HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

يستكشف HackerBox Hackers التعرف الإلكتروني على بصمات الأصابع وألعاب الدوران الميكانيكية باستخدام متحكم دقيق مثبت على السطح ودوائر LED. يحتوي هذا Instructable على معلومات لبدء استخدام HackerBox # 0038 ، والذي يمكن شراؤه هنا أثناء نفاد المستلزمات. أيضًا ، إذا كنت ترغب في تلقي HackerBox مثل هذا في صندوق البريد الخاص بك كل شهر ، فيرجى الاشتراك في HackerBoxes.com والانضمام إلى الثورة!

الموضوعات وأهداف التعلم لـ HackerBox 0038:

• استكشف التعرف الإلكتروني على بصمات الأصابع
• تكوين وبرمجة متحكم Arduino Nano
• وحدات مستشعر بصمات الأصابع لوحدات التحكم الدقيقة
• دمج مستشعرات بصمات الأصابع في الأنظمة المدمجة
• تدرب على تقنيات اللحام المثبتة على السطح
• قم بتجميع مشروع سبينر LED أكريليك
• تكوين وبرمجة متحكم Digispark
• جرب حمولات الحقن بضغطة زر USB

HackerBoxes هي خدمة صندوق الاشتراك الشهري للإلكترونيات اليدوية وتقنية الكمبيوتر. نحن هواة ، صناع ، ومجربون. نحن حالمو الاحلام.

هاك الكوكب

الخطوة 1: HackerBox 0038: محتويات الصندوق

• وحدة استشعار بصمات الأصابع
• اردوينو نانو 5 فولت 16 ميجاهرتز microUSB
• طقم لحام سبينر LED
• خلايا العملة المعدنية CR1220 لمجموعة سبينر
• وحدة التحكم الدقيقة USB Digispark
• ملاقط ESD
• ديسولدينغ جديلة
• مغيران لمستوى الجهد رباعي الاتجاه
• كابل تمديد USB
• ملصق تزوير حصري لـ HackerBox
• ملصق هاكر حصري "قص رباعي"
• رقعة حصرية للكي على الكرسي

بعض الأشياء الأخرى التي ستكون مفيدة:

• لحام الحديد وأدوات اللحام الأساسية
• تدفق اللحام (مثال)
• المكبر المضاء (مثال)
• كمبيوتر لتشغيل أدوات البرمجيات
• أصابع تململ للغزل
• أصابع لتجارب بصمات الأصابع

الأهم من ذلك أنك ستحتاج إلى حس المغامرة وروح الهاكرز والصبر والفضول. قد يكون بناء الإلكترونيات وتجريبها أمرًا مجزيًا للغاية ، إلا أنه قد يكون خادعًا ومليئًا بالتحدي وحتى محبطًا في بعض الأحيان. الهدف هو التقدم وليس الكمال. عندما تستمر في المغامرة وتستمتع بها ، يمكن أن تحصل على قدر كبير من الرضا من هذه الهواية. اتخذ كل خطوة ببطء ، واهتم بالتفاصيل ، ولا تخف من طلب المساعدة.

هناك ثروة من المعلومات للأعضاء الحاليين والمحتملين في الأسئلة الشائعة حول HackerBoxes. تم الرد على جميع رسائل البريد الإلكتروني الخاصة بالدعم غير التقني التي نتلقاها بالفعل هناك ، لذا نقدر حقًا تخصيص بضع دقائق لقراءة الأسئلة الشائعة.

الخطوة الثانية: التعرف الإلكتروني على بصمات الأصابع

ماسحات بصمات الأصابع هي أنظمة أمان بيومترية لتحليل حواف الاحتكاك من طرف إصبع الإنسان ، والمعروفة أيضًا باسم بصمة الإصبع (dactylograph). تُستخدم هذه الماسحات الضوئية في إنفاذ القانون وأمن الهوية والتحكم في الوصول وأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة.

