الزمن والمؤقّتات

4.1 الانتظار وساعة المتحكّم – השהיות ומדידת זמן (Delays and Ticks)

للانتظار time.sleep(s) بالثواني، وtime.sleep_ms(ms) وtime.sleep_us(us)، لأن بعض اللوحات لا تقبل كسرا في sleep حسب التوثيق. ولقراءة الساعة time.ticks_ms() وtime.ticks_us()، وهما عدّادان متزايدان نقطة بدايتهما غير محدّدة، وtime.ticks_diff(b, a) يعطي الزمن من a إلى b.

والانتظار حدّ أدنى: يذكر التوثيق أن sleep_ms قد يطول، فلمعرفة الزمن نقرأ الساعة. والعدّاد محدود، فإذا بلغ أعلى قيمة التفّ (גלישה) وعاد إلى الصفر. وطول دورته قوة للعدد 2 حسب التوثيق. وفي المُحاكي 2³⁰، فيلتفّ عدّاد الميلي ثانية كل 12.4 يوما تقريبا:

import time

t1 = time.ticks_add(time.ticks_ms(), -100)
t2 = time.ticks_add(t1, 250)
print("t1 =", t1)
print("t2 =", t2)
print("ticks_diff =", time.ticks_diff(t2, t1))

t1 = 1073741724
t2 = 150
ticks_diff = 250

4.2 لماذا يحجب sleep؟ مهمتان معا – שתי נוריות בלי חסימה

نريد ثنائيين: الأول يتغيّر كل 500 ms، والثاني كل 300 ms. لو كتبنا sleep_ms(500) ثم sleep_ms(300)، لصار كل منهما يتغيّر كل 800 ms: كل أمر انتظار يحجب (חוסם) كل ما عداه. والحل: ندور في الحلقة بسرعة، ونسأل في كل دورة: هل حان موعد هذا الثنائي؟

from machine import Pin
import time
import board

led_a = Pin(board.LED, Pin.OUT)
led_b = Pin(board.LED_EXT, Pin.OUT)
start = time.ticks_ms()
last_a = start
last_b = start

while True:
    now = time.ticks_ms()
    if time.ticks_diff(now, last_a) >= 500:
        last_a = time.ticks_add(last_a, 500)
        led_a.value(not led_a.value())
        print(time.ticks_diff(now, start), "A")
    if time.ticks_diff(now, last_b) >= 300:
        last_b = time.ticks_add(last_b, 300)
        led_b.value(not led_b.value())
        print(time.ticks_diff(now, start), "B")
    time.sleep_ms(1)

300 B
500 A
600 B
900 B
...

4.3 المؤقّت – טיימר (Timer)

وهنا تختلف اللوحتان. في ESP32 أربعة مؤقّتات عتادية بالأرقام 0–3، فنكتب Timer(0). وفي Pico W مؤقّتات برمجية لا تحتاج إلى رقم، وما يقبله هو Timer(-1)، ولا يقبله ESP32. هذا الفرق مكانه board.py: الدالة board.timer() تعيد المؤقّت الصحيح، والبرنامج لا يذكر رقما.

from machine import Pin, Timer
import time
import board

led = Pin(board.LED, Pin.OUT)
tim = board.timer()

def tick(t):
    led.value(not led.value())
    print("tick", led.value())

tim.init(period=500, mode=Timer.PERIODIC, callback=tick)
time.sleep_ms(1200)
tim.deinit()
print("main: stopped")

tim.init(period=1000, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=tick)
time.sleep_ms(1500)

tick 1
tick 0
main: stopped
tick 1

4.4 قياس عرض النبضة والتردد – מדידת רוחב פולס ותדר

عرض النبضة (רוחב פולס) هو الزمن الذي يبقى فيه الطرف عند مستوى معيّن. والأمر الجاهز لقياسه time_pulse_us(pin, level, timeout_us): ينتظر بدء النبضة ثم يعيد عرضها بالميكروثانية. ويعيد -2 إذا انتهت المهلة قبل البدء، و-1 إذا انتهت أثناء القياس. والبرنامج يقف طوال ذلك، فنختار المهلة بعناية. أما التردد (תדר) فأبسط طريقة لقياسه أن نعدّ الحواف الصاعدة خلال ثانية كاملة:

from machine import Pin
import time
import board

sig = Pin(board.ECHO, Pin.IN)
count = 0
last = sig.value()
start = time.ticks_ms()

while time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) < 1000:
    level = sig.value()
    if last == 0 and level == 1:
        count += 1
    last = level
    time.sleep_ms(1)

print("f =", count, "Hz")

f = 50 Hz

4.5 مشروع: قياس المسافة – מדידת מרחק (HC-SR04)

يرسل الحسّاس HC-SR04 نبضة صوت غير مسموع، ثم يعطي نبضة على ECHO عرضها زمن ذهاب الصوت وعودته. نطلقه بنبضة قصيرة على TRIG، طولها 10 µs حسب ورقة بيانات الوحدة الشائعة.

مثلا: نبضة صدى 1200 µs تعني d = 0.0343 · 12002 = 20.58 cm.

والوحدة الشائعة تعمل على 5 V، فنبضة ECHO أعلى مما يتحمّله الطرف. لذلك نضع مجزّئ جهد، فيصبح الجهد على الطرف V = 5 · 20001000 + 2000 = 3.33 V.

نكتب ذلك مرة واحدة في مكتبة. المهلة 30000 µs تساوي نحو 514 cm، وهي أكثر من مدى الوحدة الشائعة، 4 m حسب ورقة بياناتها.

# hcsr04.py - HC-SR04 ultrasonic distance sensor, the same on every board.
# (c) 2026 Fahed Ghanem - MIT License - fahed-lab.com
from machine import Pin, time_pulse_us
import time

SOUND_CM_PER_US = 0.0343


class HCSR04:
    def __init__(self, trig, echo, timeout_us=30000):
        self.trig = Pin(trig, Pin.OUT, value=0)
        self.echo = Pin(echo, Pin.IN)
        self.timeout_us = timeout_us

    def distance_cm(self):
        self.trig.value(1)
        time.sleep_us(10)
        self.trig.value(0)
        us = time_pulse_us(self.echo, 1, self.timeout_us)
        if us < 0:
            return None
        return us * SOUND_CM_PER_US / 2

import time
import board
from hcsr04 import HCSR04

sensor = HCSR04(board.TRIG, board.ECHO)

while True:
    d = sensor.distance_cm()
    if d is None:
        print("no echo")
    else:
        print("%.1f cm" % d)
    time.sleep(1)

20.0 cm
no echo
100.0 cm
...

أهمّ أفكار الفصل:

• الانتظار حدّ أدنى، وهو يحجب كل شيء. لقياس الزمن نقرأ الساعة بالأمر ticks_diff، ولا نطرح مباشرة.
• مهمتان بإيقاعين: حلقة سريعة، وسؤال في كل دورة: هل حان الموعد؟
• board.timer() يخفي الفرق بين مؤقّتات اللوحتين، والدالة المستدعاة تبقى قصيرة.
• عرض النبضة يعطي المسافة، ونخفض 5 V قبل أن تصل إلى الطرف.

ملخّص قوانين الفصل:

أوامر الفصل:

قاموس المصطلحات – מילון מונחים:

أسئلة للتمرين: