمة لنا في األردوينو‪.‬‬

‫الجملة الشرطية (‪)If Statement‬‬ ‫من أهم األوامر التي نحتاجها في البرمجة‪ ،‬وهي بسيطة وسهلة‪ ،‬مثال لها‪:‬‬

‫;‪int i = 5‬‬ ‫)‪if (i == 3‬‬ ‫{‬ ‫;)"‪Serial.println("Hello‬‬ ‫}‬ ‫)‪else if (i == 4‬‬ ‫{‬ ‫;)"‪Serial.println("Good Morning‬‬ ‫}‬ ‫)‪else if (i == 5‬‬ ‫{‬ ‫;)"‪Serial.println ("Good Night‬‬ ‫}‬

‫‪ .1‬عرفنا عدد صحيح اسمه ‪ i‬وأعطيناه القيمة ‪. 5‬‬ ‫‪ .2‬كونا جملة شرطية تقول ( إذا ‪ i‬تساوي ‪ ) 3‬نفذ ما بين األقواس‪.‬‬ ‫‪ .3‬وإال إذا كانت ‪ i‬تساوي ‪ 4‬نفذ ما بين األقواس‪.‬‬ ‫‪ .4‬وإال إذا كانت ‪ i‬تساوي ‪ 5‬نفذ ما بين األقواس‪.‬‬ ‫بما أن ‪ i‬تساوي ‪ 5‬سيتجاوز األردوينو الشرط األول والثاني‪ ،‬وسينفذ ما بين األقواس في الشرط الثالث وسيطبع‬ ‫لنا على الشاشة‪.Good Night :‬‬

‫‪63‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫مثال‪:‬‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ مقاومة متغيرة أي قيمة "‪.”Potentiometer‬‬

‫التوصيل‪:‬‬

‫‪64‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

65

:‫الكود‬

int reading; float voltage; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { reading = analogRead(0); voltage = reading * 5 / 1024; if (voltage >= 4) { Serial.println("voltage is above than four"); } else if (voltage >= 3 && voltage < 4) { Serial.println("voltage is between three and four"); } else if (voltage >= 2 && voltage < 3) { Serial.println("voltage is between two and three"); } else { Serial.println("Voltage is less than two"); } delay(50); Serial.println("The voltage is : " ); Serial.println(voltage); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪66‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫تعريف متغير يقبل األعداد الصحيحة اسمه ‪.reading‬‬

‫;‪int reading‬‬

‫تعريف متغير يقبل االعداد الكسرية اسمه ‪.voltage‬‬

‫;‪float voltage‬‬

‫بداية التحدث باستخدام السيريال بسرعة ‪ 9600‬بت في الثانية‪.‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬

‫نقرأ من المنفذ رقم ‪ A0‬ونعطي المتغير ‪ reading‬قيمة القراءة‪.‬‬

‫;)‪reading = analogRead(0‬‬

‫نضرب القراءة في ‪ 5‬ونقسمها على ‪ 1024‬لنحولها إلى فولت‪.‬‬

‫;‪voltage = reading * 5 / 1024‬‬

‫إذا كان قيمة المتغير ‪ voltage‬أكبر من أو يساوي ‪ 4‬سينفذ ما‬ ‫بين األقواس‪.‬‬

‫معناها (و) يجب أن يتحقق الشرطين معا كما في األمر‬

‫)‪if (voltage >= 4‬‬ ‫{‬ ‫‪Serial.println("voltage is above‬‬ ‫;)"‪than four‬‬ ‫}‬ ‫&&‬

‫أسفل‪.‬‬ ‫إن لم يتحقق الشرط السابق وإذا كانت قيمة ‪voltage‬‬ ‫(أكبر من أو تساوي ‪ )3‬و (أقل من ‪ )4‬نفذ األمر بين األقواس‪.‬‬

‫إذا لم يتحقق أي شرط من الشروط السابقة نفذ ما بين‬ ‫األقواس‪.‬‬

‫نوقف البرنامج ‪ 0.005‬ثانية لتقليل سرعة ارسال المعلومات‬ ‫وتسهيل قراءتها‪.‬‬

‫‪else if (voltage >= 3 && voltage‬‬ ‫)‪< 4‬‬ ‫{‬ ‫‪Serial.println("voltage is‬‬ ‫;)"‪between three and four‬‬ ‫}‬ ‫‪else‬‬ ‫{‬ ‫‪Serial.println("Voltage is less‬‬ ‫;)"‪than two‬‬ ‫}‬ ‫;)‪delay(50‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫البرنامج يقوم باآلتي‪:‬‬ ‫‪ .1‬يعرف عدد صحيح اسمه ‪.reading‬‬ ‫‪ .2‬يعرف متغير اسمه ‪( voltage‬سميناه ‪ float‬ألنها تستطيع احواء األعداد الكسرية ألن الفولت قد يكون‬ ‫‪ 3.45‬أو ‪ 4.21‬وليس دائما عدد صحيح‪.‬‬ ‫‪ .3‬يفتح السيريال بسرعة ‪ 9600‬بت في الثانية‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪67‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫حلقة ما دام ‪while loop‬‬ ‫مثال‪:‬‬

‫;‪int i = 5‬‬ ‫)‪while (i == 5‬‬ ‫{‬ ‫;)"‪Serial.println("the code is inside the loop‬‬ ‫}‬ ‫;)"‪Serial.println("End loop‬‬

‫‪ .1‬عرفنا متغير اسمه ‪ i‬وأعطيناه القيمة ‪.5‬‬ ‫‪ .2‬حلقة مادام (‪ )while loop‬طالما ‪ i‬تساوي ‪ 5‬نفذ ما بين األقواس‪.‬‬ ‫‪ .3‬سيظل البرنامج يرسل لنا "‪ ”the code is inside the loop‬لألبد‬ ‫‪ .4‬مادامت ‪ i‬تساوي ‪ 5‬لن يغادر البرنامج الحلقة ‪while loop‬‬

‫∞∞∞‬

‫‪68‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪loop For‬‬ ‫من أكثر األوامر استخداما‪ .‬نستخدمها عندما نريد تكرار الشيء مرات معدودة ‪ 5‬مرات أو ‪ 100‬مرة مثال‪.‬‬

‫)‪for (int i = 0; i < 5 ; i++‬‬ ‫{‬ ‫;)‪Serial.println(i‬‬ ‫}‬

‫‪ .1‬البرنامج في األعلى سيطبع لنا األرقام من ‪ 0‬إلى ‪.4‬‬ ‫‪ .2‬أنشأنا متغير وأسميناه ‪ i‬وأعطيناه القيمة ‪.0‬‬ ‫‪ .3‬ما دامت ‪ i‬اصغر من ‪ 5‬سينفذ البرنامج مابين األقواس { }‪.‬‬ ‫‪ .4‬سيضيف في كل مرة ينفذ فيها البرنامج داخل الحلقة رقم ‪ 1‬إلى ‪.i‬‬ ‫‪ i .5‬في البداية تساوي ‪ ،0‬سينفذ البرنامج‪ ،‬ثم يقارنها هل هي أصغر من ‪5‬؟ نعم… إذا سيضيف لها‬ ‫الرقم واحد وينفذ ما بين األقواس مرة أخرى وهكذا حتى تصبح قيمتها ‪.5‬‬

