HackerBox 0025: Flair Ware: 15 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Flair Ware - Tháng này, HackerBox đang xây dựng một loạt các thiết bị điện tử để sử dụng làm thiết bị đeo, trình diễn hoặc thậm chí là đồ trang trí cho ngày lễ. Có thể hướng dẫn này chứa thông tin về cách làm việc với HackerBox # 0025 mà bạn có thể lấy tại đây khi nguồn cung cấp cuối cùng. Ngoài ra, 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!

Các chủ đề và mục tiêu học tập cho HackerBox 0025:

• Lắp ráp một bảng mạch chạy bằng tế bào đồng xu đơn giản với đèn LED tự nhấp nháy
• Khám phá các bộ dao động tương tự xếp tầng để triển khai huy hiệu tên có thể đeo được
• Thử nghiệm với nhiều thiết bị Digispark cho các dự án Arduino thu nhỏ
• Kết nối các mô-đun LilyPad có thể đeo được với nhau bao gồm đèn LED đủ màu NeoPixel
• Lập trình bộ vi điều khiển ATtiny85 trống sử dụng USBasp

HackerBoxes là dịch vụ hộp đăng ký hàng tháng dành cho công nghệ máy tính và điện tử DIY. Chúng tôi là những người có sở thích, nhà sản xuất và thử nghiệm. Chúng ta là những kẻ mơ mộng. HACK KẾ HOẠCH!

Bước 1: HackerBox 0025: Nội dung hộp

• Thẻ tham chiếu có thể thu thập được của HackerBoxes # 0025
• Bộ dụng cụ đeo hình sao LED
• Bộ huy hiệu tên đi xe đạp màu
• Bộ dụng cụ đeo BitHead ATtiny85
• Pluggable Digispark DevBoard
• Bộ vi điều khiển ATtiny85 8DIP bổ sung
• Mô-đun CJMCU LilyTiny Digispark
• Ba mô-đun LilyPad NeoPixel
• Mô-đun di động đồng xu LilyPad
• Ô đồng xu Lithium CR2032
• Bộ lập trình USB USBasp Atmel AVR
• Bảng tạo mẫu xanh 4x6cm
• Mặt sau ghim ve áo
• Ống co lại - 100 mảnh đa dạng
• Hộp dự án thiếc
• Decal độc quyền của HackerBoxes
• Nắp đan độc quyền của HackerBoxes

Một số điều khác sẽ hữu ích:

• 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 cảm giác phiêu lưu, tinh thần tự làm và sự tò mò của hacker. Thiết bị điện tử Hardcore DIY không phải là một mục tiêu tầm thường và chúng tôi sẽ không phụ lòng bạn. Mục tiêu là sự tiến bộ, không phải sự hoàn hảo. Khi bạn kiên trì và tận hưởng cuộc phiêu lưu, bạn có thể thấy rất nhiều sự hài lòng khi học công nghệ mới và hy vọng sẽ có được một số dự án hoạt động. Chúng tôi khuyên bạn nên thực hiện từng bước một cách chậm rãi, chú ý đến các chi tiết và đừng bao giờ ngần ngại yêu cầu sự giúp đỡ.

CÂU HỎI THƯỜNG GẶP: Chúng tôi cần một sự ủng hộ thực sự lớn từ các thành viên HackerBox ngoài kia. Vui lòng dành vài phút để xem lại Câu hỏi thường gặp trên trang web HackerBoxes trước khi liên hệ với bộ phận hỗ trợ. Mặc dù chúng tôi rõ ràng muốn giúp tất cả các thành viên nhiều khi cần thiết, nhưng hầu hết các email hỗ trợ của chúng tôi liên quan đến các vấn đề quản trị đơn giản được giải quyết rất rõ ràng trong Câu hỏi thường gặp. Cảm ơn bạn đa hiểu!

