HackerBox 0039: Taso ylös: 16 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

HackerBox 0039: n avulla HackerBox -hakkerit ympäri maailmaa hyödyntävät ATX -virtalähteitä projektiensa tehostamiseen, oppivat, miten transistorit muodostavat logiikkaportit, ja tutkivat matkapuhelin -SIM -korttien sisältöä. Tämä opas sisältää tietoja HackerBox #0039: n käytön aloittamisesta, jonka voi ostaa täältä niin kauan kuin tavaraa riittää. Jos haluat saada tällaisen HackerBoxin suoraan postilaatikkoosi joka kuukausi, tilaa HackerBoxes.com ja liity vallankumoukseen!

HackerBox 0039: n aiheet ja oppimistavoitteet:

• Napauta vakiojännitetasoja pelastetusta PC -virtalähteestä
• Muunna 12 V DC muuttuvaksi lähtöjännitelähteeksi
• Kokoa kuusi erilaista logiikkaporttia NPN -transistoreilla
• Tutustu matkapuhelin -SIM -korttien sisältöön
• Hyväksy tai anna kolikkohaasteet - hakkerityyli

HackerBoxes on kuukausittainen tilauslaatikkopalvelu DIY -elektroniikalle ja tietotekniikalle. Olemme harrastajia, tekijöitä ja kokeilijoita. Olemme unelmien haaveilijoita.

HACK PLANET

Vaihe 1: Sisältöluettelo HackerBox 0039: lle

• ATX -virtalähteen katkaisu
• DC-DC-virran Buck-muunnin
• Akryylikotelo tehomuuntimelle
• Kolme eksklusiivista transistori-portti-piirilevyä
• Komponenttisarja transistoreista portteihin
• Naaras MicroUSB -riviliitin
• MicroUSB -kaapeli
• Kolmitie SIM-kortin sovitin
• USB -SIM -kortinlukija ja -kirjoitin
• Ainutlaatuinen HackerBox Challenge -kolikko
• Tarrat transistoreista portteihin
• Ainutlaatuinen HackLife -vinyylisiirto

Muutamia muita asioita, joista on apua:

• Juotosrauta, juote ja perusjuottotyökalut
• Pelastettu ATX -virtalähde

Mikä tärkeintä, tarvitset seikkailutunnetta, hakkerihenkeä, kärsivällisyyttä ja uteliaisuutta. Elektroniikan rakentaminen ja kokeileminen, vaikkakin erittäin palkitsevaa, voi olla hankalaa, haastavaa ja jopa turhauttavaa toisinaan. Tavoitteena on edistyminen, ei täydellisyys. Kun jatkat ja nautit seikkailusta, tästä harrastuksesta voi saada paljon tyydytystä. Ota jokainen askel hitaasti, muista yksityiskohdat ja älä pelkää pyytää apua.

HackerBoxesin usein kysytyissä kysymyksissä on runsaasti tietoa nykyisille ja tuleville jäsenille. Lähes kaikkiin saamiimme ei-teknisen tuen sähköpostiviesteihin on jo vastattu siellä, joten arvostamme todella, että käytät muutaman minuutin UKK: n lukemiseen.

Vaihe 2: KOLIKKOTARKISTUS

HAASTEKOLIKOT voivat olla pieniä kolikoita tai medaljoneja, joissa on organisaation tunnus tai tunnus ja joita organisaation jäsenet kantavat. Perinteisesti ne voidaan antaa todistaa jäsenyytensä haastettaessa ja parantaa moraalia. Lisäksi palvelun jäsenet keräävät ne. Käytännössä yksikköpäälliköt esittävät yleensä haastekolikoita tunnustuksena yksikön jäsenen erityisestä saavutuksesta. Niitä vaihdetaan myös tunnustuksena vierailuista organisaatiossa. (Wikipedia)

Vaihe 3: Transistorit portteihin

HackerBox Transistor-to-Gates -piirilevyt ja osasarja auttavat osoittamaan ja tutkimaan, miten logiikkaportit rakennetaan transistoreista.

