HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

HackerBox Hackers janë duke eksploruar njohjen elektronike të gjurmëve të gishtërinjve dhe lodrat mekanike me rrotullues me mikrokontrollues të montuar në sipërfaqe dhe qarqe LED. Ky udhëzues përmban informacione për fillimin me HackerBox #0038, të cilat mund të blihen këtu derisa furnizimet të kenë mbaruar. Gjithashtu, nëse dëshironi të merrni një HackerBox si ky në kutinë tuaj postare çdo muaj, ju lutemi regjistrohuni në HackerBoxes.com dhe bashkohuni me revolucionin!

Temat dhe objektivat e të mësuarit për HackerBox 0038:

• Eksploroni njohjen elektronike të gjurmëve të gishtërinjve
• Konfiguroni dhe programoni mikrokontrolluesin Arduino Nano
• Ndërfaqja e moduleve të sensorit të gjurmëve të gishtërinjve te mikrokontrolluesit
• Integroni sensorët e gjurmëve të gishtërinjve në sistemet e ngulitura
• Praktikoni teknikat e saldimit në sipërfaqe
• Mblidhni një projekt akrilik LED fidget spinner
• Konfiguroni dhe programoni mikrokontrolluesin Digispark
• Eksperimentoni me ngarkesat e injektimit të goditjes USB

HackerBoxes është shërbimi mujor i kutisë së abonimit për elektronikë DIY dhe teknologji kompjuterike. Ne jemi hobiistë, krijues dhe eksperimentues. Ne jemi ëndërrimtarët e ëndrrave.

HACK PLANETIN

Hapi 1: HackerBox 0038: Përmbajtja e Kutisë

• Moduli i sensorit të gjurmëve të gishtërinjve
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• Kompleti i bashkimit të LED Fidget Spinner
• Qelizat e monedhës CR1220 për Kit Spinner
• Moduli i Mikrokontrolluesit Digispark USB
• Piskatore ESD
• Gërshet Desoldering
• Dy ndërrues të nivelit të tensionit me katër drejtime
• Kabllo USB shtesë
• Decal ekskluziv i falsifikimit të HackerBox
• Decal ekskluziv "Quad Cut Up" Hacker Decal
• Patch ekskluzive në Iron-On të Kryetarit

Disa gjëra të tjera që do të jenë të dobishme:

• Saldimi, saldimi dhe mjetet bazë të saldimit
• Fluksi i bashkimit (shembull)
• Zmadhues i ndezur (shembull)
• Kompjuter për drejtimin e mjeteve softuerike
• Gishtat për rrotullimin e fidgetit
• Gishtat për eksperimentet e gjurmëve të gishtërinjve

Më e rëndësishmja, do t'ju duhet një ndjenjë aventure, shpirti haker, durimi dhe kurioziteti. Ndërtimi dhe eksperimentimi me elektronikë, edhe pse shumë shpërblyes, mund të jetë i ndërlikuar, sfidues dhe madje edhe zhgënjyes nganjëherë. Qëllimi është përparimi, jo përsosmëria. Kur këmbëngulni dhe shijoni aventurën, një kënaqësi e madhe mund të rrjedhë nga ky hobi. Merrni çdo hap ngadalë, mbani mend detajet dhe mos kini frikë të kërkoni ndihmë.

Ekziston një sasi e madhe informacioni për anëtarët aktualë dhe të ardhshëm në FAQ të HackerBoxes. Pothuajse të gjitha emailet e mbështetjes jo-teknike që marrim janë përgjigjur tashmë atje, kështu që vlerësoni vërtet që keni marrë disa minuta për të lexuar FAQ.

Hapi 2: Njohja elektronike e gjurmëve të gishtërinjve

Skanuesit e gjurmëve të gishtërinjve janë sisteme biometrike të sigurisë për analizimin e kreshtave të fërkimit nga maja e gishtit të njeriut, i njohur gjithashtu si gjurmë gishtash (daktilograf). Këta skanues përdoren në zbatimin e ligjit, sigurinë e identitetit, kontrollin e aksesit, kompjuterët dhe telefonat celularë.