‫‪69‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

70

:‫تطبيق عملي‬ :‫القطع المطلوبة‬ .‫ أردوينو أونو‬.1 .‫ كيبل للبرمجة‬.2 :‫الكود‬

void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { for (int i = 0; i < 100 ; i ++) { Serial.println(i); delay(50); } Serial.println(" Loop Ended " ); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪71‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫بداية التحدث باستخدام السيريال بسرعة ‪ 9600‬بت في الثانية‪.‬‬ ‫‪Function‬مهمة ومستخدمة بكثرة في البرمجة واألردوينو‪.‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫)‪for (int i=0; i<100; i++‬‬ ‫;‪int i = 0‬‬

‫ننشيء عدد صحيح اسمه ‪ i‬ونعطيه القيمة ‪0‬‬ ‫يمكن تسميته أي اسم‪.‬‬

‫‪i < 100‬‬

‫طالما ‪ i‬اصغر من ‪ 100‬نفذ األمر التالي‪.‬‬

‫‪i++‬‬

‫تعني ‪i = i + 1‬‬ ‫(أضف رقم ‪ 1‬إلى ‪)i‬‬ ‫ارسال قيمة ‪ i‬عن طريق السيريال إلى الكمبيوتر‪.‬‬ ‫لتقليل سرعة ارسال المعلومات حتى نستطيع قراءتها‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(i‬‬ ‫;)‪delay(50‬‬

‫البرنامج يقوم باآلتي‪:‬‬ ‫✓ يفتح السيريال بسرعة ‪ 9600‬بت في الثانية‪.‬‬ ‫✓ ينشيء متغير ‪ i‬قيمته ‪. 0‬‬ ‫✓ طالما ‪ i‬أقل من ‪ ،100‬سننفذ األمر بين األقواس وسيضيف واحد إلى ‪ i‬حتى تصل إلى مئة‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪72‬‬

‫التعريفات‬ ‫التعريفات مهمة جدا في كل لغات البرمجة‪.‬‬ ‫لتعريف عدد صحيح (ال يقبل الكسور) نستخدم األمر التالي‪:‬‬

‫;‪int num = 5‬‬

‫✓ ‪ int‬اختصار لكلمة ‪ integer‬ومعناها عدد صحيح‪.‬‬ ‫✓ سمينا العدد الصحيح ‪ ،abcd‬نستطيع تسميته أي اسم نريد‪.‬‬ ‫✓ أعطينا المتغير قيمة ‪ ،5‬نستطيع تعريفه من غير أن نعطيه قيمة‪.‬‬ ‫نستطيع استخدام المتغير كالتالي‪:‬‬

‫‪ 9‬قيمة المتغير اآلن‬

‫;‪int x = 10‬‬ ‫;‪x = x – 1‬‬

‫‪ 18‬قيمة المتغير اآلن‬

‫;‪x = 2 * x‬‬

‫يفضل تعريف المتغيرات خارج الدوال في بداية البرنامج‪.‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪73‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪74‬‬

‫أهم التعريفات‪:‬‬

‫نعرف متغير يقبل األعداد الصحيحة وال يقبل الكسور‪،‬‬

‫‪int‬‬

‫مثل ‪. 4 ،3 ،2 ،1‬‬ ‫أكبر عدد له هو ‪ 32،768‬وال يستطيع تخزين عدد أكبر‬ ‫منه‪.‬‬ ‫متغير يقبل األعداد الكسرية‪ ،‬يستطيع تخزين أرقام‬

‫‪float‬‬

‫كبيرة جدا‪.‬‬ ‫أكثر دقة من ‪ ،float‬يستطيع تخزين أرقام أقل من‬

‫‪double‬‬

‫‪.float‬‬ ‫متغير يقبل الحروف (قد يكون رقم أيضا‪ ،‬لكن لن‬

‫‪char‬‬

‫يعامل معاملة األرقام) يجب أن يكون بين هذه‬ ‫العالمتين ‘ ‘‬ ‫مثل‪:‬‬ ‫‘‪’a‬‬ ‫‘‪’b‬‬ ‫‘‪’1‬‬ ‫‘‪’4‬‬

‫‪string‬‬

‫نعرف متغير يخزن مجموعة من الحروف‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫)(‪millis‬‬ ‫لو أردنا تشغيل إضاءة لمدة ‪ 20‬ثانية واطفاءها عن طريق منفذ ديجيتال بدون ايقاف البرنامج طول هذه المدة‬ ‫يمكننا استخدام ‪ millis‬كالتالي‪:‬‬

‫;()‪float timer = millis‬‬ ‫طريقة استخدامها‪:‬‬ ‫•‬

‫نقرأ قيمة ‪ millis‬عند تشغيل اإلضاءة ونحفظ قيمتها في متغير‪.‬‬

‫•‬

‫نتفقد قيمة ()‪ millis‬الحالية باستمرار ونقارنها بالمتغير فإذا أصبحت أكبر من قيمة المتغير ب‪ 20‬ثانية‬ ‫نطفيء الجهاز‪.‬‬

‫•‬

‫وبهذا استطعنا توقيت اإلضاءة بدون استخدام أمر ال ‪ delay‬الذي يمنعنا من تنفيذ أوامر أخرى أثناء‬ ‫عمله‪.‬‬

‫;)(‪float timer = millis‬‬ ‫;)‪digitalWrite(3, HIGH‬‬ ‫) )‪if (millis() > (20000 + timer‬‬ ‫{‬ ‫;)‪digitalWrite(3, LOW‬‬ ‫;‪timer = 0‬‬ ‫}‬

‫‪75‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

76

delay ‫ بدون‬LED ‫التحكم بلمبة‬ :‫القطع المطلوبة‬ ‫✓ أردوينو أونو‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‬ ‫✓ لمبة ليد‬ ‫✓ مقاومة‬ :‫الكود‬

float timePassed; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { if (timePassed > millis() + 1000) { digitalWrite(13, !digitalRead(13)); timePassed = millis(); } }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪77‬‬

‫ماذا يفعل البرنامج؟‬ ‫‪ .1‬يعرف متغير ‪ float‬اسمه ‪.timePassed‬‬ ‫‪ .2‬يبدأ السيريال ويحدد سرعته ب‪.9600‬‬ ‫‪ .3‬دالة ‪ if‬الشرطية‪ ،‬إذا كان المتغير ‪ timePassed‬أكبر من (‪ millis‬الحالي ‪ )1000 +‬سينفذ ما بين األقواس‬ ‫وإال سيتجاوز الدالة الشرطية‪.‬‬ ‫‪ .4‬إذا تحقق الشرط في الدالة سيشغل ال‪ LED‬إذا كان ال يعمل‪ ،‬وسيطفئه إذا كان يعمل‪.‬‬ ‫‪ .5‬سيحفظ قيمة ‪ )(millis‬اآلن في المتغير ‪ timePassed‬ليحفظ الوقت الذي تم فيه تغيير حالة ال‪.LED‬‬ ‫شرح الكود‬ ‫انشاء متغير ‪ float‬يقبل الكسور واألرقام اسميناه‬

‫;‪float timePassed‬‬

‫‪timePassed‬‬ ‫هذه الدالة تخبرنا كم مر على تشغيل األردوينو بالمللي‬

‫;)(‪millis‬‬

‫ثانية‬ ‫إذا كان الوقت الحالي أكبر من ‪ timePassed‬ب‪ 1000‬مللي‬

‫)‪if (timePassed > millis() + 1000‬‬

‫ثانية (‪ 1‬ثانية) نفذ ما بين األقواس‬ ‫إذا كان المنفذ ‪ led‬يعمل سيقوم بإطفائه‪ ،‬إذا كان ال يعمل‬

