HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

HackerBox Hakeri istražuju elektroničko prepoznavanje otisaka prstiju i mehaničke igračke sa spinner mikrokontrolerom i LED krugovima. Ovaj Instructable sadrži informacije za početak rada s HackerBox -om #0038, koji se može kupiti ovdje dok traju zalihe. Takođe, ako želite svakog mjeseca primati ovakav HackerBox u svoje poštansko sanduče, 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
• Povežite module senzora otiska prsta sa mikrokontrolerima
• Integrirajte senzore otiska prsta u ugrađene sisteme
• Vježbajte tehnike lemljenja na površini
• Sastavite akrilni LED fidget spinner projekt
• Konfigurirajte i programirajte Digispark mikrokontroler
• Eksperimentirajte s opterećenjem za ubrizgavanje USB ključa

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

HACK PLANET

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
• Desoldering Braid
• Dva četvorosmjerna mjenjača razine napona
• USB produžni kabel
• Ekskluzivna naljepnica za kovanje HackerBox -a
• Ekskluzivna hakerska naljepnica "Quad Cut Up"
• Ekskluzivna zakrpa 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)
• Računar 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 HackerBox -ima postoji mnogo informacija za trenutne i buduće članove. Gotovo na sve e-poruke o tehničkoj podršci koje primamo već je odgovoreno, pa vam zahvaljujemo što ste odvojili nekoliko minuta da pročitate FAQ.

Korak 2: Elektronsko prepoznavanje otiska prsta

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

Svi imaju tragove 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.

Skener 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, koje su jedinstvene za svaki otisak prsta, filtriraju i spremaju kao šifrirani biometrijski ključ ili matematički prikaz. Nijedna slika otiska prsta nije sačuvana, samo niz brojeva (binarni kôd), koji se koristi za provjeru. Algoritam se ne može preokrenuti za pretvaranje kodiranih informacija natrag u sliku otiska prsta. Zbog toga je malo vjerovatno 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 odličan 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 upravo kad izađe iz vrećice.

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

Karakteristike:

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

Ova posebna varijanta Arduino Nano je dizajn crnog Robotdyna. Interfejs ima ugrađeni MicroUSB port koji je kompatibilan sa istim MicroUSB kablovima koji se koriste sa mnogim mobilnim telefonima i tabletima.

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

Operativni sistem računara zahteva upravljački program za komunikaciju sa USB/serijskim čipom. Upravljački program omogućava IDE -u da komunicira s Arduino pločom. Odgovarajući upravljački program uređaja koji ovisi o verziji OS -a, ali i o vrsti USB/serijskog čipa. Za CH340 USB/serijske čipove dostupni su upravljački programi za mnoge operativne sisteme (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 lampica napajanja i ubrzo nakon toga plava LED lampica 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 sa Arduino.cc

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

Priključite Nano u MicroUSB kabel, a drugi kraj kabela u USB priključak na računaru, pokrenite Arduino IDE softver, odaberite odgovarajući USB port u IDE -u pod Tools> port (vjerovatno 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 biti pokrenut sada kako bi polako trepnuo plavu LED diodu. U skladu s tim, ako učitamo ovaj primjer koda, ništa se neće promijeniti. Umjesto toga, hajde da malo promijenimo kod.

Ako pažljivo pogledate, možete vidjeti da program uključuje LED diodu, čeka 1000 milisekundi (jednu sekundu), isključuje LED, čeka još jednu sekundu, a zatim sve to radi - zauvijek.

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

Učitajmo izmijenjeni kôd u Nano klikom na dugme UPLOAD (ikona strelice) neposredno iznad vašeg izmijenjenog koda. Informacije ispod o statusu pogledajte ispod koda: "sastavljanje", a zatim "postavljanje". Na kraju, IDE bi trebao pokazati "Uploading Complete" i vaša LED dioda bi trebala brže treptati.

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

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

Korak 5: Lemljenje Arduino Nano zaglavlja igle

Sada kada je vaš razvojni računar konfiguriran za učitavanje koda na Arduino Nano i Nano je testiran, odspojite USB kabel od Nano -a i pripremite se za lemljenje zaglavlja. Ako vam je prvi put da se borite, 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. Takođe, radio -amaterski klubovi uvijek su odlični izvori iskustva u elektronici.

