HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

HackerBox Hacker sedang meneroka pengecaman cap jari elektronik dan mainan pemintal mekanikal dengan mikrokontroler permukaan dan litar LED. Instructable ini mengandungi maklumat untuk memulakan dengan HackerBox # 0038, yang boleh dibeli di sini selagi bekalan masih ada. Juga, jika anda ingin menerima HackerBox seperti ini di kotak surat anda setiap bulan, sila langgan di HackerBoxes.com dan sertai revolusi!

Topik dan Objektif Pembelajaran untuk HackerBox 0038:

• Terokai pengecaman cap jari elektronik
• Konfigurasikan dan atur cara mikrokontroler Arduino Nano
• Modul sensor cap jari antara muka ke mikrokontroler
• Mengintegrasikan sensor cap jari ke dalam sistem tertanam
• Latih teknik pematerian permukaan-permukaan
• Himpunkan projek spinner fidget LED akrilik
• Konfigurasikan dan atur cara mikrokontroler Digispark
• Eksperimen dengan muatan suntikan penekanan kekunci USB

HackerBoxes adalah perkhidmatan kotak langganan bulanan untuk elektronik dan teknologi komputer DIY. Kami adalah penggemar, pembuat, dan eksperimen. Kita adalah pemimpi impian.

HACK PLANET

Langkah 1: HackerBox 0038: Kandungan Kotak

• Modul Sensor Cap Jari
• Arduino Nano 5V 16MHz mikroUSB
• Kit Pemateri LED Fidget Spinner
• Sel Coin CR1220 untuk Spinner Kit
• Modul Mikrokontroler Digispark USB
• Pinset ESD
• Jalinan Desoldering
• Dua Pengubah Tahap Voltan Empat
• Kabel Sambungan USB
• Decal Penempaan HackerBox Eksklusif
• Decal Penggodam "Quad Cut Up" Eksklusif
• Patch Iron-On Kursi Eksklusif

Beberapa perkara lain yang akan membantu:

• Alat pemateri besi solder, solder, dan asas
• Flux Pematerian (contoh)
• Pembesar Cahaya (contoh)
• Komputer untuk menjalankan alat perisian
• Jari untuk gelinciran berpusing
• Jari untuk eksperimen cap jari

Yang paling penting, anda memerlukan rasa pengembaraan, semangat penggodam, kesabaran, dan rasa ingin tahu. Membangun dan bereksperimen dengan elektronik, walaupun sangat bermanfaat, kadang-kadang sukar, mencabar, dan bahkan mengecewakan. Tujuannya adalah kemajuan, bukan kesempurnaan. Apabila anda bertahan dan menikmati pengembaraan, kepuasan yang banyak dapat diperoleh dari hobi ini. Lakukan setiap langkah dengan perlahan, ingat perinciannya, dan jangan takut untuk meminta pertolongan.

Terdapat banyak maklumat untuk ahli semasa dan calon, dalam Soalan Lazim HackerBoxes. Hampir semua e-mel sokongan bukan teknikal yang kami terima sudah dijawab di sana, jadi hargai anda meluangkan masa untuk membaca Soalan Lazim.

Langkah 2: Pengecaman Cap Jari Elektronik

Pengimbas cap jari adalah sistem keselamatan biometrik untuk menganalisis gesekan geseran dari hujung jari manusia, juga dikenal sebagai cap jari (dactylograph). Pengimbas ini digunakan dalam penegakan hukum, keamanan identitas, kontrol akses, komputer, dan telefon bimbit.

Setiap orang mempunyai tanda di jari mereka. Mereka tidak boleh dikeluarkan atau diubah. Tanda ini mempunyai corak yang disebut cap jari. Setiap cap jari adalah istimewa, dan berbeza dengan yang lain di dunia. Kerana terdapat banyak kombinasi, cap jari telah menjadi alat pengenalan yang ideal.

