The design card for the purposes of control and control by using voice

2

...العزيز العليم دوما وأبدا أمحد

املعني احلكيم من أمرنا بأول آياته بالعلم والتعلم وقال يف كتابه احلكيم..

ال ذي* الأ كرم وربك اقرأ* عل ق من اإلنسان خل ق* خل ق ال ذي ربك باسم اقرأ ﴿

﴾ يعل م ل م ما اإلنسان عل م* بالق ل م عل م

.. .. فأمحده على اجناز هذا العمل وأمتنى أن يكون فيه الفائدة لإلسالم واملسلمني

لوال خري االنام سيدي وموالي , أو قامما سجد مسلما

.... عليه أفضل الصالة والسالماللهم صلي حممد بن عبداهلل

لن انسى فضل من سهر معي ليايل الدراسة الطويله...

..اخلدت الطمأنينة يف راحيت يديهالن أنسى من

لن انسى من كانت تزيل مهي وغمي ..

.. لن انسى من عرفت احلب يف مهسات شفتيها

أمي الغالية لن أنسى أغلى مايل يف هذه الدنيا....

إهداء كامل

3

لو شكرتك مع كل قطرة عرق سوف تسقط مين يف أيام العمل لن أوفيك حقك ...

فأنت من سكب خيوط العرق ألجل علمي ...

أبي الغايل شكرا ما وصلت إليه بفضلك .. على ليوم أمحد اهللاوها أنا

رفيق الدرب...من كان دوما جبواري..

من كان حيتار يف مساعدتي...

من كان دوما حيثين على العمل والعطاء...

من كان دوما يزيدني اصرارا على اجناز املزيد واملزيد..

من كان رفيق دربي طيلة حياتي....

الغايل عبداهلل أخي .من صار كظل يف حياتي...

4

إىل أعز من سكن قليب...من كانوا حيب ومهي

إىل من تربعوا على عرش قليب ...وكانوا دوما جبواري

إىل من رؤيتهم تزيل تعيب...وكالمهم يزيد أملي..

إىل من اهتموا بأدق تفاصيلي...وتسابقوا من أجل راحيت...

أخواتي العزيزات . إىل من وجودهم يف حياتي...راح يعطيها طعما وألوان...

ماسجد مسلم ألو قام..,,اللهم صلي على خري األنام

وسلم عليه أفضل الصالة والسالم

نعم هناك أخوة يل عشت معهم سنوات الدراسة...عشنا سويا سنوات متكاملة يف املعرفة والعلم

سنوات التعب والكد...كنا دوما نصنع أجمادنا سويا ..

أصدقائي الغوايل . أن هناك أخوة مل تلدهم أمي...ال يسعين إال أن أقول

5

إىل أول من يدخل اجلنة من البشر

إىل من من بني يديه املـــاء انفجر

إىل من إليــه اســــتجاب الشــــجر

إىل من بني يديه ســــبح احلجــــر

إىل من بإشارة منه انشــق القمـــر

صلى اهلل عليه وسلمحممد إىل سيدي وحبييب

للهم ارزقنا شفاعته ورفقته وحمبتها

إىل من زرع األمل يف نفسي وشق أمامي طريق املستقبل

إىل من كان كالمه غذاء روحي ويف سلوكه و تصرفاته

نرباس روحي...

الغايل والـــــدي

إهداء عبد الفتاح

6

اىل ملهميت بالصرب... اىل نبع احلنان الذي ال ينضب

طالبة طيب نومنا... اىل العيون اليت سهرت

اىل من تعجز الكلمات يف وصفها...

الغالية والــــــدتي

إىل الذي سعدت بصحبته

وتقامست معه األيام السعيدة واللحظات احللوة

فأدخل البهجة إىل قليب....

ايلــي الغــأخ

إليكم أخوتي الذين مل تلدكم أم واحدة .....

من أقارب النسب لكن من أقارب الروح إىل ساكنني القلوب..... إىل أخوة ليسو

إىل من درسوا معي و ضحكوا معي و بكوا معي

إىل من مجعين هبم األيام و حنن غرباء

و أمتنى أال تفرقنا و حنن أهل و أصدقاء

أصدقائي

يف يف مثل هذه اللحظات يتوقف الرياع ليفكر قبل أن خيط احلروف ليجمعها

. . . .كلمات

يف نايف اخليال وال يبقى ل كثرية متر تتبعثر األحرف وعبثا أن حياول جتميعها يف سطور

........ كانوا إىل جانبنا هناية املطاف إال قليال من الذكريات وصور جتمعنا برفاق

وخنص األوىل يف غمار احلياة فواجب علينا شكرهم ووداعهم وحنن خنطو خطوتنا

دروب عملنا ووإىل من وقف على باجلزيل الشكر والعرفان إىل كل من أشعل مشعة يف

.املنابر وأعطى من حصيلة فكره لينري دربنا

.شروعجناز هذا املإتقدم جبزيل الشكر والعرفان إىل كل من مد يد العون وساهم يف أ

املهندس عماد الروح والدكتور املهندس حممد الدكتور باىل ص بالشكر والتقديرخنوحلظة عن تقديم كل النصح اتواني مل على امتام هذا املشروع و الذاننا ملساعدتترياكي

واإلرشاد.

8

موجز عن املشروع :

( وربط الدارة مع Arduino UNOيهدف المشروع الى تصميم دارة تحكم رقمي ) اردوينو

, والتحكم بمحرك باستخدام GUI MatLabباستخدام واجهه رسومية MatLabبرنامج

ومن MatLabحيث تتم معالجة الصوت وتمييز الكلمة المحكية بواسطة برنامج اوامر صوتية

رت التحكم الذي بدوره يقود المحرك اإلى ك COMالـ ثم إرسال الكلمة المحكية بواسطة منفذ

بما يتناسب مع الكلمة المستقبلة .

9

The aim of the project

The project aims to design circuit digital control (Arduino Arduino UNO)

and connecting the circuit with the MatLab using a graphical interface

GUI MatLab, and control engine using voice commands which are

processed sound and distinguish the spoken word by program MatLab

and then send the spoken word by port of COM to kart controlwhich in

turn leads commensurate with the engine receiving word.

Index الفهرس

11

----------------( الفهرس) ----------------

8................... ..................موجز عن المشروع ...................................................

............... ............................................................... Arduinoالفصل االول :

11المتحكم االصغري .......................................................................... .1

Atmel-AVR ..................................................... .11متحكمات

11لغات برمجة المتحكمات الصغرية ......................................................... .2

1. Arduino ..................................................................................11

22............. انواع بوردات االردوينو ............................................

Arduino UNO......................................................... 22تعريف دارة .4

..................................... Arduino UNOمداخل ومخارج دراة

Arduino IDE ...........................................................21بيئة

24مكتبات االردوينو ................................................................

MatLab .........................................................21تجهيز االردوينو مع .1

USB ............................. ........22صال باستخدام بروتوكول الـ تجهيز االتألية .1

NeXus ................................................................... ....22وحدة نواة .2

33................... ..................................الفصل الثاتي : الذكاء الصنعي .....................

14........... ....مقدمة عن الذكاء الصنعي ................................................. .1

14............ ............................................................الشبكات العصبونية .2

14............. ...الخلية العصبية ....................................................

MatLab .................................. .............11الشبكات العصبية باستخدام الـ .1

42....... ............................................................. العام للمشروعالمخطط .4

41 .........................................................................اتخاذ القرار لة مرح .1

41 ..................................................................التشوه الزمني خوارزمية .1

12 ..........................................................................والحسابات النتائج .2

15......... .........الفصل الثالث : القسم العملي ...........................................................

12. .............................................................االساسية في المشروع النقاط .1

11 ...........................................................................الكهريائية التغذية .2

Atmega 8 .......................................................... 14المصغر المتحكم .1

12 ........................................................................الشخصي الحاسوب .4

11 ................................................................................الربط دارات .1

11 ....................................................................المشروع الرئيسية دارة .1

11 .......................................................................الدراة العملية مخطط .2

Index الفهرس

11

51.............. .................................................................................الرابع الفصل

11 .................................................................................والحسابات النتائج .1

11 ........................................................................العملية المكتسبة الخبرات .2

12 ......................................................................................التطوير افاق .1

12. ................................................................................. العلمية المراجع .4

---------------------

Chapter األولالفصل

1

Arduino

الفصل االول


1

: االصغري المتحكم 1-1

( تم Microprocessor)( هو عبارة عن معالج مصغر Microcontrollerالمتحكم الصغري أو المصغر )

حوالي ريةات الصغتكييفه ليالءم أغراض التحكم في األجهزة االلكترونية األخرى , وتشكل مبيعات المتحكم

( في العالم وهذا ما يظهر انتشاره الواسع وحصته الكبيرة من ICsمن مجمل مبيعات الدارات المتكاملة )

ستخدام فهي كثيرة يصعب حصرها إذ أن المتحكمات تتواجد اليوم سوق القطع االلكترونية , أما عن مجاالت اال

في كثير من األدوات الكهربائية و االلكترونية كالهواتف و الغساالت اآللية و األفران الكهربائية والمكيفات .......

الخ .

جهزة التحكم مع األصغري هو عبارة عن معالج مصغر تم تكييفه ألغراض كنا قد ذكرنا سابقا أن المتحكم اال

( والمعالج المصغر Microcontroller) صغريااللكترونية والبد هنا من تحديد الفرق بين المتحكم األ

(Microprocessor: )

من المعروف أن المعالج المصغر ال يمكن تركيبه في الدارات االلكترونية بدون وجود وحدات محيطية للتعامل

ومن هذه الوحدات وحدة الدخل/الخرج و وحدة المؤقت/العداد و الذواكر بأنواعها المختلفة و وحدة التبديل معه ,

التشابهي/الرقمي ........الخ , وبالتالي المعالج المصغر يتصل مع الوسط الخارجي من خالل الوحدات المحيطية

الخاصة به .

جميع هذه الوحدات في شريـحة واحدة و بـحجم شريـحة المعالجبينما في المتحكمات الصغرية نـجد أنه تم تضمين

المصغر , أي أن المتحكم الصغري ليس بـحاجة إلى وحدات محيطية إضافية للتعامل معه ويـمكن تركيبه في

ةالدارات االلكترونية بشكل مباشر . ويشكل اليوم المتحكم الصغري نواة أنظمة التحكم في معظم األجهزة االلكتروني

الحديثة .

شريـحة معالج ( يقابلها دارة مكافئة لها باستخدام AVRوالشكل التالي يبين شريـحة متحكم صغري من النوع )

مصغر :


1

المتحكم الصغري و المعالج المصغر:مقارنة بين

يتألف المتحكم من الوحدات األساسية التالية :

( وحدة المعالجة المركزيةCPU. ) ذاكرة ROM ال تفقد معلوماتها بانقطاع التغذية الكهربائية عنها وتستخدم لحفظ برنامج تشغيل

. (Flash Memoryوهي ذاكرة وميضية ) (Program Memory)المتحكم ذاكرةRAM . لحفظ البيانات والتعامل معها منافذ الدخل و الخرج(I/O Ports) .