كل شخص لديه علامات على أصابعه. لا يمكن إزالتها أو تغييرها. هذه العلامات لها نمط يسمى بصمة الإصبع. كل بصمة إصبع خاصة ومختلفة عن أي بصمة أخرى في العالم. نظرًا لوجود مجموعات لا حصر لها ، أصبحت بصمات الأصابع وسيلة مثالية لتحديد الهوية.

يحتوي نظام ماسح بصمات الأصابع على وظيفتين أساسيتين. أولاً ، يلتقط صورة الإصبع. بعد ذلك ، يحدد ما إذا كان نمط النتوءات والوديان في هذه الصورة يتطابق مع نمط النتوءات والوديان في الصور الممسوحة ضوئيًا مسبقًا. يتم تصفية وحفظ الخصائص المحددة فقط ، والتي تنفرد بها كل بصمة ، كمفتاح بيولوجي مشفر أو تمثيل رياضي. لا يتم حفظ أي صورة لبصمة الإصبع ، فقط سلسلة من الأرقام (رمز ثنائي) ، والتي تُستخدم للتحقق. لا يمكن عكس الخوارزمية لتحويل المعلومات المشفرة مرة أخرى إلى صورة بصمة الإصبع. هذا يجعل من غير المحتمل للغاية استخراج أو تكرار بصمات الأصابع القابلة للاستخدام من معلومات الصورة المشفرة.

(ويكيبيديا)

الخطوة 3: منصة Arduino Nano Microcontroller

تعد Arduino Nano ، أو لوحة متحكم مماثلة ، خيارًا رائعًا للتفاعل مع وحدات الماسح الضوئي لبصمات الأصابع. تأتي لوحة Arduino Nano المضمنة مع دبابيس رأس ، لكنها غير ملحومة بالوحدة. اترك الدبابيس في الوقت الحالي. قم بإجراء هذه الاختبارات الأولية لوحدة Arduino Nano قبل لحام دبابيس الرأس في Arduino Nano. كل ما هو مطلوب للخطوتين التاليتين هو كابل microUSB و Arduino Nano تمامًا كما يخرج من الحقيبة.

Arduino Nano عبارة عن لوحة Arduino صغيرة مثبتة على السطح وصديقة للوحة التجارب ومزودة بـ USB مدمج. إنه كامل الميزات بشكل مثير للدهشة وسهل الاختراق.

سمات:

• متحكم: Atmel ATmega328P
• الجهد: 5V
• دبابيس الإدخال / الإخراج الرقمية: 14 (6 PWM)
• دبابيس الإدخال التناظرية: 8
• تيار مستمر لكل منفذ إدخال / إخراج: 40 مللي أمبير
• ذاكرة فلاش: 32 كيلو بايت (2 كيلو بايت لمحمل الإقلاع)
• SRAM: 2 كيلو بايت
• إيبروم: 1 كيلو بايت
• سرعة الساعة: 16 ميجا هرتز
• الأبعاد: 17 مم × 43 مم

هذا البديل الخاص من Arduino Nano هو تصميم Robotdyn الأسود. الواجهة بواسطة منفذ MicroUSB على اللوحة متوافق مع نفس كبلات MicroUSB المستخدمة مع العديد من الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية.

يتميز Arduino Nanos بشريحة USB / Serial bridge مدمجة. في هذا المتغير المحدد ، شريحة الجسر هي CH340G. لاحظ أن هناك أنواعًا أخرى مختلفة من رقائق الجسر التسلسلي / USB المستخدمة في أنواع مختلفة من لوحات Arduino. تسمح لك هذه الرقائق لمنفذ USB بالكمبيوتر بالاتصال بالواجهة التسلسلية على شريحة معالج Arduino.

يتطلب نظام تشغيل الكمبيوتر وجود برنامج تشغيل الجهاز للاتصال بشريحة USB / المسلسل. يسمح السائق لـ IDE بالاتصال بلوحة Arduino. يعتمد برنامج تشغيل الجهاز المحدد المطلوب على كل من إصدار نظام التشغيل وأيضًا نوع شريحة USB / المسلسل. بالنسبة لشرائح CH340 USB / Serial ، تتوفر برامج تشغيل للعديد من أنظمة التشغيل (UNIX أو Mac OS X أو Windows). يوفر صانع CH340 هؤلاء السائقين هنا.

