اساسيات هامه قبل بناء المشاريع بالفلو كود

noornader · #1 10-07-2009, 09:20 PM

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

أساسيات هامة قبل بناء المشاريع بالفلوكود

أقدم إليكم إخوانى الكرام هذا الموضوع نظرا لأهميته لكل من يريد ان يقوم بتنفيذ مشاريع بالفلوكود او حتى بغيره من اللغات. فلما كانت اهم مميزات البرمجة باستخدام الفلوكود هى انه لا يشترط على مستخدمه معرفة معلومات كثيرة عن الميكروكنترولر إلا ان الإلمام بالبنية الداخلية للميكروكنترول يكون أفضل. فلذلك فإننى فى هذا الموضوع سوف أتطرق باختصار الى الحد الأدنى من الأساسيات التى يجب معرفتها عن الميكروكنترولر قبل البدء فى بناء مشاريع باستخدام الفلوكود.

الدرس الأول
التعرف على الميكروكنترولر

ما هو الميكروكنترولر
الميكرو كنترولر (المتحكم الدقيق) كما يوحى من اسمه هو عبارة عن جهاز رقمى صغير جدا ويمكن القول بأنه كمبيوتر صغير. ويقوم الميكروكنترولر بحفظ مجموعة من التعليمات بداخله والتى تسمى برنامج والتى يكون من السهل التعديل فيها بدلا من إعادة فك وتغيير التوصيلات فى النظام كما كان متبع فى الماضى. يستخدم الميكروكنترولرفى التحكم والسيطرة على أجهزة إلكترونية أخرى.فهو موجود في مجموعة واسعة من المنتجات مثل أجهزة التلفاز و الفيديو ، والكاميرات الرقمية والهواتف المحمولة ، والطابعات ، والسيارات وأجهزة التحكم عن بعد وغيرها.

ماهو البيك PIC
البيك PIC هو عبارة عن شريحة الكترونية صغيرة IC من فئة الميكروكنترولر صنعت بواسطة شركة ميكروتشيب Microchip لها عدة مداخل ومخارج يطلق عليها المنافذ تمثلها عدد من الأرجل أو الأطراف المتصلة بالشيب (Pins ) والتي تتصل بالأجهزة المراد التحكم بها لذلك يطلق عليهPIC وهى إختصار لثلاث كلمات (Peripheral Interface Controller) ومعناها جهاز السيطرة والتحكم بالروابط الخارجية حيث تتم هذه العملية من خلال الربط بين المتحكم نفسه والجهاز المتحكم به عن طريق هذه المنافذ أو البورتات. وهذه المتحكمات عند تصنيعها تأخذ ارقام وأحرف مختلفة ليتم التفريق بينهم بينهم وحتى يسهل الأختيار منها ومن أشهر هذه المتحكمات وابسطها هو المتحكم PIC16F84A

الميكروكنترولر PIC16F84A

ولكن هناك أنواع عديدة للمتحكمات تختلف فى أرقامها واكوادها وبالتالى فى مواصفتها وعدد أطرافها ومنها أيضا المتحكم PIC16F877A وهذا هو المتحكم الذى سوف نلقى عليه الضوء فى هذا الموضوع بإذن الله. ويجب ملاحظة أن هذا المتحكم يمتلك 40 طرف (Pin) فى حين أن المتحكم PIC16F84A يمتلك 18 طرف فقط

الميكروكنترولر PIC16F877A

والشكل التالى يبين حجم الميكروكنترولر الصغير

ومن أهم العناصر الأساسية التى يتألف منها الميكروكنترولر :

وحدة المعالجة المركزية
الذاكرة
منافذ الإدخال
منافذ الإخراج

noornader · #2 10-07-2009, 10:07 PM

تابع الدرس الأول:
التعرف على الميكروكنترولر

الميكروكنترولر جهاز رقمى
شريحة الميكروكنترولر ما هى إلا جهاز رقمى يحتوي على معالج بيانات ، ذاكرة ، منافذ للمداخل والمخارج (I/O interfaces) ، مؤقتات وأنظمة أخرى فى بعض الانواع مثل محولات القيم التمثيلية إلى رقمية (ADC).