صغري وهي تتواجد في معظم المتحكمات , ومن الممكن إن هذه الوحدات تشكل البنية األساسية للمتحكم األ

أن تحتوي ضمنها على وحدات أخرى نذكر منها : -بـحسب درجة تطورها –للمتحكمات

العدادات والمؤقتات الزمنية(Counters and Timers) المبدالت التشابهية الرقمية(Analog to Digital Converters) المنافذ التسلسلية(Serial Ports) دارات اإلرسال واالستقبال الراديوي(RF Receivers & Transmitters)

نالحظ اإلمكانيات الواسعة للمتحكمات وبالتالي السالسة في استخدامها في مختلف التطبيقات االلكترونية .

Microprocessor

ROMRAM I/O Ports

Timer /

Counter

Unit

Serial

PortsADC UART Port

EEPROM

Microcontroller

ألساسية في المتحكم الصغري الوحدات ا


1

: ATMEL-AVR متحكمات 1-1-1

( والتي تفوقت بشكل كبير على AVR( ثورة في عالم المتحكمات بإنتاجها لمتحكمات )ATMELأحدثت شركة )

( التي تتميز AVR( في صناعة متحكمات )RISC( , إذ استخدمت بنية )AT89xxxxمتحكماتها السابقة )

تعليمة ( على أكثر من AVRوبالطاقة المنخفضة , واحتوت قائمة التعليمات في متحكمات )باألداء العالي

ينفذ معظمها خالل دورة ساعة واحدة في حين أن تعليمات -( تعليمة تصل في بعض المتحكمات إلى ) –

ه المتحكمات بذاكرة ( دورة ساعة أو أكثر لتنفيذها , كما زودت هذ ( كانت تتطلب )AT89xxxxالمتحكم )

( أن يبقى البرنامج داخل ATMEL( مرة وتضمن شركة ) برنامج وميضية قابلة للمسح والكتابة لحوالي )

( بمبدل تشابهي رقمي AVR( سنين فقط ...!!! , وزودت معظم متحكمات ) المتحكم يعمل بشكل صحيح لمدة )

حكمات تشابهية ويحولها إلى رقمية بنفس الوقت مما يميز متمدمج داخل المتحكم يستطيع أن يستقبل بضع إشارات

(AVR. عن غيرها من المتحكمات )

( بمجموعة ميزات جعلت خيارنا ينصب عليها دون التفكير بغيرها من المتحكمات , ومن AVRتتميز متحكمات )

هذه الميزات نذكر :

فض مقارنة مع ميزاتها .توفرها في األسواق بكميات كبيرة بإلضافة إلى أن سعرها منخ ( سرعتها المرتفعة جدا في تنفيذ التعليمات , وتعد متحكماتAVR أسرع المتحكمات الموجودة في )

إذ أنها تنفذ تعليمة واحدة خالل دورة الساعة الواحدة وبالتالي عند وصل –هذا على علمنا -العالم ( مليون تعليمة في الثانية ذ حوالي )( فإنه سينفAVR( إلى متحكم )MHz 20كريستاله مقدارها )

الواحدة . ( قابلية مسح وإعادة برمجة ذاكرة البرنامج في المتحكم لعدد كبير من المرات يصل هذا العدد إلى )

( .Mega AVR( مرة في متحكمات ) ( و )AVRمرة في متحكمات ) ( توفر وحدات محيطية كثيرة مبنية داخل متحكماتAVR )( وبالذات متحكماتMega AVR مما )

( مع المتحكم في الدارة االلكترونية .ICsيغني عن استخدام الكثير من الدارات المتكاملة )

( :AVRهناك اربعة أنواع من متحكمات )

. Tiny AVR . AT90 AVR . Mega AVR XMega AVR .

ا والخصائص الموجودة في كل نوع إال أنها تمتلك جميعهوتـختلف األنواع السابقة عن بعضها البعض بالميزات

( .AVRنفس البنية المعمارية لمتحكمات )

والشكل التالي يبين الفروق في الميزات وفي التصنيع بين األنواع االربعة حيث نالحظ من الشكل أنه كلما

ارتفعنا في الجدول إلى االعلى زادت الميزات والخصائص للمتحكم .


1

. AVRمقارنة بين األنواع المختلفة لمتحكمات

( تمتلك ميزات وذاكرة برنامج أقل من النوعين اآلخرين Tiny AVRونالحظ من الشكل السابق أن متحكمات )

( ميزات وخصائص أعلى AT90 AVRوبالتالي هي ال تصلح إال للتطبيقات الصغيرة , بينما تمتلك متحكمات )

( بخصائص ومزايا قوية جعلتها Mega AVRللتطبيقات المتوسطة , وتنفرد متحكمات )من سابقتها وهي تصلح

التي تحوي XMega AVRوحديثا تم انتاج متحكمات في طليعة المتحكمات المستخدمة في التطبيقات الكبيرة

.Megaمزايا اقوى من

لغات برمجة المتحكمات الصغرية : 1-2

على مبدأ أساسي وهو تنفيذ مجموعة التعليمات الموجودة بداخله في ذاكرة البرنامج صغرييعتمد عمل المتحكم األ

, إذ أنه يقوم بتنفيذ التعليمات تعليمة تلو األخرى إلى أن يصل إلى نهاية البرنامج وعندها يعود إلى التعليمة األولى

الما أنه موصول فيذ تعليمات البرنامج طفي بداية البرنامج ليبدأ بتنفيذ دورة أخرى من البرنامج وهكذا يستمر بتن

إلى التغذية الكهربائية , وتـختلف اللغات المستخدمة في كتابة برنامج المتحكم وتتفاوت في مقدار صعوبتها وتعقيدها

ويمتلك كل نوع من المتحكمات (Assembly)تتم برمجة المتحكمات بشكل أساسي باستخدام لغة التجميع , إال أنه

اصة به , حتى أن متحكمات نفس الشركة تـختلف في لغة التجميع الخاصة بها من نوع إلى آخر لغة تجميع خ

( مثال تمتلك لغة تجميع تـختلف عن لغة التجميع الخاصة AT89( من النوع )ATMELفمتحكمات شركة )

( .AT90 AVRبمتحكمات )


1

مج ما بة التدقيق والمراجعة فكتابة برناومن المعروف أن لغة التجميع لغة اختصاصية وغير سلسة كما أنها صع

بها يـحتاج إلى وقت طويل وخبرة كبيرة من قبل المبرمج .

و مع التطور التكنولوجي في صناعة المتحكمات وجد أن استمرار استخدام لغة التجميع يـحد من سهولة استخدام

طرق ختصين , لذلك تم البحث عنهذه المتحكمات وبالتالي تبقى محصورة ضمن فئة معينة من المهندسين الم

(High Level Languages) أسهل لبرمجة المتحكمات , مما أدى إلى استخدام لغات البرمجة عالية المستوى

إذ أن المبرمج في هذه اللغات يقوم بكتابة PASCALولغة BASICولغة Cمثل لغة في برمجة المتحكمات

( بتحويل هذا البرنامج إلى Compilerويقوم مترجم خاص ) البرنامج بإحدى لغات البرمجة عالية المستوى

( نذكر : Compilerالبرنامج المقابل له في لغة التجميع الخاصة بالمتحكم الصغري , ومن هذه المترجمات )

o Win AVR وهو مترجم خاص بلغةC++ ( لمتحكماتAVR. ) o BASCOM AVR وهم مترجم خاص بلغةBASIC ( لمتحكماتAVR. ) o MikroBasic For AVR وهو مترجم خاص بلغةBASIC ( لمتحكماتAVR. ) o MikroPascal For AVR وهو مترجم خاص بلغةPascal ( لمتحكماتAVR. ) o Arduino C وهو مترجم خلص بلغةC++ لمتحكماتAVR

فرضه لغة توبالتالي وباستخدام لغات برمجة عالية المستوى في برمجة المتحكمات انكسر حاجز االختصاص التي

التجميع وأصبحت المتحكمات في متناول الجميع ممن لديهم خبرة متواضعة في لغات البرمجة ومعرفة كافية في

بنية المتحكمات , كما أن وجود المكتبات المختلفة في هذه المترجمات جعلت عملية برمجة المتحكمات عملية

فية ت وبشكل كبير المبرمجين على كتابة برامج احترامـمتعة وسلسة و ال تحتاج إلى الكثير من الخبرة , وساعد

للمتحكمات الصغرية .

يبين الجدول التالي بعض الميزات األساسية للغات عالية المستوى مع ما يقابلها من اللغات المنخفضة المستوى

وذلك فيما يتعلق ببرمجة المتحكمات الصغرية :


1

مقارنة بين البرامج المكتوبة بلغات عالية المستوى وأخرى بلغات منخفضة المستوى.

برامج مكتوبة بلغات برمجة منخفضة المستوى (Assembly)

برامج مكتوبة بلغات برمجة عالية المستوى

(Basic , Pascal , C++ , Arduino C ,…. etc)

كتابتها ال تـحتاج إلى تلك الخبرة وهي متاحة أمام كتابتها تـحتاج إلى خبرة كبيرة وأشخاص مختصين األشخاص متوسطي المستوى

صعوبة في كتابة البرامج وتنقيحها ومراجعتها بعد الكتابة

سالسة في كتابة البرامج وتنقيحها وتطويرها فيما بعد

برامج أقصر وذات تعليمات أقل وأبسط برامج طويلة تتألف من عدد كبير من التعليمات

برامج سهلة الكتابة وواضحة القراءة يـمكن ألي برامج صعبة القراءة والفهم مبرمج قراءتها وفهمها

تستهلك حجم كبير من ذاكرة البرنامج بسبب احتوائها تستهلك حجم صغير نسبيا من ذاكرة البرنامج على مكتبات مختلفة

عدد كبير من التعليمات األساسية )يصل في بعض (تعليمة األحيان إلى

عدد أقل من التعليمات األساسية وتدخل ضمنها تعليمات لغة البرمجة المستخدمة


1

: األردوينو 1-2

هي عبارة عن دارة الكترونية تقوم بتيسير

برمجة متحكم االصغري

Microcontroller من نوعAtmel عن

طريق الحاسب .

