مجموعة أدوات SMARTHON Smart City IoT Starter Kit لـ micro:bit عبارة عن مجموعة تعليمية تتيح لك إعادة إنشاء مدينة متصلة وتعلم إنترنت الأشياء من خلال مشاريع تقدمية واقعية. تم تصميمه للطلاب من عمر 10 سنوات فما فوق. ويغطي كل شيء بدءًا من تشغيل LED إلى دمج الخدمات السحابية والأتمتة مع IFTTT وتطبيق الهاتف المحمول.
إذا كنت مهتمًا بتطوير مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات بطريقة عملية، فستساعدك هذه المجموعة في تصميم أنظمة حضرية باستخدام أجهزة استشعار ومشغلات على لوحة توسعة إنترنت الأشياء لـ micro:bit. لوحة micro:bit غير متضمنة.لذا تذكر أن تقوم بإضافته إذا لم يكن لديك، وتذكر أن هناك أدلة رقمية تحتوي على تمارين خطوة بخطوة لتحقيق أقصى استفادة منه.
ما هي هذه المجموعة وما هو تركيزها؟
يركز اقتراح Smarthon على تقديم إنترنت الأشياء من خلال التجمعات التي تحاكي البنى التحتية الحضرية: حركة المرور، والإضاءة، والتحكم البيئي أو الأمن. يعمل IoT:bit كقاعدة متوافقة مع أجهزة استشعار متعددة وينشر البيانات على الإنترنت لبناء حالات استخدام المدينة الذكية.
بفضل المهارات الأساسية في مجال الكمبيوتر والإلكترونيات المدرجة في الوثائق، يمكن لأي شخص أن يصبح "مصممًا" لمدينته. تتوفر مادة رسمية بمعلومات أكثر على صفحة المنتج. من سمارتون: smarthon.cc/micro-bit-smart-city-kit.
مثالي لمشاريع STEM الجماعية
تعمل هذه المجموعة بشكل جيد للغاية في الفصل الدراسي: يوصى بالعمل في مجموعات مكونة من 2-3 طلاب لكل مجموعة لتشجيع النقاش والتصميم وعرض النتائج. مع أن شخصًا واحدًا يستطيع إعدادها، إلا أن الفرق تتشارك البرمجة والتصميم والتوصيلات بشكل أفضل.
تعمل الأنشطة على تعزيز العديد من المهارات: التفكير المنطقي والإبداع والتواصل والبرمجةبعد تعلم دراسات الحالة الأساسية، تصبح المجموعة مرنة بما يكفي لبناء مدينة أحلامك: الإسكان الحديث، أو الاستدامة، أو النقل والسلامة على الطرق هي مواضيع مقترحة يمكن تكييفها مع منهج تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.
إنترنت الأشياء: محتويات الأجهزة والأدوات
ستجد داخل الصندوق وحدات إلكترونية وقطعًا خشبية وكرتونية وأسلاكًا وأجهزة وتوسعة إنترنت الأشياء لـ micro:bit. تتضمن عملية التفريغ النموذجية ما يلي: خريطة للمدينة، ونماذج المباني، وحامل البطارية، ومجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار والمحركات للعديد من النماذج الأولية.
- لوحة توسيع واي فاي IoT:bit (مركز micro:bit مع موصلات وجهاز تنبيه وشاشة OLED).
- وحدة إشارات المرور (ثلاثة مصابيح LED يمكن التحكم فيها بشكل مستقل).
- LED أبيض للإضاءة.
- WS2812 LED متعدد الألوان (RGB قابلة للعنونة) وأيضًا وحدات LED حمراء/صفراء/خضراء في بعض الإصدارات.
- محرك سيرفو 180 درجة (فتح الأبواب والحواجز وغيرها).
- صفارة (صفارة).
- مستشعر الموجات فوق الصوتية بعيد.
- مستشعر الضوء الغلاف الجوي.
- مستشعر درجة الحرارة والرطوبة (DHT11).