‫;))‪digitalWrite(led,!digitalRead(led‬‬

‫سيقوم بتشغيله‪.‬‬ ‫نخزن قيمة ‪ millis‬في المتغير ‪timePassed‬‬ ‫لن يتحدث الوقت في ‪ timePassed‬إال إذا خزنا الوقت مرة‬ ‫أخرى‪.‬‬

‫)(‪timePassed = millis‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‬ ‫‪ .1‬عرف متغير يقبل األعداد الصحيحة اسمه ‪ .number‬ثم اجعل قيمته تساوي ‪. 10‬‬ ‫‪ .2‬عرف متغير ‪ float‬وسميه ‪ number2‬وأعطيه القيمة ‪. 5.5‬‬ ‫‪ .3‬لماذا يفضل تعريف المتغير خارج الدوال؟‬ ‫‪ .4‬ما الفرق بين ‪ int‬و ‪float‬؟‬ ‫‪ .5‬باستخدام حلقة ‪ ،for‬اكتب برنامجا يطبع األرقام الزوجية من ‪ 0‬إلى ‪.1000‬‬ ‫‪ .6‬مالحظة‪.‬‬ ‫‪.a‬‬

‫‪ i++‬تضيف رقم ‪ 1‬إلى ‪.i‬‬

‫‪ i+2 .b‬تضيف رقم ‪ 2‬إلى قيمة ‪.i‬‬ ‫‪ .7‬اكتب مثاال على حلقة ‪.while‬‬ ‫‪ .8‬اكتب مثاال على دالة ‪.if else‬‬

‫‪78‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫المحركات‬

‫‪79‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫التحكم بسيرفو موتور‬ ‫ما هو السيرفو موتور؟‬ ‫محرك يتحرك ‪ 180‬درجة فقط (تقريبا) يمكننا التحكم به للذهاب إلى الزاوية التي نريد بدقة‪.‬‬ ‫يستخدم في أيادي الروبوت وفي الطائرات الصغيرة وفي مشاريع األردوينو األخرى‪.‬‬ ‫عادة يحتوي على ثالثة أسالك‪ ،‬سلكين للكهرباء (‪ 5‬فولت‪ ،‬أرضي ‪ ،GND‬وسلك لإلشارة للتحكم)‪.‬‬

‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫التحكم بسيرفو موتور عن طريق مقاومة متغيرة‪.‬‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ سيرفو موتور‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫✓ أسالك للتوصيل‪.‬‬ ‫✓ مقاومة متغيرة‪.‬‬

‫‪80‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل (دياجرام)‪:‬‬

‫‪81‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

82

:‫الكود‬

#include <Servo.h> Servo myservo; int pos = 0; void setup() { myservo.attach(9); } void loop() { int reading = analogRead(0); pos = map(reading, 0, 1023, 0, 160); myservo.write(pos); delay(150); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪83‬‬

‫شرح الكود‬

‫اضافة مكتبة السيرفو للبرنامج لنستطيع التحكم به‬

‫>‪#include <Servo.h‬‬

‫باستخدام اوامر بسيطة فقط‬

‫;‪Servo myservo‬‬

‫تعريف سيرفو جديد اسمه‪myservo‬‬

‫;)‪myservo.attach(9‬‬

‫تحديد المنفذ رقم ‪ 9‬للسيرفو الجديد‬

‫;)‪int reading = analogRead(0‬‬

‫قراءة اإلشارة على المقاومة المتغيرة‬ ‫تحويل قيمة ‪ reading‬من (‪ 0‬حتى ‪ )1023‬لتصبح من (‪0‬‬

‫;)‪pos=map(reading,0,1023,0,160‬‬

‫حتى ‪ )160‬وتخزين القيمة الجديدة في المتغير ‪pos‬‬ ‫إذا كانت قيمة القراءة ‪ 1023‬سيحولها إلى‪160‬‬ ‫إذا كانت قيمة القراءة ‪ 512‬سيحولها إلى ‪80‬‬ ‫وهكذا‬

‫;)‪myservo.write(pos‬‬

‫تحريك السيرفو إلى الزاوية ‪pos‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪DC Motor‬‬ ‫ما هو ال‪ DC Motor‬؟‬ ‫محرك يعمل على الكهرباء الثابتة دي سي‪.‬‬ ‫عند عكس أسالك الكهرباء سيتحرك في الجهة المعاكسة‪.‬‬ ‫طريقة عمل المشروع‪:‬‬ ‫•‬

‫المحرك يحتاج إلى تيار عالي‪.‬‬

‫•‬

‫أعلى تيار تستطيع منافذ األردوينو وغيرها من المتحكمات توفيره هو ‪ 40‬ملي أمبير فقط(‪ 0.04‬أمبير)‪.‬‬

‫•‬

‫سنستخدم درايفر ليقوم بتوفير التيار الالزم للمحرك بما أن األردوينو ال يستطيع ذلك‪.‬‬

‫•‬

‫سيتم التحكم بالدرايفر عن طريق األردوينو بحيث نرسل فقط إشارات إلى الدرايفر‪ ،‬وسيتم توفير‬ ‫وتشغيل الموتور عن طريقه‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ موتور ‪ 5‬فولت دي سي‪.‬‬ ‫✓ درايفر ‪.L293D‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫✓ أسالك ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬

‫‪84‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫قطعة الدرايفر‪L293D‬‬ ‫كل قطعة إلكترونية توفر الشركة المصنعة لها ملف يحتوي كافة معلوماتها ويسمى الملف ‪.Datasheet‬‬ ‫لهذا الدرايفر ‪ 16‬منفذ‪ ،‬نستطيع من خالل ال‪ Datasheet‬معرفه كل منفذ وطريقة توصيله‪.‬‬ ‫المنافذ مرقمة من ‪ 1‬إلى ‪.16‬‬ ‫المنفذ يسار نصف الدائرة الرمادية هو رقم ‪ ،1‬ويمين نصف الدائرة الرمادي هو منفذ رقم ‪.16‬‬ ‫فائدة وخواص هذا الدرايفر‪:‬‬ ‫•‬

‫يستطيع التحكم بمحركين اثنين في نفس الوقت‪.‬‬

‫•‬

‫يمكن تشغيل المحركين من مصدر طاقة خارجي‪.‬‬

‫•‬

‫يستقبل إشارة فقط ويتحكم بالمحركات‪.‬‬

‫•‬

‫يستطيع التحكم بالمحركات (‪ )DC motor‬لتتحرك مع عقارب الساعة أو عكسها‪.‬‬

‫‪85‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫طريقة التوصيل‪:‬‬

‫رقم المنفذ في‪L293D‬‬

‫التوصيل‬

‫‪1‬‬

‫نوصله ب‪ 5‬فولت (يفعل التحكم بالموتور األول)‬

‫‪2‬‬

‫نوصله مع منفذ ديجيتال للتحكم بالمحرك األول‬ ‫واتجاهه‬

‫‪7‬‬

‫نوصله مع منفذ ديجيتال للتحكم بالمحرك األول‬ ‫واتجاهه‬

‫‪5،4‬‬

‫‪GND‬أرضي‪ ،‬يمكن توصيل أحدهم فقط‬

‫‪8‬‬

‫‪5‬فولت‪ ،‬فائدة المنفذ توفير الطاقة للمحرك‪ ،‬يمكن‬ ‫استخدام ‪ 5‬فولت من األردوينو‪ ،‬أو مصدر طاقة‬ ‫خارجي مناسب للمحرك المستخدم (يمكن استخدام‬ ‫فولت من ‪ 4.5‬إلى ‪ 36‬فولت)‬