وحدة المعالجة المركزية CPU
وحدة المعالجة المركزية (المعالج) CPU تعتبر دماغ المتحكم فهى الجزء المسئول عن ربط كل مكونات المتحكم وكأنها وحدة واحدة بالإضافة الى مسئوليتها عن تنفيذ العمليات المنطقية والحسابات ووحدات التأخير الزمنى والتتابع للإشارات الرقمية.

كيف لهذه الدماغ ان تعرف ما هو المطلوب منها وماذا تفعل؟ هنا يأتى دور البرنامج الذى يحتوى على التعليمات والأوامر التى تخبرها بما يجب أن تفعله ، وهذا البرنامج يتم تخزينه فى جزء من الذاكرة يسمى " بذاكرة البرنامج" Program memory داخل البيك. من وقت لآخر ، وحدة المعالجة المركزية بحاجة لتخزين البيانات ، ومن ثم استرجاعها في وقت لاحق. لذلك فهى تستخدم منطقة مختلفة من الذاكرة تسمى " ذاكرة البيانات " Data memory للقيام بذلك.

الساعة Clock
هناك ساعة تنظم تنفيذ العمليات التى يقوم بها المعالج مع الوقت وتسمى هذه الساعة فى الميكروكنترولر "بالمذبذب" Oscillator فهو الجزء المسئول عن توليد النبضات او الذبذبات اللازمة لضبط التزامن والانضباط داخل المتحكم خلال عمليتى البرمجة (اثناء كتابة البرنامج) وخلال تفيذ هذا البرنامج. او بمعنى آخر فهو الذى يحدد التزامن المطلوب اثناء تنفيذ البرنامج سواء لتحديد نقطة البدء وحتى الوصول الى نهاية تنفيذ البرنامج بالإضافة الى التحكم فى سرعة اداء المهام المطلوب تنفيذها.

عادة هذا المذبذب يعطى تردد إما 4 او 10 وحتى 20 ميجا هرتز فى الثانية فى حين ان سرعة تنفيذ الامر تساوى ربع سرعة المذبذب فلذلك تزيد سرعة تنفيذ الاوامر بزيادة التردد.

المنافذ Ports
يوجد بالمتحكم منافذ للتحدث مع العالم الخارجى، كل منفذ يحتوى على ثمانية أطراف (أرجل) كثيرا مايشار إليها "بالبت" وكل ثمانية بيت يشار اليها "بالبايت" فعلى سبيل المثال المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار يتم إدخالها في النظام من خلال منفذ الإدخال. والمتحكم يقوم بمعالجة هذه البيانات ويستخدمها فى التحكم في الأجهزة التي متصلة بمنفذ الإخراج.

وهذه المنافذ تتصف بأنها ثنائية الاتجاه bi-directional ports ، هذا يعني أن كل منفذ يمكن أن يعمل منفذ أدخال او منفذ إخراج . فعندما نقوم بكتابة البرنامج نبدأ أولا بإعداد المنافذ لتتصرف كمنافذ إدخال أو إخراج . ومنفذ الإدخال يمكن أن يحصل على البيانات (المعلومات) في أحد شكلين ،إما كإشارة تماثلية ، أو في صورة إشارة رقمية. لذلك فمن المهم أن نوضوح الفرق بين الاثنين فى المرحلة القادمة إن شاء الله.

F.Abdelaziz · #3 10-07-2009, 10:36 PM

اخى الكريم

بارك الله فيك

وزادك الله من علمه

وجعله فى ميزان حسناتك

noornader · #4 10-07-2009, 10:54 PM

شكرا لك اخى/ عبد العزيز
على دعاءك الجميل
وجزاك الله خير على عطائك المستمر
تحياتى

النسر العربي السوري · #5 10-08-2009, 12:07 AM

أخي الكريم شكرا لك على هذا لي استفسار صغير
كيف يكون المدخل والمخرج واحد
حيث أن المدخل يكون عادة على قاعدة الترانزستور والمخرج يكون على مجمعه أو مشعه
أرجو التوضيح

noornader · #6 10-08-2009, 12:52 AM

اقتباس

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة النسر العربي السوري


	أخي الكريم شكرا لك على هذا لي استفسار صغير كيف يكون المدخل والمخرج واحد حيث أن المدخل يكون عادة على قاعدة الترانزستور والمخرج يكون على مجمعه أو مشعه أرجو التوضيح