عند توصيل Arduino Nano لأول مرة بمنفذ USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يجب أن يضيء مصباح الطاقة الأخضر وبعد فترة وجيزة يبدأ مؤشر LED الأزرق في الوميض ببطء. يحدث هذا لأن Nano محمّل مسبقًا ببرنامج BLINK ، والذي يعمل على Arduino Nano الجديد تمامًا.

الخطوة 4: بيئة التطوير المتكاملة لاردوينو (IDE)

إذا لم يكن لديك Arduino IDE مثبتًا بعد ، فيمكنك تنزيله من Arduino.cc

إذا كنت ترغب في الحصول على معلومات تمهيدية إضافية للعمل في نظام Arduino البيئي ، فنحن نقترح مراجعة دليل ورشة عمل HackerBoxes Starter Workshop.

قم بتوصيل Nano بكابل MicroUSB والطرف الآخر من الكبل بمنفذ USB على الكمبيوتر ، وقم بتشغيل برنامج Arduino IDE ، وحدد منفذ USB المناسب في IDE ضمن الأدوات> المنفذ (على الأرجح اسم يحتوي على "wchusb" بداخله). حدد أيضًا "Arduino Nano" في IDE ضمن الأدوات> اللوحة.

أخيرًا ، قم بتحميل جزء من مثال التعليمات البرمجية:

ملف> أمثلة> أساسيات> وميض

هذا هو في الواقع الكود الذي تم تحميله مسبقًا على Nano ويجب تشغيله الآن ليومض مؤشر LED الأزرق ببطء. وفقًا لذلك ، إذا قمنا بتحميل رمز المثال هذا ، فلن يتغير شيء. بدلاً من ذلك ، دعنا نعدل الكود قليلاً.

بالنظر عن كثب ، يمكنك أن ترى أن البرنامج يقوم بتشغيل مؤشر LED ، وينتظر 1000 مللي ثانية (ثانية واحدة) ، ويطفئ مؤشر LED ، وينتظر ثانية أخرى ، ثم يقوم بذلك مرة أخرى - إلى الأبد.

قم بتعديل الكود عن طريق تغيير كل من عبارات "delay (1000)" إلى "delay (100)". سيؤدي هذا التعديل إلى وميض LED أسرع عشر مرات ، أليس كذلك؟

لنقم بتحميل الكود المعدل في Nano بالنقر فوق الزر UPLOAD (رمز السهم) أعلى الكود المعدل مباشرةً. شاهد أدناه رمز معلومات الحالة: "تجميع" ثم "تحميل". في النهاية ، يجب أن يشير IDE إلى "اكتمل التحميل" ويجب أن يومض مؤشر LED الخاص بك بشكل أسرع.

إذا كان الأمر كذلك ، تهانينا! لقد قمت للتو باختراق أول جزء من التعليمات البرمجية المضمنة.

بمجرد تحميل الإصدار سريع الوميض وتشغيله ، لماذا لا ترى ما إذا كان يمكنك تغيير الرمز مرة أخرى لجعل مؤشر LED يومض بسرعة مرتين ثم الانتظار لبضع ثوان قبل التكرار؟ جربها! ماذا عن بعض الأنماط الأخرى؟ بمجرد أن تنجح في تصور النتيجة المرجوة ، وترميزها ، ومراقبتها لتعمل كما هو مخطط لها ، تكون قد اتخذت خطوة هائلة نحو أن تصبح مخترقًا مختصًا للأجهزة.

الخطوة 5: لحام دبابيس Arduino Nano Header

الآن بعد أن تم تكوين جهاز الكمبيوتر الخاص بك للتطوير لتحميل الكود إلى Arduino Nano وتم اختبار Nano ، افصل كابل USB من Nano واستعد لتوصيل دبابيس الرأس. إذا كانت هذه هي المرة الأولى لك في نادي القتال ، فعليك اللحام.