Lemite dva jednoredna zaglavlja (po petnaest pinova svaki) na Arduino Nano modul. Šest pin ICSP (in-circuit serijsko programiranje) konektor neće se koristiti u ovom projektu, pa samo ostavite te pinove isključenima. Kada je lemljenje završeno, pažljivo provjerite ima li lemnih mostova i/ili spojeva hladnog lemljenja. Konačno, 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 koje ga čini super 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 vaš mikrokontroler kao što je prikazano ovdje. Imajte na umu da je VCC 3.3V (ne 5V).

Adafruit je objavio vrlo lijepu Arduino biblioteku za senzore otiska prsta. Biblioteka 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 biblioteku možete pronaći ovdje. Tamo možete nabaviti dodatne čitače otisaka prstiju ili pogledati neke module sa perjem.

INTEGRACIJA

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

Ovaj video prikazuje primjer sistema 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). Obrasci se mogu menjati pritiskom na dugme.

Prije nego počnemo, provjerite sve gore navedene dijelove. Vjerojatno u kompletu ima još nekih otpornika, kondenzatora, LED dioda, vijaka i akrilnih komada, pa neka vas to ne zbuni. Čak i ako vaš komplet sadrži upute, upute bi se trebale pokazati mnogo lakšima za slijediti.

Korak 8: Komplet LED fidgeta za predenje - 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 O ORIJENTACIJI KOMPONENTE. Pažljivo pregledajte dijagram oznaka polariteta PCB -a. Dva mikrokontrolera moraju se rotirati u ispravnoj orijentaciji. Takođe, LED diode su polarizovane i moraju biti pravilno orijentisane. Prema ugovoru, otpornici i kondenzatori mogu se lemiti u bilo kojem smjeru. Dugme stane samo na jedan način.

Korak 9: Fidget Spinner - Početak sa SMT lemljenjem

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, postoji neki zaista lijep demo video na mreži (na primjer).

POČETAK LETLJENJA: Dugme i njegov otpornik od 10K ("103") verovatno su najlakše mesto za početak jer ima mnogo prostora oko njih. Odvojite vrijeme i zalijepite obje komponente.

Upamtite da je čak i ako vaše lemljenje nije potpuno uspješno, putovanje izvan vaše trenutne zone udobnosti najbolja praksa. Također, sastavljeni komplet će i dalje 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 oznaku orijentacije). Zatim slijedite dva kondenzatora od 0,1 uF koji su tik uz mikrokontrolere. Kondenzatori nisu polarizirani i mogu se orijentirati u bilo kojem smjeru.

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 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 niza jastučića, što znači da će se orijentacija LED dioda u redu mijenjati naprijed -natrag. Zelene oznake na jednoj strani svake LED diode trebaju biti orijentirane prema "-" za tu LED podlogu.

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 dugmaste baterije umetanjem u dno PCB -a i zatim lemljenje u dvije rupe s vrha ploče.

Umetnite tri ćelije novčića i pritisnite dugme da biste testirali LED diode. Nećete moći vidjeti POV uzorke dok je PCB mirovan, 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 efekte.

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, onim 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 da pri tome ne puknete akril. S tim u vezi, može se stvoriti jedna mala pukotina oko otvora za montažu ležaja. To je potpuno 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 mesinganih 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 mesinganu spojnicu s navojem na vijak kako biste napravili snop kako je prikazano na slici.

Umetnite snop kroz središnju glavčinu.

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 projekat otvorenog koda koji je izvorno finansiran 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 je omiljeni hakerski alat. To je uređaj za ubrizgavanje tastera prerušen u generički fleš disk. Računari ga prepoznaju kao običnu tastaturu i automatski prihvaćaju unaprijed programirano opterećenje pritiska na tipku 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 elektronike i projekata kompjuterske tehnologije koji se mogu hakirati. Pređite na stranicu HackerBoxes.com i pretplatite se na mjesečnu uslugu HackerBox.