בינה מלאכותית RB108-12 : פיתוח מעגל אלקטרוני – על ידי בינה מלאכותית

(מיקרו־בקר) הוא “מחשב קטן על שבב”: מעבד + זיכרון + חומרות תקשורת (UART/I2C/SPI), טיימרים, ADC וכו’.

מה זה פינים (Pins)

הפינים הם הרגליים החשמליות של השבב/מודול.
יש כמה סוגים עיקריים:
- VCC / 3.3V ו-GND: הזנת מתח ואדמה.
- GPIO: כניסה/יציאה דיגיטלית כללית (לקרוא כפתור, להדליק LED, להפעיל טרנזיסטור).
- פונקציות מיוחדות: UART (TX/RX), I2C (SDA/SCL), SPI (MOSI/MISO/SCK/CS), PWM, ADC (אנלוגי), לפעמים DAC.
- פיני “Boot/Strap”: קובעים מצב אתחול/צריבה בזמן הדלקה.

מה זה “צריבה” (Flashing) של תוכנה

זו כתיבה של קובץ תוכנה (Firmware) לזיכרון לא-נדיף (Flash) של המיקרו־בקר.
זה לא “שורף” פיזית; זו כתיבה לזיכרון פנימי/חיצוני.
בדרך כלל עושים את זה דרך USB-Serial (מתאם UART) או דרך USB מובנה, ולעיתים דרך JTAG.

מה זה ESP32

משפחה של מיקרו־בקרים של Espressif עם Wi-Fi + Bluetooth.
נפוץ בפרויקטים כי הוא חזק, זול, והרבה פריפריות.
“מודול” ESP32 (כמו WROOM) כולל גם את ה-ESP32 וגם שבב Flash חיצוני על אותו מודול.

איפה נשמרת התוכנה ב-ESP32

התוכנה שאתה כותב נשמרת בזיכרון Flash (בדרך כלל Flash חיצוני על המודול, לא בתוך הליבה עצמה).
בזמן ריצה:
- חלק מהקוד יכול לרוץ ישירות מה-Flash (Execute-In-Place) או להיטען ל-RAM לביצועים.
- המשתנים הזמניים נמצאים ב-RAM (נמחקים בכיבוי).
יש גם ROM פנימי קבוע במעבד עם “Boot ROM” שמתחיל את האתחול ותומך במצב צריבה.
נתונים שצריכים להישמר אחרי כיבוי (הגדרות) נשמרים ב-Flash (למשל NVS) או במחיצות ייעודיות.

איך הצריבה מתבצעת בפועל (בגדול)

בעת Reset/הדלקה, ה-Boot ROM בודק “Strap pins” (למשל GPIO0) כדי לבחור מצב.
אם מצב צריבה: הוא מקבל תוכנה דרך UART/USB וכותב אותה ל-Flash.
אם מצב רגיל: הוא טוען את ה-Bootloader מה-Flash, ואז ה-Bootloader מעלה את האפליקציה מה-Flash.

סוגי יציאות/כניסות במיקרו־בקר (MCU)

דיגיטלי GPIO

קלט דיגיטלי (Digital Input): קורא רק 0 או 1 (LOW/HIGH).
דוגמה: כפתור.
פלט דיגיטלי (Digital Output): מוציא 0 או 1.
דוגמה: הדלקת LED או הפעלת ריליי/טרנזיסטור.

דוגמה כפתור (קלט דיגיטלי)

חיבור נפוץ: כפתור בין הפין ל-GND, ומפעילים Pull-Up פנימי.
כשהכפתור לא לחוץ: הפין “1”
כשהכפתור לחוץ: הפין “0”

דוגמה LED (פלט דיגיטלי)

LED עם נגד טורי (למשל 220–1kΩ) בין הפין ל-GND (או להפך).
הפין על “1” מדליק, “0” מכבה (תלוי בחיבור).

אנלוגי (ADC / DAC)

ADC (Analog to Digital Converter): קורא מתח רציף ומחזיר מספר.
דוגמה: פוטנציומטר, חיישן אור, מד מתח סוללה דרך מחלק נגדים.
למשל: 0V → 0, 3.3V → מקסימום (תלוי ברזולוציה).
DAC (Digital to Analog Converter) אם קיים: מוציא מתח “אנלוגי” אמיתי.
(ברוב המקרים משתמשים ב-PWM במקום DAC.)

