HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

HackerBox Hekerji raziskujejo elektronsko prepoznavanje prstnih odtisov in mehanske predilne igrače s površinskim mikrokrmilnikom in LED vezji. Ta navodila vsebujejo informacije za začetek uporabe HackerBox -a #0038, ki ga lahko kupite tukaj, ko so na zalogi. Če želite vsak mesec v svoj nabiralnik prejemati takšen HackerBox, se naročite na HackerBoxes.com in se pridružite revoluciji!

Teme in učni cilji za HackerBox 0038:

• Raziščite elektronsko prepoznavanje prstnih odtisov
• Konfigurirajte in programirajte mikrokrmilnik Arduino Nano
• Vmesnik modulov senzorja prstnih odtisov v mikrokrmilnike
• Senzorje prstnih odtisov integrirajte v vgrajene sisteme
• Vadite tehnike spajkanja na površinsko montažo
• Sestavite projekt akrilne LED fidget spinner
• Konfigurirajte in programirajte mikrokrmilnik Digispark
• Eksperimentirajte z nosilnostjo vbrizgavanja tipk USB

HackerBoxes je storitev mesečne naročnine na elektroniko in računalniško tehnologijo DIY. Smo ljubitelji, ustvarjalci in eksperimentatorji. Mi smo sanjači sanj.

ZDRUŽITE PLANETO

1. korak: HackerBox 0038: Vsebina škatle

• Modul senzorja prstnih odtisov
• Arduino Nano 5V 16MHz microUSB
• Komplet za spajkanje LED Fidget Spinner
• CR1220 Coin Cells for Spinner Kit
• Modul mikrokontrolerja USB Digispark
• Pincete za ESD
• Spajkanje pletenice
• Dva štirismerna menjalnika napetosti
• Podaljšek USB
• Ekskluzivna nalepka za kovanje HackerBox
• Ekskluzivna hekerska nalepka "Quad Cut Up"
• Ekskluzivni obliž za likanje na sedežu

Nekaj drugih stvari, ki vam bodo v pomoč:

• Spajkalnik, spajkalnik in osnovna orodja za spajkanje
• Spajkalni fluks (primer)
• Lupa z osvetlitvijo (primer)
• Računalnik za izvajanje programskih orodij
• Prsti za vrtenje fidgeta
• Prsti za poskuse prstnih odtisov

Najpomembneje je, da boste potrebovali občutek pustolovščine, hekerskega duha, potrpežljivost in radovednost. Gradnja in eksperimentiranje z elektroniko, čeprav zelo koristno, sta včasih lahko težavna, zahtevna in celo frustrirajoča. Cilj je napredek in ne popolnost. Ko vztrajate in uživate v pustolovščini, lahko ta hobi prinese veliko zadovoljstvo. Vsak korak naredite počasi, upoštevajte podrobnosti in ne bojte se prositi za pomoč.

V pogostih vprašanjih o HackerBoxes je veliko informacij za sedanje in bodoče člane. Skoraj vsa e-poštna sporočila o netehnični podpori, ki jih prejmemo, so že odgovorjena, zato zelo cenimo, da ste si vzeli nekaj minut in prebrali pogosta vprašanja.

2. korak: Elektronsko prepoznavanje prstnih odtisov

Skenerji prstnih odtisov so biometrični varnostni sistemi za analizo trenja na človeški konici prsta, znani tudi kot prstni odtis (daktilograf). Ti optični bralniki se uporabljajo pri kazenskem pregonu, zaščiti identitete, nadzoru dostopa, računalnikih in mobilnih telefonih.

Vsakdo ima sledi na prstih. Ni jih mogoče odstraniti ali spremeniti. Te oznake imajo vzorec, imenovan prstni odtis. Vsak prstni odtis je poseben in se razlikuje od katerega koli drugega na svetu. Ker obstaja nešteto kombinacij, so prstni odtisi postali idealno sredstvo za identifikacijo.

