HackerBox 0039: Повышение уровня: 16 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

С HackerBox 0039 хакеры HackerBox по всему миру используют блоки питания ATX для питания своих проектов, изучают, как транзисторы составляют логические вентили, и исследуют содержимое сотовых SIM-карт. Это руководство содержит информацию для начала работы с HackerBox # 0039, которую можно приобрести здесь, пока 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!

Темы и цели обучения для HackerBox 0039:

• Отключите стандартные уровни напряжения от восстановленного блока питания ПК.
• Преобразование 12 В постоянного тока в источник переменного выходного напряжения
• Соберите шесть разных логических вентилей, используя NPN-транзисторы.
• Изучите содержимое сотовых SIM-карт
• Принять или выпустить вызовы с монетами - хакерский стиль

HackerBoxes - это ежемесячный абонентский ящик для электроники и компьютерной техники своими руками. Мы любители, творцы и экспериментаторы. Мы мечтатели мечты.

ВЗЛОМАЙТЕ ПЛАНЕТУ

Шаг 1. Список содержимого для HackerBox 0039

• Разрыв блока питания ATX
• Понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный
• Акриловый корпус для преобразователя мощности
• Три эксклюзивных печатных платы транзистор-затвор
• Комплект компонентов для транзисторов-затворов
• Женский клеммный блок MicroUSB
• Кабель MicroUSB
• Трехсторонний адаптер для SIM-карты
• Устройство чтения и записи SIM-карт USB
• Эксклюзивная монета вызова HackerBox
• Наклейки для транзисторов-затворов
• Эксклюзивная передача винила HackLife

Еще кое-что, что будет полезно:

• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Восстановленный блок питания ATX

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 масса 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: ПРОВЕРКА МОНЕТ

МОНЕТЫ ВЫЗОВА могут быть небольшими монетами или медальонами с символикой или эмблемой организации, которые носят ее члены. Традиционно их можно было отдать, чтобы доказать членство, когда им бросают вызов, и для повышения морального духа. Кроме того, их также собирают военнослужащие. На практике монеты вызова обычно вручаются командирами отряда в знак признания особого достижения члена отряда. Они также обмениваются в знак признания посещения организации. (Википедия)

Шаг 3: транзисторы-затвор

Печатные платы и комплект деталей HackerBox Transistor-to-Gates помогают продемонстрировать и изучить, как логические вентили построены из транзисторов.

В устройствах с транзисторно-транзисторной логикой (TTL) транзисторы обеспечивают логические функции. Интегральные схемы TTL широко использовались в таких приложениях, как компьютеры, промышленное управление, испытательное оборудование и приборы, бытовая электроника и синтезаторы. Особую популярность приобрела серия 7400 от Texas Instruments. Производители TTL предлагали широкий спектр логических вентилей, триггеров, счетчиков и других схем. Варианты оригинальной схемы TTL обеспечивали более высокую скорость или меньшее рассеивание мощности, что позволяло оптимизировать конструкцию. Изначально TTL-устройства производились в керамических и пластиковых двухрядных (DIP) корпусах, а также в плоских корпусах. Чипы TTL теперь также производятся в корпусах для поверхностного монтажа. TTL стал основой компьютеров и другой цифровой электроники. Даже после того, как интегральные схемы очень крупномасштабной интеграции (СБИС) сделали многоплатные процессоры устаревшими, устройства TTL все еще находили широкое применение в качестве связующего логического интерфейса между более плотно интегрированными компонентами. (Википедия)

Печатные платы транзисторов и затворов и состав комплектов:

• Три эксклюзивных печатных платы с преобразователем транзисторов на затвор
• Таблички для схем транзистор-затвор
• Десять транзисторов NPN 2N2222A (корпус TO-92)
• Десять резисторов 1K (коричневый, черный, красный)
• Десять резисторов 10 кОм (коричневый, черный, оранжевый)
• Десять 5-миллиметровых зеленых светодиодов
• Десять тактильных кнопок мгновенного действия

Шаг 4: буферный шлюз

Буферный вентиль - это базовый логический вентиль, который без изменений передает свой вход на свой выход. Его поведение противоположно воротам НЕ. Основное назначение буфера - регенерировать ввод. Буфер имеет один вход и один выход; его выход всегда равен его входу. Буферы также используются для увеличения задержки распространения схем. (WikiChip)

Используемая здесь буферная схема - отличный пример того, как транзистор может действовать как переключатель. Когда вывод основания активирован, ток может течь от вывода коллектора к выводу эмиттера. Этот ток проходит через светодиод (и загорается). Итак, мы говорим, что активация базы транзистора включает и выключает светодиод.