PWM (דיגיטלי “חצי אנלוגי”)

זה פלט דיגיטלי שמחליף מהר בין 0/1 ביחס זמן משתנה (Duty Cycle).
שימושים:
- עמעום LED
- שליטה במהירות מנוע DC (דרך דרייבר/טרנזיסטור)
- יצירת אות לסרבו (בדרך כלל פולסים בקצב קבוע)

ממשקי תקשורת (לא “אנלוגי/דיגיטלי” פשוט)

UART: תקשורת סדרתית (TX/RX) למשל למחשב/מודול GPS.
I2C: שני חוטים (SDA/SCL) לחיישנים רבים.
SPI: מהיר יותר (MOSI/MISO/SCK/CS) למסכים, זיכרונות וכו’.

דוגמאות שימוש מעשיות

א) קריאת כפתור והדלקת LED

GPIO כקלט עם Pull-Up, GPIO כפלט.
לוגיקה: אם הכפתור לחוץ → LED נדלק.

ב) הפעלת מנוע DC
אי אפשר לחבר מנוע ישירות לפין של MCU, בגלל:

זרם: פין MCU מסוגל לספק מעט מאוד (עשרות mA במקרה הטוב), מנוע דורש הרבה יותר.
רעש וחזרה חשמלית: מנוע הוא עומס אינדוקטיבי ויוצר “קפיצות מתח” (Back-EMF) שמסכנות את המיקרו.
מתח: מנוע יכול להיות 6V/12V וה-MCU עובד 3.3V.

לכן צריך דרייבר למנוע (Motor Driver)

מה זה דרייבר למנוע ולמה הוא נדרש
דרייבר מנוע הוא “מתווך כוח” בין המיקרו למנוע:

מקבל אותות בקרה קטנים מהמיקרו (ON/OFF, כיוון, PWM)
מספק למנוע זרם ומתח גבוהים ממקור הכוח
מגן על המיקרו מפיקים ורעש (דיודות/מנגנוני הגנה)
מאפשר שליטה בכיוון סיבוב (H-Bridge) ומהירות (PWM)

סוגים נפוצים

טרנזיסטור MOSFET יחיד + דיודת Flyback: להפעלה/כיבוי ומהירות לכיוון אחד (מנוע DC).
H-Bridge: שליטה גם בכיוון וגם במהירות (למשל TB6612FNG, L298N, DRV8833).
דרייבר למנוע צעד (Stepper): כמו A4988/DRV8825.
בקר ESC למנועי Brushless: זה דרייבר ייעודי למנועי BLDC.

דוגמה פשוטה להפעלת מנוע DC

MCU מוציא PWM לפין “EN” בדרייבר.
MCU מוציא שני פינים “IN1/IN2” לקביעת כיוון.
ספק כוח של המנוע מתחבר לדרייבר, והדרייבר למנוע.

דוגמאות לפרויקטים בעזרת מיקרו בקר

חלק 1: פיתוח תוכנה למקרו בקר ואלקטרוניקה

חלק 2: הוספת מסך ודרייבר תוכנה EPS32 – OLED למיקרו בקר ESP3

חלק 3:

מה עושה הקוד :

הקוד הוא תוכנית Arduino ל-ESP32-S3 שמחליפה מצב של שני פינים כל חצי שנייה, כך שהם תמיד הפוכים אחד לשני.

מה קורה בפועל

הגדרות בתחילת הקוד

PIN1 = 1 זה GPIO1
LED2 = 2 זה GPIO2 (מחובר אליו LED לפי ההערה)

setup() רץ פעם אחת אחרי הדלקה/Reset

pinMode(PIN1, OUTPUT); מגדיר את GPIO1 כפלט
pinMode(LED2, OUTPUT); מגדיר את GPIO2 כפלט
digitalWrite(PIN1, LOW); מתחיל עם GPIO1 כבוי (0V)
digitalWrite(LED2, HIGH); מתחיל עם GPIO2 דלוק (3.3V)
כלומר: בתחילת העבודה PIN1=OFF ו-LED2=ON

loop() רץ בלולאה אינסופית
מחזור 1:

PIN1 נהיה HIGH (נדלק)
LED2 נהיה LOW (נכבה)
delay(500) מחכה 500ms

מחזור 2:

PIN1 נהיה LOW (נכבה)
LED2 נהיה HIGH (נדלק)
delay(500) מחכה 500ms

תוצאה

GPIO1 נדלק/נכבה בקצב 1Hz (חצי שנייה ON, חצי שנייה OFF).
GPIO2 עושה בדיוק ההפך: כשה-GPIO1 ON אז ה-LED כבוי, וכשה-GPIO1 OFF אז ה-LED דלוק.