Sistem pengimbas cap jari mempunyai dua tugas asas. Pertama, ia menangkap gambar jari. Seterusnya, ia menentukan sama ada corak rabung dan lembah dalam gambar ini sesuai dengan corak rabung dan lembah dalam gambar yang diimbas sebelumnya. Hanya ciri khas, yang unik untuk setiap cap jari, disaring dan disimpan sebagai kunci biometrik yang disulitkan atau representasi matematik. Tidak ada gambar cap jari yang disimpan, hanya rangkaian nombor (kod binari), yang digunakan untuk pengesahan. Algoritma tidak dapat diterbalikkan untuk menukar maklumat yang dikodkan kembali menjadi gambar cap jari. Ini menjadikannya tidak mungkin untuk mengekstrak atau menggandakan cap jari yang boleh digunakan dari maklumat gambar yang dikodkan.

(Wikipedia)

Langkah 3: Platform Mikrokontroler Arduino Nano

Arduino Nano, atau papan mikrokontroler serupa, adalah pilihan terbaik untuk berinteraksi dengan modul pengimbas cap jari. Papan Arduino Nano yang disertakan dilengkapi dengan pin header, tetapi tidak disisipkan ke modul. Biarkan pin untuk sekarang. Lakukan ujian awal modul Arduino Nano SEBELUM ini untuk menyisipkan pin header Arduino Nano. Yang diperlukan untuk beberapa langkah seterusnya adalah kabel microUSB dan Arduino Nano sama seperti yang keluar dari beg.

Arduino Nano adalah papan Arduino miniatur permukaan-mount, mesra roti, dengan USB bersepadu. Ia mempunyai ciri-ciri yang luar biasa dan mudah digodam.

Ciri-ciri:

• Pengawal mikro: Atmel ATmega328P
• Voltan: 5V
• Pin I / O Digital: 14 (6 PWM)
• Pin Input Analog: 8
• Arus DC setiap Pin I / O: 40 mA
• Memori Kilat: 32 KB (2KB untuk pemuat but)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Kelajuan Jam: 16 MHz
• Dimensi: 17mm x 43mm

Varian khas Arduino Nano ini adalah reka bentuk Robotdyn hitam. Antaramuka menggunakan port MicroUSB on-board yang serasi dengan kabel MicroUSB yang sama yang digunakan dengan banyak telefon bimbit dan tablet.

Arduino Nanos mempunyai cip jambatan USB / Serial terbina dalam. Pada varian khusus ini, chip jambatan adalah CH340G. Perhatikan bahawa terdapat pelbagai jenis cip jambatan USB / Serial lain yang digunakan pada pelbagai jenis papan Arduino. Cip ini membolehkan port USB komputer anda berkomunikasi dengan antara muka bersiri pada cip pemproses Arduino.

Sistem operasi komputer memerlukan Pemacu Peranti untuk berkomunikasi dengan cip USB / Serial. Pemandu membenarkan IDE untuk berkomunikasi dengan papan Arduino. Pemacu peranti khusus yang diperlukan bergantung pada versi OS dan juga jenis cip USB / Serial. Untuk cip CH340 USB / Serial, terdapat pemacu yang tersedia untuk banyak sistem operasi (UNIX, Mac OS X, atau Windows). Pembuat CH340 membekalkan pemandu tersebut di sini.

Semasa pertama kali memasang Arduino Nano ke port USB komputer anda, lampu hijau akan menyala dan tidak lama selepas LED biru akan mula berkelip perlahan. Ini berlaku kerana Nano sudah dimuatkan dengan program BLINK, yang dijalankan pada Arduino Nano yang baru.

Langkah 4: Persekitaran Pembangunan Bersepadu Arduino (IDE)

Sekiranya anda belum memasang Arduino IDE, anda boleh memuat turunnya dari Arduino.cc

Sekiranya anda menginginkan maklumat pengenalan tambahan untuk bekerja di ekosistem Arduino, kami mencadangkan untuk melihat panduan untuk Bengkel Permulaan HackerBoxes.

Pasang Nano ke kabel MicroUSB dan hujung kabel yang lain ke port USB di komputer, lancarkan perisian Arduino IDE, pilih port USB yang sesuai di IDE di bawah alat> port (mungkin nama dengan "wchusb" di dalamnya). Pilih juga "Arduino Nano" di IDE di bawah alat> papan.

Akhirnya, muatkan sekeping kod contoh:

Fail-> Contoh-> Asas-> Berkedip

Ini sebenarnya adalah kod yang telah dimuat sebelumnya ke Nano dan harus dijalankan sekarang untuk perlahan-lahan mengedipkan LED biru. Oleh itu, jika kita memuatkan kod contoh ini, tidak ada yang akan berubah. Sebaliknya, mari kita ubah sedikit kodnya.

