HackerBox 0053: Chromalux: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Приветствуем хакеров HackerBox со всего мира! HackerBox 0053 исследует цвет и свет. Настройте плату микроконтроллера Arduino UNO и инструменты IDE. Подключите полноцветный 3,5-дюймовый ЖК-дисплей Arduino Shield с сенсорным экраном и изучите демонстрационный код Touch Paint. Подключите датчик цвета I2C для определения частотных компонентов отраженного света, отображения цветов на адресных светодиодах, припаяйте экран для прототипирования Arduino и исследуйте различные компоненты ввода / вывода с помощью многофункционального экрана Arduino Experimentation Shield. Оттачивайте свои навыки пайки на поверхности с помощью печатной платы LED Chaser. Познакомьтесь с технологиями искусственных нейронных сетей и глубоким обучением.

Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox 0053, которую можно приобрести здесь, пока расходные материалы есть в наличии. Если вы хотите получать такой HackerBox прямо в свой почтовый ящик каждый месяц, пожалуйста, подпишитесь на HackerBoxes.com и присоединяйтесь к революции!

HackerBoxes - это ежемесячная абонентская служба для хакеров и энтузиастов электроники и компьютерных технологий. Присоединяйтесь к нам и живите ВЗЛОМАННОЙ ЖИЗНЬЮ.

Шаг 1. Список содержимого для HackerBox 0053

• Экран TFT 3,5 дюйма 480x320
• Arduino UNO Mega382P с MicroUSB
• Модуль датчика цвета GY-33 TCS34725
• Многофункциональный экспериментальный щит для Arduino UNO
• OLED 0,96 дюйма I2C 128x64
• Пять 8-миллиметровых круглых адресуемых светодиодов RGB
• Прототип платы Arduino Shield с контактами
• Комплект для пайки поверхностного монтажа LED Chaser
• Стикер человек посередине хакер
• Стикер хакерского манифеста

Еще кое-что, что будет полезно:

• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Компьютер для работы программных средств

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, хакерский дух, терпение и любопытство. Создание электроники и эксперименты с ней, хотя и приносят большие плоды, могут быть сложными, сложными и временами даже разочаровывающими. Цель - прогресс, а не совершенство. Когда вы упорствуете и наслаждаетесь приключениями, это хобби может принести большое удовлетворение. Делайте каждый шаг медленно, помните о деталях и не бойтесь просить о помощи.

В FAQ по HackerBoxes есть много информации для нынешних и потенциальных участников. Почти на все письма, не относящиеся к технической поддержке, которые мы получаем, там уже есть ответы, поэтому мы очень признательны за то, что вы уделили несколько минут чтению часто задаваемых вопросов.

Шаг 2: Arduino UNO

Этот Arduino UNO R3 разработан с учетом простоты использования. Интерфейсный порт MicroUSB совместим с теми же кабелями MicroUSB, которые используются во многих мобильных телефонах и планшетах.

Технические характеристики:

• Микроконтроллер: ATmega328P (лист данных)
• Последовательный мост USB: CH340G (драйверы)
• Рабочее напряжение: 5 В
• Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В
• Входное напряжение (пределы): 6-20 В
• Контакты цифрового ввода / вывода: 14 (из которых 6 обеспечивают выход ШИМ)
• Аналоговые входные контакты: 6
• Постоянный ток на контакт ввода / вывода: 40 мА
• Постоянный ток для вывода 3.3 В: 50 мА
• Флэш-память: 32 КБ, из которых 0,5 КБ используется загрузчиком
• SRAM: 2 КБ
• EEPROM: 1 КБ
• Тактовая частота: 16 МГц

Платы Arduino UNO имеют встроенный чип USB / последовательного моста. В этом конкретном варианте микросхемой моста является CH340G. Для микросхем CH340 USB / Serial доступны драйверы для многих операционных систем (UNIX, Mac OS X или Windows). Их можно найти по ссылке выше.

Когда вы впервые подключаете Arduino UNO к USB-порту компьютера, загорается красный индикатор питания (светодиод). Практически сразу после этого красный пользовательский светодиод обычно начинает быстро мигать. Это происходит потому, что в процессор предварительно загружена программа BLINK, о которой мы поговорим ниже.

Если у вас еще не установлена Arduino IDE, вы можете загрузить ее с Arduino.cc и, если вам нужна дополнительная вводная информация для работы в экосистеме Arduino, мы предлагаем ознакомиться с онлайн-руководством для HackerBox Starter Workshop.

Подключите UNO к компьютеру с помощью кабеля MicroUSB. Запустите программу Arduino IDE.

В меню IDE выберите «Arduino UNO» в разделе «Инструменты»> «Плата». Кроме того, выберите соответствующий порт USB в среде IDE в разделе «Инструменты»> «Порт» (вероятно, имя с «wchusb» в нем).

Наконец, загрузите фрагмент кода примера:

Файл-> Примеры-> Основы-> Blink

На самом деле это код, который был предварительно загружен в UNO и должен работать прямо сейчас, чтобы мигать красным светодиодным индикатором пользователя. Запрограммируйте код BLINK в UNO, нажав кнопку ЗАГРУЗИТЬ (значок стрелки) чуть выше отображаемого кода. Посмотрите ниже код для информации о статусе: «компиляция», а затем «загрузка». В конце концов, в среде IDE должно появиться сообщение «Загрузка завершена», и ваш светодиодный индикатор должен снова начать мигать - возможно, с несколько другой частотой.