הערה חשובה
ב-ESP32-S3 לא בכל לוח מומלץ להשתמש ב-GPIO1/2 בלי לבדוק: לעיתים הם משמשים ל-UART/USB או פונקציות Boot בלוחות מסוימים. אם יש בעיה בצריבה/Serial, תבחר פינים אחרים (למשל 4,5,6,7 תלוי בלוח).

קוד :

#include <Arduino.h>                     // Arduino core for ESP32-S3

const int PIN1 = 1;                      // GPIO1 output
const int LED2 = 2;                      // GPIO2 output (LED here)

void setup() {                           // Runs once
  pinMode(PIN1, OUTPUT);                 // Set GPIO1 as output
  pinMode(LED2, OUTPUT);                 // Set GPIO2 as output

  digitalWrite(PIN1, LOW);               // Start: PIN1 OFF
  digitalWrite(LED2, HIGH);              // Start: LED2 ON (opposite of PIN1)
}

void loop() {                            // Runs forever
  digitalWrite(PIN1, HIGH);              // PIN1 ON
  digitalWrite(LED2, LOW);               // LED2 OFF (inverse of PIN1)
  delay(500);                            // Wait 500 ms

  digitalWrite(PIN1, LOW);               // PIN1 OFF
  digitalWrite(LED2, HIGH);              // LED2 ON (inverse of PIN1)
  delay(500);                            // Wait 500 ms
}

#include <Arduino.h> // Arduino core for ESP32-S3

const int PIN1 = 1; // GPIO1 output

const int LED2 = 2; // GPIO2 output (LED here)

void setup() { // Runs once

pinMode(PIN1, OUTPUT); // Set GPIO1 as output

pinMode(LED2, OUTPUT); // Set GPIO2 as output

digitalWrite(PIN1, LOW); // Start: PIN1 OFF

digitalWrite(LED2, HIGH); // Start: LED2 ON (opposite of PIN1)

}

void loop() { // Runs forever

digitalWrite(PIN1, HIGH); // PIN1 ON

digitalWrite(LED2, LOW); // LED2 OFF (inverse of PIN1)

delay(500); // Wait 500 ms

digitalWrite(PIN1, LOW); // PIN1 OFF

digitalWrite(LED2, HIGH); // LED2 ON (inverse of PIN1)

delay(500); // Wait 500 ms

}

diagram.json

{
  "version": 1,
  "author": "יניב מאור",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    {
      "type": "wokwi-breadboard-half",
      "id": "bb2",
      "top": 140.1,
      "left": -150.3,
      "rotate": 90,
      "attrs": {}
    },
    { "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 73.02, "left": -239.86, "attrs": {} },
    {
      "type": "wokwi-led",
      "id": "led1",
      "top": 162,
      "left": 64.2,
      "rotate": 90,
      "attrs": { "color": "red" }
    },
    {
      "type": "wokwi-resistor",
      "id": "r1",
      "top": 176.26,
      "left": -10.71,
      "attrs": { "value": "1000" }
    },
    { "type": "wokwi-potentiometer", "id": "pot1", "top": -23.68, "left": -215.51, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-servo", "id": "servo1", "top": -46.28, "left": -8.28, "attrs": {} }
  ],
  "connections": [
    [ "esp:TX0", "$serialMonitor:RX", "", [] ],
    [ "esp:RX0", "$serialMonitor:TX", "", [] ],
    [ "esp:3V3", "bb2:bp.12", "red", [ "v0" ] ],
    [ "esp:GND.1", "bb2:bn.11", "black", [ "h0" ] ],
    [ "bb2:bn.7", "bb2:9b.i", "black", [ "h0" ] ],
    [ "esp:D2", "bb2:10t.b", "green", [ "h139.39", "v-171.04" ] ],
    [ "led1:A", "bb2:10t.a", "", [ "$bb" ] ],
    [ "led1:C", "bb2:9t.a", "", [ "$bb" ] ],
    [ "r1:1", "bb2:9b.g", "", [ "$bb" ] ],
    [ "r1:2", "bb2:9t.c", "", [ "$bb" ] ],
    [ "pot1:GND", "bb2:bn.1", "black", [ "v10.81", "h-41.92" ] ],
    [ "pot1:VCC", "bb2:bp.1", "red", [ "v17.27", "h-49.74" ] ],
    [ "pot1:SIG", "esp:D32", "green", [ "v47.06", "h-67.33", "v62.15" ] ],
    [ "bb2:bn.2", "servo1:GND", "black", [ "h35.95", "v-110.68" ] ],
    [ "bb2:bp.4", "servo1:V+", "red", [ "h43.73", "v-117.49" ] ],
    [ "esp:D4", "servo1:PWM", "yellow", [ "h33.8", "v-153.5", "h49.31" ] ]
  ],
  "dependencies": {}
}

