HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

HackerBox Hakeri istražuju elektroničko prepoznavanje otisaka prstiju i igračke s mehaničkim predenjem s površinskim mikrokontrolerom i LED krugovima. Ovaj Instructable sadrži informacije za početak rada s HackerBox -om #0038, koji se može kupiti ovdje dok traju zalihe. Također, ako želite svakog mjeseca primati ovakav HackerBox u poštanski sandučić, pretplatite se na HackerBoxes.com i pridružite se revoluciji!

Teme i ciljevi učenja za HackerBox 0038:

• Istražite elektroničko prepoznavanje otiska prsta
• Konfigurirajte i programirajte Arduino Nano mikrokontroler
• Sučelje modula senzora otiska prsta s mikrokontrolerima
• Integrirajte senzore otiska prsta u ugrađene sustave
• Vježbajte tehnike lemljenja na površini
• Sastavite akrilni LED fidget spinner projekt
• Konfigurirajte i programirajte Digispark mikrokontroler
• Eksperimentirajte s korisnim opterećenjem ubrizgavanjem USB ključa

HackerBoxes je mjesečna pretplatnička usluga za DIY elektroniku i računalnu tehnologiju. Mi smo hobisti, stvaratelji i eksperimentatori. Mi smo sanjari snova.

HAKNI PLANETU

Korak 1: HackerBox 0038: Sadržaj kutije

• Modul senzora otiska prsta
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• LED Fidget Spinner Set za lemljenje
• CR1220 Novčane ćelije za komplet za centrifugiranje
• USB Digispark modul mikrokontrolera
• ESD pinceta
• Raspletanje pletenice
• Dva četverosmjerna mjenjača razine napona
• USB produžni kabel
• Ekskluzivna naljepnica za kovanje HackerBox
• Ekskluzivna hakerska naljepnica "Quad Cut Up"
• Ekskluzivni flaster sa željezom na sjedalu

Još neke stvari koje će vam biti od pomoći:

• Lemilica, lemljenje i osnovni alati za lemljenje
• Flux za lemljenje (primjer)
• Lupa sa svjetlom (primjer)
• Računalo za pokretanje softverskih alata
• Prsti za vrtenje fidgeta
• Prsti za eksperimente s otiscima prstiju

Ono što je najvažnije, trebat će vam osjećaj avanture, hakerski duh, strpljenje i znatiželja. Izgradnja i eksperimentiranje s elektronikom, iako vrlo isplativo, ponekad može biti zeznuto, izazovno, pa čak i frustrirajuće. Cilj je napredak, a ne savršenstvo. Kad ustrajete i uživate u avanturi, iz ovog hobija može se steći veliko zadovoljstvo. Polako poduzimajte svaki korak, pazite na detalje i ne bojte se zatražiti pomoć.

U FAQ -u o HackerBoxima postoji mnoštvo informacija za trenutne i buduće članove. Gotovo na sve e-poruke o tehničkoj podršci koje primamo već je odgovoreno, stoga zaista cijenimo što ste odvojili nekoliko minuta da pročitate FAQ.

Korak 2: Elektroničko prepoznavanje otiska prsta

Skeneri otisaka prstiju su biometrijski sigurnosni sustavi za analizu grebena trenja s vrha prsta čovjeka, poznatih i kao otisak prsta (daktilograf). Ovi skeneri se koriste u provedbi zakona, zaštiti identiteta, kontroli pristupa, računalima i mobilnim telefonima.

Svi imaju oznake na prstima. Ne mogu se ukloniti ili promijeniti. Ove oznake imaju uzorak koji se naziva otisak prsta. Svaki otisak prsta je poseban i različit je od bilo kojeg drugog na svijetu. Budući da postoji bezbroj kombinacija, otisci prstiju postali su idealno sredstvo za identifikaciju.