Melihat dengan teliti, anda dapat melihat bahawa program menyalakan LED, menunggu 1000 milisaat (satu saat), mematikan LED, menunggu sesaat lagi, dan kemudian melakukannya sekali lagi - selama-lamanya.

Ubah kod dengan menukar kedua-dua pernyataan "delay (1000)" menjadi "delay (100)". Pengubahsuaian ini akan menyebabkan LED berkelip sepuluh kali lebih pantas, bukan?

Mari muatkan kod yang diubah suai ke Nano dengan mengklik butang UPLOAD (ikon anak panah) tepat di atas kod yang anda ubah. Tonton di bawah kod untuk maklumat status: "menyusun" dan kemudian "memuat naik". Akhirnya, IDE akan menunjukkan "Muat Naik Selesai" dan LED anda akan berkelip lebih cepat.

Sekiranya ada, tahniah! Anda baru sahaja menggodam kod terbenam pertama anda.

Setelah versi sekejap anda dimuat dan dijalankan, mengapa tidak melihat apakah anda boleh menukar kod lagi sehingga LED berkelip cepat dua kali dan kemudian tunggu beberapa saat sebelum mengulangi? Mencubanya! Bagaimana dengan beberapa corak lain? Setelah anda berjaya memvisualisasikan hasil yang diinginkan, mengkodkannya, dan memerhatikannya agar berfungsi seperti yang dirancang, anda telah mengambil langkah besar untuk menjadi penggodam perkakasan yang kompeten.

Langkah 5: Memasukkan Pin Header Arduino Nano

Sekarang komputer pengembangan anda telah dikonfigurasi untuk memuatkan kod ke Arduino Nano dan Nano telah diuji, cabut kabel USB dari Nano dan bersiap untuk menyolatkan pin header. Sekiranya ini kali pertama anda bertarung di kelab pertarungan, anda harus membuat solder.

Terdapat banyak panduan dan video hebat dalam talian mengenai pematerian (contohnya). Sekiranya anda merasa memerlukan bantuan tambahan, cuba cari kumpulan pembuat atau penggodam tempatan di kawasan anda. Juga, kelab radio amatur selalu menjadi sumber pengalaman elektronik yang sangat baik.

Selesaikan dua tajuk satu baris (masing-masing lima belas pin) ke modul Arduino Nano. Penyambung ICSP (pemrograman bersiri dalam litar) enam pin tidak akan digunakan dalam projek ini, jadi tinggalkan pin tersebut. Setelah pematerian selesai, periksa dengan teliti jambatan solder dan / atau sendi pateri sejuk. Akhirnya, sambungkan Arduino Nano kembali ke kabel USB dan sahkan bahawa semuanya masih berfungsi dengan baik.

Langkah 6: Modul Sensor Cap Jari

Modul sensor cap jari mempunyai antara muka bersiri menjadikannya sangat mudah untuk ditambahkan ke projek anda. Modul ini telah menyatukan memori FLASH untuk menyimpan sebarang cap jari yang dilatih untuk dikenali, suatu proses yang dikenali sebagai pendaftaran. Cukup sambungkan empat wayar ke mikrokontroler anda seperti yang ditunjukkan di sini. Perhatikan bahawa VCC adalah 3.3V (bukan 5V).

Adafruit menerbitkan Perpustakaan Arduino yang sangat bagus untuk sensor cap jari. Perpustakaan merangkumi beberapa lakaran yang berguna. Sebagai contoh, "register.ino" menunjukkan cara mendaftarkan (melatih) cap jari ke dalam modul. Selepas latihan, "fingerprint.ino" menunjukkan cara mengimbas cap jari dan mencarinya berdasarkan data terlatih. Dokumentasi Adafruit untuk perpustakaan boleh didapati di sini. Anda boleh mendapatkan pembaca cap jari tambahan di sana atau melihat beberapa modul bulu.

INTEGRASI

Sensor cap jari boleh ditambahkan ke pelbagai projek termasuk sistem keselamatan, kunci pintu, sistem kehadiran masa, dan sebagainya. Sebagai contoh, ia membuat peningkatan hebat untuk projek dari Locksport HackerBox.