ПРИМЕЧАНИЯ ПО СБОРКЕ

• Транзисторы NPN: вывод эмиттера в направлении нижней части печатной платы, плоская сторона корпуса транзистора вправо
• Светодиод: Короткий контакт вставляется в сторону цепи заземления питания (в направлении нижней части печатной платы)
• Резисторы: полярность не имеет значения, а расположение имеет значение. Базовые резисторы имеют сопротивление 10 кОм, а резисторы, встроенные в светодиоды, - 1 кОм.
• Питание: подключите 5 В постоянного тока и заземлите к соответствующим контактным площадкам на задней стороне каждой печатной платы.

СОБЛЮДАЙТЕ ДАННЫЕ КОНВЕНЦИИ ДЛЯ ВСЕХ ТРЕХ ПП

Шаг 5: инверторный затвор

Инверторный вентиль или НЕ-вентиль - это логический вентиль, который реализует логическое отрицание. Когда вход LOW, выход HIGH, а когда вход HIGH, выход LOW. Инверторы - это ядро всех цифровых систем. Понимание его работы, поведения и свойств для конкретного процесса позволяет расширить его дизайн на более сложные структуры, такие как вентили NOR и NAND. Электрическое поведение гораздо более крупных и сложных схем может быть получено путем экстраполяции поведения, наблюдаемого у простых инверторов. (WikiChip)

Шаг 6: OR Gate

OR Gate - это цифровой логический вентиль, который реализует логическую дизъюнкцию. ВЫСОКИЙ выход (1) дает результат, если один или оба входа в вентиль имеют ВЫСОКИЙ уровень (1). Если ни один из входов не является высоким, результатом является НИЗКИЙ выход (0). В другом смысле функция ИЛИ эффективно находит максимум между двумя двоичными цифрами, так же как дополнительная функция И находит минимум. (Википедия)

Шаг 7: ворота NOR

Шлюз ИЛИ-ИЛИ (НЕ-ИЛИ) - это цифровой логический вентиль, который реализует логическое ИЛИ-ИЛИ. ВЫСОКИЙ выход (1) будет результатом, если оба входа логического элемента - НИЗКИЙ (0); если один или оба входа имеют ВЫСОКИЙ (1), результат НИЗКИЙ выход (0). ИЛИ - результат отрицания оператора ИЛИ. Его также можно рассматривать как логический элемент И со всеми инвертированными входами. Элементы NOR можно комбинировать для создания любой другой логической функции. Разделите это свойство с воротами NAND. Напротив, оператор OR является монотонным, поскольку он может изменять только LOW на HIGH, но не наоборот. (Википедия)

Шаг 8: И ворота

И-вентиль - это базовый цифровой логический вентиль, который реализует логическое соединение. ВЫСОКИЙ выход (1) дает результат только в том случае, если все входы логического элемента И имеют ВЫСОКИЙ уровень (1). Если ни один или не все входы логического элемента И имеют ВЫСОКИЙ уровень, результат будет НИЗКИЙ. Функцию можно расширить до любого количества входов. (Википедия)

Шаг 9: NAND Gate

Шлюз И-НЕ (НЕ-И) - это логический вентиль, который выдает ложный выход, только если все его входы истинны. Его выход является дополнением к выходу логического элемента И. НИЗКИЙ (0) выход дает результат только в том случае, если все входы в вентиль имеют ВЫСОКИЙ (1); если какой-либо вход имеет LOW (0), результат будет HIGH (1).

По теореме Де Моргана логика двухвходового логического элемента И-НЕ может быть выражена как AB = A + B, что делает логический элемент И-НЕ эквивалентным инверторам, за которыми следует вентиль ИЛИ.

Логический элемент NAND важен, потому что любая логическая функция может быть реализована с помощью комбинации вентилей NAND. Это свойство называется функциональной полнотой. Он разделяет это свойство с воротами NOR. Цифровые системы, использующие определенные логические схемы, используют функциональную полноту NAND.

(Википедия)

Шаг 10: ворота XOR

Шлюз XOR или Исключающее ИЛИ - это логическая операция, которая выводит истину только в том случае, если входы различаются (один - истина, другой - ложь). Он получает название «исключающее или», потому что значение «или» неоднозначно, когда оба операнда истинны; исключительный оператор or исключает этот случай. Иногда это воспринимается как «одно или другое, но не то и другое одновременно». Это можно было бы записать как «А или В, но не А и В». (Википедия)

Хотя XOR является важным логическим вентилем, его можно построить из других, более простых вентилей. Соответственно, мы здесь не строим, но мы можем изучить эту красивую статью для схемы затвора XOR на NPN-транзисторе в качестве первого примера объединения транзисторных затворов вместе для создания более сложной логики.