- مستشعر الأشعة تحت الحمراء من الحركة.
- مستشعر المطر/القطرات.
- مستشعر الضوضاء (صوت).
- شاشة OLED، كابلات التوصيل، والمسامير والملحقات.
تتضمن لوحة IoT:bit موصل حافة لـ micro:bit وشاشة OLED والعديد من خيارات التغذية: منفذ Micro USB، موصل ثنائي السنون للبطارية 2 فولت ومقبس التيار المستمرتتميز بوجود جرس إنذار مدمج، ورؤوس توسعة، ومشابك تمساح للنماذج الأولية السريعة.
وفقًا للوثائق التي تم تحليلها، هناك إشارات إلى مراجعات مختلفة: تدمج بعض الوحدات ESP32-WROOM-32 ويذكر آخرون وحدة واي فاي ESP8266في الممارسة العملية، يكون السلوك على مستوى المستخدم مشابهًا: اتصال WiFi لنشر البيانات أو تلقي الأوامر من خدمات إنترنت الأشياء.
تتضمن أدلة ومراجع الشركة المصنعة
في المتاجر مثل روبوتوبيا دليل برمجة إنترنت الأشياء باستخدام micro:bit مع تمارين تعليمية خاصة بشركتك. تغطي هذه المادة حوالي 12-13 تمرينًا (يختلف العدد الدقيق حسب الإصدار) مع أمثلة متنوعة وتركيز تعليمي.
كما توفر الشركة المصنعة أيضًا دليل PDF الرقمي ودليل عبر الإنترنت مُحسّن لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، والأجهزة اللوحية، والهواتف المحمولة. لا يتضمن عادةً كتيبًا مطبوعًا افتراضيًا، ولكن يمكنك طباعة أي عدد من الصفحات حسب حاجتك. بالإضافة إلى ذلك، هناك ويكي ودروس تعليمية التي تفصل التجميعات والرموز خطوة بخطوة.
برمجة الكتل في MakeCode وامتداد Smarthon
لبدء البرمجة، قم بإنشاء مشروع جديد في Microsoft MakeCode لـ micro:bitانقر على رمز الترس وانتقل إلى "الإضافات". هناك يمكنك البحث عن "الهاتف الذكي" وتثبيت ملحق المجموعة.
بعد التثبيت، تظهر عائلتان من الكتل: إنترنت الأشياء: بت (واي فاي، والسحابة، والمرافق) y SmartCity (مجموعة أجهزة الاستشعار والمشغلات)يمكنك العمل في الكتل أو التبديل بين JavaScript من علامة التبويب المقابلة.
توجد مكتبة PXT عامة لهذه المجموعة، مرخصة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي يعلن دعمه لـ PXT/microbit وPXT/calliopeفي أداة البحث عن الحزمة، ستراها باسم "smarthon-smartcity-kit"، ويمكنك تثبيت الإصدارات، على سبيل المثال، فرع GitHub المُميز بعلامة محددة.
قراءة المستشعر: النطاقات والاستخدامات العملية
تقوم كتل المجموعة بإرجاع القيم في نطاقات طبيعية حتى يكون المنطق سهل التنفيذ. هذه هي النطاقات والوظائف النموذجية المتاحة في امتداد Smarthon:
- الإضاءة المحيطة: من 0 إلى 100. مع
read_light_sensor(Pin)إنه يعرض مستوى الإضاءة ويمكنك أن تقرر، على سبيل المثال، متى تريد تشغيل ضوء الشارع. - قطرات المطر: من 0 إلى 100. مع
read_raindrop_sensor(Pin)تكتشف وجود الماء على سطح المستشعر. - ضجيج: من 0 إلى 100. باستخدام
read_sound_sensor(Pin)تقدر مستوى الصوت في البيئة. - درجة الحرارة والرطوبة مع DHT11: درجة حرارة تتراوح بين ٠ و٥٠ درجة مئوية ورطوبة تتراوح بين ٢٠ و٨٠٪. ما يسمى
readData(temperature|humidity, DigitalPin)إرجاع كل معلمة على حدة. - المسافة فوق الصوتية: من 3 سم إلى 4 م. مع
read_distance_sensor(unit, trig, echo)تحصل على الفصل إلى كائن. - الحركة (PIR): منطقي (اكتشاف/عدم اكتشاف). الكتلة
read_motion_sensor(Pin)يسمح لك بتفعيل الإجراءات عند اكتشاف الوجود.
