HackerBox 0038: TeknoDactyl: 17 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

HackerBox Hackers ondersoek elektroniese vingerafdrukherkenning en meganiese draaispeelgoed met mikro-kontroleerder en LED-stroombane op die oppervlak. Hierdie instruksie bevat inligting om aan die gang te kom met HackerBox #0038, wat hier gekoop kan word terwyl voorraad hou. As u ook elke maand 'n HackerBox soos hierdie in u posbus wil ontvang, teken dan in op HackerBoxes.com en sluit aan by die revolusie!

Onderwerpe en leerdoelwitte vir HackerBox 0038:

• Ontdek elektroniese vingerafdrukherkenning
• Konfigureer en programmeer die Arduino Nano -mikrobeheerder
• Koppel vingerafdruksensormodules aan mikrobeheerders
• Integreer vingerafdruksensors in ingebedde stelsels
• Oefen soldeertegnieke op die oppervlak
• Monteer 'n akriel LED -fidget -spinnerprojek
• Konfigureer en programmeer die Digispark -mikrobeheerder
• Eksperimenteer met 'n USB -toetsaanslag -inspuiting

HackerBoxes is die maandelikse subskripsiediens vir selfdoenelektronika en rekenaartegnologie. Ons is stokperdjies, vervaardigers en eksperimenteerders. Ons is die dromers van drome.

HACK DIE PLANET

Stap 1: HackerBox 0038: Inhoud van die boks

• Vingerafdruksensormodule
• Arduino Nano 5V 16MHz mikroUSB
• LED Fidget Spinner Soldeerset
• CR1220 muntstukke vir draaistel
• USB Digispark -mikrobeheermodule
• ESD pincet
• Desolderende vlegsel
• Twee vier-rigting spanningsvlakverskuiwers
• USB verlengkabel
• Eksklusiewe HackerBox -smee -sticker
• Eksklusiewe "Quad Cut Up" hacker -sticker
• Eksklusiewe yster-op-lappie op stoel

'N Paar ander dinge wat nuttig sal wees:

• Soldeerbout, soldeersel en basiese soldeergereedskap
• Soldeervloei (voorbeeld)
• Verlichte vergrootglas (voorbeeld)
• 'N Rekenaar om sagteware te gebruik
• Vingers vir vroetel draai
• Vingers vir vingerafdruk -eksperimente

Die belangrikste is dat jy 'n gevoel van avontuur, hackergees, geduld en nuuskierigheid nodig het. Bou en eksperimenteer met elektronika, hoewel dit baie lonend is, kan soms lastig, uitdagend en selfs frustrerend wees. Die doel is vooruitgang, nie volmaaktheid nie. As u volhard en die avontuur geniet, kan u baie tevredenheid put uit hierdie stokperdjie. Neem elke stap stadig, let op die besonderhede, en moenie bang wees om hulp te vra nie.

Daar is 'n magdom inligting vir huidige en voornemende lede in die HackerBoxes FAQ. Byna al die nie-tegniese ondersteunings-e-posse wat ons ontvang, word reeds daar beantwoord, so ek waardeer dit baie as u 'n paar minute neem om die FAQ te lees.

Stap 2: Elektroniese vingerafdrukherkenning

Vingerafdrukskandeerders is biometriese sekuriteitstelsels vir die ontleding van wrywings van 'n menslike vingerpunt, ook bekend as 'n vingerafdruk (dactylograph). Hierdie skandeerders word gebruik in wetstoepassing, identiteitsbeveiliging, toegangsbeheer, rekenaars en selfone.

Almal het merke op hul vingers. Hulle kan nie verwyder of verander word nie. Hierdie merke het 'n patroon wat die vingerafdruk genoem word. Elke vingerafdruk is spesiaal en anders as enige ander in die wêreld. Omdat daar ontelbare kombinasies is, het vingerafdrukke 'n ideale identifikasiemiddel geword.

