إذا كنت مبتدئًا في عالم البرمجة والإلكترونيات، فمن المحتمل أن تكون قد سمعت عن الأردوينو. لكن ماذا تعني مصطلحات “مدخلات” و”مخرجات” الرقمية في هذا السياق؟ في هذا المنشور، سنوضح الفرق بين المدخلات والمخرجات الرقمية في الأردوينو وكيفية استخدامها.
ما هي المدخلات الرقمية؟
المدخلات الرقمية في الأردوينو هي الإشارات التي يستقبلها الميكروكنترولر (المعالج في لوحة الأردوينو) من الأجهزة أو المستشعرات الخارجية. يمكن لهذه الإشارات أن تكون إما HIGH (1) أو LOW (0) فقط، مما يعني أن المدخلات الرقمية لا تعطي سوى حالتين: إشارة “مُفعلة” أو إشارة “غير مُفعلة”.
على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم مستشعرًا للكشف عن الزر، فإن المدخل الرقمي سيكتشف ما إذا كان الزر مضغوطًا أو لا. عند الضغط على الزر، ستكون الإشارة “HIGH” (1)، وعندما يكون الزر غير مضغوط، تكون الإشارة “LOW” (0).
كيفية استخدام المدخلات الرقمية؟
في الكود البرمجي، يتم استخدام دالة pinMode() لتحديد ما إذا كان الدبوس سيكون مدخلًا (INPUT). على سبيل المثال:
pinMode(2, INPUT); // تعيين الدبوس 2 كمدخل رقمي
ما هي المخرجات الرقمية؟
المخرجات الرقمية في الأردوينو هي الإشارات التي يرسلها الميكروكنترولر إلى الأجهزة الأخرى مثل المصابيح، المحركات، أو أي جهاز آخر يعتمد على الإشارات الرقمية. هذه الإشارات أيضًا تكون إما HIGH (1) أو LOW (0).
على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في تشغيل مصباح باستخدام الأردوينو، ستحتاج إلى إرسال إشارة HIGH إلى الدبوس الذي متصل به المصباح. إذا أردت إيقاف تشغيل المصباح، سترسل إشارة LOW.
كيفية استخدام المخرجات الرقمية؟
لتحديد دبوس كمخرج رقمي، يمكنك استخدام دالة pinMode() أيضًا، ولكن مع تغيير القيمة إلى OUTPUT. على سبيل المثال:
pinMode(3, OUTPUT); // تعيين الدبوس 3 كمخرج رقمي
ثم يمكنك إرسال إشارة HIGH أو LOW إلى الدبوس باستخدام دالة digitalWrite():
digitalWrite(3, HIGH); // تشغيل المصباح
digitalWrite(3, LOW); // إيقاف المصباح
الفرق بين المدخلات والمخرجات الرقمية
- المدخلات الرقمية: تقوم بقراءة القيم من العالم الخارجي (مثل الأزرار أو المستشعرات).
- المخرجات الرقمية: تقوم بإرسال القيم إلى الأجهزة الأخرى (مثل تشغيل أو إيقاف المصابيح أو المحركات).
شكرًا للتوضيح! بما أنك ترغب في كتابة منشور مدونة حول مدخلات ومخرجات الأردوينو الرقمية، يمكننا أن نبدأ من هنا. سأكتب لك مسودة لمنشور مدونة يشرح هذه المفاهيم بشكل مبسط، مع توضيح كيفية عملها.
مدخلات ومخرجات الأردوينو الرقمية: ما هي وكيف تعمل؟
إذا كنت مبتدئًا في عالم البرمجة والإلكترونيات، فمن المحتمل أن تكون قد سمعت عن الأردوينو. لكن ماذا تعني مصطلحات “مدخلات” و”مخرجات” الرقمية في هذا السياق؟ في هذا المنشور، سنوضح الفرق بين المدخلات والمخرجات الرقمية في الأردوينو وكيفية استخدامها.
ما هي المدخلات الرقمية؟
المدخلات الرقمية في الأردوينو هي الإشارات التي يستقبلها الميكروكنترولر (المعالج في لوحة الأردوينو) من الأجهزة أو المستشعرات الخارجية. يمكن لهذه الإشارات أن تكون إما HIGH (1) أو LOW (0) فقط، مما يعني أن المدخلات الرقمية لا تعطي سوى حالتين: إشارة “مُفعلة” أو إشارة “غير مُفعلة”.
