HackerBox 0053: Chromalux: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Χαιρετισμούς στους HackerBox Hackers σε όλο τον κόσμο! Το HackerBox 0053 εξερευνά το χρώμα και το φως. Διαμορφώστε την πλακέτα μικροελεγκτή Arduino UNO και τα εργαλεία IDE. Συνδέστε μια πλήρως έγχρωμη οθόνη LCD Arduino 3,5 ιντσών με εισόδους οθόνης αφής και εξερευνήστε τον κωδικό επίδειξης χρώματος αφής. Συνδέστε έναν αισθητήρα χρώματος I2C για να προσδιορίσετε τα στοιχεία συχνότητας του ανακλώμενου φωτός, να εμφανίσετε χρώματα σε διευθύνσιμες λυχνίες LED, να συγκολλήσετε μια ασπίδα πρωτότυπου Arduino και να εξερευνήσετε μια ποικιλία εξαρτημάτων εισόδου/εξόδου χρησιμοποιώντας μια πολλαπλών λειτουργιών ασπίδα πειραματισμού Arduino. Βελτιώστε τις δεξιότητές σας για συγκόλληση στην επιφάνεια με ένα PCB Chaser LED. Ρίξτε μια εισαγωγική ματιά στην τεχνολογία τεχνητών νευρωνικών δικτύων και τη βαθιά μάθηση.

Αυτός ο οδηγός περιέχει πληροφορίες για να ξεκινήσετε με το HackerBox 0053, οι οποίες μπορούν να αγοραστούν εδώ μέχρι εξαντλήσεως των αποθεμάτων. Αν θα θέλατε να λαμβάνετε ένα HackerBox όπως αυτό ακριβώς στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα, εγγραφείτε στο HackerBoxes.com και λάβετε μέρος στην επανάσταση!

Το HackerBoxes είναι η μηνιαία συνδρομητική υπηρεσία κουτί για χάκερ υλικού και λάτρεις της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών. Ελάτε μαζί μας και ζήστε το HACK LIFE.

Βήμα 1: Λίστα περιεχομένου για το HackerBox 0053

• TFT Display Shield 3,5 ιντσών 480x320
• Arduino UNO Mega382P με MicroUSB
• Μονάδα αισθητήρα χρώματος GY-33 TCS34725
• Ασπίδα πειράματος πολλαπλών λειτουργιών για το Arduino UNO
• OLED 0,96 ιντσών I2C 128x64
• Πέντε LED RGB στρογγυλής διεύθυνσης με δυνατότητα διεύθυνσης
• Arduino Prototype PCB Shield with Pins
• Σετ συγκόλλησης LED Chaser Surface Mount
• Αυτοκόλλητο για τον άνθρωπο στη μέση χάκερ
• Αυτοκόλλητο μανιφέστου χάκερ

Κάποια άλλα πράγματα που θα σας βοηθήσουν:

• Συγκολλητικό σίδερο, συγκόλληση και βασικά εργαλεία συγκόλλησης
• Υπολογιστής για τη λειτουργία εργαλείων λογισμικού

Το πιο σημαντικό, θα χρειαστείτε μια αίσθηση περιπέτειας, πνεύμα χάκερ, υπομονή και περιέργεια. Το να χτίζεις και να πειραματίζεσαι με τα ηλεκτρονικά, αν και είναι πολύ ανταποδοτικό, μπορεί να είναι δύσκολο, προκλητικό, ακόμη και απογοητευτικό κατά καιρούς. Ο στόχος είναι η πρόοδος και όχι η τελειότητα. Όταν επιμένεις και απολαμβάνεις την περιπέτεια, μπορεί να προκύψει μεγάλη ικανοποίηση από αυτό το χόμπι. Κάντε κάθε βήμα αργά, προσέξτε τις λεπτομέρειες και μην φοβάστε να ζητήσετε βοήθεια.

Υπάρχει μια πληθώρα πληροφοριών για τα τρέχοντα και τα υποψήφια μέλη στις Συνήθεις Ερωτήσεις για τα HackerBoxes. Σχεδόν όλα τα μηνύματα ηλεκτρονικής υποστήριξης που λαμβάνουμε έχουν ήδη απαντηθεί εκεί, γι 'αυτό εκτιμούμε πραγματικά τον χρόνο που αφιερώσατε για να διαβάσετε τις Συνήθεις Ερωτήσεις.

