تصميم وتطوير لوحة إلكترونية (PCB) لساعة رقمية ذكية ومقياس حرارة محيطي باستخدام PIC Microcontroller

تصميم هندسي متكامل لنظام مدمج (Embedded System) يقوم بوظيفتين أساسيتين: تتبع الوقت الفعلي بدقة متناهية، ومراقبة درجة الحرارة المحيطة وعرضهما بالتناوب. تم محاكاة واختبار الدائرة على بيئة Proteus، ثم تصميم اللوحة الإلكترونية المطبوعة (PCB) بنظام الطبقتين (Double Layer) على برنامج EasyEDA Standard لتكون جاهزة للتصنيع التجاري المباشر.

الميزات والوظائف الذكية للنظام (System Features):

تبادل العرض الآلي (Multiplexed Display): تم برمجة النظام لعرض الوقت الحالي، ثم الانتقال تلقائياً بعد كل 10 ثوانٍ لعرض درجة حرارة الجو المحيطة بشكل دوري ومستمر.

تتبع الوقت المستقل (RTC Technology): بفضل دمج شريحة الوقت الحقيقي DS1307 المدعومة ببطارية احتياطية CR2032 بجهد 3 فولت وكريستالة تردد 32.768kHz، يضمن النظام استمرار حساب الوقت والتواريخ بدقة حتى في حال انقطاع مصدر الطاقة الرئيسي عن اللوحة، مما يلغي الحاجة لإعادة ضبط الساعة عند التشغيل مجدداً.

واجهة التحكم البرمجية: النظام مزود بـ 4 مفاتيح تشغيل (Buttons) تتيح للمستخدم ضبط الوقت والخيارات يدوياً بسهولة (SET, UP, DOWN, SEL).

التنبيهات الصوتية والمرئية: دمج Buzzer على اللوحة لإصدار تنبيهات صوتية عند الضغط على الأزرار أو لاستخدامه كمؤقت/منبه.

المواصفات الهندسية ومكونات اللوحة (Technical Specifications):

العقل المدبر للنظام: المتحكم الدقيق PIC16F877A، ومبرمج بلغة C لبناء منطق التحكم وإدارة المقاطعات (Interrupts).

حساس الحرارة: DS18B20 الرقمي، المعتمد على بروتوكول 1-Wire لقياس حرارة الجو المحيط بدقة عالية واستقرار ممتاز ضد الضوضاء الكهربائية.

وحدة العرض: شاشة 7-Segment Display (4-Digit, Common Anode) تم ربطها بطريقة الـ Multiplexing لتوفير دبابيس (Pins) المتحكم وتقليل استهلاك الطاقة.

خصائص الـ PCB (Layout Design):

لوحة ثنائية الطبقات (Top & Bottom Layers) مع توزيع هندسي متزن يقلل من تقاطعات المسارات (Vias).

عزل وتوجيه خطوط الإشارات الحساسة لبروتوكول الـ I2C الخاص بنظام الـ RTC وحمايتها من التداخل الكهرومغناطيسي.

تصميم لوحة مدمجة (Compact Size) مع وضع SilkScreen تعريفي وواضح لجميع العناصر والمفاتيح لتسهيل عملية اللحام والصيانة.