في المحركات، يكون التحكم مباشرًا تمامًا: تشغيل إشارة المرور LED حسب اللون مع كتلة تقوم بتنشيط كل قناة على حدة، وتنظم شدة إضاءة LED البيضاء بـ turn_white_led(brightness, Pin) o يضبط المؤازر بزاوية الخرسانة مع turn_servo(degrees, Pin).
منصات إنترنت الأشياء والخدمات المتوافقة معها
يعمل ملحق IoT:bit على تبسيط الاتصال بشبكة Wi-Fi والتكامل مع منصات السحابة. من خارج الصندوق، يوفر النظام البيئي التوافق مع:
- الكلام: يسهل تطوير تطبيقات إنترنت الأشياء وتحليل البيانات وتصورها في MATLAB.
- إنترنت الأشياء للأطفال (الآن تقنية إنترنت الأشياء الذكية): خدمة تحميل سحابية سهلة الاستخدام من الشركة المصنعة. تحديث 2025:تسمى المنصة الآن Smart IoT مع إمكانية الوصول إليها سمارت أوت.سبيس.
- MQTT:بروتوكول خفيف الوزن مثالي للاتصالات بين الآلات بنطاق ترددي منخفض للغاية.
- IFTTT:أتمتة من نوع "إذا حدث هذا، فافعل ذلك"، وهي مفيدة لتشغيل الأضواء، أو إرسال رسائل البريد الإلكتروني، أو تنفيذ إجراءات عن بعد.
تأتي هذه التكاملات مع كتل مخصصة في MakeCode، بحيث لا تحتاج إلى كتابة كود شبكات منخفض المستوىتقوم بتكوين SSID وكلمة المرور، وتحديد نقطة النهاية أو الخدمة، وهذا كل شيء.
المشاريع الأولى: من المصباح الذكي إلى الحاوية ذات السعة
تمرين البدء الشائع هو "مصباح الحديقة الذكي": مصباح LED أبيض يُفعّل تلقائيًا عند اكتشاف مستشعر الحركة بالأشعة تحت الحمراء (PIR). بعد تجميع الأجزاء وتوصيلها وفقًا للتعليمات، يمكنك تجميع المشروع ونسخ ملف HEX إلى جهاز MICROBIT (كما هو الحال مع محرك أقراص USB محمول).
إذا فشلت النسخة في أي وقت وظهرت ملف FAIL.TXT على الوحدة، كرر عملية البرمجة؛ في بعض الأحيان يكون الأمر مجرد إعادة توصيل الكابل وانتظار إعادة تشغيل micro:bit واستكمال عملية الفلاش.
ومن المقترح أيضًا "نظام إدارة النفايات" لتقييم امتلاء الحاوية. يقيس مستشعر الموجات فوق الصوتية المسافة إلى المادة داخل الحاوية، ويشير مؤشر LED RGB إلى الحالة: أخضر إذا كانت الحاوية ممتلئة، وأحمر إذا تم تجاوز الحد الأقصى (مثلاً، أقل من 4 سم من المستشعر).
خلال الاختبارات في الحياة الواقعية، لوحظ أنه في بعض الأحيان، يتناوب الصمام الثنائي الباعث للضوء بين الأحمر والأخضر حتى لو كان الكود صحيحًا، فإن السبب المحتمل هو القراءة الصفرية العرضية من الموجات فوق الصوتية؛ وعادةً ما يؤدي تصفية القيم أو تطبيق المتوسطات إلى تثبيت القراءة.