Të gjithë kanë shenja në gishta. Ato nuk mund të hiqen ose ndryshohen. Këto shenja kanë një model të quajtur gjurmë gishtash. Çdo gjurmë gishtash është e veçantë, dhe e ndryshme nga çdo tjetër në botë. Për shkak se ka kombinime të panumërta, gjurmët e gishtërinjve janë bërë një mjet ideal identifikimi.

Sistemi i skanimit të gjurmëve të gishtërinjve ka dy punë themelore. Së pari, kap një imazh të gishtit. Tjetra, ajo përcakton nëse modeli i kreshtave dhe luginave në këtë imazh përputhet me modelin e kreshtave dhe luginave në imazhet e para-skanuara. Vetëm karakteristikat specifike, të cilat janë unike për çdo gjurmë gishtash, filtrohen dhe ruhen si një çelës biometrik i koduar ose një paraqitje matematikore. Asnjë imazh i gjurmës së gishtit nuk ruhet kurrë, vetëm një seri numrash (një kod binar), i cili përdoret për verifikim. Algoritmi nuk mund të përmbyset për të kthyer informacionin e koduar përsëri në një imazh të gjurmëve të gishtërinjve. Kjo e bën jashtëzakonisht të pamundur nxjerrjen ose kopjimin e gjurmëve të gishtërinjve të përdorshëm nga informacioni i koduar i figurës.

(Wikipedia)

Hapi 3: Platforma Arduino Nano Mikrokontrolluese

Një Arduino Nano, ose bordi i ngjashëm i mikrokontrolluesit, është një zgjedhje e shkëlqyeshme për ndërfaqen me modulet e skanerit të gjurmëve të gishtërinjve. Pllaka e përfshirë Arduino Nano vjen me kunjat e kokës, por ato nuk janë ngjitur në modul. Lërini kunjat për tani. Kryeni këto teste fillestare të modulit Arduino Nano PRIOR për të bashkuar kunjat e kokës Arduino Nano. Gjithçka që nevojitet për disa hapat e ardhshëm është një kabllo microUSB dhe Arduino Nano ashtu siç del nga çanta.

Arduino Nano është një bord Arduino i miniaturizuar, i montuar në sipërfaqe, i aftë për bukë, me USB të integruar. Amazingshtë çuditërisht me tipare të plota dhe e lehtë për tu hakuar.

Karakteristikat:

• Mikrokontrolluesi: Atmel ATmega328P
• Tensioni: 5V
• Kunjat dixhital të daljes/daljes: 14 (6 PWM)
• Kunjat Analog Anput: 8
• Rryma DC për Pin/I/O: 40 mA
• Memoria flash: 32 KB (2KB për ngarkuesin e ngarkimit)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Shpejtësia e orës: 16 MHz
• Përmasat: 17mm x 43mm

Ky variant i veçantë i Arduino Nano është dizajni i zi Robotdyn. Ndërfaqja është nga një port MicroUSB në bord që është në përputhje me të njëjtat kabllo MicroUSB të përdorur me shumë telefona celularë dhe tableta.

Arduino Nanos kanë një çip të integruar USB/Serial urë. Në këtë variant të veçantë, çipi i urës është CH340G. Vini re se ka lloje të ndryshme të tjera të çipave USB/Serial urë që përdoren në llojet e ndryshme të bordeve Arduino. Këto patate të skuqura ju lejojnë portën USB të kompjuterit të komunikoni me ndërfaqen serike në çipin e procesorit Arduino.

Sistemi operativ i një kompjuteri kërkon që Drejtuesi i Pajisjes të komunikojë me çipin USB/Serial. Shoferi lejon IDE të komunikojë me bordin Arduino. Drejtuesi specifik i pajisjes që nevojitet varet nga versioni i OS dhe gjithashtu nga lloji i çipit USB/Serial. Për çipat CH340 USB/Serial, ka drejtues të disponueshëm për shumë sisteme operative (UNIX, Mac OS X, ose Windows). Prodhuesi i CH340 i furnizon ata drejtues këtu.