Transistori -transistorilogiikka (TTL) -laitteissa transistorit tarjoavat logiikkatoiminnon. TTL -integroituja piirejä käytettiin laajalti sovelluksissa, kuten tietokoneissa, teollisissa säätimissä, testauslaitteissa ja -laitteissa, kulutuselektroniikassa ja syntetisaattoreissa. Texas Instrumentsin 7400 -sarjasta tuli erityisen suosittu. TTL-valmistajat tarjosivat laajan valikoiman logiikkaportteja, varvastossuja, laskureita ja muita piirejä. Alkuperäisen TTL -piirisuunnittelun muunnelmat tarjosivat suurempaa nopeutta tai pienempää virrankulutusta suunnittelun optimoimiseksi. TTL-laitteet valmistettiin alun perin keraamisista ja muovisista dual-in-line (DIP) -paketeista ja litteistä pakkauksista. TTL-siruja valmistetaan nyt myös pinta-asennuspaketeissa. TTL: stä tuli tietokoneiden ja muun digitaalisen elektroniikan perusta. Jopa erittäin laajamittaisen integroinnin (VLSI) integroidut piirit tekivät monipiirilevyprosessorit vanhentuneiksi, TTL-laitteet löysivät edelleen laajaa käyttöä liimalogiikan rajapintana tiheämmin integroitujen komponenttien välillä. (Wikipedia)

Transistorien ja porttien piirilevyt ja sarjan sisältö:

• Kolme eksklusiivista transistorista porttiin -piirilevyä
• Transistorien ja porttien piirien tarrat
• Kymmenen 2N2222A NPN-transistoria (TO-92-paketti)
• Kymmenen 1K vastusta (ruskea, musta, punainen)
• Kymmenen 10K vastusta (ruskea, musta, oranssi)
• Kymmenen 5 mm vihreää LEDiä
• Kymmenen koskettavaa hetkellistä painiketta

Vaihe 4: Puskuriportti

Puskuriportti on logiikan perusportti, joka siirtää tulonsa muuttumattomana lähtöönsä. Sen käyttäytyminen on päinvastainen kuin NOT -portti. Puskurin päätarkoitus on syöttää regenerointi. Puskurissa on yksi tulo ja yksi lähtö; sen tuotos on aina sama kuin sen panos. Puskureita käytetään myös piirejen etenemisviiveen lisäämiseen. (WikiChip)

Tässä käytetty puskuripiiri on erinomainen esimerkki siitä, miten transistori voi toimia kytkimenä. Kun perusnasta on aktivoitu, virran annetaan virrata keräimen tapista emitterin tappiin. Tämä virta kulkee (ja sytyttää) LED -valon. Joten sanomme, että transistorialustan aktivointi kytkee LED -valon päälle ja pois.

KOKOAMISOHJEET

• NPN -transistorit: emitterinappi piirilevyn alaosaa kohti, transistorikotelon litteä puoli oikealle
• LED: Lyhyt nasta työnnetään kohti maadoitettua verkkoa (piirilevyn alaosaa kohti)
• Vastukset: napaisuudella ei ole väliä, mutta sijoittamisella on. Perusvastukset ovat 10K ohmia ja LED -valojen kanssa yhdensuuntaiset vastukset ovat 1K ohmia.
• Virta: kytke 5VDC ja maadoitus vastaaviin tyynyihin jokaisen piirilevyn takana

SEURAA KAIKKI KOLME PCB: tä

Vaihe 5: Invertterin portti

Invertteriportti tai NOT -portti on looginen portti, joka toteuttaa loogisen kieltämisen. Kun tulo on LOW, lähtö on HIGH ja kun tulo on HIGH, lähtö on LOW. Invertterit ovat kaikkien digitaalisten järjestelmien ydin. Sen toiminnan, käyttäytymisen ja ominaisuuksien ymmärtäminen tietylle prosessille mahdollistaa sen suunnittelun laajentamisen monimutkaisempiin rakenteisiin, kuten NOR- ja NAND -portteihin. Paljon isompien ja monimutkaisempien piirien sähköinen käyttäytyminen voidaan johtaa ekstrapoloimalla yksinkertaisista inverttereistä havaittu käyttäytyminen. (WikiChip)

Vaihe 6: TAI portti

OR Gate on digitaalinen logiikkaportti, joka toteuttaa loogisen disjunktion. HIGH -lähtö (1) saadaan, jos yksi tai molemmat portin tulot ovat HIGH (1). Jos kumpikaan tulo ei ole korkea, tuloksena on LOW -lähtö (0). Toisessa mielessä OR -funktio löytää tehokkaasti kahden binääriluvun välisen maksimin, aivan kuten täydentävä AND -funktio löytää minimin. (Wikipedia)

Vaihe 7: NOR -portti

NOR Gate (NOT-OR) on digitaalinen logiikkaportti, joka toteuttaa loogisen NOR: n. HIGH -lähtö (1) saadaan, jos molemmat portin tulot ovat LOW (0); jos yksi tai molemmat tulot ovat HIGH (1), tuloksena on LOW -lähtö (0). NOR on tulos OR -operaattorin kieltämisestä. Se voidaan nähdä myös AND -porttina, jossa kaikki tulot on käännetty. NOR -portteja voidaan yhdistää minkä tahansa muun loogisen funktion luomiseksi. Jaa tämä ominaisuus NAND -portin kanssa. Sitä vastoin OR -operaattori on yksitoikkoinen, koska se voi muuttaa vain LOW -arvosta HIGH -arvoon, mutta ei päinvastoin. (Wikipedia)