‫‪3‬‬

‫نوصله بطرف المحرك األول‬

‫‪6‬‬

‫نوصله بطرف المحرك األول‬

‫‪16‬‬

‫نوصله ب‪ 5‬فولت‬

‫‪86‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪87‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

88

:‫الكود‬

void setup() { pinMode(11, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(8, LOW); delay(3000); digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(8, HIGH); delay(3000); }

:‫شرح الكود‬

pinMode(11, OUTPUT); pinMode(8,OUTPUT);

‫ كمخرج‬8 ‫ و‬11 ‫تحديد المنفذ رقم‬

digitalWrite(11, HIGH); digitalWrite(8, LOW);

‫سيتحرك المحرك‬

digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(8, HIGH);

‫سيتحرك المحرك بعكس اإلتجاه‬

delay(3000);

‫يوقف البرنامج لمدة ثالثة ثواني‬

∞∞∞

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪Stepper Motor‬‬ ‫ما هو ال‪ Stepper Motor‬؟‬ ‫•‬

‫محرك يتحرك بدقة كبيرة جدا‪.‬‬

‫•‬

‫يتحرك على خطوات‪.‬‬

‫•‬

‫عزمه عالي عندما يتحرك ببطئ‪.‬‬

‫•‬

‫كلما زادت سرعته قل عزمه‪.‬‬

‫•‬

‫يستخدم في أيادي الروبوت‪ ،‬وفي أجهزة ال‪ CNC‬و ‪ D3‬وغيرها‪.‬‬

‫طريقة عمله‪:‬‬ ‫•‬

‫للستيبر موتور عدة أقطاب عادة إما ‪ 4‬أو ‪.8‬‬

‫•‬

‫يتم التحكم بها بترتيب معين ليتحرك الموتور خطوة وحدة‪.‬‬

‫•‬

‫يتم التحكم باألقطاب باستخدام األردوينو‪ ،‬لنحصل على دقة عالية في عدد الخطوات والسرعة‪.‬‬

‫•‬

‫سنستخدم المكتبة ‪ stepper.h‬للتحكم بالموتور عن طريق األردوينو‪.‬‬

‫‪89‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‬ ‫✓ ستيبر موتور‬ ‫✓ ستيبر موتور درايفر‬

‫التوصيل‪:‬‬

‫‪90‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

91

:‫الكود‬

#include <Stepper.h> const int stepsPerRevolution = 200; // change this to fit the number of steps per revolution // for your motor // initialize the stepper library on pins 8 through 11: Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11); void setup() { // set the speed at 60 rpm: myStepper.setSpeed(60); // initialize the serial port: Serial.begin(9600); } void loop() { // step one revolution in one direction: Serial.println("clockwise"); myStepper.step(stepsPerRevolution); delay(500); // step one revolution in the other direction: Serial.println("counterclockwise"); myStepper.step(-stepsPerRevolution); delay(500); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪92‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫>‪#include <Stepper.h‬‬

‫نضيف مكتبة لمحرك الستيبر لتسهيل برمجته‬

‫‪Stepper myStepper(stepsPerRevolution,‬‬ ‫;)‪(8, 9, 10, 11‬‬

‫انشاء محرك جديد للمكتبة اسمه ‪myStepper‬‬ ‫حددنا له عدد الخطوات التي يحتاجها ليكمل دورة‬ ‫كاملة والمنافذ التي ستكون موصلة بالدرايفر (‪،9 ،8‬‬ ‫‪)11 ،10‬‬

‫نستطيع تسميته أي اسم‪ ،‬ونستطيع اختيار المنافذ‬ ‫التي نريد‪.‬‬ ‫نستخدم هذا األمر من المكتبة لتحديد سرعة المحرك‬

‫;)‪myStepper.setSpeed(60‬‬

‫في الدقيقة‪.‬‬

‫;)‪myStepper.step(stepsPerRevolution‬‬

‫أمر للمحرك ليتحرك خطوات تساوي العدد بين‬ ‫األقواس‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‬ ‫‪ .1‬ما الفرق بين محرك السيرفو‪ ،‬محرك الدي سي ومحرك الستيبر؟‬ ‫‪ .2‬لماذا نستخدم مكتبة للتحكم بمحرك السيرفو والستيبر؟‬ ‫‪ .3‬كيف نجعل محرك الدي سي يمشي بعكس اإلتجاه؟‬ ‫‪ .4‬لماذا نستخدم درايفر مع المحركات؟‬

‫‪93‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫بروتوكوالت االتصاالت بين األجهزة‬

‫‪94‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫كيف يتحدث األردوينو مع جهاز الكمبيوتر والحساسات األخرى المختلفة؟‬ ‫هناك أكثر من طريقة وبروتوكول تشترك فيها كل المتحكمات وليس فقط األردوينو أونو‪.‬‬

‫منافذ الــ‪Serial‬‬ ‫من خاللها يستطيع األردوينو التحدث مع األجهزة األخرى مثل الكمبيوتر‪ ،‬قطعة البلوتوث‪ ،‬وغيرها من األجهزة‬ ‫التي تدعم السيريال‪ ،‬وتسمى هذه المنافذ أيضا ب ‪ .UART‬األجهزة التي تدعم السيريال تحتوي على منفذ‬ ‫مرسل (‪ )TX‬ومنفذ مستقبل (‪ )RX‬نالحظهم في المنفذ الديجيتال رقم ‪ 0‬و ‪ 1‬في األردوينو أونو‪.‬‬ ‫يكون التوصيل عادة كالتالي‪:‬‬

‫‪RX → TX‬‬ ‫‪TX → RX‬‬ ‫‪VCC → VCC‬‬ ‫‪GND → GND‬‬ ‫(‪ VCC‬ترمز إلى الفولت المستخدم "‪ 5‬فولت في حالة األونو”)‬ ‫األردوينو أونو يدعم بروتوكول سيريال واحد‪.‬‬ ‫األردوينو ميجا لديه ‪ 3( 3‬منافذ ‪ TX‬و ‪ 3‬منافذ ‪.)RX‬‬ ‫تستخدم في‪:‬‬ ‫✓ إرسال واستقبال معلومات من أردوينو آخر‪.‬‬ ‫✓ إرسال واستقبال معلومات عن طريق قطعة البلوتوث‪.‬‬ ‫✓ إرسال واستقبال معلومات عن طريق الكمبيوتر‪.‬‬ ‫✓ استقبال وارسال معلومات من الحساسات مثل ‪. GSM،GPS‬‬

‫‪95‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫✓ رفع برنامج على األردوينو من خاللها‪.‬‬

‫∞∞∞‬ ‫‪SoftwareSerial‬‬ ‫عند عدم وجود منفذ سيريال متاح يمكن استخدام ‪.Software Serial‬‬ ‫أألردوينو أونو يدعم سيريال واحد فقط‪ ،‬فال يمكن االتصال بجهازين عن طريق السيريال في نفس الوقت‪.‬‬ ‫لكن يمكن استخدام أي منفذين ديجيتال وتحديدهم كمنافذ سيريال‪.‬‬ ‫تطبيق عملي‪:‬‬ ‫التحكم بجهاز عن طريق البلوتوث (الجوال)‪.‬‬ ‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫سوف نقوم بالتحكم بلمبة ‪ LED‬عن طريق الجوال‪.‬‬ ‫الخطوات‪:‬‬ ‫‪ .1‬نرفع البرنامج على لوحة األردوينو‬ ‫‪ .2‬نحمل برنامج مناسب للتحكم باألردوينو عن طريق البلوتوث عن طريق ال‪Google app store‬‬ ‫‪ .3‬نوصل الدائرة كما هو موضح‬