اهلا بك اخى العزيز ونورت الموضوع
بالنسبة لسؤالك .. فإن المنافذ فى الميكروكنترولر ثنائية الاتجاه bi-directional ports
بمعنى ان المنفذ الواحد يمكن ان يبرمج كمدخل ويمكن أن يتم برمجته كمخرج

فعلى سبيل المثال فى حالة المتحكم PIC16F84A فنجد انه يحتوى على منفذين A, B
فيمكن ان نبرمج أطراف كلا المنفذين اما مداخل او مخارج على حدا حسب رغبتنا

بمعنى اننا فى مشروع معين نبرمج أطراف المنفذ A كمداخل و أطراف المنفذ B كمخارج
وفى مشرع آخر نبرمج أطراف المنفذ A كمخارج وأطراف المنفذ B كمداخل
وفى بعض الأحيان فى المنفذ الواحد يمكن برمجة عدد من اطرافها كمداخل والاخر كمخارج
وليس المعنى ان الأطراف تعمل كمداخل ومخارج فى نفس الوقت لنفس المشروع.

ارجو ان تكون الأمور وضحت ... وبالتوفيق ان شاء الله

noornader · #7 10-08-2009, 10:51 PM

الدرس الثانى

الأنظمة الرقمية والتماثلية

العالم الرقمي
لدينا الكثير من المعلومات فى حياتنا العملية يتم التعبير عنها بشكل رقمى. فعلى سبيل المثال :

فعندما نسأل عن الساعة فتكون الإجابة الساعة الآن 4 مساء.
وعندما نسأل عن درجة الحرارة بالخارج فتكون الإجابة ان درجة الحرارة فى الخارج هى 26° مئوية.
وعندما نسأل عن سرعة السيارة فى الوقت الحالى فنجد الإجابة أن السيارة الأن تسير بسرعة 75 كم / ساعة .

فمن السهل أن نفهم البيانات في هذا الشكل. ومع ذلك ، فإنه يمكن الوصول الى حالة من الحيرة عندما نبحث في كيفية كمية معينة، فمثلا عند دراسة سرعة السيارة والتغيرات التى تحدث فيها على مدى فترة من الزمن سوف نجد ان النتيجة ستكون شيئا مثل هذا :

ربما أحد يتساءل ماذا حدث عند زمن 45 ثانية؟ هل كانت السيارة تسير أسرع أم أبطأ من 22 كم / ساعة ؟ لا يمكننا تحديد السرعة بالضبط نظرا لعدم وجودها بالدراسة.

العالم القياسى (التماثلى)

فى هذه الحالة فإن المعلومات تعطى فى شكل قياس وبعبارة أخرى ، فإننا نستخدم شيء ما للقياس للتعرف على القيمة المطلوبة ... والأمثلة التالية توضح بعض الأنظمة التماثلية.

ساعة التوقيت الزجاجية
ويطلق عليها أيضا الساعة الرملية وهي أداة لقياس الوقت تتكون من كرتين من الزجاج فوق بعضهما متصلين بفتحة ضيقة، وتكون الكرة العلوية مليئة بالرمل الناعم الذي يتسرب إلى الكرة السفلية، ويمكن قلب الساعة عندما تمتلئ الكرة، ويعتبر الوقت الذي تحتاجه الكرة العلوية لتصبح فارغة مقياساً للوقت.

فى هذه الحالة فإن زيادة الفاصل الزمنى يعنى زيادة عمق الرمال فى قاع الساعة

مقياس الحرارة الزئبقى
و يتكون المقياس من أسطوانة زجاجية في أحد طرفيها خزان للزئبق. و يتم معرفة درجة الحرارة إستناداً لمستوى الزئبق في الإسطوانة. و تعتمد فكرة المقياس على تمدد الزئبق في الحرارة و انكماش حجمه في البرودة.

وعلى ذلك فإن زيادة درجة الحرارة تعنى تمدد عمود الزئيق وارتفاعه داخل الأنبوبة الزجاجية ليشير الى درجة الحرارة. ومن ناحية أخرى ، يمكن بسهولة معرفة كيفية تتغير درجة الحرارة وذلك من خلال مراقبة مدى سرعة تحرك الزئبق على طول الأنبوب.

