الشروع في العمل مع اردوينو وبايثون

يعتبر أردوينو وبايثون من الأدوات القوية التي، عند دمجها معًا، تفتح عالمًا من الإمكانيات لمشاريع الإلكترونيات. أردوينو هو منصة متحكم تساعدك في التحكم في المكونات المادية، في حين أن بايثون هي لغة برمجة متعددة الاستخدامات تُستخدم لأتمتة المشاريع والتفاعل مع عالم إنترنت الأشياء (IoT). في هذا الدليل، ستتعلم كيفية دمج بايثون مع أردوينو، مما يسمح لك بالتحكم في مشاريع أردوينو باستخدام بايثون.

لماذا استخدام بايثون مع أردوينو؟

تشتهر بايثون بالبساطة وسهولة الاستخدام، مما يجعلها رفيقًا رائعًا لبرمجة أردوينو. بدمج بايثون مع أردوينو، يمكنك:

• التحكم في أردوينو عن بُعد من خلال جهاز الكمبيوتر.
• أتمتة العمليات عن طريق إرسال الأوامر من سكريبتات بايثون إلى أردوينو.
• جمع البيانات من المستشعرات المتصلة بـ أردوينو ومعالجتها في بايثون للتصور أو التحليل.
• التفاعل مع تقنيات أخرى مثل قواعد البيانات أو خوادم الويب أو نماذج التعلم الآلي من خلال بايثون.

ما الذي ستحتاجه؟

• لوحة أردوينو (مثل Arduino Uno أو Nano)
• كابل USB لتوصيل أردوينو بجهاز الكمبيوتر
• مستشعرات أو مصابيح LED أو مكونات أخرى للتجربة
• برنامج أردوينو IDE (البيئة المتكاملة لتطوير أردوينو) لرفع الكود إلى اللوحة
• تثبيت بايثون على جهاز الكمبيوتر الخاص بك (الإصدار 3.x هو الموصى به)
• مكتبة pySerial لتسمح لـ بايثون بالتواصل مع أردوينو عبر منفذ USB

الخطوة 1: إعداد Arduino IDE

قبل أن تتمكن من التحكم في أردوينو باستخدام بايثون، تحتاج إلى رفع كود (سكريبت) إلى أردوينو يسمح له بالتواصل عبر المنفذ التسلسلي (USB). إليك كيفية إعداد أردوينو:

• قم بتثبيت Arduino IDE من الموقع الرسمي وقم بتوصيل لوحة أردوينو عبر USB.

• افتح Arduino IDE واكتب كودًا بسيطًا يسمح بالتواصل التسلسلي بين أردوينو وبايثون.

  إليك مثال على كود أردوينو الذي سيضيء مصباح LED بناءً على الأوامر المستلمة من بايثون:

  void setup() {
    Serial.begin(9600);  // تهيئة الاتصال التسلسلي بسرعة 9600
    pinMode(13, OUTPUT); // تعيين الطرف 13 (LED المدمج) كمخرج
  }
  
  void loop() {
    if (Serial.available() > 0) {
      char command = Serial.read(); // قراءة البيانات الواردة
      if (command == '1') {
        digitalWrite(13, HIGH); // تشغيل LED
      } else if (command == '0') {
        digitalWrite(13, LOW);  // إيقاف LED
      }
    }
  }

   

• قم برفع الكود إلى لوحة أردوينو بالضغط على زر الرفع في Arduino IDE.

الخطوة 2: تثبيت بايثون وpySerial

بعد إعداد أردوينو ورفع الكود، تحتاج إلى تثبيت بايثون ومكتبة pySerial التي تسمح لـ بايثون بالتواصل مع أردوينو عبر المنافذ التسلسلية.

• قم بتثبيت بايثون: قم بزيارة الموقع الرسمي لـ بايثون وقم بتنزيل بايثون 3.x لنظام التشغيل الخاص بك. تأكد من تحديد الخيار لإضافة بايثون إلى مسار النظام (PATH) أثناء التثبيت.

• تثبيت pySerial: افتح الطرفية أو موجه الأوامر الخاص بك وقم بتثبيت مكتبة pySerial باستخدام pip:

  pip install pyserial
  

الخطوة 3: كتابة سكريبت بايثون للتحكم في أردوينو

الآن بعد أن تم إعداد أردوينو وقمت بتثبيت pySerial، يمكنك كتابة سكريبت بايثون للتحكم في أردوينو. سيقوم هذا السكريبت بإرسال أوامر إلى أردوينو لتشغيل أو إطفاء مصباح LED.

إليك مثال لسكريبت بايثون:

import serial
import time

# إنشاء اتصال مع أردوينو
arduino = serial.Serial(port='COM3', baudrate=9600, timeout=.1)

def send_command(command):
    arduino.write(bytes(command, 'utf-8'))
    time.sleep(0.05)

while True:
    user_input = input("أدخل 1 لتشغيل LED، 0 لإطفائه: ").strip()
    if user_input in ['1', '0']:
        send_command(user_input)
    else:
        print("إدخال غير صالح. من فضلك أدخل 1 أو 0.")

في الكود:

• السكريبت ينشئ اتصالًا تسلسليًا مع أردوينو على COM3 (قد تحتاج إلى تغييره ليتناسب مع المنفذ في نظامك).
• يأخذ مدخلات المستخدم (إما "1" لتشغيل LED أو "0" لإطفائه) ويرسلها إلى أردوينو عبر الاتصال التسلسلي.

الخطوة 4: اختبار الإعداد

1. تشغيل سكريبت بايثون: في الطرفية أو موجه الأوامر، انتقل إلى المجلد الذي يوجد به سكريبت بايثون وقم بتشغيله:

   python your_script_name.py
   

2. التفاعل مع أردوينو: سيطلب منك سكريبت بايثون إدخال "1" أو "0" للتحكم في مصباح LED على أردوينو. اكتب "1" لتشغيله و"0" لإطفائه.

إذا كان كل شيء معدًا بشكل صحيح، فسيستقبل أردوينو الأمر ويتحكم في LED وفقًا لذلك!

الخطوة 5: توسيع مشروعك

مع الأساسيات في مكانها، يمكنك الآن توسيع دمج أردوينو وبايثون عن طريق:

• قراءة بيانات المستشعرات من أردوينو ومعالجتها باستخدام بايثون.
• أتمتة المهام بناءً على مدخلات المستشعرات (مثل تشغيل محرك عندما يصل درجة الحرارة إلى حد معين).
• تصور البيانات في بايثون باستخدام مكتبات مثل matplotlib أو Plotly.
• توصيل أردوينو بواجهة ويب باستخدام بايثون للتحكم في الأجهزة عن بُعد أو عرض البيانات في الوقت الفعلي.