Bước 2: Thể hiện bản thân với thiết bị đeo được

Chúng tôi cần nói về sự tinh tế của bạn. Thiết bị điện tử đeo được có thể là một cách tuyệt vời để tìm hiểu về cách thu nhỏ, giảm năng lượng và cách bố trí PCB thẩm mỹ. Bạn thực sự có thể thể hiện bản thân với những dự án như thế này. Mặc chúng, trang trí không gian làm việc của bạn, hoặc thậm chí sử dụng chúng làm đồ trang trí cho ngày lễ. Hãy sáng tạo và chia sẻ thế giới thần tiên mùa đông có thể đeo được của riêng bạn với thế giới!

Bước 3: Đèn LED Star có thể đeo được

Hãy bắt đầu với một ví dụ khá trang nhã về sự đơn giản của nó. Thiết kế này có năm đèn LED 5mm tự nhấp nháy. Vì các đèn LED này tự nhấp nháy nên không cần mạch điều khiển bên ngoài. Các bộ phận khác chỉ có một kẹp ô đồng xu CR2032 và một công tắc bật / tắt.

Lắp ráp: Định hướng kẹp ô đồng xu và năm đèn LED theo các dấu hiệu trên màn hình lụa PCB. Lưu ý rằng mỗi đèn LED có một "mặt phẳng" được hiển thị trên bảng. Trước khi đặt kẹp pin, hãy hàn hoàn toàn cả ba miếng đệm bằng hàn. Mặc dù không có gì được hàn vào tấm đệm trung tâm, một số công đoạn thiếc sẽ giúp xây dựng tấm đệm lên một chút để đảm bảo tiếp xúc tốt với bề mặt âm của ô đồng xu. Sau khi hàn, vận hành công tắc nhiều lần để loại bỏ các mảnh vụn hoặc ôxy hóa tiếp điểm.

Bước 4: Bộ huy hiệu tên xe đạp màu

Huy hiệu Tên thu nhỏ này có mười tám đèn LED với chu kỳ màu được điều khiển hoàn toàn bằng bộ tạo dao động tương tự. Thiết kế tương tự này nhắc nhở chúng ta rằng vi điều khiển, dù chúng ta yêu thích chúng, không phải lúc nào cũng bắt buộc phải thu được kết quả thú vị. Cụm bảng mạch đã hoàn thành có thể được đeo như một huy hiệu tên nhấp nháy.

Nội dung lắp ráp:

• Bảng mạch in màu tím tùy chỉnh
• Hai kẹp di động tiền xu CR2032
• Sáu đèn LED 3mm RED
• Sáu đèn LED 3mm màu cam
• Sáu đèn LED 3mm màu vàng
• Ba bóng bán dẫn NPN 9014
• Ba tụ điện 47uF (lưu ý rằng cũng có một tụ điện 10uF)
• Ba điện trở 1K ohm (nâu-đen-đỏ)
• Ba điện trở 10K ohm (nâu-đen-cam)
• Công tắc trượt
• JST-PH Socket với Pigtail
• Decal với ba mặt dấu hiệu hoán đổi cho nhau

Bước 5: Đặt tên cho Lý thuyết hoạt động của Huy hiệu

Thiết kế có ba bộ dao động xếp tầng để điều khiển chu trình màu của đèn LED. Mỗi điện trở 10K và tụ điện 47uF tạo thành một bộ dao động RC định kỳ đẩy bóng bán dẫn liên quan lên. Ba bộ dao động RC được xếp thành một chuỗi để giữ cho chúng chuyển động lệch pha làm cho nhấp nháy xuất hiện ngẫu nhiên xung quanh dấu hiệu. Khi bóng bán dẫn ở trạng thái "bật", dòng điện đi qua dãy 6 đèn LED và điện trở giới hạn dòng 1K của chúng khiến dãy 6 đèn LED đó nhấp nháy.

Dưới đây là một lời giải thích hay về khái niệm cơ bản sử dụng một tầng (một bộ dao động và một bóng bán dẫn).

Bước 6: Đặt tên lắp ráp bộ huy hiệu

Sử dụng giản đồ và sơ đồ vị trí PCB trong khi lắp ráp bộ huy hiệu Tên.