{

"version": 1,

"author": "יניב מאור",

"editor": "wokwi",

"parts": [

{

"type": "wokwi-breadboard-half",

"id": "bb2",

"top": 140.1,

"left": -150.3,

"rotate": 90,

"attrs": {}

{ "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 73.02, "left": -239.86, "attrs": {} },

{

"type": "wokwi-led",

"id": "led1",

"top": 162,

"left": 64.2,

"rotate": 90,

"attrs": { "color": "red" }

{

"type": "wokwi-resistor",

"id": "r1",

"top": 176.26,

"left": -10.71,

"attrs": { "value": "1000" }

{ "type": "wokwi-potentiometer", "id": "pot1", "top": -23.68, "left": -215.51, "attrs": {} },

{ "type": "wokwi-servo", "id": "servo1", "top": -46.28, "left": -8.28, "attrs": {} }

"connections": [

[ "esp:TX0", "$serialMonitor:RX", "", [] ],

[ "esp:RX0", "$serialMonitor:TX", "", [] ],

[ "esp:3V3", "bb2:bp.12", "red", [ "v0" ] ],

[ "esp:GND.1", "bb2:bn.11", "black", [ "h0" ] ],

[ "bb2:bn.7", "bb2:9b.i", "black", [ "h0" ] ],

[ "esp:D2", "bb2:10t.b", "green", [ "h139.39", "v-171.04" ] ],

[ "led1:A", "bb2:10t.a", "", [ "$bb" ] ],

[ "led1:C", "bb2:9t.a", "", [ "$bb" ] ],

[ "r1:1", "bb2:9b.g", "", [ "$bb" ] ],

[ "r1:2", "bb2:9t.c", "", [ "$bb" ] ],

[ "pot1:GND", "bb2:bn.1", "black", [ "v10.81", "h-41.92" ] ],

[ "pot1:VCC", "bb2:bp.1", "red", [ "v17.27", "h-49.74" ] ],

[ "pot1:SIG", "esp:D32", "green", [ "v47.06", "h-67.33", "v62.15" ] ],

[ "bb2:bn.2", "servo1:GND", "black", [ "h35.95", "v-110.68" ] ],

[ "bb2:bp.4", "servo1:V+", "red", [ "h43.73", "v-117.49" ] ],

[ "esp:D4", "servo1:PWM", "yellow", [ "h33.8", "v-153.5", "h49.31" ] ]

"dependencies": {}

}

תרגיל כיתה 1 : פיתוח תוכנה ואלקטרוניקה בעזרת בינה מלאכותית

נתון המערכת הבאה :

