HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

HackerBox Hackers pēta elektronisko pirkstu nospiedumu atpazīšanu un mehāniskās rotējošās rotaļlietas ar uz virsmas uzstādāmu mikrokontrolleru un LED shēmām. Šajā pamācībā ir informācija, lai sāktu darbu ar HackerBox #0038, kuru var iegādāties šeit, kamēr beidzas krājumi. Turklāt, ja vēlaties katru mēnesi saņemt šādu HackerBox tieši savā pastkastē, lūdzu, abonējiet vietni HackerBoxes.com un pievienojieties revolūcijai!

HackerBox 0038 tēmas un mācību mērķi:

• Izpētiet elektronisko pirkstu nospiedumu atpazīšanu
• Konfigurējiet un programmējiet Arduino Nano mikrokontrolleru
• Saskarnes pirkstu nospiedumu sensora moduļi ar mikrokontrolleriem
• Integrējiet pirkstu nospiedumu sensorus iegultās sistēmās
• Praktizējiet uz virsmas montējamas lodēšanas metodes
• Salieciet akrila LED fidget vērpšanas projektu
• Konfigurējiet un ieprogrammējiet Digispark mikrokontrolleru
• Eksperimentējiet ar USB taustiņsitienu injicēšanas lietderīgo slodzi

HackerBoxes ir ikmēneša abonēšanas kastes pakalpojums DIY elektronikai un datortehnoloģijai. Mēs esam hobiji, veidotāji un eksperimentētāji. Mēs esam sapņu sapņotāji.

HACK PLANET

1. darbība: HackerBox 0038: kastes saturs

• Pirkstu nospiedumu sensora modulis
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• LED Fidget vērpšanas lodēšanas komplekts
• CR1220 monētu šūnas vērpšanas komplektam
• USB Digispark mikrokontrolleru modulis
• ESD pincetes
• Lodēšanas pīne
• Divi četrvirzienu sprieguma līmeņa pārslēdzēji
• USB pagarinājuma kabelis
• Ekskluzīva HackerBox kalšanas uzlīme
• Ekskluzīva hakeru uzlīme "Quad Cut Up"
• Ekskluzīvs gludināms plāksteris ar krēslu

Dažas citas lietas, kas būs noderīgas:

• Lodāmurs, lodētava un pamata lodēšanas rīki
• Lodēšanas plūsma (piemērs)
• Apgaismots palielināmais lupa (piemērs)
• Dators programmatūras rīku palaišanai
• Pirksti fidget vērpšanai
• Pirksti pirkstu nospiedumu eksperimentiem

Vissvarīgākais - jums būs nepieciešama piedzīvojumu sajūta, hakeru gars, pacietība un zinātkāre. Būvēt un eksperimentēt ar elektroniku, lai arī tas ir ļoti izdevīgi, dažkārt var būt sarežģīti, izaicinoši un pat nomākti. Mērķis ir progress, nevis pilnība. Kad jūs neatlaidīgi izbaudāt piedzīvojumu, no šī hobija var gūt lielu gandarījumu. Speriet katru soli lēnām, ņemiet vērā detaļas un nebaidieties lūgt palīdzību.

Ir daudz informācijas pašreizējiem un potenciālajiem dalībniekiem HackerBoxes FAQ. Gandrīz uz visiem saņemtajiem e-pasta ziņojumiem, kas nav saistīti ar tehnisko atbalstu, tur jau ir atbildēts, tāpēc patiesi pateicamies, ka veltāt dažas minūtes, lai izlasītu FAQ.

2. darbība. Elektroniska pirkstu nospiedumu atpazīšana

Pirkstu nospiedumu skeneri ir biometriskas drošības sistēmas, lai analizētu berzes izciļņus no cilvēka pirksta gala, kas pazīstams arī kā pirkstu nospiedums (daktilogrāfs). Šos skenerus izmanto tiesībaizsardzībā, identitātes drošībā, piekļuves kontrolē, datoros un mobilajos tālruņos.

Ikvienam ir zīmes uz pirkstiem. Tos nevar noņemt vai mainīt. Šīm zīmēm ir raksts, ko sauc par pirkstu nospiedumu. Katrs pirkstu nospiedums ir īpašs un atšķiras no citiem pasaulē. Tā kā ir neskaitāmas kombinācijas, pirkstu nospiedumi ir kļuvuši par ideālu identifikācijas līdzekli.