Có hai giá trị khác nhau của điện trở. Chúng không thể thay thế cho nhau. Để giữ cho chúng thẳng, hãy lưu ý các giá trị trên sơ đồ và số bộ phận trên sơ đồ vị trí. Điện trở không phân cực. Chúng có thể được chèn theo một trong hai hướng.

Lưu ý rằng có ba "ngân hàng" đèn LED D1-D6, D7-D12 và D13-D18. Mỗi ngân hàng nên có tất cả một màu để cân bằng tải hiện tại và cũng để có hiệu ứng hình ảnh đẹp mắt. Ví dụ: tất cả các đèn LED D1-D6 có thể có màu đỏ, D7-D12 có màu cam và D13-D18 có tất cả màu vàng.

Các tụ điện được phân cực. Lưu ý dấu "+" trên biểu đồ vị trí và dấu "-" trên chính tụ điện. Chúng chỉ ra các chân đối diện, rõ ràng.

Các đèn LED cũng được phân cực. Lưu ý đánh dấu "+" trên sơ đồ vị trí. Chân dài của đèn LED phải nằm trong lỗ "+" đó. "Mặt phẳng" của đèn LED phải tiếp giáp với lỗ KHÁC.

Thiếc hoàn toàn cả ba miếng đệm cho mỗi kẹp ô đồng xu bằng chất hàn. Mặc dù không có gì được hàn vào các tấm đệm trung tâm, việc thiếc sẽ giúp xây dựng tấm đệm để đảm bảo tiếp xúc tốt với ô đồng xu tương ứng.

Sau khi hàn, vận hành công tắc nhiều lần để loại bỏ các mảnh vụn hoặc ôxy hóa tiếp điểm.

Một trong các đề can có thể được dán vào giữa của Huy hiệu Tên đã hoàn thành.

Mặt sau Ghim hoặc Nam châm có thể được dán vào mặt sau của Huy hiệu Tên.

Chú ý không để hai kẹp ô đồng xu vào nhau khi đang đeo Huy hiệu Tên.

Bước 7: Digispark

Digispark là một dự án mã nguồn mở được tài trợ ban đầu thông qua Kickstarter. Đó là một bảng tương thích Arduino dựa trên ATtiny siêu thu nhỏ sử dụng Atmel ATtiny85. ATtiny85 là một vi điều khiển 8 chân, là anh em họ hàng gần gũi của chip Arduino điển hình, ATMega328P. ATtiny85 có khoảng một phần tư bộ nhớ và chỉ có sáu chân I / O. Tuy nhiên, nó có thể được lập trình từ Arduino IDE và nó vẫn có thể chạy mã Arduino mà không gặp khó khăn.

Là một thiết kế mã nguồn mở, có nhiều biến thể trên Digispark. Một số phổ biến nhất được hiển thị ở đây. Chúng tôi sẽ làm việc với một vài trong số này.

Xem lại sơ đồ sẽ ngay lập tức đặt ra câu hỏi, "Chip USB ở đâu?"

Micronucleus là mảnh phép thuật cho phép thiết kế Digispark hoạt động mà không cần chip giao tiếp USB. Micronucleus là bộ nạp khởi động được thiết kế cho vi điều khiển AVR ATtiny với giao diện usb tối thiểu, công cụ tải lên chương trình dựa trên libusb đa nền tảng và nhấn mạnh vào tính nhỏ gọn của bộ nạp khởi động. Cho đến nay, nó là bộ nạp khởi động USB nhỏ nhất cho AVR ATtiny.

LÁI XE LIBUSB

libusb là một thư viện C cung cấp quyền truy cập chung vào các thiết bị USB. Nó được các nhà phát triển dự định sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất các ứng dụng giao tiếp với phần cứng USB. Chức năng của libusb sẽ tự động có sẵn trên Linux và OSX. Một trình điều khiển, chẳng hạn như zadig, có thể được yêu cầu cho các máy Windows.

