المشاريع العشرة الأولى لمجالات التحكم في المواد الإلكترونية

مقدمة: لماذا شركة PIC Microcontrollers؟

وقد كان المتحكمون في الميكروفونات (المراقب المالي الدولي) الذين طورتهم تكنولوجيا مايكروسيب حجر الزاوية في تعليم النظم المدمجة والإلكترونيات الهوائية لعقود، حيث أن هيكلهم القوي، واتساع نطاق الوثائق، وأدوات التنمية الميسورة التكلفة تجعلهم خيارا مثاليا لأي شخص يرغب في تجاوز تصميم الدوائر الأساسية إلى منطق ورقابة قابلين للبرمجة، من ربط شبكة من أجهزة الاتصال اللاسلكية إلى أجهزة التشغيل الآلي.

وعلى عكس بعض البرامج المتنافسة التي تقطع تفاصيل المعدات، كثيرا ما تتطلب برامج الموافقة المسبقة عن علم مشاركة مباشرة أكبر في السجلات والموقّفات والتوقف والتشكيلات المحيطة، ويبني هذا النهج العملي فهما عميقا ويمكن نقله لكيفية عمل المراكبين على مستوى السيليكون، وسواء كنت تستخدم المبادئ التقليدية للضغط على المفاعل PIC16F877A، أو السلسلة المتوسطة المدى للتراكم البيولوجي PIC16F1x32، أو

وتتوسع هذه المادة في عشرة مشاريع مثبتة تغطي مفاهيم أساسية مثل مراقبة المنظمة العالمية للملكية الفكرية، وتحويلها من جانب واحد إلى نظامي، ومسح النبض، والاتصال التسلسلي، وتكامل أجهزة الاستشعار، والمراقبة اللاسلكية، ويوصف كل مشروع بأهدافه التعليمية، والعناصر الأساسية، والتحسينات المحتملة، مما يعطيك خريطة طريق واضحة من أساسيات إلى نظم متقدمة.

1 - LED Blinking and Light Control

مشروع التلقيم المتقن المُتَعَلِّم هو الإلكترونيات المُعَدِّدة لطباعة "مرحباً، العالم" في البرمجيات، ويُعلِّمُ سير العمل الأساسي لكتابة البرمجيات المُحدِّدة، وتجميعها، ومُلَقها، وبثها على مُوجّه مُحدّد، ومُقاومةًاً للتوقيت، وولايات الإنتاج،

وبمجرد أن تتقنوا الركن البسيط، يتوسع المشروع بطبيعة الحال إلى مراقبة الضوء أكثر تطوراً، ويضاف مقاوم معتمد على الضوء على مدخلات متماثلة، مما يتيح لكم خلق ضوء ليلي آلي يتحول إلى انخفاضات الضوء المحيطة دون عتبة، كما يمكنكم تنفيذ عملية تطهير الأسلحة النارية باختلاف دورة العمل في إشارة الإنتاج، وتدريس نماذج المقاييس الزمنية، وتوليد الموجات.

Core components:] PIC16F877A or similar, LEDs (various colors), 330 resistors, LDR, 10k potentiometer, breadboard, 5V power supply.

External link:] ]Microchip PIC16F877A official product page]

2 - قياس الحرارة الرقمية مع الاستشعار الدقيق

إن بناء جهاز قياس حراري رقمي ينتقل بك إلى عالم التحويل اللاهوتي إلى الرقمي والاستشعارات المشتركة، وفي حين تشير المادة إلى جهاز الاستشعار الناموسى LM35، فإن الخيار الأحدث والدقيق هو جهاز الاستشعار الحراري الرقمي DS18B20 الذي يبث على بروتوكول 1 - Wire ويحتاج فقط إلى خط بيانات واحد زائداً عن الطاقة، وهذا التحول يُعلِّم مفاهيم المراسم والكهرباء الطفيلق.

ومع وجود جهاز استشعار، يقرأ مركز الموافقة المسبقة عن علم قيمة الحرارة ويشكلها لعرضها على وحدة قياسية ذات طابع 16x2، وستتعلم كيف تبدئي استخدام مادة LCD في 4 مقاسات، وترسل أوامر وبيانات وتعالج حالات التأخير في التحويل، وتعد المعايرة خطوة هامة: مقارنة قراءتها بمساحة مرجعية معروفة، وتطبيق معامل لتقييد أو زيادة في البرمجيات الثابتة.

Core components:] PIC16F877A, DS18B20 temperature sensor (or LM35), 16x2 LCD, 10k tri-up resistanceor (for 1-Wire), 4.7k resistor (for LCD contrast), DS1307 RTC, SD card module (optional).

