HackerBox 0039: O úroveň výš: 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

S HackerBox 0039 využívají hackeři HackerBox po celém světě k napájení svých projektů napájecí zdroje ATX, učí se, jak tranzistory tvoří logické brány, a zkoumají obsah mobilních SIM karet. Tento návod obsahuje informace pro začátek s HackerBoxem #0039, který lze zakoupit zde do vyprodání zásob. Pokud byste chtěli každý měsíc dostávat HackerBox přímo do své schránky, přihlaste se k odběru na HackerBoxes.com a připojte se k revoluci!

Témata a vzdělávací cíle pro HackerBox 0039:

• Klepněte na standardní úrovně napětí ze zachráněného zdroje PC
• Převeďte 12V DC na proměnné výstupní napětí
• Sestavte šest různých logických bran pomocí tranzistorů NPN
• Prozkoumejte obsah mobilních SIM karet
• Přijímejte nebo vydávejte výzvy týkající se coinů - hackerský styl

HackerBoxes je služba měsíčního předplatného pro elektroniku a počítačovou technologii pro kutily. Jsme fandové, tvůrci a experimentátoři. Jsme snílci snů.

ZRUŠTE PLANETU

Krok 1: Seznam obsahu pro HackerBox 0039

• Odpojení napájecího zdroje ATX
• DC-to-DC Power Buck Converter
• Akrylová skříň pro měnič energie
• Tři exkluzivní desky plošných spojů s tranzistorem do brány
• Součástková sada pro tranzistory k branám
• Svorkovnice MicroUSB
• MicroUSB kabel
• Třícestný adaptér SIM karty
• USB čtečka a zapisovačka SIM karty
• Exkluzivní HackerBox Challenge Coin
• Obtisky pro tranzistorové brány
• Exkluzivní vinylový přenos HackLife

Některé další věci, které budou užitečné:

• Páječka, pájka a základní pájecí nástroje
• Zachráněný napájecí zdroj ATX

A co je nejdůležitější, budete potřebovat smysl pro dobrodružství, hackerského ducha, trpělivost a zvědavost. Vytváření a experimentování s elektronikou, i když je velmi přínosné, může být občas ošidné, náročné a dokonce frustrující. Cílem je pokrok, ne dokonalost. Když vytrváte a užíváte si dobrodružství, lze z tohoto koníčku odvodit velké uspokojení. Udělejte každý krok pomalu, pamatujte na detaily a nebojte se požádat o pomoc.

Ve FAQ HackerBoxes existuje velké množství informací o aktuálních i potenciálních členech. Téměř všechny e-maily netechnické podpory, které dostáváme, jsou zde již zodpovězeny, takže si velmi vážíme toho, že jste si přečetli FAQ několik minut.

Krok 2: KONTROLA MINCÍ

CHALLENGE COINS mohou být malé mince nebo medailonky, nesoucí odznaky nebo znaky organizace a nesené členy organizace. Tradičně by mohly být dány k prokázání členství při výzvě a ke zlepšení morálky. Kromě toho jsou také shromažďovány členy služby. V praxi minci výzev obvykle předkládají velitelé jednotek jako uznání zvláštního úspěchu členem jednotky. Jsou také vyměňovány za uznání návštěv v organizaci. (Wikipedie)

Krok 3: Tranzistory k branám

DPS a sada dílů HackerBox Transistor-to-Gates pomáhá demonstrovat a prozkoumat, jak jsou logické brány stavěny z tranzistorů.