سيناريو متقدم من فئة 5 نجوم: النقل والأمن والتحكم عن بعد
ومن بين الوحدات الأكثر اكتمالا يوجد سيناريو من النوع "الأمن والنقل" والتي تجمع بين عدة دروس: التحكم في سرعة السيارة، وإشارات المرور الأوتوماتيكية، والإضاءة الذكية، ونظام الدفاع، وأتمتة باب المنزل.
يجمع التجميع بين عدة وحدات على IoT:bit ويصاحبه اتصال واي فاي، تطبيقات IFTTT وتطوير تطبيق أندرويد مع MIT App Inventor 2إنه مشروع واسع النطاق، مع دليل عبر الإنترنت يشرح كل كتلة بالتفصيل.
قبل استخدام IFTTT والتطبيق، يجب عليك احصل على معرف الجهاز يتم تحميل برنامج محدد (موثق على ويكي IoT:bit) ويعرض هذا المعرف على شاشة OLED؛ إذا لم يستجب أي شيء، يمكن استخدام مؤشر LED كمؤشر للمساعدة في تصحيح أخطاء الاتصال.
مع معرف الجهاز جاهزًا، يمكنك تكوينه في IFTTT مشغل التاريخ والوقت لتشغيل الإضاءة الساعة 18 مساءً، أرسل أمر تحكم إلى خدمة "Smarthon IoT (micro:bit)". يمكن أيضًا إنشاء تطبيق صغير آخر باستخدام webhook بحيث عندما يتم اكتشاف الحركة في PIR، يتم إرسال بريد إلكتروني.
من المهم أن نلاحظ أن بعض الوصفات تتطلب ifttt المواليةخطة دفع شهرية. بناءً على تجربتنا، نجح التشغيل المجدول، وفي الوقت المحدد، تم تفعيل مصباح LED للشارع دون أي تدخل.
التطبيق في مخترع تطبيقات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا 2 صُمم التطبيق مع حقل نصي لمعرف الجهاز وأزرار "فتح/إغلاق" لتنفيذ طلبات HTTP لتفعيل الباب (السيرفو). بعد تجميع ملف APK ومسح رمز الاستجابة السريعة، يُثبّت على نظام أندرويد، ويسمح لك بفتح/إغلاق الباب؛ إنه سهل الاستخدام. ضبط قرن المؤازرة المرة الأولى حتى يكون الطريق مناسبًا.
كتلة أخرى من المرحلة تقيس سرعة السيارة حساب المسافة في عينتين (يفصل بينهما حوالي ٥٠٠ مللي ثانية) وعرض النتيجة على شاشة OLED. إنها طريقة سهلة لتعريف أساسيات علم الحركة في سياق حضري.
أمثلة على تطبيقات نوع المدينة الذكية
ولإلهام المشاريع، تتضمن المقترحات أفكارًا واقعية تتناسب مع المواطنين والخدمات الحضرية. هذه بعض الاحتمالات بناءً على أجهزة استشعار المجموعة:
- كشف مستوى المياه عند مداخل المترو لتحسبا للحوادث.
- سقي تلقائي من المساحات الخضراء لتوفير المياه.
- صناديق النفايات الأوتوماتيكية لتحسين النظافة وتقليل الروائح.
- عش حضري ذكي لمراقبة الحيوانات المحلية باستخدام أجهزة الاستشعار.
- التحكم الحراري والرطوبة في المكتبات لمنع تلف الكتب.
التجمع والنصائح العملية والحياة الصفية
القطع الخشبية تأتي مميزة وسهلة الإزالةمع أن تحديد حجم البراغي (M4 × 100، إلخ) يكون أسهل إذا كانت الأكياس مُسمّاة. في الصف، يُنصح بتحضير الأظرف بأرقام مرجعية مُسبقًا.
