إنشاء لعبة أضواء باستخدام برنامج سكراتش وحاسوب راسبيري باي

سنتعلم في هذا المقال كيفية تنفيذ مشروع باستخدام أرجل الدخل والخرج GPIO pins لراسبيري باي وذلك لصنع آلات بسيطة.

سنوصل أسلاكًا وأضواءً مع راسبيري باي، وذلك لصنع دارة كهربائية بسيطة، ثم نربطها مع لعبة حاسوب لإتمام مهمتنا وهي إيجاد القنفذ المتخفي. إليك صورة عن مشروع الحوسبة النهائي الذي ستنفذه ومهمتك الأساسية فيه هي إيجاد القنفذ عبر تحريك اللاعب بواسطة مفاتيح الأسهم، وسيضيء ضوء الليد LED عندما تقترب من القنفذ.

ستحتاج خلال هذا المقال إلى:

• عتاديات:
  1. حاسوب راسبيري باي.
  2. أسلاك توصيل jumper cables ذات نهايات أنثى/أنثى (عدد 3).
  3. ثنائي باعث للضوء Light Emitting diode، واختصارًا ضوء ليد LED.
  4. مقاومة resistor (يُفضل اختيار مقاومة ذات قيمة منخفضة).
• برمجيات: برنامج سكراتش الإصدار الثالث Scratch 3- وهنا يجب التنويه أنه لا يمكن إكمال هذا المشروع باستخدام محرر سكراتش عبر الإنترنت، ويجب إكماله باستخدام إصدار سطح المكتب من سكراتش بعد تثبيته على راسبيري باي.
• تحميلات: نزل مشروع سكراتش الكامل من هنا أو تجده من الملف الخاص بالمرفقات الذي تجده أيضًا عند نهاية المقال.

ستتعلم في هذا المقال:

1. كيفية توصيل دارة بسيطة مع لوحة راسبيري باي.
2. كيفية استخدام ضوء ليد مع راسبيري باي وبرنامج سكراتش.

اختبار الدارة

ستوصل في هذه الخطوة مقاومة وضوء ليد إلى أرجل الدخل والخرج GPIO في راسبيري باي لاختبار عمل الدارة.

يرمز المصطلح GPIO إلى أرجل الدخل والخرج ذات الأغراض العامة General Purpose Input/Output، وتسمح هذه الأرجل بإنشاء آلات بسيطة عن طريق إرسال إشارة كهربائية من إحدى الأرجل عبر سلك توصيل، إلى جهاز ما (مثل المقلومة أو ضوء الليد) ثم إلى أحد أرجل التأريض في راسبيري باي لإكمال الدارة. يمكن برمجة الدارة بواسطة الكتل البرمجية التي يقدمها برنامج سكراتش.

يجب أن يكون لأسلاك التوصيل نهايات مجوفة، أي من النوع أنثى، ليتم إدخالها فوق الأرجل.

أولًا، وَصّل سلك توصيل ذو نهايات أنثى-أنثى إلى الرجل رقم واحد. تكون هذه الرجل في حالة عمل دائمًا وتزود كل ما يوصل إليها باستطاعة مقدارها 3 فولت.

ثم أدخل الطرف الطويل لضوء الليد في النهاية الحرة من سلك التوصيل، ثم وصل الطرف القصير مع سلك توصيل ثاني.

ثانيًا، أدخل أحد طرفي مقاومة في النهاية الحرة لسلك التوصيل الثاني، ثم أدخل الطرف الثاني للمقاومة في سلك توصيل آخر. تعمل المقاومة على التحكم في التيارات الكهربائية المارة في الدارة وبالتالي تحمي ضوء الليد من الاحتراق.

ثالثًا، أكمل الدارة عبر توصيل الطرف الحر من سلك التوصيل إلى الرجل رقم ستة، وهي رجل التأريض. لاحظ أنه حالما تغلق الدارة سيضيء الليد!

أخيرًا، في حال لم يضيء الليد، تأكد من توصيل الطرف الطويل لضوء الليد إلى الرجل رقم واحد وهي رجل الخرج، وتوصيل الطرف القصير إلى رجل التأريض وهي الرجل رقم ستة. تذكر أن الليد يعمل باتجاه واحد (حيث أن الطرف الطويل يمثل القطب الموجب، والطرف القصير يمثل السالب).

تحقق بعد ذلك من أن جميع التوصيلات ثابتة ومدخلة بشكل صحيح، ثم بدل الليد بآخر إذا لم يضيء، لأنه قد يكون تالفًا. سنوصل الدارة في الخطوة التالية إلى أحد أرجل التحكم بحيث يمكننا التحكم بها باستخدام الشيفرة.