انتاجها في ايطاليا سنة دارة مطبوعة تم وهي

كحل لمشاريع الطالب وتطورت شيئا 2002

فشيئا وحاليا يتم تصنيعها من قبل شركة تسمى

Smart Projects

وفيه Atmelيوجد عليها متحكم من شركة

عدد من المداخل والمخارج الرقمية والتشابهية

نليتم برمجة المتحكم م USBوهناك مدخل

يمكن الوصول اليها بسهولة Pinsوكل المداخل والمخارج متصلة بـ بالحاسب , خالله عند وصل اللوحة

ولهذه المتحكمة عدة ميزات تميزها عن المتحكمات الصناعية حيث انها

مفتوحة المصدرOpen Hardware حيث يمكنك االطالع والتعديل على التصميمات الهندسية

Arduino Boardsردات اردوينو المختلفة لكل من بو Source Codesوالشفرات المصدرية

تطوير الكثير من االفكار والمشاريع المتعلقة بالتحكم اآللي بصورة سهلة وبسيطةو Arduino IDE و

استخدام لغة برمجية مفتوحة المصدرArduino C ويتم برمجة المتحكمة الموجودة على البورد

باستخدام برنامج خاص يسمى :

Arduino IDE : Integrated Development Environment

وهو يتوفر مجانا من موقع اردوينو الرسمي

http://arduino.cc

وقد تم ترجمة واجهة هذه البيئة تشاركيا الى اللغة العربية

الب كم بها وبرمجتها مباشرة من الماتوقد تم تطوير مجموعة من الحزم الداعمة لدارة االردوينو والتي تسمح بالتح

, وتؤمن هذه الحزم مجموعة واسعة من الميزات التي تسمح برفع أداة النظام والكثير من الميزات االخرى

عد بدوالر )مع تكاليف الشحن ( وكما يمكن تصنيعها بانفسنا 34رخيصة الثمن حيث يبدأ سعرها من

امتالك االدوات والعناصر الالزمة .

http://arduino.cc/


12

Arduino Boardsانواع بوردات االردوينو 1-2-1

Arduino Mega

البرمجية الشريحةتعتمد

Arduino MEGA 2560 الميكروكنترولور على

ATMEGA2560 24ويحتوي على Pins مداخل(

منها على شكل مخرج Pins 14يمكن استعمال ,ومخارج(

Pins 11, باإلضافة لـ PWMلقناة االتصال المسماة

. 16MHzوهزاز كريستالي Analogue I/Oتناظريا

USBببساطة عن طريق كابل حاسوبيمكن ربطها بال

عن طريق او USBوتعمل اما عن طريق الحاسب عبر كابل

باستخدام فولط" أو 20-7محول "على أن تكون قيمته بين

40mAالدخل / الخرج Pin وتيار بطارية لتجعلها تعمل ,

. 256KBوذاكرة الفالش

, تعدد مرابط االرسال واالستقبال ATMEGA16U2واهم ما يميز هذه الشريحة عن باقي الشرائح هو استخدام

TX,RX 8ويبلغ عددهاPins كما ويوجد ست مقاطعات خارجية موزعة على اربع منافذ تسلسلية ,.

ولمزيد من المعلومات عنها يمكن زيادة الرابط الخاص بالشريحة :

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560

Arduino Lilypad

ان هذه الشريحة هي عبارة عن دارة لمتحكم مصغر مصممة من ان هذه الدارة معتمدة على المتحكم اجل االلبسة واالقمشة ,

. Atmega168Vالمصغر وهو نوع يستهلك طاقة اقل من

, SparkFunان سطح دارة االردوينو مصمم ومطور من قبل Leah Buechley الكترونيات

كن زيادة الرابط الخاص بالشريحة ولمزيد من المعلومات عنها يم

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardLilyPad

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560


1

Arduino Mini

Atmega 168 دارة األردوينو برو الصغيرة هي عبارة عن دارة متحكم مصغر معتمدة على المعالج المصغر

مدخل و مخرج رقمي ستة من هذه 14,حيث يملك

( PWM المداخل والخارج يمكن أن تستخدم كخرج

. مداخل تشابهية و زر إعادة الضبط (ويوجد منها ستة

, من دارة أردوينو برو الصغيرة نوعانهناك

للواحد منطقي تفول 3.3أول إصدار يعتمد الجهد

للواحد تفول 2والثاني يعتمد , 8MHZوسرعة معالجه

. 16MHZمنطقي وسرعة معالجه

USB ـوإصدار ال DC ـهناك إصداران ,إصدار الو

ـيوجد على الدارة شريحة ال ال DC ـالبالنسبة إلصدارا

USBة لو هذا يعني أنك بحاجة لوصUSB-TTL أو

لى إ يوجد أيضا ليد ضوئي يشير و ال MiniUSB وصلة

يوجد على USB ـبالنسبة إلصدار الاما واالستقباللإلرسال K1تقبال البيانات وال يوجد مقاوماتاإلرسال واس

ولكن نستطيع تغذية الدارة بالجهد عن , يوجد على الدارة جاكة للجهد المستمر ولكن ال USBالدارة شريحة ال

يستخدم بدال عن الهزاز الكريستالي حيث أنه 16MHZويوجد في الدارة هزاز خزفي USB ـ طريق منفذ ال

..., PWM و servo ـوقيادة محركات الUART ـ هذا ليس له أي عالقة بتزامن ال % 0.2أسرع بمقدار

.إلخ

millisecond إن برنامج األردوينو هو الوحيد الذي يوفر توقيت بدقة مالحظة :


http://arduino.cc/en/Main/ArduinoMini

Arduino Nano

اهمثبت علي بوردةإن نانو أردوينو هي عبارة عن

.متكاملة USB شريحة

متكاملة وتملك كل شيء إنها أصغر دارة أردوينو

مداخل تشابهية أكثر وفيها

وهي ليست بحاجة الى جاكة تغذية النها تاخذ

إنها تملك USB مصدر الطاقة من منفذ الــ

التي تعمل بشكل جيد مع دارة Pins نموذج من

ل كبينات اإلرسا)أو تعمل بشكل أساسي Miniال

.(, وبينات للتغذية , ولألرضي واإلستقبال

هذا اإلصدار الثالث الجديد يأتي مع معالج

ATMEGA328 الذي يوفر لنا برمجة أكثر

. في نهاية المطاف فإن كلفة النانو أقل مقارنة بدارة الميني, ومساحة ذاكرية أكبر


http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano

http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano


11

تختلف البوردات عن بعضها البعض من ناحية عدد المخارج والمداخل والتي تحدد عدد االجهزة التي

كذلك نوع المتحكمه الدقيقة وسرعة التي يمكن دمجها مع البوردة و Sensorsيمكن التحكم بها وعدد الحساسات

.المعالج الموجود بداخلها وامكانية تبديلها

: Arduino UNOتعريف 1-2-2

هي دارة الكترونية صغيرة تستخدم في برمجه

Atmel من شركة Atmega 328متحكمه

وتوفر هذه الدارة منافذ لتوصيل المكونات

14االلكترونية الى المتحكمه مباشرة عن طريق

Digital)مدخل / مخرج ( من النوع الرقمي

In\Out ـ يمكن استخدامها 1يوجد 14من هذه ال

يعرف التعديل الرقمي ما او PWMخارج مك

Pulse widthعرض النبضة المعتمد على

modulatio .

14تخصيص الخطوط الرقمية الـ يمكن

(Digital Pins 14) كمداخل او مخارج وذلك

باستخدام االوامر البرمجية وتعمل هذه الخطوط

A0ومعنونه من Analogخطوط دخل تشابهية 1وهناك 40mAفولت ويمكن ان تسحب تيار 2على جهد

تحوي الدارة على هزاز وكما 5Voltبشكل افتراضي تستطيع هذه المداخل قياس جهد من صفر حتى A5الى

من اجل التواصل مع الحاسب USBباالضافة الى مدخل 16MHzبتردد Crystal Oscillatorكريستالي

ةرمجة المتحكموالذي يعتبر طريقه اضافية لب ICSP header, وهناك مدخل للطاقة منفصل , باالضافة الى

وهي ال تزال موصلة بالبوردة لذا تعتبر بورده اردوينو هذه بورده تطوير وبرمجه مصغرة ومهيئة لالستخدام

USBعن طريق منفذ الـ الشريحةتعمل , فهي تقريبا تحوي كل ما تحتاج Development Boardالمباشر

. او عن طريق مصدر خارجي للطاقة مثل البطارية

كونها مدعومة من قبل الكثير من هواة ومحترفي االلكترونيات والهاكرز في الكثير من التعامل معها ومن سهل

. المشاريع

المعالج الدقيق والذاكرة :

فهي اشبه بوحدة الحاسب االلي صغير الحجم

Atmega وتحوي المتحكمة الدقيقة

وذاكرة 16MHzبسرعة على معالج

32KB .

Flash Disk : مساحة تخزينية لتخزين

. البرنامج الذي سنكتبه لتشغيل المتحكم

SRAM : ذاكرة مستخدمة في تسجيل

. المتغيرات بصورة مؤقته

EEPROM : ذاكرة مسؤولة عن تسجيل

بعض المتغيرات بصورة دائمة وتبقى

محتفظة بقيمتها حتى بعد انقطاع الطاقة فهي

. Hard Diskاشبه بـ

Bootloader : السوفت وير المسؤول عن كيفية فهم الدرةArduino C .

89%; 89%

6%; 6%3%; 3%2%; 2%

Atmega 328P-Memory

Flash Disk

SRAM - 2KB

EEPROM - 1KB

Bootloader - 0.5KB

Datasheet/atmega%20328.pdf








11

مداخل ومخارج الطاقة الكهربائية للمتحكمة 1-2-3

Vin : جهد الدخل عندما نستخدم مصدر خارجي للطاقة فيمكن

تامين الجهد من خالل هذا المدخل

V5 : جهد منتظم يستخدم لتامين الطاقة المستخدمة على الدارة

وسوف نستخدمه لتوفير الطاقة للقطع االلكترونية التي سنضيفها , يتم

USBتامين هذا الجهد من خالل منظم جهد داخلي او من خالل منفذ

V3.3 : فولت مؤمن من خالل منظم جهد 3.3مصدر للجهد بقيمة

50mAداخلي واعظم قيمة لسحب التيار فيه هو

GND : الخط االرضي .

Arduino (IDE)بيئة تطوير اردوينو 1-2-4

Arduino IDEتعتبر بيئة التطوير

االداه المستخدمة في كتابة االكواد

Arduino Cالبرمجية بلغة

وتحويلها الى صيغة تنفيذية يمكن

وضعها على المتحكمة الدقيقة

الموجودة على البوردة

تتميز بيئة تطوير اردوينو بالبساطة

والسهولة في التعامل فهي تكاد تخلو

من التعقيدات بشكل عام وتحتوي فقط

على ما يحتاجه المبرمج ليبدأ تطوير

وكما Arduino Cبرامج بلغة

رنامج الوقت لرفع البتستخدم في نفس

مباشرة على المتحكمة الدقيقة وبالتالي لن تحتاج الى مبرمجة او برنامج اخر لرفع الصيغة التنفيذية على المتحكمة

كما تتوفر بيئة التطوير البرمجية لجميع انظمة التشغيل المختلفة ويمكن تحميلها من الموقع الرسمي لمطوري

:االردوينو على الرابط

arduino.cc/hu/Main/Softwarehttp://

http://arduino.cc/hu/Main/Software


11

: األردوينومكتبات 1-2-2

ة في شفرة لتضمين مكتب , هذه المكتبات توفر الوقت على مستخدم األردوينو و تتيح له تحكم أكبر و أسهل

sketch البرنامج

sketch > import library من القائمة

:بعض المكتبات الرئيسية

EEPROM : نسنخدم للقراءة و الكتابة في حالة التخزين الدائم.

ETHERNET :تستخدم هذه المكتبة لربط األردوينو باالنترنت.

FRIMATA :الكمبيوتر تستخدم لتحقيق التكامل و التوافقية بين األردوينو برامج .

LIQUIDCRYSTAL : تستخدم للتحكم بشاشات الـLCD .

SD :للقراءة و الكتابة على كروت الذاكرة الصغيرة )متل المرفقة مع الموبايالت تستخدم( .

SEROV :تستخدم للتحكم بالمحركات من نوع SERVO .