V zařízeních TTL (transistor -transistor logic) poskytují logické funkce tranzistory. Integrované obvody TTL byly široce používány v aplikacích, jako jsou počítače, průmyslové ovládací prvky, testovací zařízení a přístroje, spotřební elektronika a syntetizéry. Obzvláště populární se stala řada 7400 od společnosti Texas Instruments. Výrobci TTL nabízeli širokou škálu logických bran, klopných obvodů, čítačů a dalších obvodů. Variace původního návrhu obvodu TTL nabízely vyšší rychlost nebo nižší ztrátový výkon, což umožnilo optimalizaci návrhu. Zařízení TTL byla původně vyráběna v keramických a plastových obalech typu dual-in-line (DIP) a v plochém balení. Čipy TTL se nyní vyrábějí také v balíčcích pro povrchovou montáž. TTL se stal základem počítačů a další digitální elektroniky. I když integrované obvody velmi rozsáhlé integrace (VLSI) způsobily, že procesory s více obvody jsou zastaralé, zařízení TTL stále nacházejí rozsáhlé využití jako rozhraní logiky lepidla mezi hustěji integrovanými součástmi. (Wikipedie)

Desky plošných spojů tranzistory a brány:

• Tři exkluzivní desky plošných spojů tranzistory do brány
• Obtisky pro obvody tranzistorů k bráně
• Deset tranzistorů NPN 2N2222A (balíček TO-92)
• Deset rezistorů 1K (hnědý, černý, červený)
• Deset rezistorů 10K (hnědá, černá, oranžová)
• Deset zelených LED diod 5 mm
• Deset hmatových momentálních tlačítek

Krok 4: Buffer Gate

Buffer Gate je základní logická brána, která předává svůj vstup, beze změny, na svůj výstup. Jeho chování je opakem brány NOT. Hlavním účelem vyrovnávací paměti je regenerovat vstup. Vyrovnávací paměť má jeden vstup a jeden výstup; jeho výstup se vždy rovná jeho vstupu. Vyrovnávací paměti se také používají ke zvýšení zpoždění šíření obvodů. (WikiChip)

Zde použitý vyrovnávací obvod je vynikajícím příkladem toho, jak může tranzistor fungovat jako spínač. Když je aktivován kolík základny, proud může proudit z kolektorového kolíku na kolík vysílače. Tento proud prochází (a osvětluje) LED. Říkáme tedy, že aktivace základny tranzistoru zapíná a vypíná LED.

MONTÁŽNÍ POZNÁMKY

• NPN tranzistory: kolík vysílače směrem ke spodní části DPS, plochá strana pouzdra tranzistoru vpravo
• LED: Krátký kolík je zasunut směrem k napájecí zemnící síti (ke spodní části desky plošných spojů)
• Rezistory: na polaritě nezáleží, ale na umístění ano. Základní odpory jsou 10K Ohm a odpory vložené do LED jsou 1K Ohm.
• Napájení: připojte 5 V DC a uzemněte k odpovídajícím podložkám na zadní straně každé desky plošných spojů

DODRŽUJTE TYTO ÚMLUVY PRO VŠECHNY TŘI DPS

Krok 5: Invertorová brána

Invertorová brána nebo brána NOT je logická brána, která implementuje logickou negaci. Když je vstup LOW, výstup je HIGH a když je vstup HIGH, výstup je LOW. Invertory jsou jádrem všech digitálních systémů. Pochopení jeho provozu, chování a vlastností pro konkrétní proces umožňuje rozšířit jeho design na složitější struktury, jako jsou brány NOR a NAND. Elektrické chování mnohem větších a složitějších obvodů lze odvodit extrapolací chování pozorovaného z jednoduchých měničů. (WikiChip)

Krok 6: NEBO brána

Brána OR je digitální logická brána, která implementuje logickou disjunkci. VYSOKÝ výstup (1) vznikne, pokud jeden nebo oba vstupy do brány jsou VYSOKÉ (1). Pokud ani jeden vstup není vysoký, výsledkem je NÍZKÝ výstup (0). V jiném smyslu funkce OR efektivně najde maximum mezi dvěma binárními číslicemi, stejně jako doplňková funkce AND najde minimum. (Wikipedie)

Krok 7: NOR Gate

NOR Gate (NOT-OR) je digitální logická brána, která implementuje logický NOR. VYSOKÝ výstup (1) je výsledkem, pokud jsou oba vstupy do brány NÍZKÉ (0); pokud je jeden nebo oba vstupy VYSOKÉ (1), vznikne LOW výstup (0). NOR je výsledkem negace operátora OR. Může být také viděn jako brána AND se všemi vstupy převrácenými. Brány NOR lze kombinovat a generovat jakoukoli jinou logickou funkci. Sdílejte tuto vlastnost s bránou NAND. Naopak operátor OR je monotónní, protože může změnit pouze LOW na HIGH, ale ne naopak. (Wikipedie)