Video ini menunjukkan sistem contoh yang berfungsi dengan sensor cap jari.

Langkah 7: Kit LED Fidget Spinner

Kit LED berputar menggunakan dua pengawal PIC Microchip dan 24 LED untuk memaparkan pelbagai corak berwarna. Corak kelihatan menggunakan teknik Persistence of Vision (POV). Corak boleh diubah dengan menekan butang.

Sebelum kita memulakan, periksa semua bahagian yang tertera di atas. Mungkin ada beberapa perintang tambahan, kapasitor, LED, skru, dan kepingan akrilik di dalam kit, jadi jangan biarkan itu membingungkan anda. Walaupun kit anda menyertakan helaian arahan, arahan di sini semestinya terbukti lebih mudah diikuti.

Langkah 8: Kit LED Fidget Spinner - Skema dan PCB

Soalan pertama kami semasa melihat skema ini adalah: Bagaimana sebenarnya anda menggerakkan 24 LED dengan hanya sepuluh garis I / O? Sihir? Ya, keajaiban Charlieplexing.

CATATAN ORIENTASI KOMPONEN. Tinjau rajah tanda polariti PCB dengan teliti. Kedua-dua mikrokontroler mesti diputar ke arah yang betul. Juga, LED terpolarisasi dan perlu berorientasikan dengan betul. Secara kontrak, perintang dan kapasitor boleh disolder ke arah mana pun. Butang hanya sesuai dengan satu cara.

Langkah 9: Fidget Spinner - Bermula dengan Pematerian SMT

Fidget spinner kit PCB adalah teknologi permukaan-mount (SMT), yang biasanya agak sukar untuk disolder. Walau bagaimanapun, susun atur PCB dan pemilihan komponen menjadikan kit SMT ini agak mudah dipateri. Sekiranya anda tidak pernah bekerja dengan pematerian SMT, terdapat beberapa video demo yang sangat bagus dalam talian (contohnya).

MULAI PENJUALAN: Tombol dan perintang 10K ("103") mungkin merupakan tempat paling mudah untuk dimulakan kerana terdapat banyak ruang di sekitarnya. Luangkan masa anda dan pasangkan kedua-dua komponen ini di tempatnya.

Ingatlah bahawa walaupun pematerian anda tidak berjaya sepenuhnya, perjalanan di luar zon selesa anda sekarang adalah amalan terbaik. Juga, kit yang dipasang akan tetap berfungsi sebagai pemintal yang diilhamkan oleh elektronik yang kelihatan menarik walaupun LED tidak berfungsi dengan sempurna.

Langkah 10: Fidget Spinner - Pematerian Mikrokontroler

Selesaikan kedua mikrokontroler (perhatikan penanda arah). Ikuti dengan dua Kapasitor 0.1uF yang terletak di sebelah mikrokontroler. Kapasitor tidak terpolarisasi dan boleh berorientasi dengan cara apa pun.

Langkah 11: Fidget Spinner - Pematerian LED

Terdapat dua baris LED pada PCB dan dua jalur komponen LED. Setiap jalur mempunyai warna yang berbeza (merah dan hijau), jadi simpan LED dari setiap jalur bersama-sama dalam baris yang sama pada PCB. Tidak kira baris mana yang hijau dan mana yang berwarna merah, tetapi LED berwarna yang sama perlu disatukan dalam satu baris yang sama.

Terdapat tanda "-" pada setiap pad PCB untuk LED. Tanda ini bergantian sisi semasa anda melayari baris pad, yang bermaksud orientasi LED di baris akan beralih ke belakang. Tanda hijau di satu sisi setiap LED harus berorientasi ke arah pembuatan "-" untuk pad LED itu.

Langkah 12: Fidget Spinner - Selesaikan Pematerian

Selesaikan enam Perintang 200 Ohm ("201"). Ini tidak terpolarisasi dan mungkin diposisikan ke kedua arah.

Memateri klip bateri sel tiga duit syiling dengan memasukkannya ke bahagian bawah PCB dan kemudian menyolder ke dua lubang dari bahagian atas papan.

