HackerBox 0046: Kiên trì: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Xin gửi lời chào đến các Hacker HackerBox trên toàn thế giới! Với HackerBox 0046, chúng tôi đang thử nghiệm với màn hình giấy điện tử bền bỉ, tạo văn bản bằng đèn LED có khả năng hiển thị (POV), nền tảng vi điều khiển Arduino, tạo mẫu điện tử và pin sạc dự phòng.

Có thể hướng dẫn này chứa thông tin để bắt đầu với HackerBox 0046, bạn có thể mua thông tin này tại đây khi hết hàng. Nếu bạn muốn nhận được một HackerBox như thế này ngay trong hộp thư của mình mỗi tháng, hãy đăng ký tại HackerBoxes.com và tham gia cuộc cách mạng!

HackerBoxes là dịch vụ hộp đăng ký hàng tháng dành cho những người đam mê điện tử và công nghệ máy tính - Hacker phần cứng - Những kẻ mơ mộng.

HACK KẾ HOẠCH

Bước 1: Danh sách nội dung cho HackerBox 0046

• Mô-đun ePaper
• Arduino UNO với MicroUSB
• Hai lá chắn tạo mẫu UNO
• Ngân hàng pin USB 18650
• Đèn LED 5mm màu đỏ khuếch tán
• Điện trở 560 Ohm
• Dây nhảy DuPont Nam-Nữ
• Giá đỡ pin 9V
• Mở nhãn dán phần cứng
• Ghim ve áo phần cứng mở độc quyền

Một số điều khác sẽ hữu ích:

• Pin 9V
• Hàn sắt, thuốc hàn và các dụng cụ hàn cơ bản
• Máy tính để chạy các công cụ phần mềm

Quan trọng nhất, bạn sẽ cần một cảm giác phiêu lưu, tinh thần hacker, sự kiên nhẫn và sự tò mò. Việc xây dựng và thử nghiệm với thiết bị điện tử, mặc dù rất bổ ích, nhưng đôi khi có thể khó khăn, thử thách và thậm chí khiến bạn nản lòng. Mục tiêu là sự tiến bộ, không phải sự hoàn hảo. Khi bạn kiên trì và tận hưởng cuộc phiêu lưu, bạn có thể thỏa mãn rất nhiều từ sở thích này. Hãy thực hiện từng bước một cách chậm rãi, chú ý đến các chi tiết và đừng ngại yêu cầu sự giúp đỡ.

Có rất nhiều thông tin cho các thành viên hiện tại và tương lai trong Câu hỏi thường gặp về HackerBoxes. Hầu hết tất cả các email hỗ trợ không liên quan đến kỹ thuật mà chúng tôi nhận được đều đã được trả lời ở đó, vì vậy chúng tôi thực sự đánh giá cao việc bạn dành vài phút để đọc Câu hỏi thường gặp.

Bước 2: Arduino UNO

Arduino UNO R3 này được thiết kế với mục đích dễ sử dụng. Cổng giao diện MicroUSB tương thích với cùng loại cáp MicroUSB được sử dụng với nhiều điện thoại di động và máy tính bảng.

Sự chỉ rõ:

• Bộ vi điều khiển: ATmega328P (biểu dữ liệu)
• Cầu nối tiếp USB: CH340G (trình điều khiển)
• Điện áp hoạt động: 5V
• Điện áp đầu vào (khuyến nghị): 7-12V
• Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20V
• Chân I / O kỹ thuật số: 14 (trong đó 6 chân cung cấp đầu ra PWM)
• Chân đầu vào tương tự: 6
• Dòng điện một chiều cho mỗi chân I / O: 40 mA
• Dòng điện một chiều cho chân 3,3V: 50 mA
• Bộ nhớ flash: 32 KB trong đó 0,5 KB được bộ nạp khởi động sử dụng
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Tốc độ đồng hồ: 16 MHz

Bo mạch Arduino UNO được tích hợp chip cầu nối USB / Serial. Trên biến thể cụ thể này, chip cầu nối là CH340G. Đối với chip CH340 USB / Serial, có sẵn các trình điều khiển cho nhiều hệ điều hành (UNIX, Mac OS X hoặc Windows). Những điều này có thể được tìm thấy thông qua liên kết ở trên.