عند تركيب النماذج، تكون بعض عناصر البلسا خفيفة جدًا مقارنة بصلابة الكابلات؛ لف الكابل قليلاً أو استخدم لاصق Blu-tack (متضمن في حزمة الملحقات) يحسن استقرار المجموعة.
في المنزل الذي يحتوي على باب يتم التحكم فيه بواسطة سيرفو، تأكد من أن لديك الكابل: إذا كنت تفتقر إلى الطول، تتضمن المجموعة كابلات تمديد لزيادة المسافة دون تحريك النموذج. ثم اضبط وضعية المؤازرة بحيث تُغلق/تُفتح دون أي عوائق.
بالنسبة للاستخدام المكثف في الفصول الدراسية طوال الدورات، فمن الجدير النظر في متانة قطع الكرتونتقدم الشركة المصنعة "حزمة مواد إعادة تعبئة المدينة الذكية" مع بدائل للطراز وخريطة المدينة والملحقات والأجهزة.
سير عمل MakeCode: التجميع والفلاش
الدورة النموذجية هي برمجة وتجميع ونسخ الملف .hex إلى محرك MICROBIT عبر USB. إذا كانت العملية بطيئة أو فشلتانتظر حتى يُعاد تشغيل الجهاز، وتأكد من عدم وجود ملف FAIL.TXT، ثم كرّر العملية. نفس الإجراء كما لو كنت تستخدم لوحة مثل Raspberry Pi Pico في وضع التخزين الشامل.
عند تنزيل المشاريع النموذجية، تذكر النقر فوق "تحرير" في MakeCode قبل التجميع، استخدم أدوات تخصيص الدبابيس، أو شبكات Wi-Fi، أو الأوامر. بهذه الطريقة، تتجنب أخطاء التكوين عند التبديل من بناء إلى آخر.
التوافق والترخيص والبحث عن الحزمة
تعلن مكتبة المجموعة عن التوافق مع أهداف PXT المختلفة وهي تحت رخصة MITفي أداة البحث عن الحزمة MakeCode، ستجدها حسب اسمها الأساسي، ويمكنك تعيين الإصدار الدقيق من GitHub إذا كنت بحاجة إليها لفصل دراسي.
داخل النظام البيئي، التكامل مع الخدمات مثل Smarthon IoT على IFTTT يسهل إضافة التطبيقات الصغيرة؛ ما عليك سوى إدخال معرف الجهاز المعروض على شاشة OLED والتحكم في الأوامر (على سبيل المثال، تشغيل أو إيقاف تشغيل ضوء الشارع).
توفر الأدلة والدعم التجاري
بعض الموزعين يشملون دليل خاص باللغة الإسبانية مع ممارسات موجهة بالكتل وصور تجميعية. تُركز هذه المواد على برمجة الكتل باستخدام MakeCode ويتم إجراء كافة التوصيلات بدون لحام.
في حالة روبوتوبيا، يعلن الدليل بعنوان "دليل برمجة إنترنت الأشياء مع micro:bit" 13 تمرين متنوع، ويسلط الضوء على التكامل مع ThingSpeak وSmart IoT (المعروف سابقًا باسم Kids' IoT) وMQTT وIFTTT بفضل كتل محددة تم إنشاؤها بواسطة الشركة المصنعة.
تكلفة المجموعة والعناصر الإضافية المطلوبة
سعر المجموعة الكاملة التي تم اختبارها حوالي 108,90 دولار أمريكيلتغطية 100% من الدروس المتقدمة قد يكون مطلوبًا XNUMX% على الأقل. اشتراك IFTTT Pro (حوالي 12,50 دولارًا أمريكيًا شهريًا)، وفي بعض الممارسات المحددة، هناك IoT:bit وmicro:bit إضافيان آخران.
إذا كنت تنوي تطوير تطبيق الهاتف المحمول، فستحتاج إلى هاتف أو جهاز لوحي يعمل بنظام Android لتثبيت ملف APK الذي تم إنشاؤه بواسطة MIT App Inventor 2. على نظام التشغيل iOS، من الممكن العمل باستخدام App Inventor iOS Companion، على الرغم من أن التدفق أقل مباشرة من Android.