‫‪96‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ قطعة بلوتوث ‪ HC-05‬أو ‪.HC-06‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫✓ لمبة ‪.LED‬‬ ‫✓ مقاومة ‪ 220‬أوم تقريب‪.‬‬

‫‪97‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل (دياجرام)‪:‬‬

‫‪98‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

99

:‫الكود‬

char reading; SoftwareSerial SoftSerial1(6, 7); void setup() { Serial.begin(9600); SoftSerial1.begin(9600); pinMode(10, OUTPUT); } void loop() { if (SoftSerial.available() > 0) { if (SoftSerial.read() ) == 'a') digitalWrite(10, HIGH); } else if (SoftSerial.read() ) == 'b') { digitalWrite(10, LOW); } }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪100‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫;‪char reading‬‬

‫يعرف متغير يقبل الحروف ويسميه ‪reading‬‬ ‫ينشيء سيريال اضافي على المنفذ رقم ‪ 6‬للمستقبل ‪RX‬‬ ‫ورقم ‪ 7‬للمرسل ‪.TX‬‬

‫‪SoftwareSerial SoftSerial1(6,‬‬ ‫;)‪7‬‬

‫أنشأنا سيريال إضافي ألن السيريال العادي مستخدم من قبل‬ ‫الكمبيوتر‪.‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬

‫يحدد سرعة التخاطب عن طريق السيريال‪.‬‬ ‫يحدد سرعة ارسال واستقبال البيانات عن طريق السيريال‬

‫;)‪SoftSerial1.begin(9600‬‬

‫اإلضافي‪.‬‬

‫;)‪pinMode(10, OUTPUT‬‬

‫يحدد المنفذ ‪ 10‬كمخرج‬ ‫وجدت بيانات في السيريال نفذ ما بين األقواس‬

‫)‪if(SoftSerial.available()>0‬‬ ‫{‬ ‫}‬

‫القراءة من السيريال اإلضافي‬

‫;)(‪SoftSerial1.read‬‬

‫القراءة من السيريال اإلضافي‬

‫)'‪if (SoftSerial.read()) == 'a‬‬

‫إذا استقبل حرف ‪ a‬نفذ ما بين األقواس‬

‫)'‪else if (SoftSerial.read()) == 'b‬‬

‫وإال إذا استقبل حرف ‪ b‬نفذ ما بين األقواس‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪I2C‬‬ ‫يمكن ارسال واستقبال المعلومات من أكثر من ‪ 60‬حساس في نفس الوقت عن طريق سلكين فقط‪.‬‬ ‫لكل حساس أو جهاز متصل عنوان خاص به (‪.)Address‬‬ ‫سرعة نقل البيانات متوسطة‪.‬‬ ‫في األردوينو هناك مكتبة تستخدم لتسهيل التواصل عن طريق هذا البروتوكول اسمها ‪.wire library‬‬

‫∞∞∞‬ ‫‪SPI‬‬ ‫يمكن ارسال واستقبال المعلومات من أجهزة كثيرة لكن تحتاج إلى أسالك متعددة أكثر من ال‪.I2C‬‬ ‫سرعة نقل البيانات عالية وهي أسرع من ال‪ I2C‬بكثير‪.‬‬

‫‪101‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫درايفر سيركت‬

‫‪102‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫أقصى تيار تستطيع منافذ األردوينو اخراجه هو (‪.)mA40‬‬ ‫فلكي نتحكم بأي دائرة تحتاج تيار أكبر أو فولت أعلى سنحتاج إلى ‪.Driver circuit‬‬ ‫نستطيع استخدام التالي‪:‬‬ ‫•‬

‫ريالي‪.‬‬

‫•‬

‫موسفت )‪.FET Transistor (Mosfet‬‬

‫•‬

‫ترانسيستور ‪.BJT Transistor‬‬

‫‪103‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫التحكم بموسفت عن طريق الأردوينو‬ ‫الموسفت هو أحد أفضل أنواع الترانسيستورز اآلن ومن أكثرها شيوعا‪ ،‬له ثالثة أرجل ‪.Drain, Gate, Source‬‬ ‫عند وجود إشارة على رجل ال‪ ,Gate‬سيقوم بتوصيل الطرفين األخرى ببعضهما وستعمل الدائرة‪.‬‬ ‫األردوينو سيرسل إشارة بسيطة ليفتح الموسفت وبالتالي سيقوم الموسفت بإيصال التيار للجهاز المراد تشغيله‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب (بريد بورد)‪.‬‬ ‫✓ لوجيك موسفت‪.‬‬ ‫✓ مقاومة ‪ 100‬أوم إلى ‪ 1000‬أوم ال يهم‪.‬‬ ‫✓ لمبة ‪.LED‬‬

‫‪104‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪105‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

106

:‫الكود‬

void setup() { pinMode(9, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(9, HIGH); delay(500); digitalWrite(9, LOW); delay(200); }

∞∞∞

‫أساسيات األردوينو‬

‫التحكم بدائرة عن طريق ترانسيستور وأردوينو‬ ‫عندما تكون هناك إشارة لل ‪ ,Base‬سيتوصل ال ‪ Collector‬وال‪ ,Emitter‬عندها سيمر التيار‪.‬‬ ‫عندما ال توجد إشارة على ال ‪ ,Base‬سيكون ال ‪ Collector‬وال ‪ Emitter‬غير متصلين‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ مقاومة ‪ 200‬أوم تقريبا‪.‬‬ ‫✓ لمبة ‪.LED‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.BreadBoard‬‬ ‫✓ أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ أسالك ذكر‪-‬ذكر للتوصيل‪.‬‬ ‫✓ ‪ NPN Transistor‬مثل‪:‬‬ ‫‪o‬‬

‫‪n22222‬‬

‫‪o‬‬

‫‪BC547‬‬

‫‪o‬‬

‫‪BC548‬‬

‫‪107‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪108‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪109‬‬

‫الكود‪:‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫;)‪pinMode(9, OUTPUT‬‬ ‫}‬ ‫)(‪void loop‬‬ ‫{‬ ‫;)‪digitalWrite(9, HIGH‬‬ ‫;)‪delay(500‬‬ ‫;)‪digitalWrite(9, LOW‬‬ ‫;)‪delay(200‬‬ ‫}‬

‫∞∞∞‬ ‫الريلاي‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ موتور دي سي‪.‬‬ ‫✓ ‪ 4-3‬بطاريات ‪.AA‬‬ ‫✓ ريالي ‪ 5‬فولت‪.‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪110‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

111

:‫الكود‬

int relay = 9; void setup() { pinMode(relay, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { digitalWrite(relay, HIGH); Serial.println("Relay On"); delay(1000); digitalWrite(relay, LOW); Serial.println("Relay OFF"); delay(1000); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪112‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫انشاء متغير يقبل األعداد الصحيحة ونسميه ‪relay‬‬

‫;‪int relay = 9‬‬

‫ونعطيه القيمته ‪.9‬‬ ‫تحديد المنفذ رقم ‪ 9‬كمخرج لنتمكن من تشغيله‬

‫;)‪pinMode(relay, OUTPUT‬‬

‫وايقافه‬ ‫تحديد سرعة التحدث بالسيريال لنتمكن من ارسال‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬

‫معلومات من األردوينو إلى الكمبيوتر( هذه الخطوة‬ ‫تكون داخل ال)‪setup‬‬ ‫تشغيل المنفذ رقم ‪ 9‬ليعطينا ‪ 5‬فولت ليعمل الريالي‬

‫;)‪digitalWrite(relay,HIGH‬‬

‫ايقاف المنفذ رقم ‪ 9‬لنوقف الريالي‬

‫;)‪digitalWrite(relay,LOW‬‬

‫ارسال ما بداخل القوسين عن طريق السيريال لنقرأه‬ ‫من الكمبيوتر (لنرسل جملة أو كلمة يجب وضعها‬ ‫داخل هذه العالمتين “‬

‫“)‬

‫;)(‪Serial.println‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمار ين‪:‬‬ ‫‪ .1‬ما الفرق بين الترانسيستور والموسفت؟‬ ‫‪ .2‬لماذا نستخدم دائرة درايفر؟‬ ‫‪ .3‬ماهي مميزات وعيوب كل من‪:‬‬ ‫‪ .a‬الترانسيستور‪.‬‬ ‫‪ .b‬الموسفت‪.‬‬ ‫‪ .c‬الريالي‪.‬‬

‫‪113‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تطبيقات عملية على أشهر الحساسات‬

‫‪114‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫حساس درجة الحرارة ‪LM35‬‬ ‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫يظهر درجة الحرارة على الكمبيوتر عن طريق قراءة الحساس وتحويل القيمة إلى درجة مئوية‪.‬‬ ‫يوجد طريقتين لتوصيل الحساس‪ ،‬سنوصله بأسهل طريقة لكن أقل قراءة ممكنة ستكون من ‪ 2‬درجة مئوية إلى‬ ‫‪ 150‬درجة مئوية فقط‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو‪.‬‬ ‫✓ كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب (بريد بورد)‪.‬‬ ‫✓ حساس ‪LM35‬‬

‫‪115‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪116‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪117‬‬

‫الكود‪:‬‬

‫)(‪void setup‬‬ ‫{‬ ‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫}‬ ‫)(‪void loop‬‬ ‫{‬ ‫;)‪float reading = analogRead(A0‬‬ ‫;‪float voltage = (reading / 1024) * 5‬‬ ‫;)‪float temp = (voltage / 0.01‬‬ ‫;)" ‪Serial.print(" The temperature is :‬‬ ‫;)‪Serial.println(temp‬‬ ‫}‬

‫طريقة عمل المشروع‪:‬‬ ‫‪ .1‬نقرأ اإلشارة من الحساس عن طريق منفذ أنالوج (سنحصل على رقم بين ‪ 0‬إلى ‪.)1023‬‬ ‫‪ .2‬نحول القراءة إلى فولت (نقسمها على ‪ 1023‬ونضربها في ‪.)5‬‬ ‫‪ .3‬لكل ‪ 0.010‬فولت درجة مئوية واحدة‪ ،‬لنحصل على درجة الحرارة نقسم الفولت على ‪0.010‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪118‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫تحديد سرعة التخاطب عن طريق السيريال وبدأها‬ ‫إنشاء متغير يقبل األعداد الكسرية ونسميه ‪reading‬‬

‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫;)‪float reading = analogRead(A0‬‬

‫نحفظ فيه قيمة القراءة من المنفذ‪A0.‬‬

‫;‪float voltage = (reading/1024)*5‬‬

‫إنشاء متغير ‪ float‬يقبل أعداد كسرية ونسميه‬ ‫‪voltage‬‬ ‫قيمته تساوي القراءة بالفولت‪ .‬نحول القراءة إلى‬ ‫فولت عن طريق العملية الحسابية التالية‪:‬‬ ‫(القراءة ÷ ‪5 × )1024‬‬

‫;)‪float temp = (voltage / 0.01‬‬

‫كل ‪ 0.01‬فولت تساوي درجة حرارة واحدة‪(.‬من‬ ‫ال‪ datasheet‬الخاص بالحساس)‬ ‫نقسم الفولت على ‪ 0.01‬لنحصل على درجة الحرارة‬ ‫الحالية‪.‬‬

‫;)" ‪Serial.print(" The temperature is :‬‬

‫ارسال الجملة عن طريق السيريال لنقرأها من‬ ‫الكمبيوتر‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(temp‬‬

‫ارسال درجة الحرارة عن طريق السيريال‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫حساس المطر‬ ‫الحساس عبارة عن لوحة بها مجموعتين من الخطوط المعدنية منفصلة عن بعضها‪.‬‬ ‫عند وجود ماء على اللوحة سيقوم الماء بتوصيل الخطوط ببعضها مما يجعل اإلشارة تنتقل من المجموعة األولى‬ ‫إلى الثانية‪.‬‬ ‫كلما زاد الماء زادت قوة اإلشارة‪.‬‬

‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫يقيس األردوينو الفولت على المجموعة األخرى‪ ،‬وكلما زاد الفولت علمنا أن هناك ماء على الحساس‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ حساس مطر أو حساس ماء‪.‬‬ ‫✓ مقاومة متغيرة‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫✓ أسالك ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬ ‫✓ قليل من الماء‪.‬‬

‫‪119‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪120‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

121

:‫الكود‬

float readSensor; float voltage; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { readSensor = analogRead(0); Serial.print(" Rain Sensor Reading is: "); Serial.println(readSensor); Serial.println(); delay(300); }

:‫شرح الكود‬

float reading;

‫ يقبل األعداد الكسرية والصحيحة‬float ‫تعريف متغير‬ readSensor.‫ونسميه‬

Serial.begin(9600);

‫بدأ اإلرسال واإلستقبال عن طريق السيريال بسرعة‬ .‫ بت في الثانية‬9600

readSensor = analogRead(0);

‫ وحفظ القراءة في‬0 ‫القراءة من منفذ األنالوج رقم‬ readSensor.‫المتغير‬

Serial.println(readSensor);

‫ عن طريق السيريال نستطيع‬readSensor ‫ارسال قيمة‬ .‫قراءتها عن طريق الكمبيوتر أو غيره‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫∞∞∞‬ ‫حساس رطوبة التربة‬ ‫طريقة عمل المشروع‪:‬‬ ‫الحساس له طرفين غير متصلين كهربيا‪.‬‬ ‫ندخل الطرفين في التربة‪.‬‬ ‫عند وجود ماء في التربة سيوصل الماء التيار بين الطرفين كلما زاد الماء زادت قوة اإلشارة‪.‬‬ ‫عند قلة الماء أو عدم وجوده سيكون الطرفين بينهما مقاومة عالية واإلشارة ضعيفة‪.‬‬ ‫األردوينو سيقيس فرق الجهد بين الطرفين كما في حساس المطر‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫‪ .1‬أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫‪ .2‬حساس التربة‪.‬‬ ‫‪ .3‬مقاومة متغيرة أو قطعة الحساس المساعدة‪.‬‬ ‫‪ .4‬لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫‪ .5‬أسالك ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬ ‫‪ .6‬أرض زراعية أو مركن زراعي‪.‬‬

‫‪122‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪123‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