Vaihe 8: JA portti

AND Gate on digitaalisen logiikan perusportti, joka toteuttaa loogisen yhdistelmän. HIGH -lähtö (1) saadaan vain, jos kaikki AND -portin tulot ovat HIGH (1). Jos mikään tai kaikki tulot AND -portille eivät ole KORKEA, tuloksena on LOW -lähtö. Toiminto voidaan laajentaa mihin tahansa määrään tuloja. (Wikipedia)

Vaihe 9: NAND -portti

NAND-portti (NOT-AND) on logiikkaportti, joka tuottaa väärän lähdön vain, jos kaikki sen syötteet ovat totta. Sen lähtö täydentää AND -portin tulosta. LOW (0) -lähtö tulos vain, jos kaikki portin tulot ovat HIGH (1); jos jokin tulo on LOW (0), tulos on HIGH (1).

De Morganin lauseen mukaan kahden tulon NAND-portin logiikka voidaan ilmaista muodossa AB = A+B, jolloin NAND-portti vastaa inverttereitä ja sen jälkeen OR-portti.

NAND -portti on merkittävä, koska mikä tahansa boolen funktio voidaan toteuttaa käyttämällä NAND -porttien yhdistelmää. Tätä ominaisuutta kutsutaan toiminnalliseksi täydellisyydeksi. Se jakaa tämän kiinteistön NOR -portin kanssa. Tiettyjä logiikkapiirejä käyttävät digitaaliset järjestelmät hyödyntävät NANDin toiminnallista täydellisyyttä.

(Wikipedia)

Vaihe 10: XOR -portti

XOR Gate tai Exclusive OR on looginen operaatio, joka antaa arvon tosi vain, kun tulot eroavat toisistaan (toinen on totta, toinen on epätosi). Se saa nimen "yksinomainen" tai "koska" tai "merkitys on epäselvä, kun molemmat operandit ovat totta; yksinomainen tai operaattori sulkee tämän tapauksen pois. Tätä ajatellaan joskus "toisena tai toisena, mutta ei molempina". Tämä voidaan kirjoittaa "A tai B, mutta ei, A ja B". (Wikipedia)

Vaikka XOR on tärkeä logiikkaportti, se voidaan rakentaa muista yksinkertaisemmista porteista. Näin ollen emme ole rakentamassa sellaista täällä, mutta voimme tutkia tätä hienoa kirjoitusta NPN-transistori XOR -porttipiirille ensimmäisenä esimerkkinä transistoripohjaisten porttien yhdistämisestä monimutkaisemman logiikan aikaansaamiseksi.

Vaihe 11: Yhdistelmälogiikka

Yhdistelmälogiikkaa kutsutaan digitaalipiiriteoriassa joskus ajasta riippumattomaksi logiikaksi, koska sillä ei ole muistielementtejä. Lähtö on pelkästään nykyisen tulon funktio. Tämä on päinvastoin kuin peräkkäinen logiikka, jossa ulostulo riippuu paitsi nykyisestä tulosta myös tulon historiasta. Toisin sanoen peräkkäisellä logiikalla on muisti, kun taas yhdistelmälogiikalla ei ole. Yhdistelmälogiikkaa käytetään tietokonepiireissä Boolen algebran suorittamiseksi tulosignaaleille ja tallennetuille tiedoille. Käytännön tietokonepiirit sisältävät yleensä yhdistelmän ja peräkkäisen logiikan yhdistelmän. Esimerkiksi aritmeettisen logiikkayksikön tai ALU: n osa, joka suorittaa matemaattisia laskelmia, rakennetaan käyttämällä yhdistelmälogiikkaa. Muut tietokoneissa käytetyt piirit, kuten lisäykset, multiplekserit, demultiplekserit, kooderit ja dekooderit, valmistetaan myös yhdistelmälogiikan avulla. (Wikipedia)

