HackerBox 0046: Επιμονή: 9 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Χαιρετισμούς στους HackerBox Hackers σε όλο τον κόσμο! Με το HackerBox 0046, πειραματιζόμαστε με επίμονες ηλεκτρονικές οθόνες χαρτιού, δημιουργία κειμένου LED persistence of vision (POV), πλατφόρμες μικροελεγκτών Arduino, ηλεκτρονικό πρωτότυπο και επαναφορτιζόμενες τράπεζες ισχύος μπαταριών.

Αυτό το εγχειρίδιο περιέχει πληροφορίες για να ξεκινήσετε με το HackerBox 0046, οι οποίες μπορείτε να τις αγοράσετε 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 υπηρεσία συνδρομητικής θυρίδας για τους λάτρεις της ηλεκτρονικής και της τεχνολογίας υπολογιστών - Hardware Hackers - Οι ονειροπόλοι των ονείρων.

ΧΑΚ ΣΤΟΝ ΠΛΑΝΗΤΗ

Βήμα 1: Λίστα περιεχομένου για το HackerBox 0046

• ενότητα ePaper
• Arduino UNO με MicroUSB
• Δύο ασπίδες πρωτοτύπων του ΟΗΕ
• Τροφοδοτικό μπαταρίας USB 18650
• Διάχυτα κόκκινα LED 5mm
• Αντίσταση 560 Ohm
• Ανδρικά-θηλυκά καλώδια DuPont Jumper
• Θήκη μπαταρίας 9V
• Ανοίξτε το αυτοκόλλητο υλικού
• Αποκλειστική Ανοικτή Καρφίτσα υαλοπινάκων

Κάποια άλλα πράγματα που θα σας βοηθήσουν:

• Μπαταρία 9V
• 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, σας προτείνουμε να ελέγξετε τις οδηγίες για το HackerBoxes 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: Τεχνολογία εμφάνισης ηλεκτρονικού χαρτιού

Οι τεχνολογίες ηλεκτρονικού χαρτιού, ePaper, ηλεκτρονικού μελανιού ή ηλεκτρονικού μελανιού επιτρέπουν συσκευές οθόνης που μιμούνται την εμφάνιση του συνηθισμένου μελανιού σε χαρτί. Η ηλεκτρονική οθόνη χαρτιού είναι γενικά επίμονη στο ότι η εικόνα παραμένει ορατή ακόμη και χωρίς τροφοδοσία ή με το κύκλωμα ελέγχου αφαιρεμένο ή απενεργοποιημένο. Σε αντίθεση με τις συμβατικές οθόνες με οπίσθιο φωτισμό που εκπέμπουν φως, οι οθόνες ηλεκτρονικού χαρτιού αντανακλούν το φως σαν χαρτί. Αυτό μπορεί να τα κάνει πιο άνετα στην ανάγνωση και να προσφέρει μεγαλύτερη γωνία θέασης από τις περισσότερες οθόνες που εκπέμπουν φως.

Ο λόγος αντίθεσης προσεγγίζει την εφημερίδα με τις πρόσφατα ανεπτυγμένες οθόνες (από το 2008) να είναι ελαφρώς καλύτερες. Μια ιδανική οθόνη ePaper μπορεί να διαβαστεί σε άμεσο ηλιακό φως χωρίς να φαίνεται ότι η εικόνα ξεθωριάζει.

Το εύκαμπτο ηλεκτρονικό χαρτί χρησιμοποιεί εύκαμπτα πλαστικά υποστρώματα και πλαστικά ηλεκτρονικά για το πίσω μέρος της οθόνης. Υπάρχει διαρκής ανταγωνισμός μεταξύ των κατασκευαστών για την παροχή πλήρους έγχρωμης ηλεκτρονικής υποστήριξης χαρτιού.

(Wikipedia)

Βήμα 4: Πολυχρωμική μονάδα EPaper

Η μονάδα ePaper MH-ET LIVE 1,54 ιντσών μπορεί να εμφανίσει μαύρο και κόκκινο μελάνι. Η μονάδα αναφέρεται στο παράδειγμα και την τεκμηρίωση ως μαύρη/άσπρη/κόκκινη (b/w/r) ηλεκτρονική οθόνη χαρτιού 200x200 (EPD).