Sustav skenera otiska prsta ima dva osnovna posla. Prvo snima sliku prsta. Zatim se utvrđuje slaže li se uzorak grebena i dolina na ovoj slici s uzorkom grebena i dolina na prethodno skeniranim slikama. Samo se određene karakteristike, jedinstvene za svaki otisak prsta, filtriraju i spremaju kao šifrirani biometrijski ključ ili matematički prikaz. Nikada se ne sprema slika otiska prsta, samo niz brojeva (binarni kôd), koji se koristi za provjeru. Algoritam se ne može preokrenuti za pretvaranje kodiranih podataka natrag u sliku otiska prsta. Zbog toga je iznimno malo vjerojatno da će se iz kodiranih podataka o slici izvući ili duplicirati upotrebljivi otisci prstiju.

(Wikipedia)

Korak 3: Arduino Nano platforma za mikrokontroler

Arduino Nano ili slična ploča mikrokontrolera izvrstan je izbor za povezivanje s modulima skenera otiska prsta. Uključena Arduino Nano ploča dolazi sa zaglavljima, ali nisu lemljene na modulu. Za sada ostavite iglice isključene. Izvršite ova početna ispitivanja Arduino Nano modula PRIOR za lemljenje igala zaglavlja Arduino Nano. Sve što je potrebno za sljedećih nekoliko koraka je microUSB kabel i Arduino Nano tek što izlazi iz vrećice.

Arduino Nano je minijaturna Arduino ploča s površinskim montiranjem, prilagođena matičnoj ploči s integriranim USB-om. Nevjerojatno je pun funkcija i lako se hakira.

Značajke:

• Mikrokontroler: Atmel ATmega328P
• Napon: 5V
• Digitalni I/O pinovi: 14 (6 PWM)
• Igle za analogni ulaz: 8
• DC struja po I/O pin: 40 mA
• Flash memorija: 32 KB (2KB za pokretački program)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Takt: 16 MHz
• Dimenzije: 17 x 43 mm

Ova posebna varijanta Arduino Nano je dizajn crnog Robotdyna. Sučelje je na ugrađenom MicroUSB priključku koji je kompatibilan s istim MicroUSB kabelima koji se koriste s mnogim mobilnim telefonima i tabletima.

Arduino Nanos ima ugrađeni USB/serijski most čip. U ovoj varijanti, čip za most je CH340G. Imajte na umu da se na raznim vrstama Arduino ploča koriste razne druge vrste USB/serijskih čipova. Ovi čipovi omogućuju vam USB priključak računala za komunikaciju sa serijskim sučeljem na Arduinovom procesorskom čipu.

Operacijski sustav računala zahtijeva upravljački program za komunikaciju s USB/serijskim čipom. Upravljački program omogućuje IDE -u komunikaciju s Arduino pločom. Specifični upravljački program koji je potreban ovisi o verziji OS -a i vrsti USB/serijskog čipa. Za USB/serijske čipove CH340 dostupni su upravljački programi za mnoge operativne sustave (UNIX, Mac OS X ili Windows). Proizvođač CH340 opskrbljuje te upravljačke programe ovdje.

Kada prvi put priključite Arduino Nano u USB priključak vašeg računala, trebala bi se upaliti zelena žaruljica napajanja, a nedugo nakon toga plava LED dioda trebala bi početi polako treptati. To se događa jer je Nano unaprijed učitan BLINK programom, koji radi na potpuno novom Arduino Nano.

Korak 4: Arduino integrirano razvojno okruženje (IDE)

Ako još nemate instaliran Arduino IDE, možete ga preuzeti s Arduino.cc

Ako želite dodatne uvodne informacije za rad u ekosustavu Arduino, predlažemo da pogledate vodič za početnu radionicu HackerBoxes.

Priključite Nano u MicroUSB kabel, a drugi kraj kabela u USB priključak na računalu, pokrenite Arduino IDE softver, odaberite odgovarajući USB priključak u IDE -u pod alati> port (vjerojatno naziv s "wchusb" u njemu). Također odaberite "Arduino Nano" u IDE -u pod alati> ploča.