External link:] ] Analog Devices: Understanding 1-Wire Communication]

3 - المراقب المالي السريع للشركة

(ب) إن أسلوب التحكم في الطاقة الكهربائية للمحركات والأجهزة المتفجرة المرتجلة وغيرها من الحمولات، يستخدم هذا المشروع جهازاً مصغراً من أجهزة التحكم في الملوثات العضوية الثابتة لتوليد إشارة PWM يقود محركاً من طراز DC من خلال رقاقة محرك H-bridge مثل L293D.

ويضيف جهاز استشعار رباعي أو جهاز استشعار للثباتات ذات التأثيرات العلوية على عمود السيارات تعليقات على مراقبة السرعة المغلقة، ويقرأ الرقم القياسي للضغط النبض باستخدام نموذج CCP في طريقة التقاط، ويحسب الآلية الفعلية للمركبات، ويعدل دورة عمل PWM لتضاهي نقطة محددة، ويدخل ذلك مفاهيم التحكم في المواصفات التناسبية (PI).

Core components:] PIC16F877A, L293D H-bridge, DC motor (6-12V), quadrature encoder or hall-effect sensor, potentiometer (10k) 16x2 LCD, 5V and motor power supplies.

Learning outcomes:] PWM generation, timer formation, CCP module, encoder interfacing, closed-loop control basics.

4 - موقع بيانات التمهيد

وكثيرا ما يتطلب الرصد البيئي تسجيل البيانات على مدى فترات ممتدة، ويبني هذا المشروع سجلا للبيانات ذاتيا يلتقط قراءات درجة الحرارة في فترات قابلة للبرمجة ويكتبها إلى بطاقة صغيرة الحجم في شكل CSV لتحليل سهل في برمجيات الكشوف، ويجمع بين أجهزة الاستشعار المشتركة، ومناولة نظام الملفات (FAT16/FAT32)، وإدارة ساعات العمل في الوقت الحقيقي.

ويتصل مركز الموافقة المسبقة عن علم ببطاقة السحب الخاصة على نظام المعلومات المسبقة عن علم، باستخدام مكتبة مثل صندوقي فات أو تنفيذ نظام تقليدي، وكل قراءة يتم أخذها من مركز البحوث وترفق بملف السجل، ونظام قائمة بسيطة على الأشعة المميتة، ومحوَّل بواسطة أزرار دفع، ويسمح للمستعمل بتحديد فترة قطع الأشجار وبدء التسجيل أو التوقف، وتصبح إدارة الطاقة مهمة بالنسبة للنشر الطويل الأجل:

Core components:] PIC16F877A, DS18B20 sensor, DS1307 RTC, microSD card module (SPI), 16x2 LCD, push blues (x4), 3.7V Li-ion bat with boost converter.

External link:] ]FatFs: Generic FAT File System Module]

5 - السيارة الآلية الخاضعة للمراقبة

ويفتح الاتصال اللاسلكي تطبيقات التحكم عن بعد والروبوتات، ويبني هذا المشروع فوضوية في السيارات ذات المحرك التفاضلي تتلقى أوامر على وصلة من طراز 433MHz أو 2.4GHz RF، ويستخدم جهازاً للبث الصوتي مع جهاز للمسح الضوئي لإرسال أوامر توجيه، بينما يقوم جهاز الاستقبال PIC بتفتيش الإشارة ويقود محركين من طراز DC عبر جسر L298N مزدوج H-bridge.

ويدخل هذا المشروع وحدة نموذجية نموذجية للتبادل بين الأوجه، ويدور بروتوكولك البسيط الخاص بك مع بدء تشغيله وفحصه للموثوقية، وتنسيقه في السير قدما، وعكس مساره، ووقف المناورات، وتشمل التحسينات إضافة كشف للعقبات مع جهاز الاستشعار الصوتي (HC-SR04) في مجال الملاحة شبه المباشرة، أو استخدام جهاز اتصال ثنائي الترميز على كل عجلة من المواد الدوودة (H01-12).

Core components:] PIC16F877A (x2)، جهاز إرسال/استلام (مثل FS1000A/XY-MK-5V)، سائق محرك L298N، محركات DC ذات عجلات، فوضوية روبوتية، وحدة الاستراحة، 7.4V عبوة البطارية الليونية، رشاشات فولت.