Pirkstu nospiedumu skenera sistēmai ir divi pamatdarbi. Pirmkārt, tas uzņem pirksta attēlu. Tālāk tiek noteikts, vai grēdu un ieleju raksts šajā attēlā atbilst grēdu un ieleju modelim iepriekš skenētajos attēlos. Filtrē un saglabā kā šifrētu biometrisko atslēgu vai matemātisku attēlojumu tikai īpašus raksturlielumus, kas ir unikāli katram pirkstu nospiedumam. Nekad netiek saglabāts neviens pirksta nospieduma attēls, tikai ciparu sērija (binārais kods), ko izmanto verifikācijai. Algoritmu nevar mainīt, lai kodēto informāciju pārvērstu pirkstu nospiedumu attēlā. Tādējādi ir ārkārtīgi maz ticams, ka no kodētās attēla informācijas var iegūt vai dublēt izmantojamus pirkstu nospiedumus.

(Wikipedia)

3. darbība: Arduino Nano mikrokontrolleru platforma

Arduino Nano vai līdzīga mikrokontrolleru plate ir lieliska izvēle saskarnei ar pirkstu nospiedumu skenera moduļiem. Komplektā iekļautajai Arduino Nano plāksnei ir galvenes tapas, taču tās nav pielodētas modulī. Atstājiet tapas pagaidām nost. Veiciet šos Arduino Nano moduļa sākotnējos testus PIRMS Arduino Nano galvenes tapas lodēšanai. Viss, kas nepieciešams nākamajiem soļiem, ir microUSB kabelis un Arduino Nano tieši tā, kā tas iznāk no somas.

Arduino Nano ir uz virsmas uzstādāms, uz maizes dēļa piemērots, miniatūrizēts Arduino dēlis ar integrētu USB. Tas ir pārsteidzoši pilnvērtīgs un viegli uzlaužams.

Iespējas:

• Mikrokontrolleris: Atmel ATmega328P
• Spriegums: 5V
• Digitālās I/O tapas: 14 (6 PWM)
• Analogās ieejas tapas: 8
• DC strāva uz I/O tapu: 40 mA
• Zibatmiņa: 32 KB (2 KB sāknēšanas ielādētājam)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Pulksteņa ātrums: 16 MHz
• Izmēri: 17 mm x 43 mm

Šis konkrētais Arduino Nano variants ir melnais Robotdyn dizains. Interfeisu nodrošina iebūvēts MicroUSB ports, kas ir saderīgs ar tiem pašiem MicroUSB kabeļiem, ko izmanto ar daudziem mobilajiem tālruņiem un planšetdatoriem.

Arduino Nanos ir iebūvēta USB/seriālā tilta mikroshēma. Šajā konkrētajā variantā tilta mikroshēma ir CH340G. Ņemiet vērā, ka dažādu veidu Arduino dēļos tiek izmantoti dažādi cita veida USB/seriālā tilta mikroshēmas. Šīs mikroshēmas ļauj datora USB portam sazināties ar Arduino procesora mikroshēmas seriālo saskarni.

Datora operētājsistēmai ir nepieciešams ierīces draiveris, lai sazinātos ar USB/seriālo mikroshēmu. Vadītājs ļauj IDE sazināties ar Arduino plati. Nepieciešamais konkrētais ierīces draiveris ir atkarīgs gan no OS versijas, gan arī no USB/seriālās mikroshēmas veida. CH340 USB/sērijas mikroshēmām ir pieejami draiveri daudzām operētājsistēmām (UNIX, Mac OS X vai Windows). Šos draiverus šeit piegādā ražotājs CH340.

Kad pirmo reizi pievienojat Arduino Nano datora USB portam, iedegas zaļais strāvas indikators un neilgi pēc tam, kad zilai gaismas diodei jāsāk lēni mirgot. Tas notiek tāpēc, ka Nano ir iepriekš ielādēts ar BLINK programmu, kas darbojas ar pavisam jauno Arduino Nano.

4. solis: Arduino integrētā attīstības vide (IDE)

Ja jums vēl nav instalēts Arduino IDE, varat to lejupielādēt no vietnes Arduino.cc

Ja vēlaties papildu ievadinformāciju darbam Arduino ekosistēmā, iesakām iepazīties ar HackerBoxes sākuma semināra rokasgrāmatu.

Pievienojiet Nano MicroUSB kabeli un otru kabeļa galu datora USB portam, palaidiet Arduino IDE programmatūru, izvēlieties atbilstošo USB portu IDE sadaļā Tools> port (iespējams, nosaukums ar “wchusb”)). IDE sadaļā rīki> tāfele izvēlieties arī "Arduino Nano".

