HackerBox 0039: רמה למעלה: 16 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

עם HackerBox 0039, האקרים של HackerBox ברחבי העולם ממנפים ספקי כוח של ATX כדי להפעיל את הפרויקטים שלהם, לומדים כיצד טרנזיסטורים יוצרים שערים לוגיקים ובוחנים את התוכן של כרטיסי ה- SIM הסלולריים. מדריך זה מכיל מידע לתחילת העבודה עם HackerBox #0039, אותו ניתן לרכוש כאן עד גמר המלאי. אם תרצה לקבל HackerBox כזה בכל חודש בתיבת הדואר שלך, אנא הירשם ב- HackerBoxes.com והצטרף למהפכה!

נושאים ויעדי למידה עבור HackerBox 0039:

• הקש על רמות מתח סטנדרטיות מאספקת מחשב מציל
• המר 12V DC לאספקת מתח יציאה משתנה
• הרכיבו שישה שערי היגיון שונים באמצעות טרנזיסטורים NPN
• חקור את התוכן של כרטיסי ה- SIM הסלולריים
• קבל או העבר אתגרי מטבעות - סגנון האקר

HackerBoxes הוא שירות תיבות המנויים החודשי לאלקטרוניקה DIY וטכנולוגיית מחשבים. אנחנו חובבים, יוצרים ונסיינים. אנחנו חולמי החלומות.

פריץ לכוכב הלכת

שלב 1: רשימת תוכן עבור HackerBox 0039

• פריצת ספק כוח ATX
• ממיר באק DC-to-DC
• מארז אקרילי לממיר חשמל
• שלושה מחשבי PCB טרנזיסטור-לשער בלעדיים
• ערכת רכיבים לטרנזיסטור לשערים
• בלוק מסוף נקבה מסוג MicroUSB
• כבל MicroUSB
• מתאם כרטיס SIM תלת כיווני
• קורא וסופר כרטיס SIM
• מטבע האתגר בלעדי של האקרבוקס
• מדבקות עבור טרנזיסטור לשערים
• העברת ויניל בלעדית של HackLife

עוד כמה דברים שיהיו מועילים:

• מלחם, הלחמה וכלי הלחמה בסיסיים
• ספק כוח ATX ניצל

והכי חשוב, תזדקק לתחושת הרפתקה, רוח האקרים, סבלנות וסקרנות. בנייה והתנסות באלקטרוניקה, למרות שהיא מתגמלת מאוד, יכולה להיות מסובכת, מאתגרת ואפילו מתסכלת לפעמים. המטרה היא התקדמות, לא שלמות. כאשר אתה מתמיד ונהנה מההרפתקה, ניתן להפיק סיפוק רב מהתחביב הזה. קח כל צעד לאט, הקפד על הפרטים, ואל תפחד לבקש עזרה.

יש המון מידע לחברים הנוכחיים והפוטנציאליים בשאלות הנפוצות של HackerBoxes. כמעט כל הודעות הדוא ל של התמיכה הלא טכנית שאנו מקבלים כבר נענות שם, ולכן אנו מעריכים מאוד שלקחת כמה דקות לקרוא את השאלות הנפוצות.

שלב 2: בדיקת מטבעות

מטבעות אתגר עשויים להיות מטבעות קטנים או מדליונים, הנושאים סממן או סמל של ארגון ונשאים על ידי חברי הארגון. באופן מסורתי, הם עשויים להינתן כדי להוכיח חברות בעת קריאת תיגר ולשפר את המורל. בנוסף, הם נאספים גם על ידי אנשי שירות. בפועל, מטבעות אתגר מוצגים בדרך כלל על ידי מפקדי היחידה מתוך הכרה בהישג מיוחד של חבר ביחידה. הם גם מוחלפים כהכרה בביקורים בארגון. (ויקיפדיה)

שלב 3: טרנזיסטורים לשערים

ערכות ה- PCB וחלקי ה- HackerBox טרנזיסטור לשערים מסייעים להדגים ולחקור כיצד בנוי שערים לוגיקים מטרנזיסטורים.