SPI :لتحقيق التكامل بين األردوينو و األجهزة المختلفة .

STEPPER :تستخدم للتحكم بالمكتبات من نوع STEPPER.

: االردوينو تعليمات 1-2-1

setup() :

هذه الدالة تستدعى لمرة واحدة فقط في برنامج األردوينو و ذلك عندما يبدأ تنفيذ البرنامج و فيها نقوم بالتحضير .لإلخراج 12رقم pin لإلدخال و ال 13رقم pin لالردوينو كأن نحدد ال

loop():

ا يتم و تستمر بالعمل حتى انهاء البرنامج من قبل المستخدم و فيه هذه الدالة تستدعى خالل تنفيذ برنامج األردوينو .. تحديد كيف ستعمل العناصر الموجودة باألردوينو كأن نحدد أن العنصر الموصول سيضئ ثم يعود لينطفئ

pinMode():

دالة تستخدم لتحضير منافذ األردوينو سواء لإلدخال او لإلخراج و لها وسيطينهذه ال .أي هل سيكون لإلدخال أم لإلخراج (pin) لمنفذ, والوسيط الثاني هو النوع ا األول هو رقم المنفذالوسيط

digitalWrite() :

الوسيط األول : ولها وسيطين دالة تستخدم لتحديد حالة العنصر الموصول مع األردوينو بالشكل الذي تريدهذه ال ,هو رقم المنفذ الموصول معه العنصر

.(LOW) أو ال يعمل (HIGH) هو إما أن يعملفالوسيط الثاني اما


11

اجزاء الدارة العملية : 1-3

RS232ضافة الى تخاطبها مع المنفذ التسلسلي اإلب USBالذي يميز دارة االردوينو هو التخاطب مع المنفذ

مة بين البروتوكولين ئلة عن المالووهذه الشريحة هي المسؤ FTDIمن FT232الدراة تحوي على شريحة

USB الذي يفهمه الحاسب وUART وهي انه ال يوجد منها اال سيئة هذه الشريحةلالذي يفهمه المتحكم اال ان

ويصعب علينا تلحيمها وتركيبها على الدارة . SMDدارة

: Support Packagesالحزم الداعمة 1-4

االخراج الرقمي و ة االدخالرداالتستخدم Arduino IO Packageحزمة االدخال واالخراج الرقمي

Arduino Motor Packgaeاثلي والتحكم بالمحركات من خالل حزم التحكم بالمحركات متوال

–ة المحركات الخطوي –ة عمليات التحكم بمختلف انواع المحركات ) محركات التيار المستمر رتستخدم الدا

التوابع الالزمة لعمليات االدخال واالخراج الرقمي والتماثليمحركات السيرفو ( مع تامين حزمة واسعة من

الماتالب : معتجهيز االردوينو 1-2a) هنا: نقوم بتحميل حزمة الدعم من الرابط

ks.com/matlabcentral/fileexchange/32374http://www.mathwor

b) : تجهيز دارة االردوينو لالدخال واالخراج الرقمي والتماثلي

) بيئة Arduino Cعلى دارة االردوينو من خالل برنامج adiosrv.pdeويتم ذلك بتحميل الملف

( Arduino IDEالتطوير الخاصة باالردوينو

c) التوابع الخاصة باالردوينو تجهيز الماتالب يتم باضافة

MATLAB VS. IDE Environment

تنفيذ اوامر االدخال واالخراج لحظيا دون الحاجة للبرمجة وترجمة الكود الماتالب اكثر فاعلية ويمكن

وهذا يعني ان الماتالب Cالكتابة في الماتالب اكثر سهولة للفهم من الكتابة بالــ , وتنفيذه في كل مرة

. انسب للمشاريع المعقدة وامكانية تنفيذ البرنامج بسرعة اكبر في الماتالب

الماتالب مناسب للمشاريع الواسعة والكبيرة التي قد تحتاج لتحليل النتائج , معالجة اشارة , الحسابات

..... PID , LQRالرياضية المعقدة , المحاكاة , االحصاء , تصميم نظم التحكم

باالردوينو من البيئة البرمجية في الماتالب :التحكم 1-2-2

انشاء االتصالarduino('port') :

مع تحديد االسم الصحيح للمنفذ ليبدأ االتصال بين االردوينو و a=arduino('port')نستخدم االمر

: Workspaceالماتالب و تنشأ الكائن الخاص باالردوينو في

>>a=arduino('com1');

تعيين نمط االرجل a.pinMode :

اما لتكون دخل او خرج : pinلنضبط نمط االرجل a.pinMode(pin,str)نستخدم االمر

>>a.pinMode(11,'OUTPUT');

>>a.pinMode(10,'INPUT');

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/32374

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/32374


11

>>val=a.pinMode(10);

>>a.pinMode(5);

>>a.pinMode;

: القراءة والكتابة الرقمية

Pinللقراءة الرقمية من الــ a.digitalRead(pin)نستخدم االمر

>>val=a.digitalRead(4);

1او 0التابع قيمة رقمية منطقية اما وسيعيد

محدودة Valومجاله القيمة Pinة على الــ يللكتابة الرقم a.digitalWrite (pin,val)نستخدم االمر

( .or 1 0ضمن مجال )

>> a.digitalWrite(13.1) #HIGH

>> a.digitalWrite(13,0) #LOW

: القراءة والكتابة التماثلية

Pinللقراءة التماثلية من الــ a.analogRead (pin)نستخدم االمر

>>val= a.analogRead (0);

( .0-1023ضمن المجال ) التابع قيمة وسيعيد

محدودة Valومجاله القيمة Pinللكتابة التماثلية على الــ a.digitalWrite(pin,val)نستخدم االمر

( .0-222ضمن مجال )

>> a. analogWrite( , ) #set pin # 11 to 90

>> a. analogWrite( , )

: قطع االتصال

لقطع االتصال مع البوردة : delete(a)نستخدم االمر

>>delete(s);

بعد قطع االتصال المنفذ التسلسلي الخاص بالبوردة يصبح االردوينو متاح لالتصال عن طريق بيئة

برمجة اخرى .

Virtual USB Port for AVR Microcontrollers :

شريحة مباشر الى USB الوهمى أحد التقنيات البرمجية التى تمكنك من اضافه اتصال USBتقنية منفذ و باقى عائالت ATTiny و عائلة ATmegaمثل عائلة AVR يعمل بمعمارية ATmel متحكم دقيق من شركة

كيلو بايت 2المتحكمات الدقيقة التى تم انتاجها شرط ان يتوفر بداخلها ذاكرة فالشية تزيد عن

ذى لحسن حظنا انه متوافق الخاص للمتحكمة الدقيقة و Bootloader يتم عمل المنفذ الوهمى عن طريق اضافهالى ATmega 8/168/328 ة تامة و بذلك يمكننا تحويل اى شريحه مشهورة مثلمع اردوينو و يعمل بكفاء

.FTDI مباشر و دون الحاجة الى اى شرائح اضافية مثل USB اردوينو بنفذ


11

:USBنبذة عن اإلمكانيات التي توفرها تقنية الـ 1-1-1

االتصال وكانت مدعومة من قبل مجموعة من الشركات بقيادة شركة إنتل لتبسيط 1991إس بي في عام تقنية اليو

.بشكل كبير بين الكمبيوتر المضيف واألجهزة الطرفية

127, حيث يصل الحد األقصى لعدد األجهزة إلى المنفذ إمكانية وصـل عدد من األجهزة عبر نفس

جهاز.

هـزة بدون استخدام أي تعريف خارجي أو إعـادة إقـالع الحاسـب باستخدام ما توفـر إمكانية لتنصيب األج

.Plug & Playيعرف بتقنيـة الـ

السرعة الكبيرة في نقل المعلومات حيث تصل السرعة باستخدام تقنية الـUSB1.1 ميجابت/ إلى

USBوتم تطوير تقنية النقل في ميجابت/ ثانية فتصل إلى USB2.0 ثانية, أما في تقنية الـ

غيغا / ثانية 3.2وتصل سرعة نقل البيانات فيه الة USB 3.0حتى اصدر حديثا

يوفر منفذ االتصال التسلسلي الـUSB 500تيار كهربائي يصل إلى mA مما يلغي الحاجة في كثير من

يغذى Hubعبر موزع خارجي األحوال إلى استخدام مصدر طاقة خارجي, باإلضافة إلى إمكانية الربط

من مصدر طاقة خارجي وذلك لتأمين التغذية للطرفيات الخاصة والتي تتطلب تيارا كبيرا نسبيا.

: USBآلية االتصال باستخدام بروتوكول الــ 1-1-2

تعرف هذه العملية بانها عملية االتصال بين جهازين يعرف احدهما

على انه الجهاز المصيف وهو الحاسب في كثير من االحيان اما

الجهاز االخر فهو عبارة عن الطرفية الموصولة الى الجهاز المضيف

عبر ممر االتصال .

يقـوم الجهـاز المضيف بقيادة عمليــــة االتصــال مع الطرفية عبر

ممر االتصال المخصـص لهذه الطرفية وحديثا تم التوصل إلى تقنيـــة

On-The-Go (OTG) يسمح النظام من خاللها بوجود جهازين

يلعبان دور الجهاز المضيف )ولكن ليس في نفس الوقت( وتتمثل

عبر الجهاز المضيف بمراقبة وصل وفصل األجهزة الطرفية وتأمين التغذية المناسبة عملية قيادة ممر االتصال

لها وتأمين عملية انسياب المعلومات عبر ممر االتصال وفي كال االتجاهين.

عندما يقوم المستخدم بوصل طرفية ما إلى الجهاز المضيف )الحاسب( يقوم الجهاز المضيف أوال بالتعرف على

ونوع الصنف التي تنتمي إليه هذه الطرفية باإلضافة إلى قيام الجهاز VID,PIDن خالل رقمي الـ هذه الطرفية م

الطرفي بتزويد الجهاز المضيف بمعلومات عن كمية التيار العظمى التي ستستجرها هذه الطرفية من المنفذ ولهذا

جهاز بفصل هذه الطرفية وذلك لحماية الالسبب عندما تزداد هذه القيمة عن القيمة المسموحة يقوم الجهاز المضيف

والطرفيات األخرى الموصولة إليه.

( INFإمتداد) ب عندما يحصل الجهاز المضيف على المعلومات السابقة يقوم بإسناد ملفات التعريف المناسبة

الخاصة فلهذه الطرفية وفي حال عدم توفرها ضمن نظام التشغيل يطلب من المستخدم أن يزوده بملفات التعري

بهذه الطرفية.