Kur lidhni për herë të parë Arduino Nano në një port USB të kompjuterit tuaj, drita e gjelbër e energjisë duhet të ndizet dhe menjëherë pasi LED blu të fillojë të pulsojë ngadalë. Kjo ndodh sepse Nano është para-ngarkuar me programin BLINK, i cili po funksionon në Arduino Nano të ri.

Hapi 4: Mjedisi i Zhvillimit të Integruar Arduino (IDE)

Nëse nuk e keni ende të instaluar Arduino IDE, mund ta shkarkoni nga Arduino.cc

Nëse dëshironi informacion shtesë hyrës për të punuar në ekosistemin Arduino, ju sugjerojmë të shikoni udhëzuesin e Punëtorisë HackerBoxes Starter.

Lidheni Nano -n në kabllon MicroUSB dhe skajin tjetër të kabllit në një port USB në kompjuter, lëshoni softuerin Arduino IDE, zgjidhni portën e duhur USB në IDE nën mjetet> porti (ka të ngjarë një emër me "wchusb" në të) Gjithashtu zgjidhni "Arduino Nano" në IDE nën mjetet> tabelë.

Së fundi, ngarkoni një pjesë të kodit shembull:

Skedar-> Shembuj-> Bazat-> Blink

Ky është në të vërtetë kodi që u ngarkua paraprakisht në Nano dhe duhet të funksionojë tani për të ndezur ngadalë LED blu. Prandaj, nëse e ngarkojmë këtë kod shembull, asgjë nuk do të ndryshojë. Në vend të kësaj, le të modifikojmë pak kodin.

Duke parë nga afër, mund të shihni që programi ndez LED -në, pret 1000 milisekonda (një sekondë), fik LED -in, pret një sekondë tjetër dhe pastaj i bën të gjitha përsëri - përgjithmonë.

Ndryshoni kodin duke ndryshuar të dy deklaratat e "vonesës (1000)" në "vonesë (100)". Ky modifikim do të bëjë që LED të ndizet dhjetë herë më shpejt, apo jo?

Le ta ngarkojmë kodin e modifikuar në Nano duke klikuar butonin UPLOAD (ikona e shigjetës) pikërisht mbi kodin tuaj të modifikuar. Shikoni më poshtë kodin për informacionin e statusit: "përpilimi" dhe më pas "ngarkimi". Përfundimisht, IDE duhet të tregojë "Ngarkimi përfundoi" dhe LED juaj duhet të ndizet më shpejt.

Nëse po, urime! Ju sapo keni hakuar pjesën tuaj të parë të kodit të integruar.

Pasi të jetë ngarkuar dhe ekzekutuar versioni juaj i mbylljes së shpejtë, pse të mos shihni nëse mund ta ndryshoni përsëri kodin për të bërë që LED të ndizet shpejt dy herë dhe pastaj të prisni disa sekonda para se të përsërisni? Provojeni! Po në lidhje me disa modele të tjera? Sapo të keni sukses në vizualizimin e një rezultati të dëshiruar, kodimin e tij dhe vëzhgimin e tij për të punuar siç ishte planifikuar, keni bërë një hap të madh drejt bërjes së një hakeri kompetent të harduerit.

Hapi 5: Bashkimi i kunjave të kokës së Arduino Nano

Tani që kompjuteri juaj i zhvillimit është konfiguruar për të ngarkuar kodin në Arduino Nano dhe Nano është testuar, shkëputni kabllon USB nga Nano dhe përgatituni të lidhni kunjat e kokës. Nëse është hera juaj e parë në klub luftarak, duhet të lidhni.

