HackerBox 0046: Настойчивость: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Приветствуем хакеров HackerBox со всего мира! С HackerBox 0046 мы экспериментируем с дисплеями на электронной бумаге, генерацией текста с постоянным зрением (POV), платформами микроконтроллеров Arduino, электронным прототипированием и аккумуляторными батареями.

Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox 0046, 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 абонентская служба для энтузиастов электроники и компьютерных технологий - хакеров оборудования - мечтателей о мечтах.

ВЗЛОМАЙТЕ ПЛАНЕТУ

Шаг 1. Список содержимого для HackerBox 0046

• Модуль ePaper
• Arduino UNO с MicroUSB
• Два щита для прототипирования UNO
• USB 18650 аккумулятор Power Bank
• Диффузионные красные светодиоды 5 мм
• Резисторы 560 Ом
• Перемычки DuPont между мужчинами и женщинами
• Держатель батареи 9 В
• Открытая наклейка с оборудованием
• Эксклюзивная открытая фурнитура на лацкане

Еще кое-что, что будет полезно:

• Батарея 9В
• 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 IDE Arduino, вы можете загрузить ее с Arduino.cc, а если вам нужна дополнительная вводная информация для работы в экосистеме Arduino, мы предлагаем ознакомиться с инструкциями для HackerBoxes 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: Технология отображения электронной бумаги

Электронная бумага, электронная бумага, электронные чернила или электронные чернила позволяют устройствам отображения, имитирующим внешний вид обычных чернил на бумаге. Электронные бумажные дисплеи обычно устойчивы в том смысле, что изображение остается видимым даже без питания или с удаленной или отключенной схемой управления. В отличие от обычных плоских дисплеев с подсветкой, которые излучают свет, дисплеи на электронной бумаге отражают свет, как бумага. Это может сделать их более удобными для чтения и обеспечить более широкий угол обзора, чем у большинства светоизлучающих дисплеев.

Коэффициент контрастности приближается к газетному, с недавно разработанными дисплеями (с 2008 года) еще немного лучше. На идеальном дисплее ePaper можно читать под прямыми солнечными лучами, при этом изображение не выцветает.

В гибкой электронной бумаге используются гибкие пластиковые подложки и пластиковая электроника для задней панели дисплея. Производители постоянно конкурируют за предоставление поддержки полноцветной электронной бумаги.

(Википедия)

Шаг 4: Модуль многоцветной EPaper

1,54-дюймовый модуль для электронных бумаг MH-ET LIVE может отображать как черные, так и красные чернила. Модуль упоминается в примере и документации как черный / белый / красный (ч / б / п) электронный бумажный дисплей (EPD) 200x200.

Технология отображения - это микрокапсулированный электрофоретический дисплей (MED), в котором используются крошечные сферы, в которых заряженные цветные пигменты суспендируют в прозрачном масле и переходят в поле зрения в зависимости от приложенных электронных зарядов.

Экран ePaper может отображать шаблоны, отражая окружающий свет, поэтому он работает без подсветки. Экран ePaper обеспечивает хорошую видимость даже при ярком солнечном свете с углом обзора 180 градусов.

Использование модуля MH-ET с Arduino UNO:

1. Установите Arduino IDE (если еще не установлено)
2. Используйте Диспетчер библиотек (Инструменты-> Управление библиотеками), чтобы установить библиотеку Adafruit GFX.
3. Используйте диспетчер библиотек для установки GxEPD (НЕ GxEPD2)
4. Открыть файл-> примеры-> GxEPD> GxEPD_Example
5. Раскомментируйте строку, чтобы включить GxGDEW0154Z04 (1,54 дюйма ч / б / r 200x200).
6. Подключите UNO к EPD: Занято = 7, DC = 8, Reset = 9, CS = 10, DIN = 11, CLK = 13, GND = GND, VCC = 5V
7. Установите оба переключателя EPD в положение «L».
8. Загрузите скетч GxEPD_Example из IDE в UNO как обычно

Еще одну библиотеку с демонстрационным кодом (поставляется производителем EPD) можно найти здесь. Обратите внимание, что эти демонстрации (и некоторые другие примеры, доступные в Интернете) имеют другие назначения контактов, чем те, которые использовались выше в примере GxEPD. В частности, контакты 8 и 9 часто меняют местами.