'N Vingerafdrukskandeerstelsel het twee basiese take. Eerstens neem dit 'n beeld van die vinger. Vervolgens word bepaal of die patroon van riwwe en dale in hierdie beeld ooreenstem met die patroon van riwwe en dale in vooraf geskandeerde beelde. Slegs spesifieke eienskappe, wat uniek is vir elke vingerafdruk, word gefiltreer en gestoor as 'n versleutelde biometriese sleutel of wiskundige voorstelling. Geen beeld van 'n vingerafdruk word ooit gestoor nie, slegs 'n reeks getalle ('n binêre kode) wat vir verifikasie gebruik word. Die algoritme kan nie omgekeer word om die gekodeerde inligting weer in 'n vingerafdrukbeeld te omskep nie. Dit maak dit uiters onwaarskynlik dat bruikbare vingerafdrukke uit die gekodeerde beeldinligting onttrek of dupliseer.

(Wikipedia)

Stap 3: Arduino Nano Microcontroller -platform

'N Arduino Nano, of soortgelyke mikrobeheerderbord, is 'n uitstekende keuse om met vingerafdrukskandeermodules te skakel. Die meegeleverde Arduino Nano -bord het kopstukke, maar dit word nie aan die module gesoldeer nie. Los die penne vir eers. Doen hierdie aanvanklike toetse van die Arduino Nano -module Voordat u die kopstukke van die Arduino Nano soldeer. Al wat nodig is vir die volgende paar stappe, is 'n microUSB -kabel en die Arduino Nano, net soos dit uit die sak kom.

Die Arduino Nano is 'n oppervlakkige, broodbordvriendelike, geminiaturiseerde Arduino-bord met geïntegreerde USB. Dit is ongelooflik volledig en maklik om te hack.

Kenmerke:

• Mikrokontroleur: Atmel ATmega328P
• Spanning: 5V
• Digitale I/O -penne: 14 (6 PWM)
• Analoge invoerpenne: 8
• Gelykstroom per I/O -pen: 40 mA
• Flitsgeheue: 32 KB (2 KB vir selflaaiprogram)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Kloksnelheid: 16 MHz
• Afmetings: 17 x 43 mm

Hierdie spesifieke variant van die Arduino Nano is die swart Robotdyn -ontwerp. Die koppelvlak is deur 'n ingeboude MicroUSB-poort wat versoenbaar is met dieselfde MicroUSB-kabels wat met baie selfone en tablette gebruik word.

Arduino Nanos beskik oor 'n ingeboude USB/Serial bridge chip. Op hierdie spesifieke variant is die brugskyfie die CH340G. Let op dat daar verskillende ander tipes USB/Serial -brugskyfies op die verskillende soorte Arduino -borde gebruik word. Met hierdie skyfies kan u die USB -poort van u rekenaar kommunikeer met die seriële koppelvlak op die verwerkerskyf van die Arduino.

'N Bedryfstelsel van 'n rekenaar vereis dat 'n toesteldrywer met die USB/seriële skyfie kommunikeer. Die bestuurder laat die IDE toe om met die Arduino -bord te kommunikeer. Die spesifieke toesteldrywer wat benodig word, hang af van beide die bedryfstelselweergawe en ook die tipe USB/seriële skyfie. Vir die CH340 USB/Serial -skyfies is daar bestuurders beskikbaar vir baie bedryfstelsels (UNIX, Mac OS X of Windows). Die vervaardiger van die CH340 verskaf die bestuurders hier.

As u die Arduino Nano vir die eerste keer in 'n USB -poort van u rekenaar aansluit, moet die groen kraglig brand en kort daarna moet die blou LED stadig begin flikker. Dit gebeur omdat die Nano vooraf gelaai is met die BLINK-program, wat op die splinternuwe Arduino Nano werk.

Stap 4: Arduino Integrated Development Environment (IDE)

As u nog nie die Arduino IDE geïnstalleer het nie, kan u dit aflaai van Arduino.cc

As u meer inleidende inligting wil hê vir werk in die Arduino -ekosisteem, stel ons voor dat u die gids vir die HackerBoxes Starter Workshop raadpleeg.

Koppel die Nano aan die MicroUSB -kabel en die ander kant van die kabel in 'n USB -poort op die rekenaar, begin die Arduino IDE -sagteware, kies die toepaslike USB -poort in die IDE onder gereedskap> poort (waarskynlik 'n naam met 'wchusb' daarin)). Kies ook 'Arduino Nano' in die IDE onder gereedskap> bord.