Βήμα 2: Arduino UNO

Αυτό το Arduino UNO R3 έχει σχεδιαστεί με γνώμονα την εύκολη χρήση. Η θύρα διασύνδεσης MicroUSB είναι συμβατή με τα ίδια καλώδια MicroUSB που χρησιμοποιούνται με πολλά κινητά τηλέφωνα και tablet.

Προσδιορισμός:

• Μικροελεγκτής: ATmega328P (φύλλο δεδομένων)
• USB Serial Bridge: CH340G (προγράμματα οδήγησης)
• Τάση λειτουργίας: 5V
• Τάση εισόδου (συνιστάται): 7-12V
• Τάση εισόδου (όρια): 6-20V
• Digitalηφιακές ακίδες εισόδου/εξόδου: 14 (εκ των οποίων οι 6 παρέχουν έξοδο PWM)
• Αναλογικές ακίδες εισόδου: 6
• Ρεύμα DC ανά πείρο εισόδου/εξόδου: 40 mA
• Ρεύμα DC για ακίδα 3.3V: 50 mA
• Μνήμη flash: 32 KB εκ των οποίων 0,5 KB χρησιμοποιείται από το bootloader
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Ταχύτητα ρολογιού: 16 MHz

Οι πίνακες Arduino UNO διαθέτουν ενσωματωμένο τσιπ USB/Serial bridge. Στη συγκεκριμένη παραλλαγή, το τσιπ γέφυρας είναι το CH340G. Για τα τσιπ USB/Serial CH340, υπάρχουν διαθέσιμα προγράμματα οδήγησης για πολλά λειτουργικά συστήματα (UNIX, Mac OS X ή Windows). Αυτά μπορείτε να τα βρείτε μέσω του παραπάνω συνδέσμου.

Όταν συνδέετε για πρώτη φορά το Arduino UNO σε μια θύρα USB του υπολογιστή σας, θα ανάψει μια κόκκινη λυχνία τροφοδοσίας (LED). Σχεδόν αμέσως μετά, ένα κόκκινο LED χρήστη συνήθως αρχίζει να αναβοσβήνει γρήγορα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο επεξεργαστής είναι προ-φορτωμένος με το πρόγραμμα BLINK, το οποίο θα συζητήσουμε περαιτέρω παρακάτω.

Εάν δεν έχετε ακόμη εγκαταστήσει το Arduino IDE, μπορείτε να το κατεβάσετε από το Arduino.cc και αν θέλετε πρόσθετες εισαγωγικές πληροφορίες για εργασία στο οικοσύστημα Arduino, προτείνουμε να δείτε τον διαδικτυακό οδηγό για το HackerBox Starter Workshop.

Συνδέστε το UNO στον υπολογιστή σας χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο MicroUSB. Εκκινήστε το λογισμικό Arduino IDE.

Στο μενού IDE, επιλέξτε "Arduino UNO" στην ενότητα εργαλεία> πίνακας. Επίσης, επιλέξτε την κατάλληλη θύρα USB στο IDE κάτω από εργαλεία> θύρα (πιθανότατα ένα όνομα με "wchusb" σε αυτό).

Τέλος, φορτώστε ένα κομμάτι παραδείγματος κώδικα:

Αρχείο-> Παραδείγματα-> Βασικά στοιχεία-> Αναλαμπή

Αυτός είναι στην πραγματικότητα ο κώδικας που είχε προφορτωθεί στο UNO και θα έπρεπε να λειτουργεί τώρα για να αναβοσβήνει το κόκκινο LED χρήστη. Προγραμματίστε τον κωδικό BLINK στο UNO κάνοντας κλικ στο κουμπί UPLOAD (το εικονίδιο με το βέλος) ακριβώς πάνω από τον εμφανιζόμενο κώδικα. Παρακολουθήστε παρακάτω τον κωδικό για τις πληροφορίες κατάστασης: "μεταγλώττιση" και στη συνέχεια "μεταφόρτωση". Τελικά, το IDE θα πρέπει να υποδεικνύει "Ολοκλήρωση φόρτωσης" και η λυχνία LED θα αρχίσει να αναβοσβήνει ξανά - πιθανώς με ελαφρώς διαφορετικό ρυθμό.