Sistem za branje prstnih odtisov ima dve osnovni nalogi. Najprej posname sliko prsta. Nato določi, ali se vzorec grebenov in dolin na tej sliki ujema z vzorcem grebenov in dolin na predhodno skeniranih slikah. Samo posebne značilnosti, ki so edinstvene za vsak prstni odtis, se filtrirajo in shranijo kot šifriran biometrični ključ ali matematična predstavitev. Nikoli ni shranjena nobena slika prstnega odtisa, le niz številk (binarna koda), ki se uporablja za preverjanje. Algoritma ni mogoče obrniti za pretvorbo kodiranih podatkov nazaj v sliko prstnega odtisa. Zaradi tega je zelo malo verjetno, da bi iz kodiranih podatkov o sliki odstranili ali podvojili uporabne prstne odtise.

(Wikipedia)

3. korak: Platforma mikrokrmilnika Arduino Nano

Arduino Nano ali podobna plošča mikrokrmilnika je odlična izbira za povezovanje z moduli skenerja prstnih odtisov. Priložena plošča Arduino Nano ima zatiče za glavo, vendar niso spajkani na modul. Zaenkrat pustite zatiče. Izvedite te začetne preizkuse modula Arduino Nano PRIOR za spajkanje zatičev glave Arduino Nano. V naslednjih nekaj korakih potrebujete le kabel microUSB in Arduino Nano, ko pride iz vrečke.

Arduino Nano je površinsko nameščena, na ploščo prijazna, miniaturizirana plošča Arduino z vgrajenim USB-jem. Je neverjetno celovit in enostaven za kramp.

Lastnosti:

• Mikrokrmilnik: Atmel ATmega328P
• Napetost: 5V
• Digitalni V/I zatiči: 14 (6 PWM)
• Analogni vhodni zatiči: 8
• DC tok na V/I pin: 40 mA
• Flash pomnilnik: 32 KB (2KB za zagonski nalagalnik)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Taktna hitrost: 16 MHz
• Dimenzije: 17 x 43 mm

Ta različica Arduino Nano je črna zasnova Robotdyn. Vmesnik je vgrajen v vhod MicroUSB, ki je združljiv z istimi kabli MicroUSB, ki se uporabljajo pri številnih mobilnih telefonih in tabličnih računalnikih.

Arduino Nanos ima vgrajen čip USB/serijski most. Pri tej različici je mostni čip CH340G. Upoštevajte, da se na različnih vrstah plošč Arduino uporabljajo različne vrste USB/serijskih mostov. Ti čipi vam omogočajo, da vrata USB računalnika komunicirajo s serijskim vmesnikom na čipu procesorja Arduino.

Operacijski sistem računalnika potrebuje gonilnik naprave za komunikacijo z USB/serijskim čipom. Gonilnik omogoča IDE -ju komunikacijo s ploščo Arduino. Potreben poseben gonilnik naprave je odvisen od različice operacijskega sistema in vrste USB/serijskega čipa. Za USB/serijske čipe CH340 so na voljo gonilniki za številne operacijske sisteme (UNIX, Mac OS X ali Windows). Proizvajalec CH340 oskrbuje te gonilnike tukaj.

Ko prvič priključite Arduino Nano v vrata USB na vašem računalniku, se mora prižgati zelena lučka za vklop in kmalu zatem mora modra LED počasi utripati. To se zgodi, ker je Nano vnaprej naložen s programom BLINK, ki deluje na povsem novem Arduino Nano.

4. korak: Arduino integrirano razvojno okolje (IDE)

Če še nimate nameščenega Arduino IDE, ga lahko prenesete s spletnega mesta Arduino.cc

Če želite dodatne uvodne informacije za delo v ekosistemu Arduino, predlagamo, da si ogledate vodnik za začetno delavnico HackerBoxes.

Priključite Nano v kabel MicroUSB, drugi konec kabla pa v vrata USB na računalniku, zaženite programsko opremo Arduino IDE, izberite ustrezna vrata USB v IDE pod orodji> vrata (verjetno ime z "wchusb" v njem). V orodju> deska izberite tudi "Arduino Nano" v IDE.