Laai laastens 'n stuk voorbeeldkode op:

File-> Voorbeelde-> Basics-> Knip

Dit is eintlik die kode wat vooraf op die Nano gelaai is en wat tans moet werk om die blou LED stadig te knip. Gevolglik sal niks verander as ons hierdie voorbeeldkode laai nie. Laat ons eerder die kode 'n bietjie verander.

As u mooi kyk, kan u sien dat die program die LED aanskakel, 1000 millisekondes (een sekonde) wag, die LED afskakel, nog 'n sekonde wag en dan alles weer doen - vir ewig.

Verander die kode deur beide die "vertraging (1000)" stellings te verander na "vertraging (100)". Hierdie verandering sal daartoe lei dat die LED tien keer vinniger knip, nie waar nie?

Laai die gewysigde kode in die Nano deur op die UPLOAD -knoppie (die pyltjie -ikoon) net bokant u gewysigde kode te klik. Kyk onder die kode vir die statusinligting: "saamstel" en dan "oplaai". Uiteindelik moet die IDE 'Oplaai voltooi' aandui en u LED moet vinniger flikker.

Indien wel, baie geluk! U het pas u eerste stuk ingebedde kode gekap.

As u vinnige flitsweergawe gelaai en aan die gang is, kyk dan of u die kode weer kan verander om die LED twee keer vinnig te laat knip en dan 'n paar sekondes te wag voordat u dit herhaal? Probeer dit! Hoe gaan dit met ander patrone? As u eers daarin geslaag het om die gewenste uitkoms te visualiseer, te kodeer en te sien hoe dit volgens plan werk, het u 'n enorme stap geneem om 'n bekwame hardeware -hacker te word.

Stap 5: soldeer die Arduino Nano -kopstukke

Noudat u ontwikkelingsrekenaar gekonfigureer is om kode na die Arduino Nano te laai en die Nano getoets is, ontkoppel die USB -kabel van die Nano en maak gereed om die koppenne te soldeer. As dit jou eerste keer by die fight club is, moet jy soldeer.

Daar is baie goeie gidse en video's aanlyn oor soldeer (byvoorbeeld). As u voel dat u ekstra hulp nodig het, probeer om 'n plaaslike makersgroep of hacker -ruimte in u omgewing te vind. Amateurradioklubs is ook altyd uitstekende bronne van elektroniese ervaring.

Soldeer die twee opskrifte (enkele vyftien penne) aan die Arduino Nano -module. Die ses-pen ICSP (in-circuit seriële programmering) -aansluiting sal nie in hierdie projek gebruik word nie, so los die penne net af. Sodra die soldering voltooi is, kyk noukeurig na soldeerbrue en/of koue soldeerverbindings. Koppel laastens die Arduino Nano weer aan die USB -kabel en verifieer dat alles nog behoorlik werk.

Stap 6: Vingerafdruksensormodule

Die vingerafdruksensormodule het 'n seriële koppelvlak, wat dit baie maklik maak om by u projekte te voeg. Die module het 'n geïntegreerde FLASH -geheue om enige vingerafdrukke wat dit opgelei is om te herken, te stoor, 'n proses wat bekend staan as inskrywing. Koppel eenvoudig vier drade aan u mikrobeheerder soos hier getoon. Let daarop dat VCC 3.3V (nie 5V) is nie.

Adafruit het 'n baie goeie Arduino -biblioteek vir vingerafdruksensors gepubliseer. Die biblioteek bevat 'n paar nuttige sketse. 'Enrol.ino' demonstreer byvoorbeeld hoe u vingerafdrukke by die module kan inskryf (oplei). Na opleiding demonstreer 'fingerprint.ino' hoe u 'n vingerafdruk kan skandeer en dit kan soek teen die opgeleide data. Die dokumentasie van Adafruit vir die biblioteek kan hier gevind word. U kan ekstra vingerafdruklesers daar kry of na 'n paar veermodules kyk.