במכשירי טרנזיסטור -טרנזיסטור (TTL), טרנזיסטורים מספקים את הפונקציונליות הלוגית. מעגלים משולבים TTL היו בשימוש נרחב ביישומים כגון מחשבים, פקדים תעשייתיים, ציוד בדיקה ומכשור, מוצרי אלקטרוניקה וצרכנים. סדרת 7400 של טקסס אינסטרומנטס הפכה לפופולרית במיוחד. יצרני TTL הציעו מגוון רחב של שערי לוגיקה, כפכפים, מונים ומעגלים אחרים. וריאציות של עיצוב מעגל TTL המקורי הציעו מהירות גבוהה יותר או פיזור הספק נמוך יותר כדי לאפשר אופטימיזציה של העיצוב. התקני TTL יוצרו במקור באריזות כפולות בשורה (DIP) מקרמיקה ופלסטיק, ובצורת אריזה שטוחה. שבבי TTL מיוצרים כעת גם באריזות הרכבה על פני השטח. TTL הפך לבסיס המחשבים ואלקטרוניקה דיגיטלית אחרת. גם לאחר מעגלים משולבים בקנה מידה גדול מאוד (VLSI) שהפכו את מעבדי הלוח מרובי המעגלים למיושנים, התקני TTL עדיין מצאו שימוש נרחב כהיגיון הדבק בין רכיבים משולבים בצפיפות יותר. (ויקיפדיה)

טרנזיסטורים לשערים PCB ותכולת ערכה:

• שלושה מחשבי PCB טרנזיסטורים-לשער בלעדיים
• מדבקות למעגלים של טרנזיסטורים לשערים
• עשר טרנזיסטורים NPN 2N2222A (חבילת TO-92)
• עשרה נגדים 1K (חום, שחור, אדום)
• עשרה נגדים של 10K (חום, שחור, כתום)
• עשר נוריות ירוקות 5 מ"מ
• עשרה לחצנים רגעיים מישושים

שלב 4: שער מאגר

שער מאגר הוא שער לוגי בסיסי שמעביר את הקלט שלו, ללא שינוי, לתפוקתו. התנהגותו הפוכה משער NOT. המטרה העיקרית של מאגר היא ליצור מחדש את הקלט. למאגר יש קלט אחד ופלט אחד; התפוקה שלו תמיד שווה הקלט שלה. מאגרים משמשים גם להגדלת עיכוב ההפצה של מעגלים. (WikiChip)

מעגל החיץ המשמש כאן הוא דוגמה מצוינת לאופן בו טרנזיסטור יכול לפעול כמתג. כאשר סיכת הבסיס מופעלת, זרם מותר לזרום מסיכת האספן אל סיכת הפולט. זרם זה עובר דרך (ומאיר) את ה- LED. אז אנו אומרים כי הפעלת בסיס הטרנזיסטור מפעילה ומכבה את הנורית.

הערות הרכבה

• טרנזיסטורים NPN: סיכת פולט בתחתית הלוח המודרני, צד שטוח של מארז הטרנזיסטור מימין
• LED: סיכה קצרה מוכנסת לכיוון רשת הקרקע החשמלית (כלפי תחתית הלוח המודרני)
• נגדים: הקוטביות לא משנה, אבל המיקום כן. נגדי הבסיס הם 10K אוהם והנגדים המשולבים עם הנורות הם 1K אוהם.
• כוח: חבר 5VDC וקרקע לרפידות המתאימות בגב כל לוח PCB

בצע את ההסכמות האלה עבור כל שלוש המחשבים הלוח המרכזיים

שלב 5: שער ממיר

שער מהפך או שער NOT, הוא שער לוגי אשר מיישם שלילה לוגית. כאשר הקלט הוא נמוך, הפלט הוא גבוה וכאשר הקלט הוא גבוה, הפלט הוא נמוך. ממירים הם הגרעין של כל המערכות הדיגיטליות. הבנת פעולתו, התנהגותו ומאפייניו לתהליך ספציפי מאפשרת להרחיב את עיצובו למבנים מורכבים יותר כגון שערים NOR ו- NAND. ניתן לגזור את ההתנהגות החשמלית של מעגלים גדולים ומורכבים בהרבה על ידי חישוב ההתנהגות הנצפית מממירים פשוטים. (WikiChip)

שלב 6: או שער

שער OR הוא שער לוגי דיגיטלי המיישם ניתוק לוגי. פלט HIGH (1) מתקבל אם אחת או שתי הכניסות לשער הן HIGH (1). אם אף הקלט אינו גבוה, יגיע פלט נמוך (0). במובן אחר, הפונקציה של OR מוצאת למעשה את המקסימום בין שתי ספרות בינאריות, בדיוק כפי שפונקציית AND המשלימה מוצאת את המינימום. (ויקיפדיה)