عداد السرعة في السيارة
فى هذه الحالة نجد أن الزيادة فى السرعة تؤدى الى تحريك المؤشر بشكل دائرى على محيط العداد ليتم قراءة سرعة السيارة التى يستقر عنها المؤشر.

المشكلة هي أنه لابد من القيام ببعض الأعمال لاستخراج البيانات. في حالة قياس السرعة ، ومقياس الحرارة ، فهناك عمل لابد من القيام به وهو تحديد مكان سكون الموشر على نطاق التدريج.

noornader · #8 10-08-2009, 11:15 PM

تابع الدرس الثانى:
الأنظمة الرقمية والتماثلية

البيانات التماثلية Analog Data

العديد من الحساسات الالكترونية Sensors توفر إشارات في شكل تماثلى أو تناظري وكذلك الميكروفون يوفر موجات صوتية فى شكل تماثلى أيضا. والشكل التالى يوضح دائرة لاستشعار الحرارة يوضح هذا المفهوم.

الجهد الخارج من هذه الدائرة يعبر عن سلوك إشارة درجة الحرارة التماثلية حيث أن هذا الجهد يزداد بزيادة درجة الحرارة. الإشارة التماثلية يمكن أن يكون لها اي قيمة للجهد ، وتكون محدودة فقط بواسطة مصدر الطاقة المستخدم.

من الناحية النظرية فإن خرج أجهزة استشعار الحرارة (الحساسات) ، قد يصل الى اقصى قيمة له وهى 5 فولت أو أقل قيمة وهى صفر فولت بالإضافة الى قيم عديدة بينهما. والشكل التالى يوضح التغير فى الجهد الخارج على مدى فترة من الزمن وهذه هى الإشارة التماثلية

الخلاصة: الإشارة التماثلية (ِAnalog Signal) والتى يطلق عليها فى بعض الأحيان التناظرية او القياسية هى إشارة ذات قيم متصلة مع الزمن continues وغير متقطعة مثل الموجة الجيبية او قيمة الجهد والتيار او مقياس الحرارة الذى يقيس درجة الحرارة على مدار يوم كامل.

البيانات الرقمية Digital Data
الإشارة الرقمية تحمل معلومات في شكل عدد. والأنظمة الالكترونية تستخدام نظام الاعداد الثنائي binary system والذي يستخدم فقط الأرقام 0 و 1 ،(وسوف نتطرق لهذا في وقت لاحق.) هذان الرقمان هم فى الحقيقة ترميز للفولتية حيث انه من الممكن ان نقول:

"0" يعنى الجهد المنخفض
"1" يعنى الجهد العالى

إذا الإشارات الرقمية يمكن تمثيلها برقمين فقط للجهد 0V او 5V وعادة ما يكون جهد مصدر التغذية 5V.

كيف يمكننا إدخال هذه الأرقام إلى نظام إلكتروني؟ يمكننا ذلك عن طريق مفتاح (سويتش) كما بالدائرة التالية

عندما يكون السويتش مفتوح (غير مضغوط) فإن الخرج يكون 0V على أطراف المقاومة. وعندما يكون السويش مقفول (مضغوط) فإن الخرج يكون متصلا بجهد المصدر الموجب وهو 5V فى هذه الحالة والذى يمثل بالعدد "1".

ويجب ملاحظة انه من الممكن تبديل مكان كل من السويتش والمقاومة فى الدائرة المذكورة. فى هذه الحالة نجد ان الخرج يصبح 0V عند الضغط على السويتش. والشكل التالي يبين إشارة رقمية أكثر تعقيدا.

حيث أن العدد الثنائى الموضح اسفل الرسم يبين العدد الثنائى للإشارة

الخلاصة: الاشارة الرقمية Digital signal هى إشارة متقطعة مع الزمن Discrete مثل قياس درجة الحرارة على مدار اليوم كل ساعة مثلا تعتبر قيم متقطعة وليست مستمرة كما بالشكل التالى.

أدوات الموضوع
مشاهدة صفحة طباعة الموضوع أرسل هذا الموضوع إلى صديق
انواع عرض الموضوع
العرض العادي الانتقال إلى العرض المتطور الانتقال إلى العرض الشجري

اساسيات هامه قبل بناء المشاريع بالفلو كود

منتدى مشاريع الفلوكود Flowcode