على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم مستشعرًا للكشف عن الزر، فإن المدخل الرقمي سيكتشف ما إذا كان الزر مضغوطًا أو لا. عند الضغط على الزر، ستكون الإشارة “HIGH” (1)، وعندما يكون الزر غير مضغوط، تكون الإشارة “LOW” (0).
كيفية استخدام المدخلات الرقمية؟
في الكود البرمجي، يتم استخدام دالة pinMode() لتحديد ما إذا كان الدبوس سيكون مدخلًا (INPUT). على سبيل المثال:
pinMode(2, INPUT); // تعيين الدبوس 2 كمدخل رقمي
ما هي المخرجات الرقمية؟
المخرجات الرقمية في الأردوينو هي الإشارات التي يرسلها الميكروكنترولر إلى الأجهزة الأخرى مثل المصابيح، المحركات، أو أي جهاز آخر يعتمد على الإشارات الرقمية. هذه الإشارات أيضًا تكون إما HIGH (1) أو LOW (0).
على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في تشغيل مصباح باستخدام الأردوينو، ستحتاج إلى إرسال إشارة HIGH إلى الدبوس الذي متصل به المصباح. إذا أردت إيقاف تشغيل المصباح، سترسل إشارة LOW.
كيفية استخدام المخرجات الرقمية؟
لتحديد دبوس كمخرج رقمي، يمكنك استخدام دالة pinMode() أيضًا، ولكن مع تغيير القيمة إلى OUTPUT. على سبيل المثال:
pinMode(3, OUTPUT); // تعيين الدبوس 3 كمخرج رقمي
ثم يمكنك إرسال إشارة HIGH أو LOW إلى الدبوس باستخدام دالة digitalWrite():
digitalWrite(3, HIGH); // تشغيل المصباح
digitalWrite(3, LOW); // إيقاف المصباح
الفرق بين المدخلات والمخرجات الرقمية
- المدخلات الرقمية: تقوم بقراءة القيم من العالم الخارجي (مثل الأزرار أو المستشعرات).
- المخرجات الرقمية: تقوم بإرسال القيم إلى الأجهزة الأخرى (مثل تشغيل أو إيقاف المصابيح أو المحركات).
مثال عملي:
لنأخذ مثالًا بسيطًا حيث سنقوم بتوصيل زر مع الأردوينو واستخدامه لتشغيل مصباح. سنقوم بقراءة حالة الزر من المدخل الرقمي وإذا كان الزر مضغوطًا، سنرسل إشارة HIGH إلى المخرج الرقمي لتشغيل المصباح.
int buttonPin = 2; // الزر متصل بالدبوس 2
int ledPin = 3; // المصباح متصل بالدبوس 3
void setup() {
pinMode(buttonPin, INPUT); // تعيين الزر كمدخل
pinMode(ledPin, OUTPUT); // تعيين المصباح كمخرج
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(buttonPin); // قراءة حالة الزر
if (buttonState == HIGH) {
digitalWrite(ledPin, HIGH); // تشغيل المصباح إذا كان الزر مضغوطًا
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW); // إيقاف المصباح إذا كان الزر غير مضغوط
}
}
من أجل التحكم في سلسلة من الدوائر الكهربائية من وحدة التحكم الدقيقة، يجب إرسال المعلومات عبر بوابة يمكن استقبالها منها من الوسيط الآخر لتنفيذ إجراء ما، وهذا بالضبط ما يفعله الدبوس الرقمي.
تستخدم وحدات التحكم الدقيقة منطق الحالتين مثل مفتاح الضوء الذي يمكن أن يكون مفتوحًا أو مغلقًا فقط؛ وبالمثل، مع الجهد الكهربي، فإن المتحكم الدقيق لديه ارتفاع ومنخفض يتم تمثيلهما بالرقم 1 للمستوى العالي و0 للمستوى المنخفض.