Visbeidzot, ielādējiet koda parauga gabalu:

Fails-> Piemēri-> Pamati-> Mirgo

Tas faktiski ir kods, kas iepriekš tika ielādēts Nano, un tam vajadzētu darboties tieši tagad, lai lēnām mirgotu zilā gaismas diode. Attiecīgi, ja mēs ielādēsim šo piemēra kodu, nekas nemainīsies. Tā vietā nedaudz pārveidosim kodu.

Skatoties cieši, var redzēt, ka programma ieslēdz gaismas diodi, gaida 1000 milisekundes (vienu sekundi), izslēdz gaismas diodi, gaida vēl vienu sekundi un pēc tam to visu dara vēlreiz - uz visiem laikiem.

Mainiet kodu, mainot abus paziņojumus "kavēšanās (1000)" uz "aizkave (100)". Šīs modifikācijas dēļ gaismas diode mirgos desmit reizes ātrāk, vai ne?

Ielādēsim modificēto kodu Nano, noklikšķinot uz pogas UPLOAD (augšupielādēt) (bultiņas ikona) tieši virs modificētā koda. Skatiet statusa informāciju zem koda: “apkopošana” un pēc tam “augšupielāde”. Visbeidzot, IDE vajadzētu norādīt "Augšupielāde pabeigta", un jūsu gaismas diodei vajadzētu mirgot ātrāk.

Ja tā, apsveicu! Jūs tikko uzlauzāt savu pirmo iegulto kodu.

Kad jūsu ātrās mirgošanas versija ir ielādēta un darbojas, kāpēc gan nepārbaudīt, vai varat vēlreiz mainīt kodu, lai gaismas diode divas reizes ātri mirgotu, un pēc tam pagaidiet dažas sekundes pirms atkārtošanas? Pamēģināt! Kā ar dažiem citiem modeļiem? Kad jums izdosies vizualizēt vēlamo rezultātu, kodēt to un novērot, kā tas darbojas, kā plānots, esat spēris milzīgu soli, lai kļūtu par kompetentu aparatūras hakeru.

5. darbība: lodējiet Arduino Nano galvenes tapas

Tagad, kad jūsu izstrādes dators ir konfigurēts, lai ielādētu kodu Arduino Nano un Nano ir pārbaudīts, atvienojiet USB kabeli no Nano un sagatavojieties lodēt galvenes tapas. Ja cīņas klubā pirmo reizi, jums ir jālodē.

Tiešsaistē ir daudz lielisku rokasgrāmatu un video par lodēšanu (piemēram). Ja jums liekas, ka jums nepieciešama papildu palīdzība, mēģiniet savā reģionā atrast vietējo veidotāju grupu vai hakeru vietu. Arī radioamatieru klubi vienmēr ir lieliski elektronikas pieredzes avoti.

Lodējiet abas vienas rindas galvenes (katra piecpadsmit tapas) Arduino Nano modulī. Šajā projektā netiks izmantots sešu kontaktu ICSP (ķēdes sērijveida programmēšanas) savienotājs, tāpēc vienkārši atstājiet šīs tapas izslēgtas. Kad lodēšana ir pabeigta, rūpīgi pārbaudiet, vai nav lodēšanas tiltu un/vai aukstā lodēšanas savienojumu. Visbeidzot, pievienojiet Arduino Nano atpakaļ USB kabelim un pārbaudiet, vai viss joprojām darbojas pareizi.

6. darbība: pirkstu nospiedumu sensora modulis

Pirkstu nospiedumu sensora modulim ir seriāls interfeiss, tāpēc to ir ļoti viegli pievienot saviem projektiem. Modulim ir integrēta FLASH atmiņa, lai saglabātu visus pirkstu nospiedumus, kurus tā ir apmācīta atpazīt - procesu, kas pazīstams kā reģistrācija. Vienkārši pievienojiet četrus vadus savam mikrokontrolleram, kā parādīts šeit. Ņemiet vērā, ka VCC ir 3.3V (nevis 5V).

Adafruit publicēja ļoti jauku Arduino bibliotēku pirkstu nospiedumu sensoriem. Bibliotēkā ir dažas noderīgas skices. Piemēram, "enroll.ino" parāda, kā modulī reģistrēt (apmācīt) pirkstu nospiedumus. Pēc apmācības "fingerprint.ino" parāda, kā skenēt pirkstu nospiedumu un meklēt to pēc apmācītajiem datiem. Adafruit dokumentāciju bibliotēkai var atrast šeit. Tur varat iegūt papildu pirkstu nospiedumu lasītājus vai pārbaudīt dažus spalvu moduļus.