Ka shumë udhëzues dhe video të mrekullueshme në internet në lidhje me bashkimin (për shembull). Nëse mendoni se keni nevojë për ndihmë shtesë, përpiquni të gjeni një grup krijuesish lokalë ose hapësirë hakerësh në zonën tuaj. Gjithashtu, klubet radio amatore janë gjithmonë burime të shkëlqyera të përvojës elektronike.

Ngjitini dy titujt e rreshtit të vetëm (pesëmbëdhjetë kunja secila) në modulin Arduino Nano. Lidhësi ICSP me gjashtë kunja (programimi serik në qark) nuk do të përdoret në këtë projekt, kështu që thjesht lini ato kunjat jashtë. Pasi të ketë përfunduar saldimi, kontrolloni me kujdes për urat e saldimit dhe/ose lidhjet e saldimit të ftohtë. Së fundi, lidhni Arduino Nano përsëri me kabllon USB dhe verifikoni që gjithçka akoma funksionon siç duhet.

Hapi 6: Moduli i sensorit të gjurmëve të gishtërinjve

Moduli i sensorit të gjurmëve të gishtërinjve ka një ndërfaqe serike duke e bërë atë shumë të lehtë për tu shtuar në projektet tuaja. Moduli ka memorie FLASH të integruar për të ruajtur çdo gjurmë gishtash që është trajnuar të njohë, një proces i njohur si regjistrimi. Thjesht lidhni katër tela me mikrokontrolluesin tuaj siç tregohet këtu. Vini re se VCC është 3.3V (jo 5V).

Adafruit publikoi një Bibliotekë shumë të bukur Arduino për sensorët e gjurmëve të gishtërinjve. Biblioteka përfshin disa skica të dobishme. Për shembull, "enroll.ino" demonstron se si të regjistrohen (stërviten) gjurmët e gishtërinjve në modul. Pas trajnimit, "fingerprint.ino" demonstron se si të skanoni një gjurmë gishtash dhe ta kërkoni atë kundrejt të dhënave të stërvitura. Dokumentacioni i Adafruit për bibliotekën mund të gjendet këtu. Ju mund të merrni lexues shtesë të gjurmëve të gishtërinjve atje ose të shikoni disa module pendë.

INTEGRIMI

Sensorët e gjurmëve të gishtërinjve mund të shtohen në projekte të ndryshme duke përfshirë sistemet e sigurisë, kyçjet e dyerve, sistemet e frekuentimit të kohës, etj. Për shembull, bën një azhurnim të mrekullueshëm të projekteve nga Locksport HackerBox.

Kjo video tregon një sistem shembullor që punon me një sensor të gjurmëve të gishtërinjve.

Hapi 7: Fidget Spinner LED Kit

Kompleti LED rrotullues përdor dy kontrollues Microchip PIC dhe 24 LED për të shfaqur modele të ndryshme shumëngjyrëshe. Modelet janë të dukshme duke përdorur teknikën Persistence of Vision (POV). Modelet mund të ndryshohen duke shtypur butonin.

Para se të fillojmë, kontrolloni të gjitha pjesët e listuara më sipër. Ka ndoshta disa rezistencë shtesë, kondensatorë, LED, vida dhe pjesë akrilike në komplet, kështu që mos lejoni që t'ju ngatërrojë. Edhe nëse pajisja juaj përfshinte një fletë udhëzimi, udhëzimet këtu duhet të jenë shumë më të lehta për tu ndjekur.

Hapi 8: Fidget Spinner LED Kit - Skematike dhe PCB

Pyetja jonë e parë gjatë shikimit të kësaj skeme duhet të jetë: Si saktësisht drejtoni 24 LED me vetëm dhjetë linja I/O? Magjike? Po, magjia e Charlieplexing.

SH. NIM ORIENTIMI I KOMPONENTIT. Shqyrtoni nga afër diagramin e shenjave të polaritetit të PCB. Dy mikrokontrolluesit duhet të rrotullohen në orientimin e duhur. Gjithashtu, LED janë të polarizuar dhe duhet të orientohen saktë. Në kontratë, rezistorët dhe kondensatorët mund të bashkohen në çdo drejtim. Butoni përshtatet vetëm në një drejtim.