124

:‫الكود‬

float reading; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { readSensor(0); delay(300); } void readSensor(int pin) { reading = analogRead(pin); Serial.print(" Soil Sensor Reading is: "); Serial.println(reading); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪125‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫نعرف متغير ‪ float‬يقبل األعداد الكسرية ونسميه‪reading.‬‬ ‫بدأ اإلرسال واإلستقبال عن طريق السيريال بسرعة ‪ 9600‬بت في الثانية‪.‬‬ ‫هذا األمر سيقوم بنداء الدالة ‪ function‬التالية‪:‬‬

‫;)‪void readSensor(int pin‬‬ ‫سيعطي قيمة ‪ pin‬الرقم ‪0‬‬ ‫ثم سينفذ البرنامج داخلها‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫;‪float reading‬‬ ‫;)‪Serial.begin(9600‬‬ ‫;)‪readSensor(0‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫قراءة مقاومة ضوئية‬ ‫ماهي المقاومة الضوئية؟‬ ‫هي مقاومة قيمتها عالية جدا عند عدم وجود ضوء‪ ،‬وفي حال وجود ضوء عليها تنخفض مقاومتها إلى بضع‬ ‫مئات فقط (حسب شدة الضوء)‪.‬‬

‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫‪ .1‬أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫‪ .2‬مقاومة ضوئية‪.‬‬ ‫‪ .3‬مقاومة ‪ 10،000‬أوم‪.‬‬ ‫‪ .4‬لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫‪ .5‬أسالك ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬

‫‪126‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪127‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

128

:‫الكود‬

void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { float reading; reading = analogRead(A0); Serial.println("Reading is : "); Serial.println(reading); if (reading > 700) { Serial.println("Light is High"); } else if (reading < 700 && reading > 300) { Serial.println("Light is Medium"); } else Serial.println("Light is Low"); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪129‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫إذا كانت قيمة ‪ reading‬أكبر من ‪ 700‬نفذ ما بين‬ ‫األقواس‪.‬‬ ‫وإال إذا كانت ‪ reading‬أصغر من ‪ 700‬و أكبر من ‪300‬‬ ‫نفذ ما بين األقواس‪.‬‬ ‫وإال إذا لم تتحقق جميع الشروط السابقة نفذ األمر‬ ‫التالي أو ما بين األقواس‪.‬‬

‫∞∞∞‬

‫)‪if (reading > 700‬‬ ‫} {‬

‫> ‪else if (reading < 700 && reading‬‬ ‫)‪300‬‬ ‫{‬ ‫}‬ ‫‪else‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫شاشة ‪LCD‬‬ ‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫يظهر قيمة أو جملة على شاشة ‪.LCD‬‬

‫طريقة عمل المشروع‪:‬‬ ‫لنتحكم بالشاشة بسهولة سنستخدم مكتبة (المكاتب هي ملفات فيها برمجة مسبقة تسهل لنا برمجة األجهزة‬ ‫فبدال من أن نكتب أوامر كثيرة‪ ،‬سنكتب سطرين أو ثالثة فقط لوجود المكتبة)‪.‬‬ ‫نستطيع تحميلها من اإلنترنت وهي متوفرة لحساسات عديدة‪.‬‬ ‫الشاشة لها ‪ 16‬منفذ موضحة كما في الصورة أدناه‪:‬‬

‫‪130‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ شاشة ‪.1602‬‬ ‫✓ مقاومة متغيرة ‪.Potentiometer – 10k‬‬ ‫✓ مقاومة ‪ 220‬أوم‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب ‪.Breadboard‬‬ ‫✓ أسالك ذكر‪-‬ذكر‪.‬‬

‫‪131‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫استخدام المكتبة لتسهيل برمجة الشاشة‪:‬‬ ‫سنستخدم مكتبة معدة مسبقا للشاشة يمكن تحميلها من هنا‪:‬‬

‫‪http://playground.arduino.cc/uploads/Main/LiquidCrystal_1.zip‬‬ ‫ثم نضيفها إلى برنامج األردوينو كالتالي‪:‬‬

‫‪Sketch → Include library → Add .zip library‬‬ ‫ونختار الملف الذي حملناه‬ ‫بعدها يجب أن نضيف المكتبة في بداية البرنامج الذي نريد استخدامها فيه عن طريق كتابة التالي‪:‬‬ ‫<اسم المكتبة>‪#include‬‬

‫>‪#include
‫‪132‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪133‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪134‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫طريقة التوصيل‪:‬‬

‫منفذ الشاشة‬ ‫‪1‬‬

‫‪GND‬‬

‫‪2‬‬

‫مقاومة ‪ 220‬أوم موصلة بال‪ 5‬فولت‬

‫‪3‬‬

‫منفذ ‪ 2‬من األردوينو‬

‫‪4‬‬

‫منفذ ‪ 3‬من األردوينو‬

‫‪5‬‬

‫منفذ ‪ 4‬من األردوينو‬

‫‪6‬‬

‫منفذ ‪ 5‬من األردوينو‬

‫‪10 ,9 , 8 ,7‬‬

‫فارغ‬

‫‪11‬‬

‫منفذ ‪ 11‬من األردوينو‬

‫‪12‬‬

‫‪GND‬‬

‫‪13‬‬

‫منفذ ‪ 12‬من األردوينو‬

‫‪14‬‬

‫سلك من رجل المقاومة المتغيرة الوسطى‬

‫‪15‬‬

‫‪5volt‬‬

‫‪16‬‬

‫‪GND‬‬

‫بعد رفع البرنامج على األردوينو والتوصيل سنحرك المقاومة المتغيرة حتى تظهر لنا الحروف بشكل واضح‪.‬‬

‫‪135‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

136

:‫الكود‬

#include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); void setup() { lcd.begin(16, 2); lcd.print("hello, world!"); } void loop() { }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪137‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫>‪#include
‫نضيف المكتبة‬ ‫سنقوم بتعريف شاشة اسمها ‪ lcd‬ونحدد المنافذ‬

‫;)‪LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2‬‬

‫الخاصة بها‪ .‬يجب أن تكون بالترتيب‪.‬‬ ‫نحدد عدد الصفوف واألعمدة في شاشتنا بما أن‬

‫;)‪lcd.begin(16, 2‬‬

‫شاشتنا ‪x2 16‬فسنكتب ‪2 ,16‬‬

‫)"!‪lcd.print("hello, world‬‬

‫طباعة هذه الجملة على الشاشة‪.‬‬ ‫يجب أن تكون بين هذه العالمتين "‬

‫“‬

‫ان اردنا اظهار قيمة متغير‪ ،‬ال نستخدم هذه العالمة‬

‫∞∞∞‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫جهاز انذار باستخدام الليزر‬ ‫ماذا يعمل المشروع‪:‬‬ ‫•‬

‫الليزر هو ضوء موجه‪.‬‬

‫•‬

‫المقاومة المتغيرة بالضوء تقل مقاومتها اذا تسلط عليها ضوء‪.‬‬

‫•‬

‫نقوم بتوجيه الليزر إلى مقاومة متغيرة بالضوء "‪ ”LDR‬عن بعد‪.‬‬

‫•‬

‫نقراء قيمة المقاومة عن طريق األردوينو‪.‬‬

‫•‬

‫عند مرور شخص من أمام الليزر‪ ،‬سينقطع الليزر من المقاومة الضوئية وستزيد مقاومتها‪.‬‬