INTEGRĀCIJA

Pirkstu nospiedumu sensorus var pievienot dažādiem projektiem, tostarp drošības sistēmām, durvju slēdzenēm, laika pavadīšanas sistēmām utt. Piemēram, tas lieliski atjaunina projektus no Locksport HackerBox.

Šis video parāda sistēmas piemēru, kas darbojas ar pirkstu nospiedumu sensoru.

7. solis: Fidget Spinner LED komplekts

Vērpšanas LED komplekts izmanto divus mikroshēmu PIC kontrolierus un 24 gaismas diodes, lai parādītu dažādus krāsainus modeļus. Modeļi ir redzami, izmantojot redzes noturības (POV) tehniku. Modeļus var mainīt, nospiežot pogu.

Pirms sākam, pārbaudiet visus iepriekš uzskaitītos gabalus. Komplektā, iespējams, ir daži papildu rezistori, kondensatori, gaismas diodes, skrūves un akrila gabali, tāpēc neļaujiet tam sajaukt. Pat ja jūsu komplektā bija instrukciju lapa, šeit sniegtajiem norādījumiem vajadzētu būt daudz vieglāk izpildāmiem.

8. solis: Fidget Spinner LED komplekts - shematisks un PCB

Mūsu pirmajam jautājumam, aplūkojot šo shēmu, vajadzētu būt: Kā tieši jūs vadāt 24 gaismas diodes ar tikai desmit I/O līnijām? Maģija? Jā, Charlieplexing burvība.

PIEZĪME SASTĀVDAĻU ORIENTĒŠANAI. Cieši pārskatiet PCB polaritātes marķējumu diagrammu. Abi mikrokontrolleri jāpagriež pareizajā virzienā. Turklāt gaismas diodes ir polarizētas, un tām jābūt pareizi orientētām. Līgumā rezistorus un kondensatorus var pielodēt jebkurā virzienā. Poga der tikai vienā virzienā.

9. solis: Fidget Spinner - sākot ar SMT lodēšanu

Fidget vērpšanas komplekta PCB ir virsmas montāžas tehnoloģija (SMT), kas parasti ir diezgan sarežģīta lodēšanai. Tomēr PCB izkārtojums un komponentu izvēle padara šo SMT komplektu samērā viegli lodējamu. Ja jūs nekad neesat strādājis ar SMT lodēšanu, tiešsaistē ir daži patiešām jauki demonstrācijas video (piemēram).

SĀKT LODĒŠANU: Poga un tās 10K ("103") rezistors, iespējams, ir vieglākā vieta, kur sākt, jo ap tiem ir daudz vietas. Nesteidzieties un abas šīs sastāvdaļas pielodējiet vietā.

Atcerieties, ka pat tad, ja jūsu lodēšana nav pilnībā veiksmīga, ceļojums ārpus pašreizējās komforta zonas ir labākā prakse. Arī saliktais komplekts joprojām darbosies kā foršs elektronikas iedvesmots vērpējs pat tad, ja gaismas diodes nav perfekti funkcionējošas.

10. solis: Fidget Spinner - mikrokontrolleru lodēšana

Lodējiet abus mikrokontrollerus (ņemiet vērā orientācijas marķējumu). Sekojiet ar diviem 0,1uF kondensatoriem, kas atrodas blakus mikrokontrolleriem. Kondensatori nav polarizēti, un tos var orientēt jebkurā virzienā.

11. solis: Fidget Spinner - LED lodēšana

Uz PCB ir divas LED rindas un divas LED komponentu sloksnes. Katrai sloksnei ir atšķirīga krāsa (sarkana un zaļa), tāpēc turiet gaismas diodes no katras sloksnes vienā rindā uz PCB. Nav svarīgi, kura rinda ir zaļa un kura ir sarkana, bet vienas krāsas gaismas diodēm ir jābūt visām kopā vienā rindā.

Uz katra PCB spilventiņa ir "-" marķējums gaismas diodēm. Šie marķējumi maina malas, ejot gar spilventiņu rindu, kas nozīmē, ka rindas gaismas diodes orientēsies uz priekšu un atpakaļ. Zaļajām atzīmēm katras gaismas diodes vienā pusē jābūt vērstai uz "-" apzīmējumu šim LED spilventiņam.

12. solis: Fidget Spinner - pabeidziet lodēšanu

Lodējiet sešus 200 omu ("201") rezistorus. Tie nav polarizēti un var tikt novietoti jebkurā virzienā.

Lodējiet trīs monētu šūnu akumulatora skavas, ievietojot tās PCB apakšā un pēc tam lodējot divos caurumos no plāksnes augšdaļas.