لذا ولتقديم حلول للأشخاص ذوي المعرفة القليلة في الإلكترونيات والبرمجة، تم تطبيق الاردوينو على اللوحات الإلكترونية لتتمكن من التحكم في الأنظمة المختلفة (الصناعية، أتمتة المنزل، المنزل) للحصول على النتائج المرجوة، دون الحاجة للتواجد ومراقبة النظام .
لقد تقدمت التطورات التكنولوجية إلى حد أنها تتيح لك القيام بأنشطة ليس لديك الكثير من المعرفة عنها، ولكنك تحبها بالفعل.
ما هي المدخلات والمخرجات الرقمية على اردوينو؟
أولاً، تحتوي لوحة Arduino على الأطراف المشتركة وهي 5 فولت وGND (O Volts)، ولكن في نفس الوقت يمكنك استخدام المزيد من الأطراف كمدخلات ومخرجات لأي شيء تحتاجه؛ 5V يمثل المنطق 1، والذي يمكن استخدامه كمخرج لتوصيل 5V أو كمدخل يستقبله.
الآن، مع المنطق 0، فإنه لا يستقبل أو يسلم الجهد على الدبوس المذكور. لذا فإن التفسير البسيط لذلك هو عندما تقوم بإضاءة شرائح LED باستخدام Arduino.
كم عدد المخرجات الرقمية التي يمتلكها الاردوينو؟
المخرج الرقمي هو جهاز ينظم ويغير الجهد إلى -Vcc و+Vcc من 0V و5V من خلال البرمجة، لذلك يعتمد العدد الدقيق للمخرجات الرقمية على طراز اللوحة، مثل لوحات Arduino Uno وNano التي تحتوي على 22 مخرجًا رقميًا دبابيس الإخراج بينما يحتوي Arduino mini على 20 مخرجًا فقط، لكن الطراز Mega يحتوي على ما يصل إلى 70 مخرجًا.
تجدر الإشارة إلى أن كل طرف أو مخرج يمكن أن يوفر فقط أقصى شدة تبلغ 40 مللي أمبير ، وهي طاقة كافية لتشغيل مؤشر LED.
ومن المهم التأكيد على أن هذه المجالس تكتسب المزيد من القوة والحضور كل يوم في مجال تطوير التطبيقات بمختلف طبيعتها .
ما هي أنواع الإخراج الرقمي؟
- تتعامل مخرجات التتابع مع جهد التيار المتردد والتيار المستمر حتى 240 فولت، ولكن 5 فولت هي القيمة النموذجية.
- تتعامل الترانزستورات مع الفولتية من 0 إلى 30 فولت تيار مستمر
- يحتوي الترياك على جهد خرج 120 أو 240 فولت تيار متردد.
- يستخدم FET جهد خرج يتراوح بين 0-120 فولت تيار متردد أو 10-200 فولت تيار مستمر.
- الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة هي 0-120 فولت تيار متردد أو 10-200 فولت تيار مستمر.
وظائف لمعالجة المدخلات والمخرجات الرقمية لاردوينو
وظا.ئف البرمجة لمعالجة المدخلات والمخرجات الرقمية في اردوينو هي:
- يتم استخدام pinMode () لتكوين كيفية تصرف الدبوس كمدخل أو مخرج.
- تعمل الدالة digitalWrite() عن طريق كتابة قيمة عالية أو منخفضة على الدبوس.
- تعمل الدالة digitalRead() عن طريق قراءة قيمة الطرف المقابل على أنها عالية أو منخفضة
وظائف لمعالجة المدخلات والمخرجات التناظرية لاردوينو
- AnalogReference() يضبط الجهد المستخدم للإدخال التناظري.
- يقرأ الدالة AnalogRead() قيمة الدبوس التناظري.
- يمكن كتابة قيمة تناظرية (موجة PWM) على الطرف المحدد.
خاتمة
في الختام، تعتبر المدخلات والمخرجات الرقمية في الأردوينو حجر الأساس لأي مشروع إلكتروني. من خلال استخدام المدخلات لقراءة الإشارات من المستشعرات أو الأزرار، والمخرجات للتحكم في الأجهزة مثل المصابيح والمحركات، يمكنك إنشاء العديد من المشاريع المفيدة والمثيرة. بتطبيق هذه المفاهيم، ستتمكن من بناء أنظمة تفاعلية وأجهزة ذكية باستخدام لوحات الأردوينو.