‫•‬

‫نقوم بتشغيل جهاز إنذار ولمبة تحذيرية‪.‬‬

‫‪138‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫‪139‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫✓ أردوينو وكيبل للبرمجة‪.‬‬ ‫✓ ليزر‪.‬‬ ‫✓ مقاومة متغيرة بالضوء "‪.”LDR‬‬ ‫✓ طنان "‪ ”Buzzer‬يفضل من نوع ‪.Active‬‬ ‫✓ مقاومة ‪ 220‬أوم أو حولها‪.‬‬ ‫✓ ‪.LED‬‬ ‫✓ أسالك للتوصيل‪.‬‬ ‫✓ لوحة تجارب "‪.”Breadboard‬‬

‫‪140‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

141

:‫الكود‬

int int int int

sensorValue = 0; laser = 12; buzzer = 8; led = 9;

void setup() { pinMode(laser, OUTPUT); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(led, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { sensorValue = analogRead(0); Serial.println(sensorValue); if (sensorValue < 700) { digitalWrite(led, HIGH); digitalWrite(buzzer, HIGH); } else { digitalWrite(led, LOW); digitalWrite(buzzer, LOW); } delay(500); }

∞∞∞

‫أساسيات األردوينو‬

‫حساس الرطوبة والحرارة‬ ‫ماذا يعمل الحساس؟‬ ‫الحساس يقيس حرارة الجو بالمقياس المئوي ويقيس رطوبة الجو‪.‬‬ ‫الحساس يرسل إشارات ديجيتال ‪ 0‬و ‪ 1‬لكن القراءة منه معقدة‪.‬‬ ‫لهذا سنستخدم مكتبة جاهزة لهذا الحساس‪.‬‬

‫فائدة المكتبات (‪)Library‬‬ ‫المكتبة عبارة عن برنامج يسهل لنا استخدام الحساسات وغيرها يحتوي على دوال "‪ ”Functions‬وتعريفات وأوامر‪،‬‬ ‫باستخدامها نختصر كتابة البرنامج من عدة صفحات أحيانا إلى سطرين أو ثالث فقط!‬

‫‪142‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫القطع المطلوبة‪:‬‬ ‫أردوينو أونو ‪ +‬كيبل للبرمجة‬ ‫حساس الرطوبة والحرارة ‪ DH11‬أو ‪ DH22‬أو ‪DH21‬‬ ‫لوحة تجارب ‪Breadboard‬‬ ‫أسالك ذكر‪-‬أنثى‬ ‫قد تحتاج مقاومة ‪ k10‬أوم‪.‬‬

‫‪143‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫خطوات تحميل المكتبة‪:‬‬ ‫‪ .1‬نفتح برنامج األردوينو‬ ‫‪ .2‬نضغط أعلى البرنامج على‪:‬‬ ‫‪Sketch → Include Library → Manage Libraries‬‬

‫‪ .3‬نبحث عن المكتبة باسم ‪DH11‬‬ ‫‪ .4‬نختار أحدث إصدار ونحملها ‪Install‬‬

‫اآلن عندما نريد استخدام المكتبة نكتب أعلى البرنامج األمر التالي‪:‬‬ ‫>‪#include
‫نحدد رقم المنفذ الديجيتال الذي سنقرأ منه ونوع الحساس الذي نستخدمه (اخترت ‪ D7‬يمكنك اختيار ما تريد)‬

‫;)‪DHT dht(7, DHT11‬‬

‫ثم نبدأ التخاطب مع الحساس باستخدام األمر‬

‫;)(‪dht.begin‬‬

‫‪144‬‬

‫أساسيات األردوينو‬ ‫التوصيل‪:‬‬

‫التوصيل كالتالي‪:‬‬

‫منفذ الحساس األيمن‬

‫يوصل مع ال‪ 5‬فولت‪.‬‬

‫منفذ الحساس األوسط‬

‫يوصل مع أي منفذ ديجيتال في األردوينو (يجب‬ ‫تحديده في البرنامج)‬

‫منفذ الحساس األيسر‬

‫يوصل في أي منفذ أرضي ‪GND‬‬

‫‪145‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

146

:‫الكود‬

#include "DHT.h" DHT dht(7, DHT11); void setup() { Serial.begin(9600); dht.begin(); } void loop() { Serial.println(); delay(2000); float h; float t; h = dht.readHumidity(); t = dht.readTemperature(); Serial.print("Humidity: "); Serial.println(h); Serial.print("Temperature: "); Serial.println(t); }

‫أساسيات األردوينو‬

‫‪147‬‬

‫شرح الكود‪:‬‬

‫إضافة مكتبة حساس الرطوبة لنستطيع استخدامها‬

‫"‪#include "DHT.h‬‬

‫في البرنامج‪.‬‬ ‫انشاء حساس جديد في البرنامج أسميناه ‪( dht‬يمكن‬

‫;)‪DHT dht(7, DHT11‬‬

‫اعطاءه اي اسم) حددنا له المنفذ رقم ‪( 7‬يمكن‬ ‫تحديد أي منفذ ديجيتال) ونوعه ‪.DHT11‬‬ ‫بدأ قراءة الحساس‪.‬‬ ‫عرفنا متغير نوعه ‪ float‬يقبل األعداد الكسرية‬

‫;)(‪dht.begin‬‬ ‫;‪float h‬‬

‫والصحيحة وسميناه ‪ h‬ليمثل الرطوبة‪.‬‬ ‫عرفنا متغير نوعه ‪ float‬يقبل األعداد الكسرية‬

‫;‪float t‬‬

‫والصحيحة وسميناه ‪ t‬ليمثل الحرارة‪.‬‬ ‫قراءة الرطوبة من الحساس‪ ،‬وحفظها في المتغير‬

‫;)(‪h = dht.readHumidity‬‬

‫‪h‬‬ ‫قراءة درجة الحرارة من الحساس واعطاءها للمتغير ‪t‬‬

‫;)(‪t = dht.readTemperature‬‬

‫ارسال قيمة ‪ h‬عن طريق السيريال‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(h‬‬

‫ارسال قيمة ‪ t‬عن طريق السيريال‪.‬‬

‫;)‪Serial.println(t‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

‫تمارين‬ ‫‪ .1‬اصنع دائرة باستخدام األردوينو تقيس درجة الحرارة والرطوبة وتظهرها على الشاشة‪.‬‬ ‫‪ .2‬اصنع دائرة باستخدام األردوينو تتحكم بريالي يغلق عندما تكون رطوبة التربة قليلة‪.‬‬ ‫‪ .3‬اصنع جهاز انذار مبتكر باستخدام الليزر واألردوينو‪.‬‬

‫‪148‬‬

‫أساسيات األردوينو‬

149

:‫مراجع‬ 1. https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM 2. https://stackoverflow.com/questions/2386772/what-is-the-difference-between-float-and-double 3. https://learn.adafruit.com/all-about-stepper-motors/what-is-a-stepper-motor 4. http://www.circuitbasics.com/how-to-set-up-the-dht11-humidity-sensor-on-an-arduino/ 5. http://www.circuitbasics.com/wp-content/uploads/2015/11/DHT11-Datasheet.pdf 6. https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/com 7. munication/serial/ 8.

http://bit.do/Avishkar

9. https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SoftwareSerialExample 10. https://stackoverflow.com/questions/6160963/how-can-i-digitalread-a-pin-that-is-in-pinmode-output 11. http://donalmorrissey.blogspot.com/2010/04/sleeping-arduino-part-5-wake-up-via.html 12. http://fritzing.org/projects/soil-moisture-sensor-and-serial/ 13. https://oscarliang.com/arduino-gps-tutorial/ 14. http://omnigatherum.ca/wp/?p=338