11

للمالئمة nexusوحدة نواة 1-7

للمالئمة أداة متميزة تساعد المهندسين nexus تعتبر وحدة نواةو الفنيين و الهواة على تحقيق اتصال مباشر بين الدارات التي

و قد USBيقومون بتصميمها و الحواسيب عن طريق منفذ ازدادت أهمية هذه الوحدة بشكل كبير في عصر أجهزة التوصيل

حيث نالحظ أن معظم محيطيات ( plug and play).و التشغيل USB الحاسب الحديثة تستخدم تقنية

مما جعل منافذ التوصيل التسلسلية و التفرعية تختفي تقريبا من .كثير من الحواسيب الحديثة

a) التطبيقات النموذجية: ( مما يسمح بتطوير األنظمة التي تعمل RS232/422/485والمنافذ التسلسلية ) USBالتحويل بين منفذ

تصميم وتطوير محيطيات جديدة للحاسب تعمل USBإمكانية التوصيل عن طريق منحها باالتصال التسلسلي و مع منفذ (MCU,FPGA,PLD)مالئمة تصاميم و دارات المتحكمات المصغرة و المعالجات USBعلى

USB تصميم أنظمة حماية عن طريق الكيان الصلبUSB Dongles لتوفير مستوى حماية أعلى مما تقدمه . أنظمة الحماية البرمجية

b) األنظمة التي يدعمها برنامج التعريف: :يمكن تعريف وحدة نواة للمالئمة بطريقتين

و يدعم أنظمة التشغيل التالية Virtual COM port (VCP)منفذ تسلسلي افتراضي (Windows 98, 98SE, ME, 2000, Server 2003, XP and Server 2008)ويندوز: (Windows XP and XP 64‐bit)ويندوز

(Windows Vista and Vista 64‐bit)ويندوز (Windows XP Embedded)ويندوز لألنظمة المدمجة

( . Windows CE 4.2, 5.0 and)ويندوز

(Mac OS 8/9, OS‐X)ماكنتوش (Linux 2.4 and greater)لينكس

:ويدعم أنظمة التشغيل التالية D2XXالتعريف المباشر

(Windows 98, 98SE, ME, 2000, Server 2003, XP and Server 2008)ويندوز

(Windows XP and XP 64‐bit)ويندوز

(Windows Vista and Vista 64‐bit)ويندوز (Windows XP Embedded)ويندوز المصغر

( Windows CE 4.2, 5.0 and6.0)يندوز و


11

c) : تصميم الدارة

d) المخطط الصندوقي لدارةNeXus


12

e) توصيف اقطاب المنفذJP1 :

العمل النوع االسم الرقم

1 TXD متزامنخرج إلرسال المعلومات بشكل غير خرج

2 DTR# خرج إلعالن جاهزية منفذ المعطيات ) إشارة مصافحة( خرج

3 RTS# خرج إلعالن طلب االرسال إلى طرفية أخرى )إشارة مصافحة( خرج

4 RXD# مدخل استقبال المعلومات الغير متزامنة دخل

2 RI# دخل عندما يكون االقالع عن بعد مفعال يقوم الطرف مدخل كشف الرنين

والتي يمكن 20mSec البعيد بارسال نبضة رنين هابطة لمدة من حالة السبات USBاستخدامها الخراج منفذ

1 DSR# مدخل استقبال جاهزية منفذ المعطيات دخل

7 DCD# مدخل كشف اشارة الحامل دخل

8 CTS# االرسال من طرفية اخرىمدخل استقبال اشارة دخل

(f توصيف اقطاب المنفذJP2 :

العمل النوع االسم الرقم

1 CBUS3 دخل/خرج داخلية , EEPROMقطب دخل/خرج قابل للتعيير عن طريق ذاكرة

حيث يجب استخدامه معع PWRENويمكن اعداده ليعمل كقطب كيلواوم . 10مقاومة شد

2 CBUS2 دخل/خرج داخلية , EEPROMقطب دخل/خرج قابل للتعيير عن طريق ذاكرة

. TXDENويمكن اعداده ليعمل كقطب

3 CBUS4 خرج داخلية , EEPROMقطب دخل/خرج قابل للتعيير عن طريق ذاكرة

Sleepويمكن اعداده ليعمل كقطب

4 OSCI دخل يمكن ان يترك غير متصل عند استخدام 12MHZمدخل هزاز بتردد

الهزاز الداخلي .

2 OSCO خرج يمكن ان يترك غير متصل عند استخدام 12MHZمخرج هزاز بتردد

الهزاز الداخلي .

1 NC - يترك هذا القطب غير متصل

7 VCC 5.25-3.3مدخل جهد التغذية يتراوح بين تغذيةVolt

8 GND القطب االرضي تغذية .


1

(g طريقة وصل الشريحةFT232RL : مع المتحكمات

(h المخطط النظري لدارةnexus :

Chapter الثانيالفصل

33

تصمبم وتنفيذ كارت ألغراض التحكم والتحكم به باستخدام أوامر صوتية

الفصل الثاني

الذكاء الصنعي


33


مقدمة عن الذكاء الصنعي : 2-1

هو أحد علوم الحاسب اآللي الحديثة التي تبحث عن أساليب متطورة للقيام بأعمال واستنتاجات تشابه

األسباب التي تنسب لذكاء اإلنسان.ولو في حدود ضيقة تلك

الذكاء اإلنساني: 2-1-1

أما في نطاق دراسة , تحكم في الحركة والحواس والعواطفهو جميع العمليات الذهنية من نبوغ وابتكار و

علم الذكاء االصطناعي للحسابات اآللية فيمكن تعريفه في نطاق قدرة اإلنسان على تطوير األشياء وتحليل

خواصها والخروج باستنتاجات . فهو بذلك يمثل قدرة اإلنسان على تطوير نموذج ذهني لمجال من مجاالت

ها ومن ثم استحداث ردود الفعل التي تتناسب مع الحياة وتحديد عناصره واستخالص العالقات الموجودة بن

أحداث ومواقف هذا المجال من أهم فوائد هذا النموذج الذهني التي يستحدثه اإلنسان الشعوريا أنه يساعد

على حصر الحقائق ذات العالقة بالموضوع في مجال البحث وتبسيط الخطوات المعقدة التي تتميز بعا

الصورةالحقيقية

: دف الذكاء االصطناعيه 2-1-2

يهدف الذكاء االصطناعي إلى قيام الحاسوب بمحاكاة عمليات الذكاء التي تتم داخل العقل البشري بحيث

تصبح لدى الحاسوب المقدرة على حل المشكالت واتخاذ القرارات بأسلوب منطقي ومرتب وبنفس طريقة

تفكير العقل البشري.

الشبكات العصبونية : 2-1-3

لة العلماء محاكاة المخ البشري الذي يتكون من عدد كبير جدا من الخاليا العصبونية هي ناتج لمحاو

المرتبطة بألياف عصبية .

على عكس الطريقة المتبعة في الكمبيوتر في حل المشكالت المتنوعة باستخدام حلول منطقية فالشبكات

طريقها فإننا نقدم لها مجموعة من العصبونية تعتمد على المحاولة والخطأ فحين نريد حل مشكلة معينة عن

األمثلة ثم هي تعلم نفسها بنفسها عن طريق المحاولة والخطأ حتى تصل إلى طريقة أو مجموعة من األرقام

العصبونية قادرة على العمل بمفردها., تحقق بها أقل نسبة خطأ وهكذا تكون الشبكة

الخلية العصبية:

بالمعالجة ويبرز منها الساق الذي يربطها بالخاليا األخرى :تقوم نواة تتكون الخلية العصبية من


33


النواة هي الجزء األساسي في الخلية العصبية فهي وحدة المعالجة األساسية وتتكون الشبكة العصبونية من

طبقة أو أكثر من هذه األنوية . وتمثل كما في الشكل التالي:

بخرج واحد أو أكثر مع باقي النوى مضروب بعامل معين يسمى الوزن وكل نواة لها تابع كل نواة تتصل

وهذه األوزان هي التي تحددها الشبكة العصبونية عند تدريبها حتى نصل ألفضل مجموعة , تفعيل معين

من األوزان.

: الذكاء الصنعي مجاالت 2-1-4

في األنظمة الخبيرة :

من المعلومات التي يملكها خبير إنساني في حقل معين من حقول وهي برامج تحتوي على كمية هائلة

المعرفة وبعض هذه البرامج أثبتت فعاليتها لتؤكد إمكانيتها في هذا المجال.

: معالجة اللغات الطبيعية

والتي تسعى إلى فهم اللغات الطبيعية بهدف تلقين الحاسوب األوامر مباشرة بهذه اللغة وبالتالي

من المحادثة نع الناس عن طريق اإلجابة عن أسئلة معينة تمكين الحاسوب

: الكالم

تزويد الحاسوب بالقدرة على فهم الكالم البشري عن طريق تلقي األصوات من الخارج وإعادة

تجميعها والتعرف عليها ومن ثم الرد عليها.

: النظر

أو األشكال تزويد الحاسوب بأجهزة استشعار ضوئية تمكنه من التعرف على األشخاص

الموجودة

: الروبوت

وهي آلة كهروميكانيكية تتلقى األوامر من حاسوب تابع لها فيقم بأعمال معينة , والذكاء

االصطناعي في هذا المجال يشمل على إعطاء الروبوت القدرة على الحركة وفهم لمحيطه

واالستجابة لعدد من العوامل الخارجية.

: التعلم اآللي أو تعلم اآللة


33


وهو جعل الحاسوب يتعلم كيفية حل المشاكل بنفسه وذلك يتم إما بالتعلم من اكتساب الخبرات

السابقة أو من خالل تحليل الحلول الصحيحة واستنباط طريقة الحل منها أو حتى من التعلم من

خالل األمثلة.

: Matlabـ الشبكات العصبية باستخدام ال 2-1-5

وفي هذه الفقرة نتناول مثال بسيط ليسهل علينا فهم الشبكات العصبونية باستخدام الماتالب.

المرحلة األولى : إنشاء قاعدة بيانات بشكل )مداخل / مخارج (

التالي :عند تنفيذ األوامر السابقة يتم إظهار الشكل

الدالة باللون األزرق هي الدالة األصلية, أما باألحمر فهي نفس الدالة مع إضافة القليل من التشويش

http://university.arabsbook.com/threads/54561-الشبكات-العصبية-باستخدام-الMatlab


33


الدالة التي نسعى لتقريبها هي الدالة المشوشة ألن الدالة األصلية لديها العبارة الخاصة بها.

العصبونية و هي : وبهذا يكون لدينا قاعدة البيانات التي سنستخدمها في تعليم الشبكة

. t, مخارج : xمداخل :

المرحلة الثانية : إنجاز الشبكة العصبونية

.في هذه المرحلة سيتم استخدام شبكات عصبونية أمامية التغذية

نقوم بتعريف الشبكة العصبونية بالشكل التالي :

حيث أن :

Minmax :

المداخل.تقوم بالبحث عن أصغر وأكبر قيمة من جدول

[ :1,01 ]

, ونالحظ هنا أنه ليس لدينا 1أما اإلخراج فهو ,1تشير إلى أن عدد العصبونات في طبقة اإلدخال هو

هم .طبقة مخفية لتسهيل الف

Logsig :

.,1هي نوع دوال اإلدخال ال

Purelin :

.هي نوع دالة اإلخراج

:هنا نحدد خصائص الشبكة


33


(.)يمكن نزع هذا السطر Matlabالخصائص في نافذة األوامر في ال : عدم إظهار 1السطر

: عدد التكرارات التي يقوم بها البرنامج )لتحسين النتيجة(. 2السطر

.: الدقة المرجوة للتقريب 3السطر

يتم بهذا األمر تعليم الشبكة باستخدام الخصائص الموضحة أعاله.