INTEGRASIE

Vingerafdruksensors kan by verskillende projekte gevoeg word, insluitend sekuriteitstelsels, deurslotte, tydbywoningstelsels, ens. Dit maak byvoorbeeld 'n wonderlike opgradering van projekte van die Locksport HackerBox.

Hierdie video toon 'n voorbeeldstelsel wat met 'n vingerafdruksensor werk.

Stap 7: Fidget Spinner LED -kit

Die draai -LED -kit gebruik twee Microchip PIC -beheerders en 24 LED's om verskillende kleurvolle patrone te vertoon. Die patrone is sigbaar met behulp van 'n Persistence of Vision (POV) tegniek. Die patrone kan verander word deur op die knoppie te druk.

Voordat ons begin, kyk na al die stukke hierbo. Daar is waarskynlik 'n paar ekstra weerstande, kondensators, LED's, skroewe en akrielstukke in die stel, so moenie toelaat dat dit u verwar nie. Selfs as u kit 'n instruksieblad bevat, is dit baie makliker om die instruksies hier te volg.

Stap 8: Fidget Spinner LED Kit - Skematiese en PCB

Ons eerste vraag terwyl ons na hierdie skema kyk, behoort te wees: Hoe ry u presies 24 LED's met slegs tien I/O -lyne? Towerkuns? Ja, die magie van Charlieplexing.

KOMPONENTORIËNTERINGSNOTA. Gaan die diagram van die PCB -polariteitsmerke deeglik na. Die twee mikrobeheerders moet in die regte rigting gedraai word. Die LED's is ook gepolariseer en moet korrek gerig wees. In kontrak kan die weerstande en kapasitors in enige rigting gesoldeer word. Die knoppie pas slegs op een manier.

Stap 9: Fidget Spinner - begin met SMT -soldeer

Die fidget spinner kit PCB is oppervlak-berg-tegnologie (SMT), wat tipies baie uitdagend is om te soldeer. Die uitleg van die PCB en die keuse van komponente maak hierdie SMT -kit egter relatief maklik om te soldeer. As u nog nooit met SMT -soldeerwerk gewerk het nie, is daar 'n paar baie goeie demo -video's aanlyn (byvoorbeeld).

BEGIN VERKOOP: Die knoppie en sy 10K ("103") weerstand is waarskynlik die maklikste plek om te begin, want daar is baie ruimte rondom hulle. Neem u tyd en laat albei hierdie komponente op hul plek gesoldeer word.

Onthou dat selfs al is u soldering nie heeltemal suksesvol nie, die reis buite u huidige gemaksone die beste praktyk is. Die saamgestelde kit werk ook nog steeds as 'n koel elektronika-geïnspireerde draaier, selfs al is die LED's nie perfek funksioneel nie.

Stap 10: Fidget Spinner - Microcontroller Soldeer

Soldeer die twee mikrobeheerders (let op die oriënteringsmerk). Volg die twee 0.1uF -kondensators wat net langs die mikrobeheerders is. Die kapasitors is nie gepolariseer nie en kan in elk geval gerig word.

Stap 11: Fidget Spinner - LED -soldeer

Daar is twee rye LED's op die PCB en twee stroke LED -komponente. Elke strook het 'n ander kleur (rooi en groen), dus hou die LED's van elke strook bymekaar in dieselfde ry op die PCB. Dit maak nie saak watter ry groen en rooi is nie, maar dieselfde LED's moet in dieselfde ry saamgevoeg word.

Daar is 'n "-" -merk op elke PCB-pad vir die LED's. Hierdie merke wissel van mekaar af terwyl u langs die ry kussings loop, wat beteken dat die rigting van die LED's in die ry heen en weer sal skakel. Die groen merke aan die een kant van elke LED moet gerig wees op die "-" mark vir die LED-pad.

Stap 12: Fidget Spinner - Voltooi soldeer

Soldeer die ses 200 Ohm ("201") weerstande. Dit is nie gepolariseer nie en kan in beide rigtings geplaas word.

Soldeer die drie knipsels van die knoppies deur dit in die onderkant van die printplaat te plaas en dan in die twee gate aan die bokant van die bord te soldeer.