Khi bạn lần đầu tiên cắm Arduino UNO vào cổng USB của máy tính, đèn nguồn màu đỏ (LED) sẽ bật sáng. Gần như ngay sau đó, đèn LED người dùng màu đỏ thường sẽ bắt đầu nhấp nháy nhanh chóng. Điều này xảy ra do bộ xử lý được tải sẵn chương trình BLINK, chương trình này chúng ta sẽ thảo luận thêm bên dưới.

Nếu bạn chưa cài đặt Arduino IDE, bạn có thể tải xuống từ Arduino.cc và nếu bạn muốn có thêm thông tin giới thiệu để làm việc trong hệ sinh thái Arduino, chúng tôi khuyên bạn nên xem hướng dẫn cho Hội thảo dành cho người mới bắt đầu HackerBoxes.

Cắm UNO vào máy tính của bạn bằng cáp MicroUSB. Khởi chạy phần mềm Arduino IDE.

Trong menu IDE, chọn "Arduino UNO" trong phần công cụ> bảng. Ngoài ra, hãy chọn cổng USB thích hợp trong IDE bên dưới cổng công cụ> (có thể là tên có "wchusb" trong đó).

Cuối cùng, tải lên một đoạn mã ví dụ:

Tệp-> Ví dụ-> Khái niệm cơ bản-> Nhấp nháy

Đây thực sự là mã đã được tải trước vào UNO và sẽ chạy ngay bây giờ để nhấp nháy đèn LED người dùng màu đỏ. Lập trình mã BLINK vào UNO bằng cách nhấp vào nút TẢI LÊN (biểu tượng mũi tên) ngay phía trên mã được hiển thị. Xem mã bên dưới để biết thông tin trạng thái: "biên dịch" và sau đó "tải lên". Cuối cùng, IDE sẽ cho biết "Tải lên hoàn tất" và đèn LED của bạn sẽ bắt đầu nhấp nháy trở lại - có thể ở tốc độ hơi khác.

Sau khi bạn có thể tải xuống mã BLINK gốc và xác minh sự thay đổi về tốc độ đèn LED. Hãy xem kỹ mã. Bạn có thể thấy rằng chương trình bật đèn LED, đợi 1000 mili giây (một giây), tắt đèn LED, đợi một giây nữa và sau đó thực hiện lại tất cả - mãi mãi. Sửa đổi mã bằng cách thay đổi cả hai câu lệnh "delay (1000)" thành "delay (100)". Sửa đổi này sẽ làm cho đèn LED nhấp nháy nhanh hơn gấp mười lần, phải không?

Tải mã đã sửa đổi vào UNO và đèn LED của bạn sẽ nhấp nháy nhanh hơn. Nếu vậy, xin chúc mừng! Bạn vừa hack đoạn mã nhúng đầu tiên của mình. Sau khi phiên bản nhấp nháy nhanh của bạn được tải và chạy, tại sao không xem bạn có thể thay đổi mã một lần nữa để làm cho đèn LED nhấp nháy nhanh hai lần rồi đợi vài giây trước khi lặp lại không? Hãy thử một lần! Làm thế nào về một số mẫu khác? Một khi bạn thành công trong việc hình dung một kết quả mong muốn, mã hóa nó và quan sát nó để hoạt động theo kế hoạch, bạn đã thực hiện một bước to lớn để trở thành một lập trình viên nhúng và hacker phần cứng.

Bước 3: Công nghệ hiển thị giấy điện tử

Các công nghệ Giấy điện tử, ePaper, mực điện tử hoặc mực điện tử cho phép các thiết bị hiển thị bắt chước sự xuất hiện của mực thông thường trên giấy. Màn hình điện tử trên giấy thường bền bỉ ở chỗ hình ảnh vẫn hiển thị ngay cả khi không có nguồn điện hoặc khi đã tháo hoặc tắt mạch điều khiển. Không giống như màn hình phẳng có đèn nền thông thường phát ra ánh sáng, màn hình điện tử bằng giấy phản chiếu ánh sáng như giấy. Điều này có thể giúp chúng thoải mái hơn khi đọc và cung cấp góc nhìn rộng hơn hầu hết các màn hình phát sáng.