كتابة الشيفرة

سنوصل الدارة في هذه الخطوة إلى أحد أرجل الخرج ونتحكم بها باستخدام ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics في برنامج سكراتش.

جربنا دارتنا وهي تعمل بشكل سليم، وضوء الليد يعمل؛ لكننا نريد ربطه ببرنامج سكراتش ليضيء عند تنفيذ أحداث معينة، ولإنجاز ذلك يجب توصيل الليد إلى أحد أرجل الخرج على لوحة راسبيري باي.

أولًا، انزع سلك التوصيل من الرجل رقم 1 ووصله إلى رجل أخرى، استخدمنا الرجل رقم 21 بسبب سهولة الوصول إليها، ولكن يمكنك استخدام أي من الأرجل العامة المرقمة General Purpose (اختصارًا GP) على لوحة راسبيري باي.

لاتنسى تغيير رقم الرجل في كل الشيفرة إذا استخدمت رجل غير الرجل رقم 21.

ثانيًا، نزل مشروع سكراتش من هنا أو من المرفقات نهاية المقال ثم افتحه، واختر خلفيةً مناسبةً للمنصة Stage، ثم لاحظ ظهور السكربت التالي على الشاشة:

ثالثًا، أضف الكتل البرمجية الجاهزة التالية باستخدام ملحق الإلكترونيات البسيطة Simple Electronics إلى كتلة تعليمة if بحيث يضيء الليد إذا كانت المسافة distance أصغر من 10، أما إذا كانت المسافة غير ذلك else فإنه ينطفئ.

أخيرًا، انقر على زر العلم الأخضر لتشغيل الشيفرة وانطلق في مهمة البحث عن القنفذ! ولا تنسى حفظ المشروع.

اختبر معلوماتك

انعش ذاكرتك واختبر معلوماتك بالإجابة عن الأسئلة التالية:

1. السؤال الأول: يُعد فحص الدارة عند توصيل ليد ومقاومة إلى لوحة الراسبيري باي أمرًا ضروريًا، اشرح كيف يتم ذلك؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: بما أن التيار يسري من رجل التغذية ذات جهد 3 فولت عبر المقاومة إلى رجل التأريض GND، إذًا يجب توصيل الطرف الطويل من الليد إلى رجل التغذية والطرف القصير إلى رجل التأريض GND ووصل مقاومة بينهما.

2. السؤال الثاني: أي من ملحقات سكراتش استخدمناها للتحكم بضوء الليد في مشروعنا؟

(حاول تذكر ما تعلمناه قبل الإطلاع على الإجابة أدناه)

الإجابة الصحيحة هي: ملحق الإلكترونيات البسيطة Raspberry Pi Simple Electronics والذي يعد أسهل ملحق للتعامل مع أرجل الدخل والخرج العامة GPIO.

3. السؤال الثالث:

أضف الكتل البرمجية اللازمة إلى السكربت التالي لجعل الليد يضيء عندما تتلامس الكائنات في واجهة سكراتش، وينطفىء خلاف ذلك.

اقتباس

عند الضغط على العلم الأخضر إذا كان الكائن يلامس كائنًا آخر إذًا… وإلا…

الإجابة الصحيحة هي: أضف الكتلة

اقتباس

شغل الليد (21) وإلا أطفئ الليد (21)

ختامًا

تهانينا! لقد أتممت مشروعك الأول باستخدام حاسوب راسبيري باي و برنامج سكراتش. يمكنك إضافة تحسينات إلى المشروع كإضافة أصوات sounds عند إيجاد القنفذ، أو إضافة ليد آخر وبرمجته ليضيء عندما تبتعد عن القنفذ، أطلق العنان لخيالك!

ننصحك بتنفيذ مشروع لعبة تخفيف التوتر باستخدام سكراتش كخطوتك التالية، حيث ستتعلم فيه كيفية استخدام المدخلات الإلكترونية مع سكراتش!

إذا واجهت مشاكل مع راسبيري باي فيمكنك الحصول على الدعم والمساعدة عبر إضافة سؤالك في قسم الأسئلة والأجوبة في أكاديمية حسوب

ترجمة -وبتصرف- للمقال An LED Game من الموقع الرسمي لراسبيري باي.

اقرأ أيضًا

• تجميع راسبيري باي والتحضير لاستعماله
• جولة في راسبيان: نظام تشغيل راسبيري باي
• البرمجة باستخدام لغة بايثون في تطبيقات راسبيري باي