Η τεχνολογία οθόνης είναι η Microencapsulated Electrophoretic Display (MED), η οποία χρησιμοποιεί μικροσκοπικές σφαίρες όπου οι φορτισμένες χρωστικές χρωστικές αιωρούνται στο διαφανές λάδι και μετακινούνται στην όψη ανάλογα με τις εφαρμοζόμενες ηλεκτρονικές χρεώσεις.

Η οθόνη ePaper μπορεί να εμφανίζει μοτίβα αντανακλώντας το φως του περιβάλλοντος, ώστε να λειτουργεί χωρίς οπίσθιο φωτισμό. Ακόμη και σε έντονο ηλιακό φως, η οθόνη ePaper παρέχει υψηλή ορατότητα με γωνία θέασης 180 μοιρών.

Χρήση μονάδας MH-ET με Arduino UNO:

1. Εγκαταστήστε το Arduino IDE (εάν δεν είναι ήδη εγκατεστημένο)
2. Χρησιμοποιήστε τη Διαχείριση Βιβλιοθηκών (Εργαλεία-> Διαχείριση Βιβλιοθηκών) για να εγκαταστήσετε τη Βιβλιοθήκη Adafruit GFX
3. Χρησιμοποιήστε τη Διαχείριση βιβλιοθηκών για να εγκαταστήσετε το GxEPD (ΟΧΙ το GxEPD2)
4. Ανοίξτε το αρχείο-> παραδείγματα-> GxEPD> GxEPD_Example
5. Μην σχολιάσετε τη γραμμή που θα περιλαμβάνει GxGDEW0154Z04 (1,54 "b/w/r 200x200)
6. Wire UNO to EPD: Busy = 7, DC = 8, Reset = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Ορίστε τους διακόπτες EPD ΚΑΙ ΤΑ ΔΥΟ στο "L"
8. Κατεβάστε το σκίτσο GxEPD_Example από το IDE στο UNO ως συνήθως

Μια άλλη βιβλιοθήκη με κωδικό επίδειξης (παρέχεται από τον κατασκευαστή EPD) μπορείτε να βρείτε εδώ. Λάβετε υπόψη ότι αυτά τα demos (και μερικά άλλα παραδείγματα που διατίθενται στο διαδίκτυο) έχουν διαφορετικές εκχωρήσεις pin από εκείνες που χρησιμοποιήθηκαν παραπάνω στο παράδειγμα GxEPD. Το πιο αξιοσημείωτο είναι ότι οι ακίδες 8 και 9 αντιστρέφονται συχνά.

Βήμα 5: Arduino UNO Prototyping Shield

Ένα Arduino UNO Prototyping Shield ταιριάζει απευθείας σε έναν πίνακα Arduino UNO (ή συμβατό) όπως κάθε άλλη ασπίδα. Ωστόσο, το Arduino UNO Prototyping Shield έχει μια γενική χρήση "perf-board" στην μέση όπου μπορείτε να κολλήσετε με τα δικά σας εξαρτήματα για να φτιάξετε τη δική σας προσαρμοσμένη ασπίδα. Απλώς κολλήστε τις κεφαλίδες στις εξωτερικές σειρές της ασπίδας έτσι ώστε να μπορεί να συνδέεται ακριβώς πάνω από το UNO. Οι επιμεταλλωμένες οπές δίπλα στις κεφαλίδες συνδέονται με τα σήματα κεφαλίδας, έτσι ώστε οι γραμμές από το UNO να μπορούν να συνδεθούν εύκολα στο προσαρμοσμένο κύκλωμά σας.

Βήμα 6: Εγκατάσταση επτά LED στο Prototype Shield

Ένα Arduino Prototype Shield μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υποστηρίξει το εικονογραφημένο κύκλωμα. Το κύκλωμα έχει ακίδες εισόδου/εξόδου 1-7 του Arduino συνδεδεμένες με επτά LED. Κάθε LED είναι ενσύρματη με τη δική της αντίσταση περιορισμού ρεύματος, οι οποίες σε αυτό το παράδειγμα είναι αντιστάσεις 560 Ohm.