Krok 8: AND Gate

AND Gate je základní digitální logická brána, která implementuje logické spojení. VYSOKÝ výstup (1) je výsledkem pouze tehdy, jsou -li všechny vstupy do brány AND VYSOKÉ (1). Pokud nejsou žádné nebo všechny vstupy do brány AND VYSOKÉ, výsledkem je NÍZKÝ výstup. Funkci lze rozšířit na libovolný počet vstupů. (Wikipedie)

Krok 9: NAND Gate

NAND Gate (NOT-AND) je logická brána, která produkuje výstup, který je falešný, pouze pokud jsou všechny jeho vstupy pravdivé. Jeho výstup je doplňkem výstupu brány AND. Výstup LOW (0) je výsledkem pouze tehdy, jsou -li všechny vstupy do brány HIGH (1); pokud je jakýkoli vstup LOW (0), bude výsledkem výstup HIGH (1).

Podle De Morganovy věty může být logika brány NAND se dvěma vstupy vyjádřena jako AB = A+B, čímž je brána NAND ekvivalentní měničům následovaným bránou OR.

Brána NAND je významná, protože jakoukoli booleovskou funkci lze implementovat pomocí kombinace bran NAND. Tato vlastnost se nazývá funkční úplnost. Sdílí tuto vlastnost s bránou NOR. Digitální systémy využívající určité logické obvody využívají výhody funkční úplnosti NAND.

(Wikipedie)

Krok 10: XOR Gate

XOR Gate nebo Exclusive OR je logická operace, která má výstup true pouze v případě, že se vstupy liší (jeden je true, druhý je false). Získává název „exkluzivní nebo“, protože význam „nebo“je nejednoznačný, pokud jsou oba operandy pravdivé; výhradní nebo operátor tento případ vylučuje. Někdy je to považováno za „jedno nebo druhé, ale ne obojí“. Dalo by se to napsat jako „A nebo B, ale ne, A a B“. (Wikipedie)

Zatímco XOR je důležitá logická brána, může být postavena z jiných, jednodušších bran. V souladu s tím zde nebudujeme jeden, ale můžeme studovat tento pěkný zápis pro obvod brány NPOR Transistor XOR jako první příklad spojení bran na bázi tranzistorů dohromady, aby byla složitější logika.

Krok 11: Kombinační logika

Kombinační logika je v teorii digitálních obvodů někdy označována jako časově nezávislá logika, protože nemá žádné paměťové prvky. Výstup je pouze funkcí současného vstupu. To je na rozdíl od sekvenční logiky, ve které výstup závisí nejen na současném vstupu, ale také na historii vstupu. Jinými slovy, sekvenční logika má paměť, zatímco kombinační logika nikoli. Kombinační logika se používá v počítačových obvodech k provádění booleovské algebry na vstupních signálech a na uložených datech. Praktické počítačové obvody obvykle obsahují směs kombinační a sekvenční logiky. Například část aritmetické logické jednotky nebo ALU, která provádí matematické výpočty, je konstruována pomocí kombinační logiky. Další obvody používané v počítačích, jako jsou sčítače, multiplexory, demultiplexory, kodéry a dekodéry, jsou také vyrobeny pomocí kombinační logiky. (Wikipedie)