Tỷ lệ tương phản tiếp cận với báo với màn hình mới được phát triển (từ năm 2008) vẫn tốt hơn một chút. Một màn hình ePaper lý tưởng có thể được đọc dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp mà hình ảnh không bị mờ đi.

Giấy điện tử dẻo sử dụng đế nhựa dẻo và thiết bị điện tử nhựa cho bảng nối đa năng hiển thị. Có sự cạnh tranh liên tục giữa các nhà sản xuất để cung cấp hỗ trợ giấy điện tử đủ màu.

(Wikipedia)

Bước 4: Mô-đun EPaper nhiều màu

Mô-đun ePaper MH-ET LIVE 1,54 inch có thể hiển thị cả mực đen và đỏ. Mô-đun được đề cập đến trong ví dụ và tài liệu là màn hình giấy điện tử 200x200 đen / trắng / đỏ (b / w / r) (EPD).

Công nghệ hiển thị là Microencapsulated Electrophoretic Display (MED), sử dụng các quả cầu nhỏ trong đó các sắc tố màu tích điện lơ lửng trong dầu trong suốt và di chuyển đến tầm nhìn tùy thuộc vào các điện tích được áp dụng.

Màn hình ePaper có thể hiển thị các mẫu bằng cách phản chiếu ánh sáng xung quanh, vì vậy nó hoạt động mà không cần đèn nền. Ngay cả trong điều kiện ánh sáng mặt trời chói chang, màn hình ePaper cũng cho khả năng hiển thị cao với góc nhìn 180 độ.

Sử dụng Mô-đun MH-ET với Arduino UNO:

1. Cài đặt Arduino IDE (nếu chưa được cài đặt)
2. Sử dụng Trình quản lý Thư viện (Công cụ-> Quản lý Thư viện) để cài đặt Thư viện GFX của Adafruit
3. Sử dụng Trình quản lý Thư viện để cài đặt GxEPD (KHÔNG PHẢI GxEPD2)
4. Mở tệp-> ví dụ-> GxEPD> GxEPD_Example
5. Bỏ ghi chú dòng để bao gồm GxGDEW0154Z04 (1,54 "b / w / r 200x200)
6. Dây UNO đến EPD: Busy = 7, DC = 8, Reset = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Đặt Công tắc EPD CẢ HAI thành “L”
8. Tải xuống bản phác thảo GxEPD_Example từ IDE sang UNO như bình thường

Bạn có thể tìm thấy một thư viện khác có mã demo (được cung cấp từ nhà sản xuất EPD) tại đây. Lưu ý rằng các bản trình diễn này (và một số ví dụ khác có sẵn trực tuyến) có các phép gán mã pin khác với các phép gán pin được sử dụng ở trên trong ví dụ GxEPD. Đáng chú ý nhất là chân 8 và 9 thường bị đảo ngược.

Bước 5: Lá chắn tạo mẫu Arduino UNO

Lá chắn tạo mẫu Arduino UNO phù hợp trực tiếp với bo mạch Arduino UNO (hoặc tương thích) giống như bất kỳ tấm chắn nào khác. Tuy nhiên, Arduino UNO Prototyping Shield có một khu vực "bảng điều khiển hoàn thiện" có mục đích chung ở giữa, nơi bạn có thể hàn các thành phần của riêng mình để tạo ra lá chắn tùy chỉnh của riêng bạn. Chỉ cần hàn các tiêu đề vào các hàng bên ngoài của tấm chắn sao cho nó có thể cắm ngay trên đầu UNO. Các lỗ mạ bên cạnh tiêu đề kết nối với tín hiệu tiêu đề để các đường dây từ UNO có thể dễ dàng kết nối với mạch tùy chỉnh của bạn.