Как только вы сможете загрузить исходный код BLINK и проверить изменение скорости светодиода. Внимательно посмотрите на код. Вы можете видеть, что программа включает светодиод, ждет 1000 миллисекунд (одну секунду), выключает светодиод, ждет еще секунду, а затем делает все это снова - навсегда. Измените код, изменив оба оператора «delay (1000)» на «delay (100)». Эта модификация заставит светодиод мигать в десять раз быстрее, не так ли?

Загрузите измененный код в UNO, и ваш светодиод должен мигать быстрее. Если да, то поздравляю! Вы только что взломали свой первый фрагмент встроенного кода. После того, как ваша версия с быстрым миганием загружена и запущена, почему бы не посмотреть, можете ли вы снова изменить код, чтобы светодиод быстро мигал дважды, а затем подождал пару секунд перед повторением? Попробуйте! Как насчет других шаблонов? Как только вам удастся визуализировать желаемый результат, закодировать его и наблюдать, как он работает, как планировалось, вы сделали огромный шаг к тому, чтобы стать программистом встраиваемых систем и хакером оборудования.

Шаг 3: полноцветный сенсорный экран TFT LCD 480x320

Touch Screen Shield оснащен 3,5-дюймовым TFT-дисплеем с разрешением 480x320 и насыщенным цветом 16 бит (65K).

Экран подключается непосредственно к Arduino UNO, как показано. Для легкого выравнивания просто совместите вывод 3.3V экрана с выводом 3.3V Arduino UNO.

Различные подробности о щите можно найти на странице lcdwiki.

Из IDE Arduino установите библиотеку MCUFRIEND_kvb с помощью диспетчера библиотек.

Откройте файл> Примеры> MCUFRIEND_kvb> GLUE_Demo_480x320

Загрузите и наслаждайтесь графической демонстрацией.

Приведенный здесь скетч Touch_Paint.ino использует ту же библиотеку для демонстрации яркой программы рисования.

Расскажите, какие красочные приложения вы приготовили для этого экрана TFT Display Shield.

Шаг 4: Модуль датчика цвета

Модуль датчика цвета GY-33 основан на датчике цвета TCS34725. Модуль датчика цвета GY-33 работает от источника питания 3-5 В и передает результаты измерений по I2C. Устройство TCS3472 обеспечивает цифровой возврат значений восприятия красного, зеленого, синего (RGB) и четкого света. Фильтр, блокирующий ИК-излучение, встроенный в микросхему и локализованный на светочувствительных фотодиодах, сводит к минимуму спектральную составляющую ИК-излучения входящего света и позволяет проводить точные измерения цвета.

Скетч GY33.ino может считывать данные с датчика по I2C, выводить измеренные значения RGB в виде текста на последовательный монитор, а также отображать измеренный цвет на светодиодном индикаторе WS2812B RGB. Требуется библиотека FastLED.

ДОБАВИТЬ OLED-ДИСПЛЕЙ. Скетч GY33_OLED.ino показывает, как также отображать значения RGB на I2C OLED 128x64. Просто подключите OLED к шине I2C (контакты UNO A4 / A5) параллельно с GY33. Оба устройства могут быть подключены параллельно, поскольку они находятся по разным адресам I2C. Также подключите 5V и GND к OLED.

НЕСКОЛЬКО СВЕТОДИОДОВ: Неиспользуемый вывод светодиода на схеме - «Data Out», если вы хотите последовательно подключить два или более адресных светодиода вместе, просто подключите светодиод Data_Out формы N к Data_In светодиода N + 1.

ПРОТОТИП ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ: Модуль GY-33, OLED-дисплей и один или несколько светодиодов RGB можно припаять к экрану для прототипирования, чтобы создать экран прибора для измерения цвета, который легко прикрепляется к Arduino UNO и отсоединяется от него.

Шаг 5: Многофункциональный экран для экспериментов Arduino

Многофункциональный экран Arduino Experimentation Shield можно подключить к Arduino UNO для экспериментов с различными компонентами, включая: красный светодиодный индикатор, синий светодиодный индикатор, две пользовательские кнопки ввода, кнопку сброса, датчик температуры и влажности DHT11, потенциометр аналогового входа, пьезозуммер, Светодиод RGB, фотоэлемент для определения яркости света, датчик температуры LM35D и инфракрасный приемник.

Контакты Arduino для каждого компонента показаны на шелкографии экрана. Также здесь можно найти подробности и демонстрационный код.

Шаг 6: Практика пайки при поверхностном монтаже: LED Chaser

Удалось ли вам собрать светодиодный охотник произвольной формы из HackerBox 0052?

В любом случае, пришло время для еще одного практического занятия по пайке SMT. Это та же схема LED Chaser от HackerBox 0052, но построенная с использованием компонентов SMT на печатной плате вместо использования компонентов произвольной формы / мертвой ошибки.

Во-первых, напутствие Дэйва Джонса в его блоге EEVblog о пайке компонентов для поверхностного монтажа.

Шаг 7: Что такое нейронная сеть?

Нейронная сеть (википедия) - это сеть или цепь нейронов, или, в современном понимании, искусственная нейронная сеть, состоящая из искусственных нейронов или узлов. Таким образом, нейронная сеть - это либо биологическая нейронная сеть, состоящая из реальных биологических нейронов, либо искусственная нейронная сеть для решения задач искусственного интеллекта (ИИ).