Na kraju, učitajte dio primjera koda:

Datoteka-> Primjeri-> Osnove-> Treptanje

Ovo je zapravo kod koji je unaprijed učitan na Nano i trebao bi se pokrenuti upravo sada kako bi polako treptao plavu LED diodu. U skladu s tim, ako učitamo ovaj primjer koda, ništa se neće promijeniti. Umjesto toga, promijenimo malo kôd.

Pomno promatrajući, možete vidjeti da program uključuje LED diodu, čeka 1000 milisekundi (jedna sekunda), isključuje LED, čeka još jednu sekundu, a zatim sve to radi - zauvijek.

Izmijenite kôd mijenjanjem oba izraza "delay (1000)" u "delay (100)". Ova će izmjena uzrokovati da LED dioda treperi deset puta brže, zar ne?

Učitajmo izmijenjeni kôd u Nano klikom na gumb UPLOAD (ikona strelice) neposredno iznad vašeg izmijenjenog koda. Pod kodom potražite informacije o statusu: "sastavljanje", a zatim "učitavanje". Na kraju bi IDE trebao označiti "Uploading Complete" i LED bi trebao brže treptati.

Ako je tako, čestitamo! Upravo ste hakirali svoj prvi komad ugrađenog koda.

Nakon što se učita i pokrene vaša verzija s brzim treptajem, zašto ne provjerite možete li ponovo promijeniti kôd kako bi LED dioda brzo trepnula dvaput, a zatim pričekati nekoliko sekundi prije nego što ponovite? Pokušati! Što kažete na neke druge uzorke? Nakon što uspijete vizualizirati željeni ishod, kodirati ga i promatrati kako radi kako je planirano, napravili ste ogroman korak prema tome da postanete kompetentan haker hardvera.

Korak 5: Lemljenje Arduino Nano zaglavlja zaglavlja

Sada kada je vaše razvojno računalo konfigurirano za učitavanje koda na Arduino Nano i Nano je testiran, odspojite USB kabel iz Nano -a i pripremite se za lemljenje igala zaglavlja. Ako ste prvi put u borilačkom klubu, morate lemiti.

Na internetu postoji mnogo sjajnih vodiča i video zapisa o lemljenju (na primjer). Ako smatrate da vam je potrebna dodatna pomoć, pokušajte pronaći lokalnu grupu proizvođača ili prostor za hakere u vašem području. Također, radio -amaterski klubovi uvijek su izvrstan izvor iskustva u elektronici.

Lemite dva jednoredna zaglavlja (po petnaest pinova svaki) na Arduino Nano modul. Šest-pinski ICSP (in-circuit serijsko programiranje) konektor neće se koristiti u ovom projektu, pa samo ostavite te pinove isključenima. Nakon što je lemljenje završeno, pažljivo provjerite ima li lemnih mostova i/ili spojeva hladnog lemljenja. Na kraju, priključite Arduino Nano na USB kabel i provjerite radi li sve i dalje ispravno.

Korak 6: Modul senzora otiska prsta

Modul senzora otiska prsta ima serijsko sučelje što ga čini iznimno lakim za dodavanje vašim projektima. Modul ima integriranu FLASH memoriju za spremanje otisaka prstiju koje je obučen prepoznati, proces poznat kao upis. Jednostavno spojite četiri žice na svoj mikrokontroler kao što je prikazano ovdje. Imajte na umu da je VCC 3,3 V (ne 5 V).

Adafruit je objavio vrlo lijepu Arduino knjižnicu za senzore otiska prsta. Knjižnica sadrži neke korisne skice. Na primjer, "enroll.ino" pokazuje kako upisati (obučiti) otiske prstiju u modul. Nakon treninga, "fingerprint.ino" pokazuje kako skenirati otisak prsta i pretraživati ga prema obučenim podacima. Adafrutovu dokumentaciju za knjižnicu možete pronaći ovdje. Tamo možete nabaviti dodatne čitače otisaka prstiju ili provjeriti neke module perja.

INTEGRACIJA

Senzori otiska prsta mogu se dodati raznim projektima, uključujući sigurnosne sustave, brave na vratima, sustave evidencije radnog vremena itd. Na primjer, čini sjajnu nadogradnju projekata iz Locksport HackerBox -a.