Bước 8: Digispark As USB Rubber Ducky

USB Rubber Ducky là một công cụ yêu thích của hacker. Nó là một thiết bị tiêm tổ hợp phím được ngụy trang dưới dạng một ổ đĩa flash thông thường. Máy tính nhận ra nó như một bàn phím thông thường và tự động chấp nhận trọng tải gõ phím được lập trình sẵn của nó với tốc độ hơn 1000 từ mỗi phút. Theo liên kết để tìm hiểu tất cả về Rubber Duckies từ Hak5, nơi bạn cũng có thể mua hàng thật. Trong khi đó, video hướng dẫn này cho thấy cách sử dụng Digispark giống như Rubber Ducky. Một video hướng dẫn khác cho thấy cách chuyển đổi Tập lệnh Cao su Ducky để chạy trên Digispark.

Bước 9: CJMCU LilyTiny và NeoPixels

CJMCU LilyTiny sử dụng thiết kế phần cứng và bộ nạp khởi động tương tự như Digispark. Tuy nhiên, LilyTiny được xây dựng trên một PCB hình đĩa màu tím gợi nhớ đến các bảng LilyPad. Đọc thêm về thiết bị đeo được của LilyPad tại đây.

FLASH LED BLINK

Bước đầu tiên của chúng tôi sẽ là flash LilyTiny với ví dụ nhấp nháy LED chỉ để đảm bảo các công cụ của chúng tôi theo thứ tự.

Nếu bạn chưa cài đặt Arduino IDE, hãy thực hiện việc đó trước.

Làm theo hướng dẫn tại đây để tải hỗ trợ digistump vào Arduino IDE.

Tải mã mẫu "Bắt đầu":

Tệp-> Ví dụ-> Digispark_Examples-> Bắt đầu

Nhấn vào nút tải lên. IDE sẽ hướng dẫn bạn cắm bảng mục tiêu của bạn. Khi bạn làm như vậy, lập trình viên Digispark sẽ quét các cổng USB cho nó và lập trình ATtiny85.

Sau khi quá trình tải lên hoàn tất, đèn LED sẽ nhấp nháy.

Để kiểm tra, bạn có thể thay đổi CẢ HAI câu lệnh “delay (1000)” thành “delay (100)” và reflash.

Bây giờ đèn LED sẽ nhấp nháy nhanh hơn mười lần (độ trễ thay đổi từ 1000 thành 100).

CÁC MÔ HÌNH NEOPIXEL LILYPAD

Kết nối ba mô-đun NeoPixel như được hiển thị ở đây.

Tải mã demo strandtest trong IDE:

Tệp-> Ví dụ -> (cho Digispark) -> NeoPixel-> strandtest

Trong mã: Thay đổi Thông số 1 (số pixel trong dải) thành 3 Thay đổi Thông số 2 (số chân Arduino) thành 3

Tải lên và thưởng thức màn trình diễn ánh sáng - tất cả đều không có chip USB!

Bước 10: USBasp - Bộ lập trình USB Atmel AVR

Khi bạn mua chip ATtiny85 thô (giống như hai chip DIP 8pin trong hộp này) từ Mouser hoặc DigiKey, nó hoàn toàn trống. Các chip không có vi nhân hoặc bất kỳ bộ nạp khởi động nào khác trên chúng. Chúng sẽ cần được lập trình. Ví dụ sử dụng ISP (lập trình viên trong mạch).

USBasp là một bộ lập trình trong mạch USB cho bộ điều khiển Atmel AVR. Nó chỉ đơn giản bao gồm ATMega88 hoặc ATMega8 và một vài thành phần thụ động. Lập trình viên sử dụng trình điều khiển USB chỉ dành cho phần sụn, không cần bộ điều khiển USB đặc biệt.

Chèn ATtiny85 vào Bảng phát triển có thể cắm (lưu ý chỉ báo pin một) và đấu dây bảng lên USBasp như được hiển thị ở đây.