Hapi 9: Fidget Spinner - Duke filluar me SMT Soldering

Kompleti i fidget spinner PCB është teknologji e montimit në sipërfaqe (SMT), e cila zakonisht është mjaft sfiduese për tu bashkuar. Sidoqoftë, paraqitja e PCB dhe përzgjedhja e përbërësve e bëjnë këtë çantë SMT relativisht të lehtë për t'u bashkuar. Nëse nuk keni punuar kurrë me saldim SMT, ka disa video demo vërtet të këndshme në internet (për shembull).

FILLO RIMIN: Butoni dhe rezistenca e tij 10K ("103") janë ndoshta vendi më i lehtë për të filluar pasi ka shumë hapësirë rreth tyre. Merrni kohën tuaj dhe vendosni të dy këta përbërës në vend.

Mos harroni se edhe nëse bashkimi juaj nuk është plotësisht i suksesshëm, udhëtimi jashtë zonës tuaj të rehatisë aktuale është praktika më e mirë. Gjithashtu, kompleti i montuar do të vazhdojë të funksionojë si një rrotullues i frymëzuar nga elektronika, edhe nëse LED-të nuk janë plotësisht funksionale.

Hapi 10: Fidget Spinner - Saldim me mikrokontrollues

Lidhni dy mikrokontrolluesit (vini re shënimin e orientimit). Ndiqni me dy Kondensatorët 0.1uF që janë pranë mikrokontrolluesve. Kondensatorët nuk janë të polarizuar dhe mund të orientohen në çdo mënyrë.

Hapi 11: Fidget Spinner - Saldim LED

Ekzistojnë dy rreshta LED në PCB dhe dy shirita të përbërësve LED. Çdo shirit ka një ngjyrë të ndryshme (të kuqe dhe jeshile), kështu që mbani LED -të nga secila rrip së bashku në të njëjtën rresht në PCB. Nuk ka rëndësi se cili rresht është jeshil dhe cili është i kuq, por të njëjtat LED me ngjyra duhet të jenë të gjitha së bashku në të njëjtin rresht.

Ekziston një shenjë "-" në secilën jastëk PCB për LED. Këto shenja alternojnë anët ndërsa ecni përgjatë rreshtit të jastëkëve, që do të thotë se orientimi i LED -ve në rresht do të kalojë mbrapa dhe me radhë. Shenjat e gjelbra në njërën anë të secilës LED duhet të orientohen drejt krijimit të "-" për atë jastëk LED.

Hapi 12: Fidget Spinner - Përfundoni bashkimin

Bashkoni gjashtë rezistencat 200 Ohm ("201"). Këto nuk janë të polarizuara dhe mund të pozicionohen në secilin drejtim.

Ngjitini tre kapëset e baterisë me qeliza monedhash duke i futur ato në pjesën e poshtme të PCB -së dhe pastaj ngjiteni në dy vrimat nga maja e tabelës.

Futni tre qeliza të monedhës dhe shtypni butonin për të testuar LED -të. Ju nuk do të jeni në gjendje të shihni modelet POV ndërsa PCB është e palëvizshme, por do të vini re ndriçime të ndryshme midis dy brigjeve të LED -ve ndërsa kaloni nëpër modalitetet e ekranit. Vini re se shtypet e shkurtra dhe ato të gjata kanë efekte të ndryshme.

Hapi 13: Fidget Spinner - Përgatitni Strehimin Akrilik

Hiqni letrën mbrojtëse nga copat akrilike.

Vendosni pesë pjesët e akrilikut dhe PCB -në të numëruara në imazh. Kjo përfaqëson renditjen e pirgut përfundimtar.

Vini re tre rrathët e vegjël në secilën pjesë. Kthejeni çdo pjesë derisa rrathët e vegjël të orientohen të gjithë në të njëjtin drejtim.