في الشبكة والحصول على المخارج في xيتم بهذا إدخال الشعاع

.zالشعاع

للتحقق من كفائة الشبكة. xكما يمكن إدخال قيم مختلفة عن

وفي األخير تصبح النتيجة :

فهي تقريب الشبكات العصبونية لها.الدالة باألزرق هي الدالة المراد الوصول إليها, أما باألحمر

نالحظ أن التغير في القيم المقربة باستعمال الشبكات العصبونية غير شديد وهذا مالئم


33


( أما إذا أردنا زيادة الفاعلية فهذا سهل :systemsلبعض الجمل )

عصبونة في الطبقة األولى )طبقة اإلدخال(. ,0وهذه النتيجة تم الحصول عليها باستخدام

المرحلة الثالثة : تقييم النتائج:

باستخدام هذا األمر نستطيع معرفة الخطأ المرتكب في التقريب, ومن ثم مقارنة النتائج باستخدام قيم

.مختلفة


34


: المخطط العام للمشروع 2-2

المرحلة األولى:

ادخال اإلشارة وتحليلها وحفظ البيانات:

المرحلة الثانية:

استخراج خواص اإلشارة وتدريب الشبكة:

تحميل البيانات

DATA1

خواص اإلنقطاعات في

اإلشارة خواص شكل اإلشارة

DTWبطريقة

مقارنة خواص تردد ميل

DTWبطريقة

تجميع الخواص

تدريب الشبكة االحتمالية

PNN

حفظ

البيانات

DATA2

تسجيل الصوت معالجة أولية

قص إشارة الكلمة المحكية

عينة ,,1تمثيل الكلمة بـ

تناياالب

ظ حف

DA

TA

1

ميلتطبيق خوارزمية

MFCC


34


المرحلة الثالثة:

التشغيل واالختبار والنتائج:

شرح المراحل بالتفصيل 2-3

تابع التسجيل والمعالجة األلية: 2-3-1

y=recored(Sec,FS); Sec)عدد الثواني )لمدة التسجيل:

عدد العينات FSيسجل إشارة الصوت من المايكرو فون لمدة يمكن تحديدها وبتردد أخذ عينات محدد بالثانية . ثم يرسم هذه اإلشارة المسجلة.

ةثاني لمدة : يمينمثال: كلمة

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

x 104

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

إدخال إشارة

الصوت

معالجة

اإلشارة

استخراج

تالصو ميزات

اتخاذ القرار

PNN

تحميل األوزان

إظهار النتائج

اإلشارة المسجلة


3


مرحلة الفلترة : 2-3-2 ;F=zfilter(y) التابع

اإلشارة .يقوم بترشيح الضجيج من

مرحلة القص : 2-3-3 F=cut(y) ; التابع

يقوم بقص اإلشارة والحصول على إشارة للكلمة المحكية فقط .

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

x 104

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

x 104

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

اإلشارة المعالجة


33


مرحلة المعالجة : 2-3-4 ;P=process(C) التابع

تحويل اإلشارة من عدد عينات كبير وتغيرات كبيرة الى عدد عينات قليل يمكن التعامل معه وتغيرات صغيرة .

تابع خوارزمية ميل: 2-3-5

M=mfcc(input, s,f);

ان :حيث Input شعاع الدخل s:samplingRate ترددالتقطيع( عددالعينات( f: frameRate تعدد اإلطارا

. حفظ البيانات وتحميلها 2-3-6 save,load

خواص االنقطاعات: 2-4

عن لفظ كلمة مــفردة أوعــبارة في الــمجال الزمن من على تحليل صـوت الفرد الناتج يبنى هذا الجزءخالل تقطيع اإلشارة إلـى أجزاء)مقاطع( وتــحليل طاقة وعرض اإلشارة ومكان توقف اللـفظ )النطق(

ومدته الناتج عن حركة السكون أو نمط حروف اللغة العربية )اللثوية(.

( اإلشارة الصوتية لكلمة يمين1الشكل )

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

5

10

15

20

25

30

35

اليوجد انقطاع في

اإلشارة


33


( اإلشارة الصوتية لكلمة يسار2الشكل )

عملية المقارنة لشكل اإلشارة: 2-5dist=dtw(rt,P);

نقارن عينات هذة اإلشارة مع عينات إلشارات الكلمات المخزنة مسبقا كلها مع مراعات الترتيب للكلمات .Rوقياس الفرق بينها وبين كل عينة ونخزن النتائج في مصفوفة

)إشارة كلمة يمين لعدة أشخاص (

0 10 20 30 40 50 60 70-44

-42

-40

-38

-36

-34

-32

-30

-28

-26

0 5 10 15 20 250

20

40

60

80

100

120

140

االنقطاع في

اإلشارة


33


مرحلة اتخاذ القرار: 2-6 (PNN)الشبكة االحتمالية

مثال توضيحي:

ارفع الكتف اقترب تراجع

1, 8.0 8.5 8.4 13.2 13.4

0.8 0.8 5.3 5.2 8 8.2

1 4 4 4 1 1

1 1 1 1 1

, 1 , , 1 1

(:w أوزان خرج )


33


المشروع:بعض القوانين المستخدمة في

a) :حساب المتوسط لإلشارة1

mean(D)

1

NX i

N i

b) . مقدار االنزياح للمستوى الصفري

( )Offset mean D

D D offset

c) :جعل اإلشارة بالشكل النموذج

( 1, 1)D : /max(| |)D D D

(طرق تردد ميلالكالم )التعرف على مفردات 2-8

مرحلة استخراج ميزات الصوت: 2-8-1

إن استخراج خواص الصوت تعتبر أهم مرحلة في نظام تمييزالمتكلم.

اإلشارة الصوتية تحتوي على معلومات متباينة عن المتكلم وهي : إن

High level “ properties“

مثل اللهجة, طريقة الكالم )النطق(, حالة النفسية للمتكلم.....

فكير والكثير من العمل قد تم انجازه في محــاولة تطويرخوارزمية المــطابقة التي تعتمد على طرق ت

اإلنسان واإلدراك لــمعرفة المــتكلم إالأن هذه الجـــهود غير عملية, وذلـك ناتج عن صعوبة المبادئ

واإلمكانية على قياس خواص الصوت المميزة لألفراد.

التركيز على : و كان الحل األمثل

“low level” properties

مثل )تردد اهتزاز حبال الصوتية(

حيث هذه الخواص يجب أن تحقق بعض المعايير:

.مستقرة أي تتغير ببطء مع مرور الوقت

.تظهر بشكل متكرر في الكالم

.تغيرها طفيف من بيئة إلى أخرى

ة.ليست عرضة للتقليد وال تتغير وفق حالة المتكلم الصحي

.سهلة القياس


33


.ال تتأثر بالضجيج أو في حال تم في وسط نقل

بالواقع من غير المنطق أن تحقق الميزات "الخواص" كافة المعايير اآلنفة الذكر, ولكن إلى حد ما جزء

من المعايير.

خوارزمية تردد ميل: 2-8-2

هي تتميز بالكفاءة وذلك:

على مجال معروف لتواتر سمع األذن (. التشابه ) تركز

.دقة أكبر

.آلية القياس تردد ميل أكثر مرونة

.نموذج واحد ألكثر من عينة للفرد

.سرعة أعلى وحجم التخزين أقل

.تهمل أثر نبرة األصوات

.وهي تعطي أعلى أداء في تمييز المتكلم

مرشح تردد ميل: 2-8-3

( مرشح ميل1.6الشكل )

يعطى التابع بالعالقة تابع:

)(3 kH)(4 kH

)2(f)(3f

))((

)2(

111

1

iiii

i

ffff

kf

cccc

c

))((

)(2

111

1

)(

iiii

i

ffff

fk

k

cccc

c

iH

)(1

,

ii

ffk cc

(4 3)


33


(1)u

(2)u

u

من أجل نقاط الطرفية للمرشح:

نقاط الطرفية للمرشح( 2.6الشكل )

:مبدأ التحليل القصير األجل 2-0

ملي (,3)يأتي منهج تحليل اإلشارة القصير األمد من بطئ تغير إشارة , وهي تبدو ثابتة خالل فترة

ملي الستخراج المميزات وذلك وفق اآللية:في (,3)ثانية.يتم اقتطاع جزء من اإلشارة خالل جزء فترة

:(,3)تمييز المتكلم والمفردات من التوابع األكثرشيوع نعرف تابع هامينغ وهو نافذة طول ثابت

( نافذة هامينغ3.6الشكل )

بفرض(u) اإلشارة إلى فترات قصيرة تدعى األجزاء أواألطر. خرج الميكروفون, سيتم تجزيء

.بتداخل بين اإلطار والذي يليه

( كيفية تداخل األطر4.6الشكل )

i312 2

Of

13

i


33


.على كافة أجزاء اإلشارة (w)بتحريك نافذة هامينغنقوم

:استخراج ميزات كل إطار

kk

nkun w)(

)(x

(DTW) : وارزمية التشوه الزمنخ 2-8

: حسب خوارزمية الــــحساب المسافة األصغريه بين المتتاليتين

( Dynamic Time Warping ) DTW

i, و a,bلدينا متتاليتين زمنيتين jd المسافة بين النقاط is و it

: المسافة اإلقليدية 2-8-1

, | | (1, ), (1, )i j i jd a b i n j m

لحساب أصغر مسافة بين المتتاليتين: نطبق الخوارزمية:

, , 1, 1 1, 1min( , , )i j i j i j i j ija d a a a

nmaحتى 11aمسار االنزياح هو مسار عبر مصفوفة المسافة األصغرية من

كلفة االنزياح الشامل بين المتتاليتين تحدد كما يلي :

1

1 p

c iiG W

p

iWحيث عدد عناصر المسار. Pعناصر مسار االنزياح و

( 3)


34


: النتائج والحسابات ,2-1

طريقة االنقطاعات: 1-,2-1

دقة التمييز عدد الكلمات )ضجيج منخفض (

التمييز دقة )ضجيج متوسط (

دقة التمييز )ضجيج عادي (

لكنها تحتاج إلى خبرة في تدريب ولكلمات محددة وعند تغيير الكلمات نحتاج إلى تدريب جديد

: DTWطريقة مقارنة الشكل وخوارزمية الـ 2-,2-1

أسهل من حيث التعامل والتدريب ونتائج أفضل نسبيا .

طريقة تردد ميل: 3-,2-1

صعوبة نسبية في البرمجة والتدريب وزمن تنفيذ أكبر لكن نتائج مرضية عند الضجيج المتوسط

والعالي.