Bước 6: Thiết lập bảy đèn LED trên tấm chắn nguyên mẫu

Có thể sử dụng Lá chắn nguyên mẫu Arduino để hỗ trợ mạch được minh họa. Mạch có các chân I / O 1-7 của Arduino được kết nối với bảy đèn LED. Mỗi đèn LED được nối dây với điện trở hạn chế dòng điện riêng của nó, trong ví dụ này là điện trở 560 Ohm.

Lưu ý rằng chân ngắn của mỗi đèn LED cần được hướng về chân GND của Arduino. Mỗi điện trở có thể được định hướng theo một trong hai hướng. Giá đỡ bột 9V có thể được kết nối để làm cho dự án "di động" nhưng phải được kết nối với chân Vin (không phải 5V hoặc 3.3V).

Khi các đèn LED và điện trở của mạch được nối lên, hãy thử nghiệm với bản phác thảo ví dụ nhấp nháy bằng cách thay đổi số pin thành các giá trị khác nhau từ 1 đến 7.

Cuối cùng, hãy thử bản phác thảo Knight_rider.ino đính kèm ở đây để hồi tưởng về những năm 80.

Bước 7: Kiên trì tầm nhìn

Duy trì thị lực [VIDEO] đề cập đến ảo ảnh quang học xảy ra khi nhận thức thị giác về một vật thể không ngừng trong một thời gian sau khi các tia sáng truyền từ vật thể đó không đi vào mắt. Ảo ảnh còn được mô tả là "sự bền bỉ của võng mạc", "sự tồn tại của những lần hiển thị", hoặc đơn giản là "sự bền bỉ". (wikipedia)

Hãy thử bản phác thảo POV.ino có ở đây về thiết lập phần cứng "Seven LED" từ bước cuối cùng. Trong bản phác thảo, hãy thử nghiệm với các thông số thời gian và văn bản tin nhắn khác nhau để có được các hiệu ứng khác nhau.

Nguồn cảm hứng: Dự án Arduino POV từ Ahmad Saeed.

Tín dụng hình ảnh: Charles Marshall

Bước 8: Ngân hàng điện pin USB 18650

Chỉ cần gắn một tế bào Lithium-Ion 18650 vào em bé này để tạo "Ngân hàng điện" có thể sạc lại của riêng bạn để sử dụng với các dự án 5V và 3V khác nhau!

Bạn có thể tìm thấy các tế bào Lithium-Ion 18650 phổ biến này từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả nguồn này từ Amazon.

Thông số kỹ thuật mô-đun ngân hàng điện:

• Đầu vào (Sạc) Nguồn cung cấp: 5 đến 8V qua cổng micro USB lên đến 0,5A

• Công suất ra:

  • 5V qua cổng USB Loại A
  • 3 đầu nối để cung cấp 3V lên đến 1A
  • 3 đầu nối để cung cấp 5V lên đến 2A

• Đèn báo trạng thái LED

  • Màu xanh lá cây = đã sạc pin
  • Đỏ = đang sạc)
• Bảo vệ pin (sạc quá mức hoặc xả quá mức)
• CHÚ Ý: Không có bảo vệ phân cực ngược!

Bước 9: Sống trong HackLife

Chúng tôi hy vọng sẽ thích thú với cuộc phiêu lưu của HackerBox trong tháng này vào lĩnh vực điện tử và công nghệ máy tính. Tiếp cận và chia sẻ thành công của bạn trong các bình luận bên dưới hoặc trên Nhóm Facebook HackerBoxes. Ngoài ra, hãy nhớ rằng bạn có thể gửi email tới [email protected] bất cứ lúc nào nếu bạn có câu hỏi hoặc cần trợ giúp.

Cái gì tiếp theo? Tham gia cách mạng. Sống trong HackLife. Nhận một hộp thiết bị có thể hack được gửi ngay đến hộp thư của bạn mỗi tháng. Lướt qua HackerBoxes.com và đăng ký gói đăng ký HackerBox hàng tháng của bạn.