Filloni me shtresën 2, e cila është ajo me qarqe me madhësi të qelizës së monedhës në secilën prej tre krahëve.

Vendoseni kushinetën në qendër të shtresës 2 dhe futeni me forcë në vrimën e madhe. Kjo do të marrë shumë forcë. Mundohuni të mos e prishni akrilikun duke e bërë këtë. Thënë kështu, mund të formohet një çarje e vetme e vogël rreth vrimës së montimit të kushinetës. Kjo është krejtësisht e pranueshme.

Hapi 14: Fidget Spinner - Asambleja Mekanike

Grumbulloni shtresat - 1 deri në 5.

Vini re se pjesët 4 dhe 5 janë në të vërtetë në të njëjtën shtresë.

Vendosni tre bashkues prej bronzi të filetuar.

Vendoseni shtresën 6 në pirg.

Vini re se shtresat 1 dhe 6 kanë vrima më të vogla për të mbajtur bashkuesit prej bronzi në vend.

Përdorni gjashtë vida të shkurtra për të ngjitur shtresat 1 dhe 6 në bashkuesit prej bronzi.

Hapi 15: Fidget Spinner - Qendra Qendrore

Hiqeni letrën mbrojtëse nga tre cikle akrilike - dy të mëdhenj dhe një të vegjël.

Vendosni një vidë të gjatë nëpër një nga qarqet e mëdha akrilike; vendosni rrethin e vogël akrilik në vidë; dhe ktheni një bashkues bronzi të filetuar në vidë për të bërë një pirg siç tregohet në imazh.

Futni pirgun përmes shpërndarësit qendror.

Kapeni pirgun në shpërndarës duke ngjitur rrethin e madh akrilik të mbetur në anën e hapur duke përdorur një vidë të gjatë.

C'est fin! Laissez les bon fidget rouler.

Hapi 16: Digispark dhe USB Rubber Ducky

Digispark është një projekt me burim të hapur i financuar fillimisht përmes Kickstarter. Boardshtë një bord super-miniaturë i bazuar në ATtiny me bazë Arduino duke përdorur Atmel ATtiny85. ATtiny85 është një mikrokontrollues me 8 kunja që është një kushëri i ngushtë i çipit tipik Arduino, ATMega328P. ATtiny85 ka rreth një të katërtën e kujtesës dhe vetëm gjashtë kunja I/O. Sidoqoftë, mund të programohet nga Arduino IDE dhe akoma mund të ekzekutojë kodin Arduino pa asnjë problem.

USB Rubber Ducky është një mjet hacker i preferuar. Shtë një pajisje injeksioni e shtypur me çelës i maskuar si një flash drive i përgjithshëm. Kompjuterët e njohin atë si një tastierë të zakonshme dhe automatikisht pranojnë ngarkesat e para-programuara të goditjes së tastit me mbi 1000 fjalë në minutë. Ndiqni lidhjen për të mësuar gjithçka rreth Rubber Duckies nga Hak5 ku mund të blini edhe marrëveshjen e vërtetë. Ndërkohë, ky mësim video tregon se si të përdorni një Digispark si një Ducky Rubber. Një video mësimore tjetër tregon se si të konvertoni Scripts Rubber Ducky për të funksionuar në Digispark.

Hapi 17: HackLife

Shpresojmë që të keni shijuar udhëtimin e këtij muaji në elektronikë DIY. Ndihmoni dhe ndani suksesin tuaj në komentet më poshtë ose në grupin e Facebook HackerBoxes. Sigurisht na tregoni nëse keni ndonjë pyetje ose keni nevojë për ndihmë për ndonjë gjë.

Bashkohu në festë. Jeto HackLife. Ju mund të merrni një kuti të mrekullueshme të projekteve elektronike dhe teknologjisë kompjuterike që mund të dërgohen direkt në kutinë tuaj postare çdo muaj. Thjesht lundroni në HackerBoxes.com dhe regjistrohuni në shërbimin mujor HackerBox.