دقة التمييز عدد الكلمات )ضجيج منخفض (

دقة التمييز )ضجيج متوسط (

دقة التمييز )ضجيج عادي (

عدد الكلمات دقة التمييز

)ضجيج منخفض ( دقة التمييز

)ضجيج متوسط ( دقة التمييز

)ضجيج عادي (

Chapter الثالثالفصل

الفصل الثالث

اجلــزء العملــي


25

:النقاط االساسية في المشروع 3-1

يتألف المشروع من النقاط التالية:

.Power Supplyالتغذية الكهربائية .1

.Microcontrollerالمتحكم المصغر .2

.Digital Inputsالمداخل الرقمية -

.Analog Inputsالمداخل التشابهية -

.Digital Outputsالمخارج الرقمية -

.PWMمخارج الـ -

.Personal Computerالحاسوب الشخصي .3

.Serial Portالمنفذ التسلسلي -

.Voice Card Portمنفذ كرت الصوت -

.Interface Circuitsدارات الربط .4

( التالي:1-3وهذه النقاط موضحة في الشكل )

(: المخطط العام للمشروع1-3الشكل )


2

إضافة الى المتحكم المصغر PCالحاسوب الشخصي نالحظ أن العنصر األساسي في المشروع هو

Microcontroller وبما أننا قمنا في الفصل الثاني بدراسة مكونات المشروع النظرية سنقوم في هذا الفصل ،

( والتي ستقوم بشرحها بالتفصيل في هذا الفصل.1-3بدراسة مكونات المشروع العملية الموضحة بالشكل )

:التغذية الكهربائية 3-2

دارة التغذية المستخدمة مكونة من ثالثة أقسام :

.Transformersالتحويل من الجهد العالي الى الجهد المنخفض -1

.Rectifierالتقويم -2

.Smoothingالتنعيم -3

.78XX Regulatorالتنظيم عن طريق منظمات الجهد المعروفة مثل عائالت -4

ذلك .( التالي يوضح 2-3والمخطط الصندوقي )

( المخطط الصندوقي العام لدارة التغذية2-3الشكل )

و دارة التغذية المستخدمة اعقد من هذا المخطط حيث أنها تنقسم الى قسمين:

دارة تغذية المتحكم ودارات الربط وتوابعهما. -1

.PWMدارة تغذية الريليهات الكهروميكانيكية ودارة قيادة المحرك بإستخدام -2

( التي تمثل دارة التغذية للمشروع 3-3الدارة موضحة في الشكل ) و هذه

الشكل

( دارة التغذية للمشروع3-3)

حيث تستخدم منظمات الجهد في الدارات اإللكترونية عندما 12Vو 5Vحيث تم استخدام منظمات الجهد

امبير . 1نحتاج جهود خرج ثابتة ودقيقة وتيار اقل من


25

( من أجل 78XX(، حيث تستخدم العائلة )78XX, 79XXمنظمات هي العائلة )إن أشهر أنواع هذه ال

( من أجل تنظيم الجهود السالبة.79XXتنظيم الجهود الموجبة، وتستخدم العائلة )

(. يجب أن نضع 4-3إن لمنظم الجهد ثالث نقاط )مدخل، ومخرج، وأرضي( كما هو موضح في الشكل )

رتبة النانوفاراد من أجل حماية المنظم من ارتفاع الجهد المفاجئ ومن على مدخل ومخرج المنظم مكثفات من

الحاالت العابرة للتيار.

-3ويتم وضع دايود مربوط من خرج المنظم الى دخله وذلك لحماية المنظم من العناصر الردية والشكل )

( يوضح أقطاب المنظمات وكيفية وصلها مع العناصر المجاورة.4

(: أقطاب منظمات الجهود المستمرة4-3الشكل )

: ATMEGA8المتحكم المصغر 3-3

( سيتم هنا شرح كال منها.1-3كما أسلفنا إن للمتحكم طرفيات موصولة معه، موضحة في الشكل )

:Digital Inputsالمداخل الرقمية 3-3-1

أي نبعث بصفر ATMEGA8المداخل الرقمية هي عبارة عن مداخل رقمية صفرية ترسل الى المتحكم

( 5-3التي عن طريقا يتم تفعيل الخرج باستخدام الحاسوب و الشكل ) ATMEGA8منطقي الى مداخل المتحكم

مل و في حالة ضوئي لمعرفة حالة المدخل في حالة الع LEDيوضح بية كل مدخل من المداخل. حيث تم وضع

التوقف.

( بنية أحد المداخل الموصولة الى المتحكم5-3الشكل )


22

:Analog Inputsالمداخل التشابهية 3-3-2

المداخل التشابهية عبارة عن مداخل لجهود متغيرة تعبر عن متحول فيزيائي ما، يتم ارسالها الى أحد أقنية

الذي يحتوي على ثمان أقنية للمداخل التشابهية وقد تم ATMEGA8المبدل التشابهي الرقمي الخاص بالمتحكم

( التالي يوضح بنية كل دخل من 6-3شرح المبدل التشابهي الرقمي بالتفصيل سابقا في الفصل الثاني، والشكل )

المداخل التشابهية حيث يجب وصل مدخل الحساس التشابهي الى الدخل وموجب الحساس يتم وصله الى منبع جهد

الى منع الجهد الخاص بالدارة والفرق بين ذلك ولكن يجب وصل أرضي المدخل التشابهي الى أرضي خارجي أو

ضوئي لمعرفة حالة المدخل في حالة العمل و في حالة التوقف. LEDالدارة. أيضا تم وضع

( بنية أحد المداخل التشابهية6-3الشكل )

:Digital Outputsالمخارج الرقمية 3-3-3

( ألجل قيادة Relayالمخارج الرقمية عبارة عن مخارج استطاعية تستخدم المفاتيح الكهروميكانيكية )

( يمثل بنية أحد المخارج الرقمية.7-3أحمال استطاعية بتيارات عالية كالمحركات والسخانات وغيره والشكل )

( بنية أحد المخارج الرقمية7-3الشكل )


25

استخدامة لحماية الترانزستور من العناصر الردية حيث أن العناصر الردية في ( تم Diodeو أما الثنائي )

هذا المشروع ممثلة في الريليهات والمحركات وغير ذلك مما يمكن أن يوصل على مخارج الكرت. حيث يستخدم

الضوئي لمعرف حالة المخرج إذا ما كان في حال العمل أو في حالة التوقف. LEDالـ

:PWM Outعديل عرض النبضة مخارج ت 3-3-4

يستخدم مبدأ تعديل عرض النبضة في هذا المخرج من أجل قيادة المحركات المستمرة ذات اإلستطاعات

الصغيرة عن طريق تغير الجهد المطبق على طرفيها بتغير عرض النبضة ويتم ذلك بشكل برمجي حيث أن

يمتلك هذه الخاصية. ATMEGA8المتحكم

ركات ذات الإلستطاعة المتوسطة عن طريق تعديل عرض النبضة في المتحكمات يمكن التحكم بالمح

.BJTالمصغرة بإستخدام ترانزستورات استطاعية مثل ترانزستورات

يتم تعديل عرض النبضة في المتحكم عن طريق مؤقت يمكننا من خالل البرمجة بالتحكم بزمن التشغيل

في الفصل الثاني. والتوقف عن طريق مسجالت خاصة مشروحة سابقا

.PWM( يبين كيفية وصل مخرج الـ 8-3والشكل )

PWM( بنية مخرج الـ 8-3الشكل )

( تم استخدامه لحماية الترانزستور من العناصر الردية حيث أن العناصر الردية في هذا Diodeالثنائي )

وصل على مخارج الكرت. حيثالمشروع ممثلة في الريليهات والمحركات والسخانات وغير ذلك مما يمكن أن ي

الضوئي لمعرف حالة المخرج إذا ما كان في حال العمل أو في حالة التوقف. LEDتم استخدام الـ


25

:الحاسوب الشخصي 3-4

( المتحكم األساسي الذي يتم عن طريقة التحكم بالمشروع بشكل عام عن PCيمثل الحاسوب الشخصي )

، تتم هذه العملية باستخدام واجهات Microcontrollerطريق جدول التحكم المبني استنادا الى المتحكم المصغر

لكال من المنفذ التسلسلي ومنفذ الصوت. Matlabمبنية بإستخدام بيئة الماتالب

الخاصة بهذا المشروع بواجهه أساسية تنبثق منها بقية الواجهات ونوضح هنا في الشكل تم تمثيل الواجهات

( شكل الواجهه الرئيسة ونبين كيفية التعامل معها.3-11)

(: الواجهة الرئيسية للمشروع11-3الشكل )

(.12-3تظهر لنا الواجهة المبينة في الشكل ) loginبالضغط على أيقونة


25

أو كرت الصوت الكالسيكيواجهة العمل (: الواجهة الخاصة بإختيار12-3الشكل )

تي لتظهر لنا أحد النوافذ المل عليها ( يتم أختيار لواجهة التي نريد الع12-3ومن الواجهة الموضحة في الشكل )

سيتم شرحها فيما يلي.

: GUIالتحكم باستخدام واجهة 1 -3-4

يتم ارسال البيانات عبر المنفذ التسلسلي باإلعتماد على جدول التحكم الخاص Guiفي الواجهة الخاصة

عند ارسالها إليه، وسيتم ATMEGA8بالمنفذ حيث يمثل جدول التحكم الشيفرات التي يقبلها المتحكم المصغر

عرض جدول التحكم في نهاية هذا الفصل .

GUIالتحكم باستخدام واجهة ب( الواجهة الخاصة 13-3الشكل )

:GUI Component مكونات الواجهة 3-4-1-1

حتى يتم Startيتم اوال باختيار السرعة المطلوبة للمحرك وتحديد اتجاه الدوران ثم نضغط على زر

Stopارسال المعطيات الى المتحكم ويدور المحرك باالتجاه والسرعة المطلوبة وعند الضغط على زر

فيتم ارسال المعطيات الى المحرك حتى يتم قطع التغذية عنه ويتوقف عن العمل ،

كما يمكن الرجوع الى الواجهة السابقة ليتم التحكم بالمحرك بالذكاء الصنعي عن طريق الصوت .


25

:Voice Card Portمنفذ كرت الصوت 3-4-3

(. منه في معرفة اإلشارات وتحليلها )يعمل كراسم اشارة كما مر معنا سابقا أن كرت الصوت سيتم اإلستفادة

وذلك في قسم الدخل.

ويقوم أيضا بتحويل اإلشارات التي تم توليدها بشكل برمجي الى اشارات حقيقية )يعمل كمولد إشارة(.

وذلك في قسم الخرج.