Μόλις μπορέσετε να κατεβάσετε τον αρχικό κωδικό BLINK και να επαληθεύσετε την αλλαγή στην ταχύτητα LED. Ρίξτε μια προσεκτική ματιά στον κώδικα. Μπορείτε να δείτε ότι το πρόγραμμα ανάβει τη λυχνία LED, περιμένει 1000 χιλιοστά του δευτερολέπτου (ένα δευτερόλεπτο), σβήνει τη λυχνία LED, περιμένει ένα δευτερόλεπτο και μετά τα κάνει όλα ξανά - για πάντα. Τροποποιήστε τον κώδικα αλλάζοντας και τις δύο δηλώσεις "καθυστέρηση (1000)" σε "καθυστέρηση (100)". Αυτή η τροποποίηση θα κάνει το LED να αναβοσβήνει δέκα φορές πιο γρήγορα, σωστά;

Τοποθετήστε τον τροποποιημένο κωδικό στο UNO και η λυχνία LED θα αναβοσβήνει πιο γρήγορα. Αν ναι, συγχαρητήρια! Μόλις παραβιάσατε το πρώτο σας κομμάτι ενσωματωμένου κώδικα. Μόλις φορτωθεί και εκτελεστεί η έκδοση γρήγορης αναλαμπής, γιατί να μην δείτε εάν μπορείτε να αλλάξετε ξανά τον κωδικό για να κάνετε το LED να αναβοσβήνει γρήγορα δύο φορές και στη συνέχεια να περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα πριν επαναλάβετε; Δοκίμασε το! Τι λέτε για κάποια άλλα μοτίβα; Μόλις πετύχετε να απεικονίσετε ένα επιθυμητό αποτέλεσμα, να το κωδικοποιήσετε και να το παρατηρήσετε να λειτουργεί όπως είχε προγραμματιστεί, έχετε κάνει ένα τεράστιο βήμα προς το να γίνετε ενσωματωμένος προγραμματιστής και χάκερ υλικού.

Βήμα 3: Οθόνη αφής Full Color TFT LCD 480x320

Το Touch Screen Shield διαθέτει οθόνη TFT 3,5 ιντσών με ανάλυση 480x320 σε πλούσιο χρώμα 16bit (65K).

Η ασπίδα συνδέεται απευθείας στο Arduino UNO όπως φαίνεται. Για εύκολη ευθυγράμμιση, απλώς ευθυγραμμίστε τον πείρο 3.3V της ασπίδας με τον πείρο 3.3V του Arduino UNO.

Μπορείτε να βρείτε διάφορες λεπτομέρειες σχετικά με την ασπίδα στη σελίδα lcdwiki.

Από το Arduino IDE, εγκαταστήστε τη βιβλιοθήκη MCUFRIEND_kvb χρησιμοποιώντας τη Διαχείριση βιβλιοθηκών.

Άνοιγμα αρχείου> Παραδείγματα> MCUFRIEND_kvb> GLUE_Demo_480x320

Ανεβάστε και απολαύστε την επίδειξη γραφικών.

Το σκίτσο Touch_Paint.ino που περιλαμβάνεται εδώ χρησιμοποιεί την ίδια βιβλιοθήκη για μια επίδειξη προγράμματος ζωγραφικής με έντονα χρώματα.

Μοιραστείτε ποιες πολύχρωμες εφαρμογές μαγειρεύετε για αυτήν την ασπίδα οθόνης TFT.

Βήμα 4: Μονάδα αισθητήρα χρώματος

Η μονάδα αισθητήρα χρώματος GY-33 βασίζεται στον έγχρωμο αισθητήρα TCS34725. Η μονάδα αισθητήρα χρώματος GY-33 λειτουργεί με τροφοδοσία 3-5V και επικοινωνεί μετρήσεις μέσω I2C. Η συσκευή TCS3472 παρέχει ψηφιακή απόδοση κόκκινων, πράσινων, μπλε (RGB) και τιμών ανίχνευσης καθαρού φωτός. Ένα φίλτρο αποκλεισμού IR, ενσωματωμένο στο τσιπ και εντοπισμένο στις φωτοδιόδους ανίχνευσης χρώματος, ελαχιστοποιεί το φασματικό στοιχείο IR του εισερχόμενου φωτός και επιτρέπει την ακριβή μέτρηση χρώματος.