Ovaj video prikazuje primjer sustava koji radi sa senzorom otiska prsta.

Korak 7: Komplet LED fidget spinner LED kompleta

Rotirajući LED komplet koristi dva Microchip PIC kontrolera i 24 LED diode za prikaz različitih šarenih uzoraka. Uzorci su vidljivi tehnikom Persistence of Vision (POV). Uzorci se mogu promijeniti pritiskom na gumb.

Prije nego počnemo, provjerite sve gore navedene komade. U kompletu vjerojatno postoje dodatni otpornici, kondenzatori, LED diode, vijci i akrilni komadi, pa neka vas to ne zbuni. Čak i ako vaš komplet sadrži upute, upute bi se trebale pokazati mnogo lakšima za slijediti.

Korak 8: Fidget Spinner LED komplet - shema i PCB

Naše prvo pitanje dok gledamo ovu shemu trebalo bi biti: Kako točno pogonite 24 LED diode sa samo deset I/O linija? Magija? Da, čarolija Charlieplexinga.

NAPOMENA ORIJENTACIJE KOMPONENTA. Pažljivo pregledajte dijagram oznaka polariteta PCB -a. Dva mikrokontrolera moraju se zakrenuti u ispravnoj orijentaciji. Također, LED diode su polarizirane i moraju biti ispravno orijentirane. Prema ugovoru, otpornici i kondenzatori mogu se lemiti u bilo kojem smjeru. Gumb stane samo na jedan način.

Korak 9: Fidget Spinner - počevši od SMT lemljenja

PCB komplet fidget spinnera je tehnologija površinske montaže (SMT), koja je obično prilično izazovna za lemljenje. Međutim, izgled PCB -a i odabir komponenti čine ovaj SMT komplet relativno lakim za lemljenje. Ako nikada niste radili sa SMT lemljenjem, na internetu postoji neki zaista lijep demo video (na primjer).

POČETAK LETLJENJA: Gumb i njegov 10K ("103") otpornik vjerojatno su najjednostavnije mjesto za početak budući da oko njih ima puno prostora. Odvojite vrijeme i zalijepite obje komponente.

Zapamtite da je čak i ako vaše lemljenje nije potpuno uspješno, putovanje izvan vaše trenutne zone udobnosti najbolja praksa. Također, sastavljeni komplet i dalje će funkcionirati kao elektronički inspiriran spinner cool izgleda, čak i ako LED diode nisu savršeno funkcionalne.

Korak 10: Fidget Spinner - lemljenje mikrokontrolera

Lemite dva mikrokontrolera (obratite pažnju na orijentacijsku oznaku). Slijedite s dva 0,1uF kondenzatora koji su tik uz mikrokontrolere. Kondenzatori nisu polarizirani i mogu se orijentirati na bilo koji način.

Korak 11: Fidget Spinner - LED lemljenje

Na PCB -u postoje dva reda LED dioda i dvije trake LED komponenti. Svaka traka je različite boje (crvena i zelena), pa LED diode sa svake trake držite zajedno u istom redu na PCB -u. Nije važno koji je red zeleni, a koji crveni, ali LED -ice iste boje moraju biti sve zajedno u istom redu.

Na svakom PCB jastučiću za LED diode nalazi se oznaka "-". Ove oznake naizmjenične su strane dok idete duž reda jastučića, što znači da će se orijentacija LED dioda u redu mijenjati naprijed -natrag. Zelene oznake s jedne strane svake LED diode trebaju biti usmjerene prema "-" oznaci za tu LED diodu.

Korak 12: Fidget Spinner - Završite lemljenje

Lemite šest otpornika od 200 Ohma ("201"). Oni nisu polarizirani i mogu se postaviti u bilo kojem smjeru.

Lemite tri kopče za bateriju na dugmastu ploču tako što ćete ih umetnuti u dno PCB -a, a zatim lemiti u dvije rupe s vrha ploče.