Thêm hỗ trợ ATtiny vào Arduino IDE của bạn (xem chi tiết tại High-LowTech):

Theo tùy chọn, hãy thêm một mục vào danh sách URL của người quản lý hội đồng quản trị cho:

raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json

Trong Tools-> Boards-> Board Mangers, hãy thêm gói quản lý hội đồng quản trị từ ATtiny của David A. Mellis.

Thao tác này sẽ thêm các bảng ATtiny vào danh sách bảng, tại đây bạn có thể chọn…

Bo mạch: ATtiny25 / 45 / 85Bộ xử lý: ATtiny85 Khóa: Nội bộ 1 MHz

[LƯU Ý QUAN TRỌNG: Không bao giờ đặt đồng hồ thành đồng hồ bên ngoài trừ khi con chip thực sự có nguồn đồng hồ bên ngoài.]

Tải ví dụ mã cho "nhấp nháy"

Thay đổi LED_BUILTIN thành 1 trong ba vị trí trong bản phác thảo đó và tải nó lên ATtiny85 bằng USBasp.

Đèn LED DevBoard có thể lắp ráp giờ sẽ nhấp nháy giống như đèn LED LilyTiny đã ra khỏi hộp.

Chú thích cuối trang - Sử dụng Pluggable DevBoard làm Digispark:

Về mặt kỹ thuật, chúng tôi đang sử dụng Pluggable DevBoard ở đây như một điểm đột phá để gắn USBasp, không phải như một Digispark. Để sử dụng nó như một Digispark, bộ vi điều khiển sẽ cần được lập trình với tải khởi động vi hạt nhân có thể tải xuống tại đây.

Bước 11: Bộ dụng cụ đeo BitHead ATtiny85

BitHead là hộp sọ linh vật siêu sexy của HackerBox. Tháng này, anh ấy xuất hiện ở dạng PCB sẵn sàng để lắc một micro ATtiny85, một bộ rung piezo và một vài nhãn cầu NeoPixel.

Nội dung lắp ráp:

• Bảng mạch in BitHead màu đen tùy chỉnh
• Hai kẹp di động tiền xu CR2032
• Ổ cắm DIP 8 chân
• Mạch tích hợp 8pin DIP ATtiny85
• Piezo Buzzer thụ động
• Hai đèn LED NeoPixel tròn 8mm
• Tụ điện 10uf
• Công tắc trượt
• JST-PH Socket với Pigtail

Bước 12: Lắp ráp thiết bị đeo được BitHead

Vì màn hình lụa PCB được sử dụng cho các tác phẩm nghệ thuật, các chỉ số màn hình lụa điển hình không có trên PCB. Thay vào đó, chúng được hiển thị ở đây dưới dạng sơ đồ lắp ráp. Cẩn thận định hướng bộ rung, tụ điện, ổ cắm DIP8 và cả NeoPixels theo các đánh dấu trên sơ đồ lắp ráp này. Các dây dẫn trên NeoPixels có một điểm rộng vài mm xuống từ mái vòm nhựa. Những thứ này rất khó chui qua các lỗ PCB, vì vậy nó có thể giúp cắt các dây dẫn ngay phía trên những lỗ này trước khi đưa vào. Đảm bảo để lại đủ các dây dẫn để kéo dài qua PCB để hàn.

Hãy nhớ hàn hoàn toàn cả ba miếng đệm cho các kẹp ô đồng xu bằng thuốc hàn. Mặc dù không có gì được hàn vào các tấm đệm trung tâm, việc hàn chúng sẽ giúp xây dựng tấm đệm để đảm bảo tiếp xúc tốt.

Bước 13: Lập trình BitHead Wearable

Bản phác thảo đính kèm "WearableSkull.ino" thể hiện việc điều khiển bộ rung và đèn LED của BitHead từ ATtiny85.

Sử dụng Pluggable DevBoard để lập trình phác thảo vào ATtiny85.

Trong oder để sử dụng thư viện NeoPixel, chúng ta cần tăng tốc độ xung nhịp bên trong từ 1MHz lên 8MHz trong Tools-> Clock. Bất cứ khi nào bạn thực hiện thay đổi đối với tốc độ đồng hồ, bạn phải thực hiện thao tác "Burn Bootloader" dưới các công cụ, vì vậy hãy làm điều đó ngay bây giờ.