6 - مقياس رقمي عالي التحلل

هذا المشروع يبني مطياف دقيق قادر على قياس حجمات العاصمة حتى 30 في أو أكثر مع 10 مبان أو 12 مبتدئة

ويعد الاحتياج أمراً حاسماً للدقة، إذ يستخدم إشارة دقيقة إلى الفولط (مثل TL431) وبوتاً ثلاثياً لتعديل الفول المرجعي لتجمع البلدان النامية، ولزيادة القرار، ينظر في سلسلة PIC24F التي تحتوي على 12 طناً من الكمية المخصصة للتصنيف أو يستخدم فيها مادة أخرى مثل MCP3208، ويضاف عرض آلي مع عرض متغير أو محرك متعدد الأطراف لتبديل نسب توزيع الأسهم، أو قياسي مقاوم لإضافة شلنات

Core components: PIC16F877A, 16x2 LCD, voltage divider resistors (e.g., 10k and 1ks), 5.1V Zener diode, trim pot (10k), TL431 voltage reference, MCP3208 external ADC (optional).

7 - نظام التشغيل الآلي للمنازل على نطاق واسع

:: التشغيل الآلي للمنازل مع أجهزة التحكم الدقيقة التابعة للشركة يُعلِّم تصميم النظام، ومراقبة التتابع، وتكامل أجهزة الاستشعار، وتصميم واجهة المستعملين، ويراقب مجلس مركزي للموافقة المسبقة عن علم عدة مسارات تُبدل أجهزة الشركة، وتأتي المدخلات من أجهزة المفاتيح اللاسلكية، ومجسات حركة PIR، ومفاتيح مغنطيسية للباب/الويندو، ونموذج رئيسي للمراقبة المحلية، ويمكن توسيع نطاق النظام بنموذج للشبكة الهاتفية المتنقلة للتحكم في الترددات.

وتشمل التحديات التقنية الرئيسية تنظيم دوائر النقل السليم (المترجم + حمى الطائر)، والاختيار من أجل السلامة، والتعامل مع مصادر متعددة للقطع، وقطع المدخلات، وسحب مفاتيح التبديل، وتنفيذ أجهزة الدولة في إطار برنامج حاسوبي لإدارة مختلف الوسائط (المنزل، بعيدا، الليل)، وفيما يتعلق بالوصل بين الشبكة العالمية، يتصل مركز الموافقة المسبقة عن علم بشبكة ESP8266 على نظام UART باستخدام أوامر الهاتف، مما يتيح لك إرسال معلومات مستكملة عن الحالة.

Core components:] PIC16F877A, relays (x4), ULN2003 driver, PIR sensor, magnetic reed shiftes, 4x4 keypad, 16x2 LCD, ESP8266 ESP-01 module (optional), 5V power supply with enough current margin for relays.

8 - القفل الرقمي المميز بالكامل مع شبكة RTC

ويعمق بناء ساعة رقمية من المكونات المميزة فهمكم لعمليات حفظ الوقت، والعرض المتعدد، وتصميم واجهة المستعملين، إذ يوفر استخدام جهاز DS1307 RTC حفظا دقيقا للوقت مع دعم البطاريات، ويقرأ الرقم القياسي للأسعار على ثاني أكسيد الكربون، ويقود إما عرض من طراز LCD 16x2 أو عرض متعدد الأجزاء من طراز LED، بما في ذلك تشغيلية الإنذار مع فترات زمنية قابلة للتشكيل ونتاج من الطوابع.

وتشمل السمات المتقدمة الجدول الزمني الدائم الذي يتناول سنوات القفز، وتسوية التوقيت بالنهار الآلي، وطريقة المراقبة، وبالنسبة للعرض، يستخدم التعددية في أجزاء العرض انقطاعات في الوقت من خلال أرقام تزيد على 60 هرتز لتجنب المرارة، ويمكن أن يخزن نظام إدارة السجلات والمحفوظات المدعوم بالبطارية في مركز البحوث الإقليمية أجهزة الإنذار وبيانات التشكيل، وهذا المشروع ممتاز لتعلم الاتصالات قبل بدء التشغيل، والتوقف.

Core components:] PIC16F877A, DS1307 RTC, 32.768kHzكريستال, 16x2 LCD (or four 7-segment LED modules), ULN2003 for LED segments, push blues (x5), buzzer, 3V coin cell for RTC supportive.

9- جهاز تحديد أجهزة التحكم عن بعد ومصدرها

ويعلمكم هذا المشروع كيف تعمل المراقبة عن بعد التي تقوم بها دائرة المراقبة الجوية الدولية وكيف تفصل بروتوكولاتها (المركز الوطني للتحكم في الأمراض المنقولة، وشركة سوني سيرك، وRC-5)، باستخدام وحدة استقبال تابعة للدائرة (TSOP38238)، يلتقط مركز الموافقة المسبقة عن علم الإشارة المتحركة ويقيّم توقيت النبضات والمساحات، وبمقارنة هذه التوقيتات بالبروتوكولات المعروفة، يمكن لبرمجيات أن تحدد الزر المضغط وتظهر الرمز الخاص بجهاز اللاسلكي.