Nazadnje naložite del vzorčne kode:

Datoteka-> Primeri-> Osnove-> Utripaj

To je pravzaprav koda, ki je bila vnaprej naložena na Nano in bi se morala trenutno izvajati, da počasi utripa modra LED. Skladno s tem, če naložimo ta primer kode, se ne bo nič spremenilo. Namesto tega nekoliko spremenimo kodo.

Če natančno pogledate, lahko vidite, da program vklopi LED, počaka 1000 milisekund (eno sekundo), izklopi LED, počaka še eno sekundo in nato vse ponovi - za vedno.

Kodo spremenite tako, da obe izjavi "delay (1000)" spremenite v "delay (100)". Ta sprememba bo povzročila, da LED utripa desetkrat hitreje, kajne?

Naloženo kodo naložimo v Nano s klikom na gumb UPLOAD (ikona puščice) tik nad spremenjeno kodo. Pod kodo si oglejte informacije o stanju: "sestavljanje" in nato "nalaganje". Na koncu mora IDE označiti "Nalaganje je končano", LED pa naj bi utripal hitreje.

Če je tako, čestitam! Pravkar ste vdrli v svoj prvi del vdelane kode.

Ko se vaša različica s hitrim utripanjem naloži in zažene, zakaj ne bi preverili, ali lahko znova spremenite kodo, da LED utripa dvakrat hitro, nato pa počakajte nekaj sekund, preden se ponovi? Poskusi! Kaj pa drugi vzorci? Ko si uspete vizualizirati želeni rezultat, ga kodirati in opazovati, da deluje po načrtih, ste naredili ogromen korak k temu, da postanete kompetenten heker strojne opreme.

5. korak: Spajkanje zatičev za glavo Arduino Nano

Zdaj, ko je bil vaš razvojni računalnik konfiguriran za nalaganje kode v Arduino Nano in je bil Nano preizkušen, odklopite kabel USB iz Nano in se pripravite na spajkanje zatičev glave. Če ste prvič v borilnem klubu, morate spajkati.

Na spletu je veliko odličnih vodnikov in videoposnetkov o spajkanju (na primer). Če menite, da potrebujete dodatno pomoč, poiščite lokalno skupino ustvarjalcev ali prostor za hekerje na vašem območju. Tudi amaterski radijski klubi so vedno odličen vir izkušenj z elektroniko.

Dva enovrstna naslova (po petnajst zatičev) spajkajte na modul Arduino Nano. Šest-polni konektor ICSP (serijsko programiranje v vezju) v tem projektu ne bo uporabljen, zato pustite te nožice izključene. Ko je spajkanje končano, natančno preverite spajkalne mostove in/ali hladne spajkalne spoje. Končno priključite Arduino Nano nazaj na kabel USB in preverite, ali vse še vedno deluje pravilno.

6. korak: Modul senzorja prstnih odtisov

Modul senzorja prstnih odtisov ima serijski vmesnik, ki olajša dodajanje v vaše projekte. Modul ima vgrajen pomnilnik FLASH za shranjevanje prstnih odtisov, ki jih je usposobljen za prepoznavanje, postopek, znan kot vpis. Preprosto priključite štiri žice na svoj mikrokrmilnik, kot je prikazano tukaj. Upoštevajte, da je VCC 3,3 V (ne 5 V).

Adafruit je izdal zelo lepo knjižnico Arduino za senzorje prstnih odtisov. Knjižnica vsebuje nekaj uporabnih skic. Na primer "enroll.ino" prikazuje, kako v modul vpisati (usposobiti) prstne odtise. Po vadbi "fingerprint.ino" pokaže, kako skenirati prstni odtis in ga iskati po usposobljenih podatkih. Adafrutovo dokumentacijo za knjižnico najdete tukaj. Tam lahko dobite dodatne bralnike prstnih odtisov ali si ogledate nekaj modulov perja.

INTEGRACIJA

Senzorje prstnih odtisov je mogoče dodati različnim projektom, vključno z varnostnimi sistemi, ključavnicami vrat, sistemi za spremljanje časa itd. Tako na primer odlično nadgradi projekte iz Locksport HackerBox -a.