ملاحظات الشراء: التوفر وما هو المتضمن
لا تنس أن قلب النظام هو الجزئي: قليلا، والتي تباع بشكل منفصل؛ أضف أيضًا كابل micro USB إذا لم يكن لديك واحدة، فقد تختلف قائمة الأجزاء قليلاً حسب التاجر وقد تتضمن مصابيح LED فردية لكل لون. مستشعر مستوى الماء أو مستشعر السائلبالإضافة إلى شاشة OLED ومحرك المؤازرة EF92A 180°.
تم إجراء الاتصال مع كابلات التوصيل والموصلات على جهاز IoT:bit، بدون لحام. يُسهّل هذا العمل الصفي ويُقلّل وقت تحضير التجميع، مما يُتيح لك التركيز على المنطق والبيانات.
خصوصية المتجر: إشعار ملفات تعريف الارتباط التسويقية
في بعض المتاجر التي تبيع المجموعة، سوف ترى إشعارات ملفات تعريف الارتباط، وخاصة تلك التسويقية. يتم استخدام ملفات تعريف الارتباط هذه لتتبع الإعلانات. وتخصيص الإعلانات. لعلمك، إليك بعض الأمثلة الشائعة وتواريخ انتهاء صلاحيتها:
| اسم ملف تعريف الارتباط | مزود | الهدف | انتهاء |
|---|---|---|---|
| fr | يستخدمه Facebook لتقديم سلسلة من المنتجات الإعلانية مثل المزايدة في الوقت الفعلي من معلنين من جهات خارجية. | أشهر 3 | |
| IDE | دبل كليك دوت نت | يتم استخدامه بواسطة Google DoubleClick لتسجيل والإبلاغ عن تصرفات مستخدم موقع الويب بعد عرض أو النقر فوق أحد إعلانات المعلن بغرض قياس فعالية الإعلان وتقديم إعلانات مستهدفة للمستخدم. | 1 سنوات |
| tr | يستخدمه Facebook لتقديم سلسلة من المنتجات الإعلانية مثل المزايدة في الوقت الفعلي من معلنين من جهات خارجية. | جلسة | |
| _fbp | تتبع الزوار للحصول على إعلانات مخصصة على Facebook | أشهر 3 |
نصائح الجودة والتحسينات الممكنة
تعتبر تجربة المستخدم إيجابية للغاية، مع ضمان ساعات من التعلم، ولكن هناك مجال للتحسين في التفاصيل الصغيرة. ملصقات على أكياس البراغي من شأنه أن يجعل عملية التجميع أسهل، كما أن استخدام كابلات أكثر مرونة أو أوزان صغيرة من شأنه أن يساعد النماذج على الوقوف بشكل مستقيم بسهولة أكبر.
قد تظهر في الوثائق عبر الإنترنت تناقضات صغيرة أو الأخطاء المطبعية؛ وعادة ما يقوم المصنع بتحديثها، وفي الوقت نفسه، يقوم دليل المعلم المطبوع عادة بحل هذه المشكلة من خلال دمج إصدارات التمارين.
تقدم هذه المجموعة رحلة تبدأ بأمثلة بسيطة (مثل تشغيل الضوء عند اكتشاف الحركة) وتتقدم إلى الاتصال السحابي وتحليلات البيانات والتحكم عن بعد باستخدام خدمات مثل ThingSpeak وSmart IoT وMQTT وIFTTT. الجمع بين الأجزاء المادية وبرمجة الكتل وخدمات الويب ويجعل التعلم ممتعًا وقابلًا للتطبيق وله نتائج مرئية في الفصل الدراسي، كما أن توافر الأدلة باللغة الإسبانية وعبر الإنترنت يسرع من تبنيها من قبل المعلمين والطلاب على حد سواء.