Σημειώστε ότι ο κοντός πείρος κάθε LED πρέπει να είναι προσανατολισμένος προς τον πείρο GND του Arduino. Οι αντιστάσεις μπορούν να προσανατολιστούν σε κάθε κατεύθυνση. Η βάση συγκράτησης 9V μπορεί να συνδεθεί για να κάνει το έργο "φορητό", αλλά πρέπει να συνδεθεί με τον πείρο Vin (όχι σε 5V ή 3.3V).

Μόλις συνδεθούν οι λυχνίες LED και οι αντιστάσεις του κυκλώματος, πειραματιστείτε με το σκίτσο αναβοσβήνει αλλάζοντας τον αριθμό καρφίτσας σε διάφορες τιμές μεταξύ 1 και 7.

Τέλος, δοκιμάστε το σκίτσο knight_rider.ino που επισυνάπτεται εδώ για μια αναδρομή από τη δεκαετία του '80.

Βήμα 7: Επιμονή της όρασης

Η επιμονή της όρασης [VIDEO] αναφέρεται στην οπτική ψευδαίσθηση που συμβαίνει όταν η οπτική αντίληψη ενός αντικειμένου δεν σταματά για κάποιο χρονικό διάστημα αφού οι ακτίνες φωτός που προέρχονται από αυτό έχουν πάψει να εισέρχονται στο μάτι. Η ψευδαίσθηση περιγράφεται επίσης ως "επιμονή αμφιβληστροειδούς", "επιμονή εντυπώσεων" ή απλά "επιμονή". (wikipedia)

Δοκιμάστε το σκίτσο POV.ino που περιλαμβάνεται εδώ στη ρύθμιση υλικού "Seven LED" από το τελευταίο βήμα. Στο σκίτσο, πειραματιστείτε με διαφορετικό κείμενο μηνύματος και παραμέτρους χρονισμού για να έχετε διάφορα εφέ.

Έμπνευση: Arduino POV Project από τον Ahmad Saeed.

Φωτογραφία: Charles Marshall

Βήμα 8: Τροφοδοσία μπαταρίας USB 18650

Απλώς σπρώξτε ένα κελί ιόντων λιθίου 18650 σε αυτό το μωρό για να φτιάξετε το δικό σας επαναφορτιζόμενο "Power Bank" για χρήση με διάφορα έργα 5V και 3V!

Μπορείτε να βρείτε αυτά τα κοινά κύτταρα ιόντων λιθίου 18650 από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένου αυτού από το Amazon.

Προδιαγραφές μονάδας Power Bank Module:

• Είσοδος (Φόρτιση) Τροφοδοσία: 5 έως 8V μέσω θύρας micro USB έως 0,5Α

• Ισχύς εξόδου:

  • 5V μέσω θύρας USB τύπου Α
  • 3 συνδετήρες για παροχή 3V έως 1A
  • 3 συνδετήρες για παροχή 5V έως 2A

• Ένδειξη κατάστασης LED

  • Πράσινο = φορτισμένη μπαταρία
  • Κόκκινο = φόρτιση)
• Προστασία μπαταρίας (υπερφόρτιση ή υπερφόρτιση)
• ΠΡΟΣΟΧΗ: Δεν υπάρχει προστασία αντίστροφης πολικότητας!

Βήμα 9: Ζήστε το HackLife

Ελπίζουμε να απολαμβάνουμε την περιπέτεια HackerBox αυτού του μήνα στα ηλεκτρονικά και την τεχνολογία υπολογιστών. Απευθυνθείτε και μοιραστείτε την επιτυχία σας στα παρακάτω σχόλια ή στην Ομάδα Facebook HackerBoxes. Επίσης, να θυμάστε ότι μπορείτε να στείλετε μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στη διεύθυνση [email protected] ανά πάσα στιγμή εάν έχετε κάποια ερώτηση ή χρειάζεστε βοήθεια.

Τι έπεται? Ελάτε στην επανάσταση. Ζήστε το HackLife. Αποκτήστε ένα δροσερό κουτί με εργαλεία που μπορούν να σπάσουν και παραδίδονται απευθείας στο γραμματοκιβώτιό σας κάθε μήνα. Περιηγηθείτε στο HackerBoxes.com και εγγραφείτε για τη μηνιαία συνδρομή σας στο HackerBox.