Шаг 5: Arduino UNO Prototyping Shield

Щит для прототипирования Arduino UNO устанавливается непосредственно на плату Arduino UNO (или совместимую), как и любой другой щит. Тем не менее, Arduino UNO Prototyping Shield имеет универсальную область «перфорированной платы» посередине, где вы можете припаять свои собственные компоненты, чтобы построить свой собственный индивидуальный щит. Просто припаяйте разъемы к внешним рядам экрана так, чтобы его можно было подключить прямо к разъему UNO. Металлизированные отверстия рядом с заголовками подключаются к сигналам заголовков, так что линии от UNO могут быть легко подключены к вашей специальной схеме.

Шаг 6: установка семи светодиодов на Prototype Shield

Для поддержки проиллюстрированной схемы можно использовать Prototype Shield Arduino. Схема имеет контакты ввода / вывода 1-7 Arduino, подключенные к семи светодиодам. Каждый светодиод подключен к собственному токоограничивающему резистору, который в этом примере представляет собой резистор 560 Ом.

Обратите внимание, что короткий вывод каждого светодиода должен быть ориентирован на вывод GND Arduino. Каждый резистор может быть ориентирован в любом направлении. Держатель батареи на 9 В может быть подключен, чтобы сделать проект «портативным», но он должен быть подключен к контакту Vin (а не к 5 В или 3,3 В).

После того, как светодиоды схемы и резисторы подключены, поэкспериментируйте с примером эскиза мигания, изменив номер контакта на различные значения от 1 до 7.

Наконец, попробуйте прикрепленный здесь скетч knight_rider.ino, чтобы вспомнить 80-е.

Шаг 7: постоянство зрения

Постоянство зрения [ВИДЕО] относится к оптической иллюзии, которая возникает, когда зрительное восприятие объекта не прекращается в течение некоторого времени после того, как лучи света, исходящие от него, перестают попадать в глаз. Иллюзия также описывается как «стойкость сетчатки», «стойкость впечатлений» или просто «стойкость». (википедия)

Попробуйте скетч POV.ino, включенный здесь, на аппаратной настройке «Семь светодиодов» с последнего шага. В скетче поэкспериментируйте с различным текстом сообщения и параметрами времени, чтобы получить различные эффекты.

Вдохновение: проект Arduino POV от Ахмада Саида.

Фото: Чарльз Маршалл

Шаг 8: USB-аккумулятор 18650 Power Bank

Просто вставьте литий-ионный аккумулятор 18650 в этого ребенка, чтобы сделать свой собственный перезаряжаемый «Power Bank» для использования с различными проектами на 5 В и 3 В!

Вы можете найти эти распространенные литий-ионные элементы 18650 в разных источниках, в том числе на Amazon.

Технические характеристики модуля Power Bank:

• Вход (зарядка) Питание: от 5 до 8 В через порт micro USB до 0,5 А

• Выходная мощность:

  • 5 В через порт USB типа A
  • 3 разъема для подачи 3 В до 1 А
  • 3 разъема для подачи от 5 В до 2 А

• Светодиодный индикатор состояния

  • Зеленый = аккумулятор заряжен
  • Красный = зарядка)
• Защита аккумулятора (перезаряд или чрезмерная разрядка)
• ВНИМАНИЕ: защиты от обратной полярности нет!

Шаг 9: живите в HackLife

Мы надеемся, что в этом месяце нас ждет приключение HackerBox в области электроники и компьютерных технологий. Сообщите о своем успехе в комментариях ниже или в группе HackerBoxes на Facebook. Также помните, что вы можете в любое время написать на [email protected], если у вас возникнут вопросы или вам понадобится помощь.

Что дальше? Присоединяйся к революции. Живите HackLife. Получайте классную коробку со взломанным оборудованием, которое доставляется прямо в ваш почтовый ящик каждый месяц. Зайдите на HackerBoxes.com и оформите ежемесячную подписку на HackerBox.