Plaas drie muntselle en druk die knoppie om die LED's te toets. U sal die POV -patrone nie kan sien terwyl die PCB stilstaan nie, maar u sal verskillende helderhede tussen die twee LED's sien terwyl u deur die vertoonmodusse blaai. Let daarop dat kort perse en lang perse verskillende effekte het.

Stap 13: Fidget Spinner - Berei akrielbehuising voor

Verwyder die beskermende papier van die akriel stukke.

Lê die vyf stukke akriel en die PCB soos genommer in die prent uit. Dit verteenwoordig die ordening van die finale stapel.

Let op die drie klein sirkels in elke stuk. Draai die stukke om totdat die klein sirkels in dieselfde rigting is.

Begin met laag 2, die een met sirkels in muntgrootte in elk van die drie arms.

Plaas die laer in die middel van laag 2 en dwing dit in die groot gat. Dit sal baie krag verg. Probeer om nie die akriel te kraak terwyl u dit doen nie. Dit gesê, kan 'n enkele klein skeur rondom die laer-montagegat vorm. Dit is heeltemal aanvaarbaar.

Stap 14: Fidget Spinner - Meganiese samestelling

Stapel die lae - 1 tot 5.

Let op dat stukke 4 en 5 eintlik op dieselfde laag is.

Plaas drie van die skroefdraad koperkoppelinge.

Plaas laag 6 op die stapel.

Let op dat lae 1 en 6 kleiner gate het om die koperkoppelinge op hul plek te hou.

Gebruik die ses kort skroewe om lae 1 en 6 op die koperkoppelinge te plaas.

Stap 15: Fidget Spinner - Center Hub

Verwyder die beskermende papier uit drie van die akriel siklusse - twee groot en een klein.

Steek 'n lang skroef deur een van die groot akriel sirkels; stapel die klein akriel sirkel op die skroef; en draai 'n skroefdraad koper aan die skroef om 'n stapel te maak soos in die prentjie getoon.

Steek die stapel deur die middelste naaf.

Vang die stapel in die naaf vas deur die oorblywende groot akriel sirkel met 'n lang skroef aan die oop kant te plak.

Die beste vin! Laissez les bon fidget rouler.

Stap 16: Digispark en USB Rubber Ducky

Digispark is 'n open source -projek wat oorspronklik deur Kickstarter gefinansier is. Dit is 'n super-miniatuur ATtiny-gebaseerde Arduino-versoenbare bord met die Atmel ATtiny85. Die ATtiny85 is 'n 8 -pen mikrokontroller wat 'n goeie neef is van die tipiese Arduino -chip, die ATMega328P. Die ATtiny85 het ongeveer 'n kwart van die geheue en slegs ses I/O -penne. Dit kan egter uit die Arduino IDE geprogrammeer word en dit kan steeds sonder probleme werk.

Die USB Rubber Ducky is 'n gunsteling hacker -instrument. Dit is 'n toetsaanspuitingstoestel wat vermom word as 'n generiese flash drive. Rekenaars herken dit as 'n gewone sleutelbord en aanvaar outomaties sy vooraf geprogrammeerde toetsaanslaglading met meer as 1000 woorde per minuut. Volg die skakel om meer te wete te kom oor Rubber Duckies van Hak5, waar u ook die regte deal kan koop. Intussen wys hierdie video -tutoriaal hoe u 'n Digispark soos 'n Rubber Ducky kan gebruik. Nog 'n video -tutoriaal wys hoe u Rubber Ducky Scripts omskakel om op Digispark te werk.

Stap 17: HackLife

Ons hoop dat u hierdie maand se reis na selfdoenelektronika geniet het. Bereik jou sukses en deel dit in die kommentaar hieronder of op die HackerBoxes Facebook -groep. Laat weet ons beslis as u vrae het of hulp nodig het met iets.

Sluit aan by die partytjie. Leef die HackLife. U kan elke maand 'n koelkas met hackbare elektronika en rekenaartegnologie -projekte by u posbus aflewer. Gaan net na HackerBoxes.com en teken in op die maandelikse HackerBox -diens.