Masukkan tiga sel duit syiling dan tekan butang untuk menguji LED. Anda tidak akan dapat melihat corak POV semasa PCB tidak bergerak tetapi anda akan melihat kecerahan yang berbeza di antara dua tebing LED semasa anda melalui mod paparan. Perhatikan bahawa tekan pendek dan tekan panjang mempunyai kesan yang berbeza.

Langkah 13: Fidget Spinner - Siapkan Perumahan Akrilik

Keluarkan kertas pelindung dari kepingan akrilik.

Letakkan lima kepingan akrilik dan PCB seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Ini mewakili susunan timbunan terakhir.

Perhatikan tiga bulatan kecil di setiap bahagian. Balikkan kepingan sehingga bulatan kecil semuanya berorientasikan arah yang sama.

Mulakan dengan lapisan 2, yang merupakan lingkaran dengan sel berbentuk koin di setiap tiga lengan.

Letakkan galas di tengah lapisan 2 dan paksa ke lubang besar. Ini akan memerlukan banyak kekuatan. Cuba jangan memecahkan akrilik semasa melakukan ini. Yang mengatakan, satu retakan kecil di sekitar lubang pemasangan galas boleh terbentuk. Ini boleh diterima dengan sempurna.

Langkah 14: Fidget Spinner - Pemasangan Mekanikal

Susun lapisan - 1 hingga 5.

Perhatikan bahawa potongan 4 dan 5 sebenarnya berada pada lapisan yang sama.

Masukkan tiga pengganding tembaga berulir.

Letakkan lapisan 6 ke timbunan.

Perhatikan bahawa lapisan 1 dan 6 mempunyai lubang yang lebih kecil untuk menahan penyambung tembaga di tempatnya.

Gunakan enam skru pendek untuk melekatkan lapisan 1 dan 6 pada pengganding tembaga.

Langkah 15: Fidget Spinner - Pusat Hub

Keluarkan kertas pelindung dari tiga kitaran akrilik - dua yang besar dan satu yang kecil.

Masukkan skru panjang melalui salah satu bulatan akrilik yang besar; susun bulatan akrilik kecil ke skru; dan putar pengganding tembaga berulir ke skru untuk membuat timbunan seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Masukkan timbunan melalui pusat pusat.

Tangkap timbunan ke hub dengan melekatkan bulatan akrilik besar yang tersisa ke sisi terbuka menggunakan skru panjang.

Sirip terbaik! Laissez les bon fidget rouler.

Langkah 16: Digispark dan USB Rubber Ducky

Digispark adalah projek sumber terbuka yang awalnya dibiayai melalui Kickstarter. Ini adalah papan serasi Arduino berasaskan ATtiny super mini menggunakan Atmel ATtiny85. ATtiny85 adalah mikrokontroler 8 pin yang merupakan sepupu dekat cip Arduino khas, ATMega328P. ATtiny85 mempunyai sekitar seperempat memori dan hanya enam pin I / O. Walau bagaimanapun, ia dapat diprogram dari Arduino IDE dan masih dapat menjalankan kod Arduino tanpa halangan.

USB Rubber Ducky adalah alat penggodam kegemaran. Ia adalah alat suntikan kekunci yang menyamar sebagai pemacu kilat generik. Komputer mengenalinya sebagai papan kekunci biasa dan secara automatik menerima muatan ketukan kekunci yang diprogramkan lebih dari 1000 perkataan per minit. Ikuti pautan untuk mengetahui semua mengenai Rubber Duckies dari Hak5 di mana anda juga boleh membeli tawaran sebenar. Sementara itu, tutorial video ini menunjukkan cara menggunakan Digispark seperti Rubber Ducky. Tutorial video lain menunjukkan cara menukar Skrip Rubber Ducky untuk dijalankan di Digispark.

Langkah 17: HackLife

Kami harap anda menikmati pelayaran bulan ini ke elektronik DIY. Jangkau dan kongsi kejayaan anda dalam komen di bawah atau di Kumpulan Facebook HackerBoxes. Pasti beritahu kami jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan bantuan mengenai apa sahaja.

Sertailah pesta tersebut. Jalankan HackLife. Anda boleh mendapatkan kotak projek elektronik dan komputer yang boleh digodam yang hebat dihantar terus ke peti mel anda setiap bulan. Cukup melayari HackerBoxes.com dan melanggan perkhidmatan HackerBox bulanan.