קישור לסימולטור של המעגל : https://wokwi.com/projects/452940039931262977

1.נתח בעזרת בינה מלאכותית התוכנה עושה העבר את קוד התוכנה לבינה מלכותית

2.בקש הסבר על כל שורת קוד – ומה התוכנה עושה

3.נתח דרך הבינה מלאכותית באיזה ערכים הלד נידלק ואיזה ערכים הלד נכבה

4. העתק לבינה מלאכותית את הסמכה האלקטרונית של המעגל הבאה

{
  "version": 1,
  "author": "יניב מאור",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    {
      "type": "wokwi-breadboard-half",
      "id": "bb2",
      "top": 140.1,
      "left": -150.3,
      "rotate": 90,
      "attrs": {}
    },
    { "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 73.02, "left": -239.86, "attrs": {} },
    {
      "type": "wokwi-led",
      "id": "led1",
      "top": 162,
      "left": 64.2,
      "rotate": 90,
      "attrs": { "color": "red" }
    },
    {
      "type": "wokwi-resistor",
      "id": "r1",
      "top": 176.26,
      "left": -10.71,
      "attrs": { "value": "1000" }
    },
    { "type": "wokwi-potentiometer", "id": "pot1", "top": -23.68, "left": -215.51, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-servo", "id": "servo1", "top": -46.28, "left": -8.28, "attrs": {} }
  ],
  "connections": [
    [ "esp:TX0", "$serialMonitor:RX", "", [] ],
    [ "esp:RX0", "$serialMonitor:TX", "", [] ],
    [ "esp:3V3", "bb2:bp.12", "red", [ "v0" ] ],
    [ "esp:GND.1", "bb2:bn.11", "black", [ "h0" ] ],
    [ "bb2:bn.7", "bb2:9b.i", "black", [ "h0" ] ],
    [ "esp:D2", "bb2:10t.b", "green", [ "h139.39", "v-171.04" ] ],
    [ "led1:A", "bb2:10t.a", "", [ "$bb" ] ],
    [ "led1:C", "bb2:9t.a", "", [ "$bb" ] ],
    [ "r1:1", "bb2:9b.g", "", [ "$bb" ] ],
    [ "r1:2", "bb2:9t.c", "", [ "$bb" ] ],
    [ "pot1:GND", "bb2:bn.1", "black", [ "v10.81", "h-41.92" ] ],
    [ "pot1:VCC", "bb2:bp.1", "red", [ "v17.27", "h-49.74" ] ],
    [ "pot1:SIG", "esp:D32", "green", [ "v47.06", "h-67.33", "v62.15" ] ],
    [ "bb2:bn.2", "servo1:GND", "black", [ "h35.95", "v-110.68" ] ],
    [ "bb2:bp.4", "servo1:V+", "red", [ "h43.73", "v-117.49" ] ],
    [ "esp:D4", "servo1:PWM", "yellow", [ "h33.8", "v-153.5", "h49.31" ] ]
  ],
  "dependencies": {}
}

{

"version": 1,

"author": "יניב מאור",

"editor": "wokwi",

"parts": [

{

"type": "wokwi-breadboard-half",

"id": "bb2",

"top": 140.1,

"left": -150.3,

"rotate": 90,

"attrs": {}

{ "type": "wokwi-esp32-devkit-v1", "id": "esp", "top": 73.02, "left": -239.86, "attrs": {} },

{

"type": "wokwi-led",

"id": "led1",

"top": 162,

"left": 64.2,

"rotate": 90,

"attrs": { "color": "red" }

{

"type": "wokwi-resistor",

"id": "r1",

"top": 176.26,

"left": -10.71,

"attrs": { "value": "1000" }

{ "type": "wokwi-potentiometer", "id": "pot1", "top": -23.68, "left": -215.51, "attrs": {} },

{ "type": "wokwi-servo", "id": "servo1", "top": -46.28, "left": -8.28, "attrs": {} }

"connections": [

[ "esp:TX0", "$serialMonitor:RX", "", [] ],

[ "esp:RX0", "$serialMonitor:TX", "", [] ],

[ "esp:3V3", "bb2:bp.12", "red", [ "v0" ] ],

[ "esp:GND.1", "bb2:bn.11", "black", [ "h0" ] ],

[ "bb2:bn.7", "bb2:9b.i", "black", [ "h0" ] ],

[ "esp:D2", "bb2:10t.b", "green", [ "h139.39", "v-171.04" ] ],

[ "led1:A", "bb2:10t.a", "", [ "$bb" ] ],

[ "led1:C", "bb2:9t.a", "", [ "$bb" ] ],

[ "r1:1", "bb2:9b.g", "", [ "$bb" ] ],

[ "r1:2", "bb2:9t.c", "", [ "$bb" ] ],

[ "pot1:GND", "bb2:bn.1", "black", [ "v10.81", "h-41.92" ] ],

[ "pot1:VCC", "bb2:bp.1", "red", [ "v17.27", "h-49.74" ] ],

[ "pot1:SIG", "esp:D32", "green", [ "v47.06", "h-67.33", "v62.15" ] ],

[ "bb2:bn.2", "servo1:GND", "black", [ "h35.95", "v-110.68" ] ],

[ "bb2:bp.4", "servo1:V+", "red", [ "h43.73", "v-117.49" ] ],

[ "esp:D4", "servo1:PWM", "yellow", [ "h33.8", "v-153.5", "h49.31" ] ]

"dependencies": {}

}

4.1 מה תפקיד הנגד שמחובר לד .

חלק ב: יצירת מעגל בעזרת בינה מלאכותית

בינה מלאכותית יצירת מערכת שלמה

חלק 1: פיתוח תוכנה למקרו בקר ואלקטרוניקה

אולי תאהב/י גם

ביגוד אלקטרוני

קורס אמבדד – 006 – RB18 STM32

מד עכירות – מד בליעה