هناك الكثير من الأدلة ومقاطع الفيديو الرائعة عبر الإنترنت حول اللحام (على سبيل المثال). إذا كنت تشعر أنك بحاجة إلى مساعدة إضافية ، فحاول العثور على مجموعة صناع محليين أو مساحة للمتسللين في منطقتك. أيضًا ، تعد نوادي راديو الهواة دائمًا مصادر ممتازة لتجربة الإلكترونيات.

قم بلحام رأسي الصف الفرديين (خمسة عشر دبوسًا لكل منهما) بوحدة Arduino Nano. لن يتم استخدام موصل ICSP المكون من ستة دبابيس (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) في هذا المشروع ، لذا اترك هذه المسامير مغلقة. بمجرد اكتمال اللحام ، تحقق بعناية من جسور اللحام و / أو وصلات اللحام الباردة. أخيرًا ، قم بتوصيل Arduino Nano احتياطيًا بكابل USB وتحقق من أن كل شيء لا يزال يعمل بشكل صحيح.

الخطوة 6: وحدة مستشعر بصمات الأصابع

تحتوي وحدة مستشعر بصمات الأصابع على واجهة تسلسلية تجعل من السهل جدًا إضافتها إلى مشاريعك. تحتوي الوحدة على ذاكرة FLASH مدمجة لتخزين أي بصمات أصابع تم تدريبها على التعرف عليها ، وهي عملية تعرف باسم التسجيل. ما عليك سوى توصيل أربعة أسلاك بوحدة التحكم الدقيقة كما هو موضح هنا. لاحظ أن VCC هو 3.3 فولت (وليس 5 فولت).

نشر Adafruit مكتبة Arduino لطيفة جدًا لأجهزة استشعار بصمات الأصابع. تتضمن المكتبة بعض الرسومات المفيدة. على سبيل المثال ، يوضح "register.ino" كيفية تسجيل بصمات (تدريب) في الوحدة. بعد التدريب ، يوضح "fingerprint.ino" كيفية مسح بصمة الإصبع والبحث عنها في مقابل البيانات المدربة. يمكن العثور على وثائق Adafruit الخاصة بالمكتبة هنا. يمكنك الحصول على قارئات بصمات إضافية هناك أو الاطلاع على بعض وحدات الريش.

دمج

يمكن إضافة مستشعرات بصمات الأصابع إلى مشاريع مختلفة بما في ذلك أنظمة الأمان وأقفال الأبواب وأنظمة الحضور والانصراف وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، يقوم بإجراء ترقية رائعة لمشاريع من Locksport HackerBox.

يُظهر هذا الفيديو نموذجًا لنظام يعمل باستخدام مستشعر بصمة الإصبع.

الخطوة 7: Fidget Spinner LED Kit

تستخدم مجموعة الغزل LED جهازي تحكم Microchip PIC و 24 LED لعرض أنماط ملونة مختلفة. الأنماط مرئية باستخدام تقنية استمرار الرؤية (POV). يمكن تغيير الأنماط بالضغط على الزر.

قبل أن نبدأ ، تحقق من جميع القطع المذكورة أعلاه. من المحتمل أن تكون هناك بعض المقاومات الإضافية والمكثفات ومصابيح LED والبراغي وقطع الأكريليك في المجموعة ، لذلك لا تدع هذا يربكك. حتى إذا تضمنت مجموعتك ورقة تعليمات ، يجب أن يكون اتباع التعليمات هنا أسهل كثيرًا.

الخطوة 8: Fidget Spinner LED Kit - تخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور

يجب أن يكون سؤالنا الأول أثناء النظر إلى هذا المخطط: كيف يمكنك بالضبط دفع 24 مصباحًا بعشرة خطوط إدخال / إخراج فقط؟ سحر؟ نعم ، سحر Charlieplexing.

ملاحظة توجيه المكون. راجع عن كثب مخطط علامات قطبية ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يجب تدوير المتحكمات الدقيقة في الاتجاه الصحيح. أيضًا ، مصابيح LED مستقطبة وتحتاج إلى توجيهها بشكل صحيح. في العقد ، يمكن لحام المقاومات والمكثفات في أي اتجاه. الزر يناسب فقط في اتجاه واحد.