Шаг 11: Комбинационная логика

Комбинационная логика в теории цифровых схем иногда упоминается как логика, не зависящая от времени, потому что в ней нет элементов памяти. Выходные данные являются чистой функцией только текущих входных данных. Это контрастирует с последовательной логикой, в которой выход зависит не только от текущего входа, но и от истории входа. Другими словами, последовательная логика имеет память, а комбинационная логика - нет. Комбинационная логика используется в компьютерных схемах для выполнения булевой алгебры над входными сигналами и сохраненными данными. Практические компьютерные схемы обычно содержат смесь комбинационной и последовательной логики. Например, часть арифметико-логического устройства или ALU, которая выполняет математические вычисления, построена с использованием комбинационной логики. Другие схемы, используемые в компьютерах, такие как сумматоры, мультиплексоры, демультиплексоры, кодеры и декодеры, также создаются с использованием комбинационной логики. (Википедия)

Шаг 12: выход из строя блока питания ATX

Блоки питания ATX преобразуют бытовой переменный ток в низковольтный стабилизированный постоянный ток для внутренних компонентов компьютера. В современных персональных компьютерах повсеместно используются импульсные блоки питания. Разъем блока питания ATX предназначен для использования блока питания ATX для создания настольного блока питания с достаточным током для запуска практически любого из ваших электронных проектов. Поскольку блоки питания ATX довольно распространены, их обычно можно легко извлечь из выброшенного компьютера, и поэтому они стоят мало или вообще ничего не стоят. Коммутационный разъем ATX подключается к 24-контактному разъему ATX и выводит 3,3 В, 5 В, 12 В и -12 В. Эти шины напряжения и заземление подключены к клеммам вывода. Каждый выходной канал имеет сменный предохранитель 5А.

Шаг 13: Понижающий преобразователь постоянного тока с цифровым управлением

Понижающий источник питания DC-DC имеет регулируемое выходное напряжение и ЖК-дисплей.

• Чип питания: MP2307 (лист данных)
• Входное напряжение: 5-23 В (рекомендуется максимум 20 В)
• Выходное напряжение: 0-18 В, плавная регулировка
• Автоматически сохраняет последнее установленное напряжение
• Входное напряжение должно быть примерно на 1 В выше выходного напряжения.
• Выходной ток: номинальный до 3 А, но 2 А без тепловыделения

Калибровка: при выключенном входном питании нажмите и удерживайте левую кнопку и включите питание. Когда дисплей начнет мигать, отпустите левую кнопку. Используйте мультиметр для измерения выходного напряжения. Нажимайте кнопки влево и вправо, чтобы отрегулировать напряжение, пока мультиметр не покажет около 5,00 В (4,98 В или 5,02 В подойдет). Во время настройки игнорируйте ЖК-дисплей устройства. После настройки выключите устройство, а затем снова включите его. Калибровка завершена, но при необходимости ее можно повторить.

Шаг 14: выход MicroUSB

Этот модуль соединяет контакты разъема MicroUSB с винтами VCC, GND, ID, D- и D + на клеммной колодке.

Что касается сигнала идентификатора, кабель OTG (википедия) имеет разъем micro-A на одном конце и разъем micro-B на другом конце. У него не может быть двух вилок одного типа. OTG добавил к стандартному разъему USB пятый контакт, названный ID-pin. Штекер micro-A имеет заземленный контакт ID, в то время как ID на штекере micro-B является плавающим. Устройство со вставленным разъемом micro-A становится устройством OTG A, а устройство со вставленным разъемом micro-B становится устройством B. Тип вставленной вилки определяется состоянием идентификатора контакта.

Шаг 15: Инструменты SIM

Модуль идентификации абонента (SIM), широко известный как SIM-карта, представляет собой интегральную схему, предназначенную для безопасного хранения международного идентификационного номера мобильного абонента (IMSI) и связанного с ним ключа, которые используются для идентификации и аутентификации абонентов в мобильной телефонии. устройства (например, мобильные телефоны и компьютеры). Также возможно хранить контактную информацию на многих SIM-картах. SIM-карты всегда используются в телефонах GSM. Для телефонов CDMA SIM-карты необходимы только для новых телефонов с поддержкой LTE. SIM-карты также можно использовать в спутниковых телефонах, смарт-часах, компьютерах или фотоаппаратах. (Википедия)

Программное обеспечение MagicSIM Windows для USB-адаптера можно использовать с USB-устройством. При необходимости есть также драйвер для USB-чипа Prolific PL2303.

Шаг 16: живите HackLife

Мы надеемся, что в этом месяце вам понравилось путешествие в мир электроники своими руками. Сообщите о своем успехе в комментариях ниже или в группе HackerBoxes на Facebook. Обязательно дайте нам знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы или вам понадобится помощь.

Присоединяйся к революции. Живите HackLife. Вы можете получать классную коробку с проектами в области электроники и компьютерных технологий, которые можно взломать, каждый месяц прямо на ваш почтовый ящик. Просто зайдите на HackerBoxes.com и подпишитесь на ежемесячный сервис HackerBox.