Umetnite tri ćelije novčića i pritisnite gumb za ispitivanje LED dioda. Nećete moći vidjeti POV uzorke dok PCB miruje, ali ćete primijetiti različitu svjetlinu između dviju grupa LED dioda dok se krećete kroz načine prikaza. Imajte na umu da kratki i dugi pritisci imaju različite učinke.

Korak 13: Fidget Spinner - Pripremite kućište od akrila

Uklonite zaštitni papir s akrilnih komada.

Rasporedite pet komada akrila i PCB -a označene brojevima na slici. Ovo predstavlja redoslijed posljednjeg snopa.

Uočite tri mala kruga u svakom komadu. Okrećite sve komade dok svi mali krugovi ne budu usmjereni u istom smjeru.

Počnite sa slojem 2, koji je s krugovima veličine novčanice u svakom od tri kraka.

Postavite ležaj u središte sloja 2 i gurnite ga u veliku rupu. Za to će biti potrebno mnogo sile. Pokušajte pritom ne ispucati akril. S tim da se može stvoriti jedna mala pukotina oko otvora za montažu ležaja. To je sasvim prihvatljivo.

Korak 14: Fidget Spinner - mehanički sklop

Složite slojeve - 1 do 5.

Primijetite da su komadi 4 i 5 zapravo na istom sloju.

Umetnite tri mesingane spojnice s navojem.

Postavite sloj 6 na hrpu.

Uočite da slojevi 1 i 6 imaju manje rupe za zadržavanje mjedenih spojnica.

Pomoću šest kratkih vijaka pričvrstite slojeve 1 i 6 na mesingane spojnice.

Korak 15: Fidget Spinner - središnje središte

Uklonite zaštitni papir iz tri akrilna ciklusa - dva velika i jedan mali.

Provucite dugački vijak kroz jedan od velikih akrilnih krugova; složite mali akrilni krug na vijak; i uvijte mjedenu spojnicu s navojem na vijak kako biste napravili snop kako je prikazano na slici.

Umetnite snop kroz središnje središte.

Uhvatite hrpu u glavčinu pričvršćivanjem preostalog velikog akrilnog kruga na otvorenu stranu pomoću dugog vijka.

C'est fin! Laissez les bon fidget rouler.

Korak 16: Digispark i USB Rubber Ducky

Digispark je projekt otvorenog koda koji se izvorno financirao putem Kickstartera. To je super-minijaturna ploča zasnovana na ATtiny-u Arduino koja koristi Atmel ATtiny85. ATtiny85 je 8 -polni mikrokontroler koji je bliski rođak tipičnog Arduino čipa, ATMega328P. ATtiny85 ima oko četvrtinu memorije i samo šest I/O pinova. Međutim, može se programirati iz Arduino IDE -a i još uvijek može pokrenuti Arduino kod bez problema.

USB Rubber Ducky omiljeni je hakerski alat. To je uređaj za ubrizgavanje tipke prerušen u generički flash pogon. Računala ga prepoznaju kao običnu tipkovnicu i automatski prihvaćaju unaprijed programirane korisne opterećenja pri pritisku tipke pri više od 1000 riječi u minuti. Slijedite vezu kako biste saznali sve o Rubber Duckies iz Hak5 gdje možete kupiti i pravu ponudu. U međuvremenu, ovaj video vodič pokazuje kako koristiti Digispark poput Gumene patke. Još jedan video vodič prikazuje kako pretvoriti Rubber Ducky skripte za izvođenje na Digisparku.

Korak 17: HackLife

Nadamo se da ste uživali u ovomjesečnom putovanju u DIY elektroniku. Javite se i podijelite svoj uspjeh u komentarima ispod ili na Facebook grupi HackerBoxes. Svakako nas obavijestite ako imate pitanja ili trebate pomoć oko bilo čega.

Pridružite se zabavi. Živite HackLife. Svaki mjesec možete dobiti kul kutiju projekata elektronike i računalne tehnologije izravno u vaš poštanski sandučić. Samo surfajte na HackerBoxes.com i pretplatite se na mjesečnu uslugu HackerBox.