Ta video prikazuje primer sistema, ki deluje s senzorjem prstnih odtisov.

7. korak: Komplet LED Fidget Spinner LED

Vrteči se LED komplet uporablja dva krmilnika Microchip PIC in 24 LED za prikaz različnih barvitih vzorcev. Vzorci so vidni s tehniko Persistence of Vision (POV). Vzorce lahko spremenite s pritiskom na gumb.

Preden začnemo, preglejte vse zgoraj navedene kose. V kompletu je verjetno nekaj dodatnih uporov, kondenzatorjev, LED, vijakov in akrilnih kosov, zato naj vas to ne zmoti. Tudi če je vaš komplet vseboval navodila z navodili, bi se morala ta navodila veliko lažje držati.

8. korak: Komplet LED vrtalnikov Fidget - shema in tiskana vezja

Naše prvo vprašanje, ko pogledamo to shemo, bi moralo biti: Kako natančno poganjate 24 LED s samo desetimi V/I linijami? Čarovnija? Ja, čarobnost Charlieplexinga.

OPOMBA KOMPONENTNE ORIENTACIJE. Pozorno preglejte diagram oznak polarnosti tiskanega vezja. Dva mikrokrmilnika morata biti obrnjena v pravo smer. Tudi LED diode so polarizirane in morajo biti pravilno usmerjene. V pogodbi je mogoče upore in kondenzatorje spajkati v katero koli smer. Gumb se prilega samo v eno smer.

9. korak: Fidget Spinner - začenši s spajkanjem SMT

PCB fidget spinner komplet je tehnologija površinske montaže (SMT), ki je običajno zelo zahtevna za spajkanje. Zaradi postavitve tiskanega vezja in izbire komponent je ta komplet SMT razmeroma enostaven za spajkanje. Če še nikoli niste delali s spajkanjem SMT, je na spletu nekaj res lepih demo video posnetkov.

ZAGONSKO SPAJANJE: Gumb in njegov 10K ("103") upor sta verjetno najlažje začeti, saj je okoli njih veliko prostora. Vzemite si čas in obe komponenti spajkajte.

Ne pozabite, da je potovanje izven vašega območja udobja najboljša praksa, tudi če spajkanje ni povsem uspešno. Poleg tega bo sestavljeni komplet še vedno deloval kot kul predvajalnik z navdihom elektronike, tudi če LED diode ne delujejo popolnoma.

10. korak: Fidget Spinner - spajkanje mikrokrmilnika

Spojite dva mikrokrmilnika (upoštevajte orientacijsko oznako). Sledite z dvema 0,1uF kondenzatorjema, ki sta tik ob mikrokontrolerjih. Kondenzatorji niso polarizirani in jih je mogoče usmeriti v obe smeri.

11. korak: Spidner Fidget - spajkanje z LED

Na tiskanem vezju sta dve vrsti LED in dva traka LED komponent. Vsak trak je drugačne barve (rdeča in zelena), zato naj bodo LED diode iz vsakega traku skupaj v isti vrsti na tiskanem vezju. Ni važno, katera vrstica je zelena in katera rdeča, vendar morajo biti LED iste barve vse skupaj v isti vrstici.

Za vsako LED ploščo je oznaka "-" na vsaki plošči iz tiskanega vezja. Te oznake se med premikanjem vzdolž vrste blazinic zamenjajo, kar pomeni, da se bo usmerjenost LED v vrsti preklapljala naprej in nazaj. Zelene oznake na eni strani vsake LED morajo biti usmerjene proti "-" za to LED ploščico.

Korak 12: Fidget Spinner - končajte spajkanje

Spajkajte šest 200 ohmskih uporov ("201"). Te niso polarizirane in so lahko postavljene v obe smeri.

Spajate tri sponke na gumbaste baterije, tako da jih vstavite v dno tiskanega vezja in nato spajkate v dve luknji na vrhu plošče.

