المتحكم الدقيق (Microcontroller) هو حاسوب مصغر على شريحة واحدة مخصصة للتطبيقات المدمجة. يتضمن معالجاً وذاكرة (RAM و ROM) ووحدات إدخال وإخراج مبرمجة في شريحة واحدة. هذا التكامل يجعله مثالياً للتحكم في مهام محددة مثل تشغيل الأجهزة الكهربائية، والتحكم في المحركات، وأجهزة الاستشعار في الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة التلفاز، والطابعات، وأجهزة تنظيم الحرارة.
.jpg-1.webp "المتحكم الدقيق (Microcontroller)")
المكونات الرئيسية
وحدة المعالجة المركزية (CPU): تعالج البيانات حسب التعليمات المبرمجة.
الذاكرة:
ذاكرة البرنامج (ROM): تخزن التعليمات التي ينفذها المعالج وهي غير متطايرة (تحتفظ بالبيانات حتى بدون طاقة).
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM): تخزن البيانات بشكل مؤقت أثناء تشغيل البرنامج، وهي متطايرة.
وحدات الإدخال/الإخراج (I/O): تسمح للمتحكم الدقيق بالتفاعل مع العالم الخارجي، مثل استقبال البيانات من المستشعرات أو إرسال الأوامر للأجهزة الأخرى.
ملحقات إضافية: مثل المؤقتات، العدادات، ومحولات الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADCs).
الاستخدامات والتطبيقات
الأجهزة المنزلية: التحكم في الغسالات، أجهزة تنظيم الحرارة، وأجهزة التلفاز.
الأنظمة المدمجة: يستخدم في مجموعة واسعة من الأجهزة التي تتطلب التحكم في وظائف محددة.
التحكم الصناعي: التحكم في عمليات صناعية محددة أو متغيرات.
أجهزة الاستشعار: التفاعل مع مختلف أنواع أجهزة الاستشعار.
السيارات: التحكم في أنظمة مختلفة داخل السيارة
الوصف
لعل الكثير منا سمع بمصطلح "اردوينو" أو "لوح اردوينو"، هذا اللوح على بساطته، لكنه أخذ انتشاراً كبيراً جداً منذ إطلاقه عام 2005 كأول لوح مفتوح المصدر 100% يعمل كمتحكم مصغر Micro-Processor، وبرمجته كانت ولا زالت سهلة مما مكن ملايين الطلاب من تعلم برمجة الاردوينو والاستفادة منه منذ إطلاقه حتى اليوم. لكن ما هو لوح الاردوينو بشيء من التفصيل؟ الاردوينو هو لوح إلكتروني، يتكون من دارة إلكترونية فيها متحكم دقيق مصغر، يمكن برمجته لعمل مئات بل آلاف الأوامر عن طريق جهاز الحاسوب أو الهاتف، أخذ انتشاراً كبيراً نظراً لرخص سعره (حوالي 20 دولار) مقابل الإمكانيات الهائلة التي يمكنه القيام بها، هذا اللوح يمكن أن يتم برمجته لعمل آلاف المشاريع المؤتمتة، وربطه على حساسات (مجسّات) مثل حساسات الحرارة، الضوء، الضغط، وغير ذلك، يمكن أيضاً أن يتم ربطه على أجهزة استشعار Motion Detector مثل التي تراها عن الأبواب الأوتوماتيكية الفتح. تعلّم برمجة الاردوينو تتيح لك إنشاء مشاريع عديدة باستخدام لوح الاردوينو، فيمكنك مثلاً عمل مشاريع بسيطة مثل برمجة باب يفتح على رقم سري معين، أو إطفاء الإنارة على أوقات معينة، أو إضاءتها في حالة وجود حركة جسم في الغرفة على سبيل المثال. هذا على مستوى بسيط، لو أردنا التوسع قليلاً، فيمكن أن نقوم بعمل مشاريع مثل إشارات المرور، كيف يمكن برمجة لوح الاردوينو كمشروع لإشارات مرور لتقاطع حيوي جداً يتكون من 4 أو 5 إشارات، تضيء وتطفئ بمواقع معينة بترتيب ونسق معين. أو مثلاً برمجة إنذار حريق لسوق ضخم متناسقة مع بعضها ومع جميع أجهزة الاستشعار الموجودة في السوق. أول ظهور للوح اردوينو كان عام 2005 في مدينة إيفريا الإيطالية عن طريق ماسيمو بانزي، وقاموا بتسمية اللوح باسم أحد الشخصيات الشهيرة التاريخية للمدينة Arduin، فكان مشروعهم هذا هو أول بيئة للمتحكمات المصغرة الدقيقة بصورة مفتوحة المصدر بنسبة 100%، وشكل بإطلاقه ثورة لم يسبق لها مثيل في عالم المتحكمات الدقيقة، كونه سهل المفاهيم النظرية لملايين الطلاب والأكاديميين، وأتاح لهم التطبيق العملي لمفاهيم كانت نظرية بالنسبة له لصعوبة تطبيقها من ناحية التكلفة، وكما ذكرنا، تعلم برمجة الاردوينو يعتبر سهلاً مقارنة بلغات برمجة أخرى، مما ساهم في انتشاره بشكل واسع. بعد إطلاق اللوح الإلكتروني، ظهرت عشرات البرامج الحاسوبية التي تسهل برمجة هذا اللوح عن طريق برامج مفتوحة المصدر بأوامر بسيطة معروفة أو يمكن البحث عنها بكل سهولة، كونها مشتركة بين غالبية هذه البرامج. يعد الاردوينو مدخلاً للعديد من العلوم التقنية الأخرى، مثل إنترنت الأشياء، فجميع أجهزة الاستشعار والمجسات التي يتم ربطها على الإنترنت لعمل مشروع في إنترنت الأشياء، يجب أن يتم التحكم بها عن طريق لوح مثل الاردوينو. وعالم الروبوتات أيضاً له حصة كبيرة هنا، فالروبوت فيه العديد من المستشعرات والأذرع التي يجب التحكم بها عن بعد، أو عند حصول شيء معين (مثلاً وصول الروبوت إلى حائط)، مثل هذه الروبوتات يتم برمجتها والتحكم بها عن طريق لوح الاردوينو. فهكذا، نرى أهمية الاردوينو في العديد من المجالات التقنية الحديثة، ولذلك قمنا بإنشاء هذا المساق، الذي سيأخذنا في جولة على عالم الاردوينو، ما هو؟ وما هي المتحكمات الدقيقة Micro Controllers؟ وما البيئة التي يعمل بها؟ ما هي التوصيلات الكهربائية التي يمكننا استخدامها في مشاريعنا؟ سنتعرف أيضاً على كيفية كتابة السطور البرمجية اللازمة لإتمام برامجنا، كالجمل الشرطية واستخدام المكتبات وغيرها، وكيف يمكننا التحقق من الكود والتأكد من خلوّه من الأخطاء البرمجية. سنتعرف أيضاً على العديد من الموصلات والمستشعرات ومكوناتها وكيفية برمجتها، سيكون لدينا أيضاً مشروع نهائي لبناء نظام حريق. المساق ممتع جداً، وفيه تطبيق عملي يضمن فهم الأساسيات بشكل مميز! كونوا معنا في رحلتنا التعليمية، نراكم على خير عند بدء المساق. ملاحظة: سيتم عمل مشاريع متعددة في المساق، ومن أراد أن يطبق بشكل عملي معنا، سيحتاج لبعض الأدوات والإلكترونيات التي سنذكرها في بداية المساق.
وناتي للتحميل ونتمني التوفييق للجميع
(عمليات البحث ذات الصلة)
شكرا لتعليقك