Tải chương trình demo BitHead lên ATtiny85, cẩn thận mở con chip ra bằng một tuốc nơ vít đầu dẹt nhỏ, cắm con chip (hướng tâm) vào BitHead, lật công tắc và nếu mọi thứ đều ổn… ĐÓ LÀ THẬT!

Bạn có thể chơi xung quanh với ánh sáng và âm thanh. Xem mất bao lâu để phát ốm với chu kỳ "đốt và học" của việc đưa con chip vào và ra. Chào mừng trở lại những năm 1980.

Bước 14: BitHead PCB Mini-Badge

Ứng dụng thay thế này của PCB linh vật BitHead yêu cầu hai đèn LED tự nhấp nháy 5mm cho nhãn cầu thay vì hai NeoPixel. Vì đèn LED tự nhấp nháy nên không cần mạch điều khiển.

CHUẨN BỊ ĐÈN LED

Các dây dẫn trên hai đèn LED có một điểm rộng vài mm xuống từ mái vòm nhựa. Những thứ này rất khó để lọt qua các lỗ PCB. Cắt các dây dẫn ngay trên các điểm rộng như trong hình. Đảm bảo để lại đủ các dây dẫn để chỉ kéo dài qua PCB để hàn.

Mặt sau của PCB

Đèn LED tự nhấp nháy chỉ yêu cầu một trong hai kẹp pin. Cắt ngắn miếng pin phía trên như trong hình. Sử dụng một trong các dây dẫn được cắt từ đèn LED làm dây đoản mạch.

Thiếc cả ba miếng đệm cho kẹp ô đồng xu dưới bằng thuốc hàn. Mặc dù không có gì được hàn vào tấm đệm trung tâm, nhưng việc mài dũa nó sẽ giúp xây dựng tấm đệm để đảm bảo tiếp xúc tốt với ô đồng xu.

Định hướng kẹp ô đồng xu như được hiển thị trên màn hình lụa và hàn hai mấu vào đúng vị trí.

MẶT TRƯỚC CỦA PCB

Cẩn thận định hướng các đèn LED được cắt tỉa theo các dấu "điểm phẳng" trên hình ảnh. Các dây dẫn đi vào hai lỗ chính giữa, để lại hai lỗ bên ngoài không được sử dụng. Bóp nhẹ các dây dẫn vào nhau để phù hợp với khoảng cách lỗ và sau đó lắc nhẹ đèn LED vào vị trí.

Với các đèn LED và công tắc được lắp vào từ mặt trước của PCB. Hàn các dây dẫn của chúng ở mặt sau của PCB.

KẾT THÚC CẢM ỨNG

Các dây dẫn hàn cắt phẳng từ mặt sau của PCB.

Chèn ô đồng xu.

Vận hành công tắc nhiều lần để loại bỏ các điểm tiếp xúc của các mảnh vụn hoặc quá trình oxy hóa.

TÙY CHỌN TRUY CẬP

Vì không sử dụng kẹp ô đồng xu phía trên nên có khoảng trống để khoan lỗ để gắn xích bi hoặc dây buộc.

Bước 15: Hack hành tinh

Nếu bạn thích thú với Tài liệu hướng dẫn này và muốn có một hộp các dự án công nghệ máy tính và điện tử như thế này được gửi đến hộp thư của bạn mỗi tháng, hãy tham gia với chúng tôi bằng cách ĐĂNG KÝ TẠI ĐÂY.

Tiếp cận và chia sẻ thành công của bạn trong các bình luận bên dưới hoặc trên Trang Facebook HackerBoxes. Chắc chắn hãy cho chúng tôi biết nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc cần trợ giúp về bất cứ điều gì. Cảm ơn bạn đã là một phần của HackerBoxes. Vui lòng tiếp tục đề xuất và phản hồi của bạn. HackerBoxes là hộp của BẠN. Hãy làm một cái gì đó tuyệt vời!