Vstavite tri kovance in pritisnite gumb, da preizkusite LED. Med mirovanjem tiskanega vezja ne boste mogli videti vzorcev POV, vendar boste med kroženjem med načini prikaza opazili različne svetlosti med obema naboroma LED. Upoštevajte, da imajo kratki in dolgi pritiski različne učinke.

Korak: Fidget Spinner - Pripravite ohišje iz akrila

Odstranite zaščitni papir z akrilnih kosov.

Položite pet kosov akrila in tiskano vezje, kot sta oštevilčena na sliki. To predstavlja urejanje zadnjega sklada.

Opazite tri majhne kroge v vsakem kosu. Obrnite vse kose, dokler vsi majhni krogi niso usmerjeni v isto smer.

Začnite s plastjo 2, to je tisto s krogi velikosti kovanca v vsakem od treh krakov.

Ležaj postavite na sredino plasti 2 in ga potisnite v veliko luknjo. To bo zahtevalo veliko sile. Pri tem ne poskušajte razbiti akrila. Ob tem pa lahko nastane ena sama majhna razpoka okoli luknje za pritrditev ležaja. To je povsem sprejemljivo.

Korak 14: Fidget Spinner - mehanski sklop

Zložite plasti - od 1 do 5.

Upoštevajte, da sta kosa 4 in 5 dejansko na isti plasti.

Vstavite tri navojne medeninaste spojke.

Plast 6 postavite na sklad.

Upoštevajte, da imata plast 1 in 6 manjše luknje za zadrževanje medeninastih sponk.

S šestimi kratkimi vijaki pritrdite plasti 1 in 6 na medeninaste spojke.

Korak 15: Fidget Spinner - Središče

Odstranite zaščitni papir iz treh akrilnih ciklov - dveh velikih in enega majhnega.

Skozi enega od velikih akrilnih krogov vstavite dolg vijak; zložite majhen akrilni krog na vijak; in privijte medeninasto sponko z navojem na vijak, da naredite sklad, kot je prikazano na sliki.

Sklad vstavite skozi sredinsko pesto.

Zložite sklad v pesto tako, da preostali velik akrilni krog pritrdite na odprto stran z dolgim vijakom.

C'est fin! Laissez les bon fidget rouler.

Korak: Digispark in USB Rubber Ducky

Digispark je odprtokodni projekt, prvotno financiran prek Kickstarterja. Gre za super miniaturno ploščo, združljivo z Arduino, ki temelji na ATtinyju in uporablja Atmel ATtiny85. ATtiny85 je 8 -polni mikrokrmilnik, ki je bližnji sorodnik tipičnega čipa Arduino, ATMega328P. ATtiny85 ima približno četrtino pomnilnika in le šest V/I nožic. Vendar ga je mogoče programirati iz Arduino IDE in še vedno lahko brez težav izvaja kodo Arduino.

USB Rubber Ducky je priljubljeno orodje za hekerje. To je naprava za vbrizgavanje tipk, prikrita kot generični bliskovni pogon. Računalniki jo prepoznajo kot običajno tipkovnico in samodejno sprejmejo njene vnaprej programirane obremenitve ob pritisku tipk pri več kot 1000 besedah na minuto. Sledite povezavi, če želite izvedeti vse o Rubber Duckies iz podjetja Hak5, kjer lahko kupite tudi pravo ponudbo. Medtem ta video vadnica prikazuje, kako uporabljati Digispark, kot je Rubber Ducky. Druga video vadnica prikazuje, kako pretvoriti skripte Rubber Ducky za izvajanje v Digisparku.

17. korak: HackLife

Upamo, da ste uživali v tem mesečnem potovanju v elektroniko DIY. Dosezite in delite svoj uspeh v spodnjih komentarjih ali na Facebook skupini HackerBoxes. Vsekakor nam sporočite, če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete pomoč pri čem.

Pridružite se zabavi. Živi HackLife. Vsak mesec lahko dobite kul škatlo elektronike in projektov računalniške tehnologije, ki jih je mogoče vdreti. Preletite na spletno mesto HackerBoxes.com in se naročite na mesečno storitev HackerBox.