الخطوة 9: Fidget Spinner - بدءًا من SMT Soldering

إن مجموعة أدوات تململ PCB عبارة عن تقنية تثبيت على السطح (SMT) ، والتي عادة ما تكون صعبة للغاية على اللحام. ومع ذلك ، فإن تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور واختيار المكونات يجعل مجموعة SMT سهلة اللحام نسبيًا. إذا لم تكن قد عملت مطلقًا مع SMT soldering ، فهناك بعض مقاطع الفيديو التوضيحية الرائعة عبر الإنترنت (على سبيل المثال).

بدء عملية البيع: من المحتمل أن يكون الزر ومقاومه 10 كيلو ("103") أسهل مكان للبدء نظرًا لوجود مساحة كبيرة حولهما. خذ وقتك واحصل على كلا المكونين ملحومين في مكانهما.

تذكر أنه حتى لو لم يكن اللحام الخاص بك ناجحًا تمامًا ، فإن الرحلة خارج منطقة الراحة الحالية هي أفضل ممارسة. أيضًا ، ستظل المجموعة المجمعة تعمل كجهاز دوار مستوحى من الإلكترونيات ذو مظهر رائع حتى لو لم تكن مصابيح LED تعمل بشكل مثالي.

الخطوة 10: فيدجيت سبينر - لحام دقيق

جندى الميكروكونترولر (لاحظ علامة الاتجاه). اتبع المكثفات 0.1 فائق التوهج الموجودة بجوار المتحكمات الدقيقة. المكثفات ليست مستقطبة ويمكن توجيهها في كلتا الحالتين.

الخطوة 11: فيدجيت سبينر - لحام LED

يوجد صفان من مصابيح LED على PCB وشريطين من مكونات LED. كل شريط له لون مختلف (أحمر وأخضر) ، لذا احتفظ بمصابيح LED من كل شريط معًا في نفس الصف على PCB. لا يهم أي صف باللون الأخضر وأيهما أحمر ، ولكن يجب أن تكون نفس المصابيح الملونة معًا في نفس الصف.

هناك علامة "-" على كل لوحة PCB لمصابيح LED. تتبدل هذه العلامات الجوانب وأنت تتقدم على طول صف الوسادات ، مما يعني أن اتجاه مصابيح LED في الصف سيتحول ذهابًا وإيابًا. يجب أن تكون العلامات الخضراء على جانب واحد من كل LED موجهة نحو "-" صنع لوحة LED تلك.

الخطوة 12: فيدجيت سبينر - إنهاء اللحام

جندى الست مقاومات 200 أوم ("201"). هذه ليست مستقطبة ويمكن وضعها في أي من الاتجاهين.

قم بلحام مقاطع بطارية خلايا العملات المعدنية الثلاثة عن طريق إدخالها في الجزء السفلي من PCB ثم لحامها في الفتحتين من أعلى اللوحة.

أدخل ثلاث خلايا معدنية واضغط على الزر لاختبار مصابيح LED. لن تكون قادرًا على رؤية أنماط POV بينما يكون PCB ثابتًا ولكنك ستلاحظ سطوعًا مختلفًا بين ضفتي مصابيح LED أثناء التنقل عبر أوضاع العرض. لاحظ أن الضغطات القصيرة والطويلة لها تأثيرات مختلفة.

الخطوة 13: فيدجيت سبينر - تحضير غلاف أكريليك

قم بإزالة الورق الواقي من قطع الأكريليك.

ضع خمس قطع من الأكريليك وثنائي الفينيل متعدد الكلور كما هو مرقّم في الصورة. هذا يمثل ترتيب المكدس النهائي.

لاحظ الدوائر الثلاث الصغيرة في كل قطعة. اقلب أي قطعة حتى تتجه جميع الدوائر الصغيرة في نفس الاتجاه.

ابدأ بالطبقة 2 ، وهي الطبقة التي تحتوي على دوائر بحجم خلية عملة معدنية في كل من الأذرع الثلاثة.