Ievietojiet trīs monētu šūnas un nospiediet pogu, lai pārbaudītu gaismas diodes. Jūs nevarēsit redzēt POV modeļus, kamēr PCB ir nekustīga, taču, pārvietojoties displeja režīmos, starp abām gaismas diodēm pamanīsiet atšķirīgu spilgtumu. Ņemiet vērā, ka īsiem un gariem spiedieniem ir dažādi efekti.

13. solis: Fidget Spinner - sagatavojiet akrila korpusu

Noņemiet aizsargpapīru no akrila gabaliem.

Izklājiet piecus akrila gabalus un PCB, kā numurēts attēlā. Tas atspoguļo pēdējās kaudzes secību.

Ievērojiet trīs mazos apļus katrā gabalā. Apgrieziet visus gabalus, līdz mazie apļi ir vērsti vienā virzienā.

Sāciet ar 2. slāni, kurā ir monētas šūnas lieluma apļi katrā no trim rokām.

Novietojiet gultni 2. slāņa centrā un piespiediet to lielajā caurumā. Tas prasīs daudz spēka. To darot, mēģiniet nesaplaisāt akrilu. Tomēr ap gultņa stiprinājuma atveri var veidoties viena neliela plaisa. Tas ir pilnīgi pieņemami.

14. solis: Fidget Spinner - mehāniskā montāža

Sakrauj slāņus - no 1 līdz 5.

Ievērojiet, ka 4. un 5. daļa faktiski atrodas vienā slānī.

Ievietojiet trīs no vītņotiem misiņa savienojumiem.

Novietojiet slāni 6 uz kaudzes.

Ievērojiet, ka 1. un 6. slānim ir mazāki caurumi, lai noturētu misiņa savienojumus.

Izmantojiet sešas īsās skrūves, lai piestiprinātu 1. un 6. slāni misiņa savienojumiem.

15. solis: Fidget Spinner - Center Hub

Noņemiet aizsargpapīru no trim akrila cikliem - diviem lieliem un vienam mazam.

Ielieciet garu skrūvi caur vienu no lielajiem akrila apļiem; salieciet mazo akrila apli uz skrūves; un pagrieziet uz skrūves vītņoto misiņa savienojumu, lai izveidotu kaudzīti, kā parādīts attēlā.

Ievietojiet kaudzīti caur centrālo rumbu.

Uzņemiet kaudzi rumbā, piestiprinot atlikušo lielo akrila apli uz atvērtās puses, izmantojot garu skrūvi.

Tā ir fin! Laissez les bon fidget rouler.

16. darbība: Digispark un USB Rubber Ducky

Digispark ir atvērtā koda projekts, kas sākotnēji tika finansēts, izmantojot Kickstarter. Tā ir superminiatūra ar ATtiny balstīta Arduino saderīga tāfele, izmantojot Atmel ATtiny85. ATtiny85 ir 8 kontaktu mikrokontrolleris, kas ir tipiskas Arduino mikroshēmas ATMega328P tuvs radinieks. ATtiny85 ir aptuveni ceturtā daļa atmiņas un tikai sešas I/O tapas. Tomēr to var ieprogrammēt no Arduino IDE, un tas joprojām var palaist Arduino kodu bez aizķeršanās.

USB Rubber Ducky ir iecienītākais hakeru rīks. Tā ir taustiņsitienu iesmidzināšanas ierīce, kas maskēta kā vispārējs zibatmiņas disks. Datori to atpazīst kā parastu tastatūru un automātiski pieņem tās iepriekš ieprogrammētās taustiņsitienu slodzes ar vairāk nekā 1000 vārdiem minūtē. Sekojiet saitei, lai uzzinātu visu par gumijas pīlēm no Hak5, kur varat arī iegādāties īsto piedāvājumu. Tikmēr šajā video pamācībā ir parādīts, kā lietot Digispark kā Gumijas Ducky. Vēl viena video apmācība parāda, kā pārvērst Rubber Ducky skriptus darbam Digispark.

17. solis: HackLife

Mēs ceram, ka jums patika šī mēneša ceļojums uz DIY elektroniku. Sazinieties un dalieties savos panākumos zemāk esošajos komentāros vai HackerBoxes Facebook grupā. Noteikti informējiet mūs, ja jums ir kādi jautājumi vai nepieciešama palīdzība ar kaut ko.

Pievienojieties partijai. Dzīvojiet HackLife. Katru mēnesi tieši uz jūsu pastkasti varat saņemt lielisku uzlaužamas elektronikas un datortehnikas projektu kastīti. Vienkārši pārlūkojiet vietni HackerBoxes.com un abonējiet ikmēneša HackerBox pakalpojumu.