Vaihe 12: ATX -virtalähteen katkaisu

ATX-virtalähteet muuttavat kotitalouksien AC-virran pienjännitteiseksi säädetyksi tasavirraksi tietokoneen sisäisille komponenteille. Nykyaikaiset henkilökohtaiset tietokoneet käyttävät yleisesti kytkettyjä virtalähteitä. ATX -virtalähteen katkaisu on suunniteltu hyödyntämään ATX -virtalähdettä ja luomaan pöytävirtalähteen, jossa on riittävästi virtaa melkein minkä tahansa elektroniikkaprojektisi suorittamiseen. Koska ATX -virtalähteet ovat melko yleisiä, ne voidaan yleensä pelastaa helposti käytöstä poistetulta tietokoneelta, joten niiden hankinta maksaa vähän tai ei lainkaan. ATX -katkaisu kytkeytyy 24 -nastaiseen ATX -liittimeen ja purkautuu 3.3V, 5V, 12V ja -12V. Nämä jännitekiskot ja maaviite on kytketty lähtösidontapylväisiin. Jokaisessa lähtökanavassa on vaihdettava 5A sulake

Vaihe 13: Digitaalinen DC-DC-Buck-muunnin

DC-DC-tehovirtalähteessä on säädettävä lähtöjännite ja LCD-näyttö.

• Virtasiru: MP2307 (tietolomake)
• Tulojännite: 5-23V (suositus enintään 20V)
• Lähtöjännite: 0V-18V portaattomasti säädettävä
• Tallentaa automaattisesti viimeksi asetetun jännitteen
• Tulojännitteen on oltava noin 1 V korkeampi kuin lähtöjännite
• Lähtövirta: 3 A, mutta 2 A ilman lämpöhäviötä

Kalibrointi: Kun virta on katkaistu, pidä vasenta painiketta painettuna ja kytke virta päälle. Kun näyttö alkaa vilkkua, vapauta vasen painike. Mittaa lähtöjännite yleismittarilla. Säädä jännitettä painamalla vasenta ja oikeaa painiketta, kunnes yleismittari mittaa noin 5,00 V (4,98 V tai 5,02 V on hyvä). Ohita säätämisen aikana laitteen LCD -näyttö. Kun olet säätänyt, sammuta laite ja kytke se sitten uudelleen päälle. Kalibrointi on valmis, mutta se voidaan toistaa tarpeen mukaan.

Vaihe 14: MicroUSB -katkaisu

Tämä moduuli purkaa MicroUSB-liittimen nastat riviliittimen VCC-, GND-, ID-, D- ja D+ -ruuveihin.

ID-signaalin osalta OTG-kaapelin (wikipedia) toisessa päässä on mikro-A-liitin ja toisessa päässä mikro-B-pistoke. Siinä ei saa olla kahta samantyyppistä pistoketta. OTG lisäsi viidennen nastan tavalliseen USB-liittimeen, nimeltään ID-nasta. Micro-A-pistokkeen ID-nasta on maadoitettu, kun taas micro-B-pistokkeen ID kelluu. Laitteesta, johon on asennettu mikro-A-pistoke, tulee OTG A -laite ja laitteesta, johon on liitetty micro-B-pistoke, tulee B-laite. Pistokkeen tyyppi tunnistetaan nastatunnuksen tilasta.

Vaihe 15: SIM -työkalut

SIM -kortti (Subscriber Identification Module, SIM), joka tunnetaan laajalti SIM -korttina, on integroitu piiri, joka on tarkoitettu tallentamaan turvallisesti kansainvälisen matkaviestintilaajan tunniste (IMSI) ja siihen liittyvä avain, joita käytetään tunnistamaan ja todentamaan tilaajat matkapuhelimessa. laitteita (kuten matkapuhelimia ja tietokoneita). On myös mahdollista tallentaa yhteystietoja monille SIM -korteille. SIM -kortteja käytetään aina GSM -puhelimissa. CDMA-puhelimissa SIM-kortteja tarvitaan vain uudemmissa LTE-yhteensopivissa puhelimissa. SIM -kortteja voidaan käyttää myös satelliittipuhelimissa, älykelloissa, tietokoneissa tai kameroissa. (Wikipedia)

USB -laitteen kanssa voidaan käyttää MagicSIM -Windows -ohjelmistoa USB -sovittimelle. Tarvittaessa on myös ohjain Prolific PL2303 USB -piirille.

Vaihe 16: Elä HackLife

Toivomme, että nautit tämän kuukauden matkasta DIY -elektroniikkaan. Ota yhteyttä ja jaa menestyksesi alla olevissa kommenteissa tai HackerBoxes Facebook -ryhmässä. Kerro meille toki, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset apua missä tahansa.

Liity vallankumoukseen. Elää HackLife. Saat viileän laatikon hakkeroitavia elektroniikka- ja tietotekniikkaprojekteja, jotka toimitetaan suoraan postilaatikkoosi joka kuukausi. Selaa vain HackerBoxes.com -sivustoa ja tilaa kuukausittainen HackerBox -palvelu.