ضع المحمل في وسط الطبقة 2 وادخله في الفتحة الكبيرة. هذا سوف يتطلب الكثير من القوة. حاول ألا تكسر الأكريليك أثناء القيام بذلك. ومع ذلك ، قد يتشكل صدع صغير واحد حول فتحة تركيب المحمل. هذا مقبول تمامًا.

الخطوة 14: Fidget Spinner - التجميع الميكانيكي

رص الطبقات - من 1 إلى 5.

لاحظ أن القطعتين 4 و 5 موجودة بالفعل على نفس الطبقة.

أدخل ثلاثة من المقرنات النحاسية الملولبة.

ضع الطبقة 6 على الكومة.

لاحظ أن الطبقات 1 و 6 بها فتحات أصغر للاحتفاظ بالمقرنات النحاسية في مكانها.

استخدم البراغي الستة القصيرة لتثبيت الطبقتين 1 و 6 على قارنات التوصيل النحاسية.

الخطوة 15: Fidget Spinner - Center Hub

قم بإزالة الورق الواقي من ثلاث دورات أكريليك - اثنتان كبيرتان وواحدة صغيرة.

ضع مسمارًا طويلًا خلال إحدى دوائر الأكريليك الكبيرة ؛ كدس دائرة الاكريليك الصغيرة على المسمار ؛ وقم بلف قارنة التوصيل النحاسية الملولبة على البرغي لعمل كومة كما هو موضح في الصورة.

أدخل المكدس من خلال المحور المركزي.

التقط المكدس في المحور عن طريق لصق دائرة الأكريليك الكبيرة المتبقية على الجانب المفتوح باستخدام برغي طويل.

C'est زعنفة! لعبة Laissez les bon fidget rouler.

الخطوة 16: Digispark و USB Rubber Ducky

Digispark هو مشروع مفتوح المصدر تم تمويله في الأصل من خلال Kickstarter. إنها لوحة فائقة الصغر ومتوافقة مع Arduino تعتمد على ATtiny باستخدام Atmel ATtiny85. ATtiny85 هو متحكم 8 دبوس وهو قريب قريب من شريحة Arduino النموذجية ، ATMega328P. يحتوي ATtiny85 على حوالي ربع الذاكرة وستة منافذ إدخال / إخراج فقط. ومع ذلك ، يمكن برمجته من Arduino IDE ولا يزال بإمكانه تشغيل كود Arduino دون أي عوائق.

USB Rubber Ducky هو أداة قرصنة مفضلة. إنه جهاز حقن بضغطة زر متخفٍ في شكل محرك أقراص فلاش عام. تتعرف أجهزة الكمبيوتر عليها كلوحة مفاتيح عادية وتقبل تلقائيًا حمولات ضغط المفاتيح المبرمجة مسبقًا بأكثر من 1000 كلمة في الدقيقة. اتبع الرابط لمعرفة كل شيء عن Rubber Duckies من Hak5 حيث يمكنك أيضًا شراء الصفقة الحقيقية. في غضون ذلك ، يوضح هذا الفيديو التعليمي كيفية استخدام Digispark مثل Rubber Ducky. فيديو تعليمي آخر يوضح كيفية تحويل Rubber Ducky Scripts للتشغيل على Digispark.

الخطوة 17: HackLife

نأمل أن تكون قد استمتعت برحلة هذا الشهر إلى إلكترونيات DIY. تواصل وشارك نجاحك في التعليقات أدناه أو على HackerBoxes Facebook Group. أخبرنا بالتأكيد إذا كان لديك أي أسئلة أو تحتاج إلى بعض المساعدة في أي شيء.

انضم إلى الحفلة. عيش HackLife. يمكنك الحصول على صندوق رائع من الإلكترونيات القابلة للاختراق ومشاريع تكنولوجيا الكمبيوتر التي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق البريد الخاص بك كل شهر. ما عليك سوى تصفح HackerBoxes.com والاشتراك في خدمة HackerBox الشهرية.