Krok 12: Přerušení napájení ATX

Napájecí zdroje ATX převádějí domácí střídavý proud na nízkonapěťově regulované stejnosměrné napájení pro vnitřní součásti počítače. Moderní osobní počítače všeobecně používají spínané napájecí zdroje. Rozbití napájecího zdroje ATX je navrženo tak, aby využívalo výhod napájecího zdroje ATX k vytvoření stolního napájecího zdroje s dostatečným proudem pro provoz téměř jakéhokoli vašeho elektronického projektu. Vzhledem k tomu, že napájecí zdroje ATX jsou celkem běžné, lze je obvykle snadno zachránit z vyřazeného počítače a jejich pořízení tedy stojí málo nebo vůbec nic. ATX breakout se připojuje k 24pinovému konektoru ATX a odpojuje 3,3 V, 5 V, 12 V a -12 V. Tyto napěťové kolejnice a uzemnění jsou spojeny s výstupními vazebními sloupky. Každý výstupní kanál má vyměnitelnou pojistku 5A

Krok 13: Převodník bucků DC-DC na digitální ovládání

Step-Down napájecí zdroj DC-DC má nastavitelné výstupní napětí a LCD displej.

• Napájecí čip: MP2307 (datový list)
• Vstupní napětí: 5-23V (doporučeno maximálně 20V)
• Výstupní napětí: 0V-18V plynule nastavitelné
• Automaticky uloží poslední nastavené napětí
• Vstupní napětí musí být asi o 1 V vyšší než výstupní napětí
• Výstupní proud: Jmenovitý do 3A, ale 2A bez rozptylu tepla

Kalibrace: Při vypnutém vstupním napájení podržte levé tlačítko a zapněte napájení. Jakmile displej začne blikat, uvolněte levé tlačítko. Pomocí multimetru změřte výstupní napětí. Stisknutím levého a pravého tlačítka upravte napětí, dokud multimetr nebude měřit přibližně 5,00 V (4,98 V nebo 5,02 V je v pořádku). Během nastavování ignorujte LCD displej na jednotce. Po nastavení jednotku vypněte a znovu zapněte. Kalibrace je dokončena, ale lze ji podle potřeby opakovat.

Krok 14: MicroUSB Breakout

Tento modul rozděluje piny konektoru MicroUSB na šrouby VCC, GND, ID, D- a D+ na svorkovnici.

Pokud jde o signál ID, kabel OTG (wikipedia) má zástrčku micro-A na jednom konci a zástrčku micro-B na druhém konci. Nemůže mít dvě zástrčky stejného typu. OTG přidal pátý pin ke standardnímu konektoru USB, nazývaný ID-pin. Zástrčka micro-A má ID kolík uzemněný, zatímco ID v zástrčce micro-B je plovoucí. Zařízení se zasunutou zástrčkou micro-A se stane OTG A-zařízením a zařízení s vloženou zástrčkou micro-B se stane B-zařízením. Typ vloženého konektoru je detekován stavem ID kolíku.

Krok 15: Nástroje SIM

Subscriber Identification Module (SIM), široce známý jako SIM karta, je integrovaný obvod, který je určen k bezpečnému uložení čísla mezinárodní identifikace mobilního předplatitele (IMSI) a jeho příslušného klíče, které se používají k identifikaci a autentizaci účastníků v mobilní telefonii zařízení (jako jsou mobilní telefony a počítače). Je také možné ukládat kontaktní informace na mnoho SIM karet. Na GSM telefonech se vždy používají SIM karty. U telefonů CDMA jsou SIM karty potřeba pouze pro novější telefony s podporou LTE. SIM karty lze také použít v satelitních telefonech, chytrých hodinkách, počítačích nebo fotoaparátech. (Wikipedie)

S USB zařízením lze použít MagicSIM Windows Software for USB Adapter. V případě potřeby je k dispozici také ovladač pro USB čip Prolific PL2303.

Krok 16: Žijte HackLife

Doufáme, že jste si užili tento měsíc plavbu do kutilské elektroniky. Oslovte a podělte se o svůj úspěch v níže uvedených komentářích nebo na facebookové skupině HackerBoxes. Určitě nám dejte vědět, pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete s čímkoli pomoci.

Připojte se k revoluci. Žijte HackLife. Můžete si každý měsíc nechat doručit skvělou krabici hacknutelných projektů elektroniky a počítačové techniky přímo do vaší poštovní schránky. Stačí procházet na HackerBoxes.com a přihlásit se k měsíční službě HackerBox.