الخطوة التالية هي بناء جهاز إرسال تابع للشبكة الدولية للأجهزة المتفجرة المرتجلة باستخدام جهاز IR LED الذي يقوده جهاز نقل مزود بأجهزة توقيت 38 كيلوهرتز، ويمكن لمركز معلوماتكم أن يبث أي جهاز عن بعد عن طريق نقل الرموز المناسبة وتحويلها إلى جهاز نائي عالمي، وتحتفظ الأجهزة بالأجهزة في نظام EEPROM، بحيث يحتفظ بها بعد فقدان الطاقة، ويوفر هذا المشروع خبرة عملية في مجال استخدام وسائل ضبط التوقيت/الحسابات، وإدارة البيانات المتعلقة بالبرمجيات.

Core components:] PIC16F877A, TSOP38238 IR receiver, IR LED, NPN transistor (BC547) to drive the IR LED, 16x2 LCD, push blues (x3), common IR remote control for testing.

10 - نظام الإنذار الأمني الذكي

ويربط نظام الإنذار الأمني الشامل بين أجهزة الاستشعار وتفاعل المستخدمين وآليات الإنذار، ويرصد مركز الموافقة المسبقة عن علم مناطق متعددة (الباب والنوافذ والحركة) باستخدام مفاتيح المغناطيسية ومجسات PIR، ويرسل لوحة مفاتيح تحمل أسلحة دخول كلمة السر وينزع سلاح النظام، مع سجل بيانات متطورة تبين وضع النظام وولايات المنطقة، وعندما يكتشف وجود تطفل، يبدو النظام جهازا للتنبيه، ويرسل رسالة إنذار عن طريق نظام S00.

وينبغي أن يشمل هيكل البرمجيات البرمجية منطقاً لقطع الغيار لجميع المفاتيح، وجهازاً محدداً (مسلحاً ومسلحاً ومسلحاً ومرسلاً ومتأخراً في الخروج من المخرج)، وسجلاً غير قابل للتداول مخزناً في نظام EEPROM، وبطارية احتياطية تكفل التشغيل أثناء فقدان الطاقة، وهذا المشروع يتوج العديد من المهارات السابقة: نظام تحديد التوقيت، وحساب الفشل في استخدام نظام مراقبة الإنتاج.

Core components:] PIC16F877A, PIR sensor, magnetic reed shiftes (x4), 4x4 keypad, 16x2 LCD, piezo siren, SIM800L GSM module (optional), ESP8266 (optional), 12V feedback with charging circulator, 5

الخطوات التالية: من النموذج الأولي إلى الإنتاج

ويوفر كل مشروع من هذه المشاريع أساساً لمواصلة الاستكشاف، وبعد استخلاص المبادئ الأساسية، ينظر في تصميم خماسي كلور البنزين العادم باستخدام كيكاد أو النسر بدلاً من الاعتماد على لوحات الخبز، والانتقال من لغة التجميع أو جيم من ثماني درجات PIC إلى مجمعي MPLAB X IDE وXC8/XC16/XC32، واكتشاف المزيد من الشهير المتطورة مثل USB أو CAN أو Ethernet أو الأسر الحديثة.

وتوفر أجهزة البرمجيات المفتوحة المصدر ومخازن البرمجيات الجاهزة على مشروع جيت هوب أمثلة واسعة النطاق لمشروع الموافقة المسبقة عن علم، فالمشاركة مع المجتمعات المحلية على الإنترنت مثل منتديات مايكراشب أو قسم الموافقة المسبقة عن علم بشأن التبادل الإلكتروني للسلاسل يمكن أن تعجل بتعلمك عندما تواجه حواجز الطرق، والهدف النهائي ليس فقط إنجاز مشروع بل فهم لماذا يعمل كل عنصر وخط من الرموز على الطريقة التي يعمل بها، وبناء الثقة في تصميم نظمكم الخاصة من الصفر.

External link:] ]MPLAB X IDE official downloads and documentation

بناء مشاريع التحكم الجزئي في أجهزة التحكم الحيوية هو أحد أكثر الطرق مكافأة في الإلكترونيات، تبدأ ببطاقة فارغة، تكتب شفرة تحدد سلوكها، وترفع أجهزة الاستشعار والمواهب، وتراقب تصميمك يمضي إلى الحياة، وتغطي المشاريع العشرة المبينة هنا مجموعة شاملة من المهارات التي تنطبق مباشرة على النظم الصناعية المدمجة، والأجهزة المتفجرة، والإلكترونيات الاستهلاكية، بدءاً من المشروع الأول اليوم، وبالوقت الذي تصل فيه الحافظة العاشرة.