Το σκίτσο GY33.ino μπορεί να διαβάσει τον αισθητήρα μέσω I2C, να εξάγει τις αισθητές τιμές RGB ως κείμενο στη σειριακή οθόνη και επίσης να εμφανίσει το αισθητό χρώμα σε LED WS2812B RGB. Απαιτείται η βιβλιοθήκη FastLED.

ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΜΙΑΣ ΕΛΕΓΧΗΣ ΟΘΟΝΗΣ: Το σκίτσο GY33_OLED.ino δείχνει πώς να εμφανίζονται επίσης οι τιμές RGB σε ένα OLED 128x64 I2C. Απλώς συνδέστε το OLED στο δίαυλο I2C (καρφίτσες UNO A4/A5) παράλληλα με το GY33. Και οι δύο συσκευές μπορούν να συνδεθούν παράλληλα αφού βρίσκονται σε διαφορετικές διευθύνσεις I2C. Συνδέστε επίσης 5V και GND στο OLED.

ΠΟΛΛΑΠΛΑ LED: Ο αχρησιμοποίητος πείρος LED στο διάγραμμα είναι "Έξοδος δεδομένων" εάν επιθυμείτε να συνδέσετε δύο ή περισσότερες λυχνίες LED με δυνατότητα σύνδεσης, απλά συνδέστε το Data_Out από το LED N στο Data_In του LED N+1.

PROTOTYPE PCB SHIELD: Η μονάδα GY-33, η οθόνη OLED και ένα ή περισσότερα LED RGB μπορούν να συγκολληθούν στην ασπίδα πρωτοτύπων για να κατασκευάσουν μια ασπίδα οργάνων ανίχνευσης χρώματος που συνδέεται εύκολα και αποσυνδέεται από το Arduino UNO.

Βήμα 5: Πολυλειτουργική ασπίδα πειραματισμού Arduino

Το Multifunction Arduino Experimentation Shield μπορεί να συνδεθεί στο Arduino UNO για να πειραματιστεί με μια ποικιλία εξαρτημάτων, όπως: κόκκινη ένδειξη LED, μπλε ένδειξη LED, δύο κουμπιά εισόδου χρήστη, κουμπί επαναφοράς, αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας DHT11, αναλογικό ποτενσιόμετρο εισόδου, πιεζοσταθμός, RGB LED, φωτοκύτταρο για τον εντοπισμό της φωτεινότητας του φωτός, αισθητήρας θερμοκρασίας LM35D και δέκτη υπέρυθρων ακτίνων.

Οι πείροι Arduino για κάθε στοιχείο εμφανίζονται στη μεταξοτυπία της ασπίδας. Επίσης, λεπτομέρειες και κωδικός επίδειξης μπορείτε να βρείτε εδώ.

Βήμα 6: Πρακτική συγκόλλησης επιφάνειας τοποθέτησης: LED Chaser

Είχατε την τύχη να κατασκευάσετε το freeform LED Chaser από το HackerBox 0052;

Είτε έτσι είτε αλλιώς, είναι ώρα για μια άλλη συνεδρία πρακτικής συγκόλλησης SMT. Αυτό είναι το ίδιο κύκλωμα LED Chaser από το HackerBox 0052 αλλά έχει κατασκευαστεί με τη χρήση εξαρτημάτων SMT σε ένα PCB αντί για στοιχεία ελεύθερης μορφής/deadbug.

Αρχικά, μια ομιλία από τον Dave Jones στο EEVblog του για Soldering Surface Mount Components.

Βήμα 7: Τι είναι ένα νευρωνικό δίκτυο;

Ένα νευρωνικό δίκτυο (wikipedia) είναι ένα δίκτυο ή κύκλωμα νευρώνων, ή με τη σύγχρονη έννοια, ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο, αποτελούμενο από τεχνητούς νευρώνες ή κόμβους. Έτσι, ένα νευρωνικό δίκτυο είναι είτε ένα βιολογικό νευρωνικό δίκτυο, που αποτελείται από πραγματικούς βιολογικούς νευρώνες, είτε ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο, για την επίλυση προβλημάτων τεχνητής νοημοσύνης (AI).