ات.وارسال اإلشار( نبين الواجهة الخاصة بكرت الصوت والتي تمكننا من أستقبال 18-2وفي الشكل )

(: الواجهة الخاصة بكرت الصوت18-3الشكل )

وكما يوجد نافذة لتدريب االصوات الجديدة وتحليلها برمجيا

بتدريب االصوات(: الواجهة الخاصة 19-3الشكل )


56

:Voice card GUI componentمكونات الواجهة الخاصة بكرت الصوت 3-4-3-1

لم يتم اختيار خيار التشغيل ثانية فقط إذا 2عند الضغط على زر التشغيل يقوم البرنامج بتسجيل الصوت لمدة

و عند axes المحكي وإخراج الكلمة المحكية ورسم ميزتها على الدائم وبعد ذلك يقوم البرنامج بمعالجة الصوت

موجود لجعل ثانية فقط ولكن هذا االختيار 2خاص فإن البرنامج يعمل على تسجيل الصوت لمدة اختيار الخيار

فقط البرنامج يعمل فقط على صوت شخص معين هو نفسه الذي درب الشبكات

comالمحكية عن طريق منفذ الـ عند ضغط على اختيار إرسال األوامر للمحرك فإن البرنامج يرسل الكلمة

متصلة مع المحرك رة مالئمة خارجية هي بدورهالمعالجتها في دا

يها الثانية حيث أننا نختار الكلمة المراد تدريب البرنامج عل اآلن عند ضغط زر نافذة التدريب تخرج لدينا الواجهة

axesعلى الـ ثانية ويرسم ميزاتها 2على الزر تسجيل حيث يقوم البرنامج بتسجيل الصوت لمدة ومن ثم نضغط

لذي تم مباشرة بعد التسجيل بإسماعك الملف الصوتي ا وعند اختيار الخيار سماع التسجيل يقوم البرنامجالمجاورة

لمختارة ا المسجل نضغط على زر تدريب وعندها نقوم قد دربنا البرنامج على الكلمة تسجيله وإذا أعجبنا الصوت

يتناسب لمة نقوم بتعديل اسم األمر الصوتي لإذا ضغطنا على زر تعديل اسم الك ونكرر العملية على مختلف األوامر

. مع حاجتنا التي نريدها من البرنامج

: المخطط المنهجي لبرمجة الواجهة الخاصة بكرت الصوت 3-4-3-2

( المخطط المنهجي لبرمجة الواجهة الخاصة بكرت الصوت.21-3يبين الشكل )

المنهجي لبرمجة الواجهة الخاصة بكرت الصوت(: المخطط 21-3الشكل )


56

:دارات الربط 3-5

دارات الربط هي عبارة عن دارات وسيطية تقوم بمالئمة جزء من الدارة أو المشروع مع الجزء اآلخر.

:Using Interface Circuitsدارات الربط المستخدمة 3-5-1

: للمالئمة nexusوحدة نواة 2

الدارة الوحيدة المستخدمة في هذا المشروع من أجل المالئمة هي

والتي تقوم بالمالئمة بين المنفذ التسلسلي الذي ، nesusالدارة

V 5و بين دارة المتحكم والتي تعمل على V 12يعمل على

ولقد تم شرحها بالتفصيل في الفصل االول.

الرسال المعلومات بشكل غير متزامن TXDتم استخدام قطب الستقبال المعلومات غير المتزامنة ،والقطب RXDوالقطب RTS طلب االرسال الى الطرفية االخرى )اشارة العالن

والقطب Volts 5.25-3.3الذي يتراوح الجهد بين VCC،وباالضافة الى قطبي التغذية مصافحة ( . GNDاالرضي

:الدارة الرئيسية للمشروع 3-6

( الدارة الرئيسية للمشروع والتي تحتوي على كافة المكونات التي ذكرناها سابقا في 23-3يبين الشكل )

الفصل.هذا


55

(: الدارة الرئيسية للمشروع23-3الشكل )


5

:مخطط الدارة المطبوعة للمشروع 3-8

المطبوعة للمشروع.( مخطط الدارة 24-3يبين الشكل )

(: مخطط الدارة المطبوعة للمشروع24-3الشكل )


55

:دارة المشروع الحقيقية 3-9

رة المشروع الحقيقية.ا( شكل د25-3يبين الشكل )

Results النتائج واحلسابات

56


: النتائج

تشتهر هذه الكروت بشكل كبير في معامل صناعة النسيج و الطباعة والصباغة حيث أن هذه

انتاجها المعامل تحتاج الى بارامترات مختلفة باستمرار الن تطبيقاتها دائما متغيرة بتغير القطعة التي يتم

وبالتالي فإن هذا الكرت مناسب بشكل كبير للعمل في مجال النسيج والتطريز والطباعة .

يمكن عن طريق هذا الكرت تحقيق االمور التالية:

يمكن عن طريق هذا الكرت قيادة االالت والمعدات ذات االستطاعة العالية جدا وذلك بقيادة .1

ن طريق هذا الكرت وبالتالي يمكن قيادة أي آله ( عContactorsالواصالت الكهرومغناطيسية )

أو أي تطبيق مهما كانت استطاعته عن طريق هذا الكرت.

قيادة المحركات المستمرة ذات اإلستطاعات الصغيرة عن طريق هذا الكرت كما في مشروعنا عن .2

طريق التحكم بعرض النبضة ويمكن تطوير هذا المخرج لقيادة المحركات ذات االستطاعات

لكبيرة نسبيا بإستخدام ترانزستورات استطاعية وسيتم توضيح هذه النقطة في آفاق تطوير هذا ا

المشروع.

يمكن أن يعمل هذا الكرت بمداخل تشابهية ومداخل رقمية حسب التطبيق المستخدم وذلك بوصل .3

لخرج الحساسات أو المفاتيح أو الكباسات الى المدخل المطلوب وعن طريق الحاسوب يتم تشغيل ا

المطلوب إعتمادا على الدخل الحالي او اظهار قيم المتحول في حال كان المدخل عبارة عن اشارة

قادمة من متحول فيزيائي متغير مع الزمن مطلوب معرفة قيمته كالحرارة مثال.

تحليل االشارات التشابهية عن طريق كرت الصوت و بالتالي لن نكون بحاجة الى راسم اشارة من .4

ليل االشارات الن هذا الكرت مزود براسم اشارة برمجي يأخذ االشارات من قنوات الدخل أجل تح

لكرت الصوت ويقوم بتحليلها و معرفة نوعها و جميع بارامتراتها وبما أن كرت الصوت مزود

بمبدل تشابهي رقمي ذو دقة عالية بالتالي فإن التحليل عن طريق كرت الصوت ال يخلف كثيرا

راسم اشارة بل قد يفوق بعض رواسم اإلشارة من حيث الدقة.عن استخدام

توليد اشارات مختلفة عن طريق استخدام قنوات الخرج لكرت الصوت حيث أن تكوين أو انشاء .5

االشارات في الحاسب بشكل برمجي امرا ليس بالصعب باستخدام لغات البرمجة المختلفة وخاصة

ن تحويل هذه اإلشارات من إشارات ناعمة أو وعن طريق منفذ الصوت يمك Matlabبرنامج

( الى اشارات حقيقية عن طريق منفذ كرت الصوت.Soft Signalsبرمجية )

لقيادة هذا الكرت وهي: Matlabتم استخدام واجهات برمجية بإستخدام برنامج الـ .6

. Serial port GUIواجهة العمل على المنفذ التسلسلي -


55


. Voice card GUIواجهة العمل على كرت الصوت -

: الخبرات العلمية والعملية المكتسبة

بما انه تم في هذا المشروع دراسة وتصميم كرت تحكم لالغراض الصناعية فقد تم تصميم بورد

متطور متعدد االغراض يحتوي على عدد من العناصر المختلفة فقد اكتسبت خبرة في االمور التالية:

في مجال البرمجة: -1

من خالل Cالخاص ببرمجة المتحكمات المصغرة بإستخدام لغة Arduino Cبرنامج -

التعامل مع مكتبيات جديدة وتوابع ايضا جديدة فقد استفدنا في مجاالت متعددة وخاصة في

عملية تحليل وكشف األخطاء.

تتعامل مع الكرت الذي تم تصميمة. Matlabبإستخدام GUIبرمجة واجهات -

في مجال التصميم: -2

RS232 (Serial Port. )تعامل مع المنفذ التسلسلي ال -

( بإدخال اشارات تشابهية واشارات رقمية Voice Cardالتعامل مع منفذ كرت الصوت ) -

وتحليل هذه اإلشارات .

وهي RS232التي تتعامل مع المنفذ التسلسلي UARTالتعامل مع وحدة االتصال التسلسلية -3

.ATMEGA8احدى طرفيات المتحكم المصغر

من أجل PWMللحصول منه على مخرج تعديل عرض النبضة التعامل مع المؤقت عداد -4

قيادة المحركات المستمرة ذات اإلستطاعات الصغيرة والمتوسطة نسبيا.

.Eagleوالتعامل مع الطبقات في برنامج Eagleالتعامل مع برنامج رسم الدارات -5

عملية التزامن بين الدارة والحاسوب والصعوبات المشاكل التي واجهتنا في أثناء التصميم وهي -6

التي واجهتنا تم األستفادة منها بشكل كبير وخاصة من الناحية العملية.


56


آفاق التطوير:

بما أن المشروع المدروس عبارة عن كرت تحكم بجميع امكانيات التحكم فيمكن تطوير هذا الكرت بشكل

بعضها فيما يلي: كبير ومن نواحي كثيره حسب الطلب ونوضح

تفعيل المخارج تشابهية بحيث يمكن عن طريقها قيادة الحموالت التشابهية أو التحكم بالتطبيقات .1

التي تحتاج الى جهود متغيرة.

و صيانة (Ethernet) وضع نظام أو دارة اضافية من أجل التحكم عن طريق االنترنت .2

برمجيات المشروع عن طريق االتصال بالشركة الصانعة.

وضع شبكة بين هذا الكرت ومثيله من الكروت أو أيا من األنظمة التي تستخدم المتحكم المصغر .3

المتزامنه ذات السرعة العالية من أجل تحقيق: USARTعن طريق وحدة

كلفة أقل باستخدام حاسوب شخصي وحيد للتحكم بجميع الكروت وذلك باستخدام نظام -

Master/Slave.

ذلك الن استخدام الشبكات يتيح لنا خيارات اكثر.ترتيب و تنسيق العمل و -

كلفة أقل حيث أن هذه الكروت ال تكلف كثيرا مقارنة بغيرها من األنظمة المعقدة كالمتحكمات -

القابلة للبرمجة والتي ال تناسب التطبيقات المختلف التي تتغير بتغير القطعة المطلوب انتاجها

كما في معامل الغزل والنسيج.

ارة مالئمة لكرت الصوت يمكن عن طريقها تخفيض االشارات العالية ألن كرت الصوت تصميم د .4

يعمل على جهود منخفضة.

لقيادة محركات ذات استطاعة متوسطة أو كبيرة و ذلك بإستخدام PWMتطوير مخرج الـ .5

أو عن طريق استخدام دارة إلكترونية استطاعية مثل دارة BJTترانزستورات استطاعية من نوع

دارلنغتون أو استخدم مضخمات استطاعية او استخدام الترياك.

. تطوير المشروع بطريقة للتدريب على عدد كلمات أكبر .6

للتعرف على الكلمات المتصلة . HMMاستخدام طرق تحليلية مثل .7

تطوير المشروع للتنقيب على كلمات معينة . .8

ب الصوت (.استخدام المشروع للتعرف على بصمة الصوت أي ) تمييز صاح .9

CNCتطوير هذا المشروع بدارة قيادة للمحركات الخطوية بمخارج متعدده من أجل قيادة آالت


56


العلمية :المراجع

http://arduino.cc

www.mathworks.com

.جامعة حلبمحاضرات – (2الصناعية )االلكترونيات -عماد الروح د

2009منشورات جامعة حلب –( 2في نظم التحكم )برمجيات متقدمة -د.فتوح انس

الذكاء االصطناعي والشبكات العصبية -د. الشرقاوي محمد علي

المنتدى العلمي للهندسة الكهربائية واإللكترونية

بحث بعنوان مقدمة عن الذكاء الصنعي بقلم المهندس حسين الرويمحلقة

http://arduino.cc/

http://www.mathworks.com/

Engineering

The design card for the purposes of control and control by using voice