שלב 7: שער NOR

שער NOR (NOT-OR) הוא שער לוגיקה דיגיטלי המיישם NOR לוגי. פלט HIGH (1) מתקבל אם שתי הכניסות לשער הן LOW (0); אם אחד או שני הקלטים הוא HIGH (1), יגיע פלט LOW (0). NOR היא תוצאה של שלילת מפעיל ה- OR. ניתן לראות בו גם שער AND עם כל הכניסות הפוכות. ניתן לשלב NOR שערים ליצירת כל פונקציה לוגית אחרת. חלקו את הנכס הזה עם שער NAND. לעומת זאת, אופרטור OR הוא מונוטוני מכיוון שהוא יכול לשנות רק LOW ל- HIGH אך לא להיפך. (ויקיפדיה)

שלב 8: AND Gate

שער AND הוא שער לוגי דיגיטלי בסיסי המיישם צירוף לוגי. פלט HIGH (1) מתקבל רק אם כל הכניסות לשער AND הן HIGH (1). אם כל הכניסות לשער AND אינן גבוהות, יגיע פלט נמוך. ניתן להרחיב את הפונקציה לכל מספר כניסות. (ויקיפדיה)

שלב 9: שער NAND

שער NAND (NOT-AND) הוא שער לוגי המייצר פלט שגוי רק אם כל התשומות שלו נכונות. הפלט שלו משלים את זה של שער AND. פלט LOW (0) מתקבל רק אם כל הכניסות לשער הן HIGH (1); אם כל קלט הוא נמוך (0), יגיע פלט גבוה (1).

לפי משפטו של דה מורגן, ההיגיון של שער NAND בעל שני כניסות עשוי להתבטא כ AB = A+B, מה שהופך שער NAND שווה לממירים ואחריו שער OR.

שער NAND הוא משמעותי מכיוון שניתן ליישם כל פונקציה בוליאנית באמצעות שילוב של שערים NAND. נכס זה נקרא שלמות פונקציונלית. היא חולקת נכס זה עם שער NOR. מערכות דיגיטליות המעסיקות מעגלי היגיון מסוימים מנצלות את השלמות התפקודית של NAND.

(ויקיפדיה)

שלב 10: שער XOR

שער ה- XOR או ה- Exclusive OR היא פעולה לוגית שמפיקה אמת רק כאשר התשומות שונות (אחת נכונה, השנייה שקר). הוא זוכה לשם "בלעדי או" מכיוון שהמשמעות של "או" אינה חד משמעית כאשר שני האופרנדים נכונים; הבלעדי או המפעיל אינו כולל מקרה זה. לפעמים זה נחשב כ"אחד או אחר אך לא שניהם ". אפשר לכתוב את זה כ- "A או B, אבל לא, A ו- B". (ויקיפדיה)

בעוד ש- XOR הוא שער לוגי חשוב, ניתן לבנות אותו משערים פשוטים אחרים. בהתאם לכך, אנו לא בונים אחד כאן, אך אנו יכולים ללמוד את הכתיבה הנחמדה הזו למעגל שער XOR טרנזיסטור NPN כדוגמה ראשונה לסירוק השערים המבוססים על הטרנזיסטור יחד כדי ליצור לוגיקה מורכבת יותר.

שלב 11: לוגיקה משולבת

לוגיקה משולבת, בתורת המעגלים הדיגיטליים, מכונה לעתים לוגיקה בלתי תלויה בזמן מכיוון שאין לה אלמנטים של זיכרון. הפלט הוא פונקציה טהורה של הקלט הנוכחי בלבד. זה בניגוד להיגיון רציף, שבו הפלט תלוי לא רק בקלט הנוכחי אלא גם בהיסטוריית הקלט. במילים אחרות, ללוגיקה רציפה יש זיכרון בעוד שללוגיקה קומבינציה אין. לוגיקה משולבת משמשת במעגלי מחשב לביצוע אלגברה בוליאנית על אותות קלט ועל נתונים מאוחסנים. מעגלים ממוחשבים מעשיים מכילים בדרך כלל תערובת של לוגיקה קומבינציות ורצף. לדוגמה, החלק של יחידת לוגיקה אריתמטית, או ALU, שעושה חישובים מתמטיים נבנה תוך שימוש בהיגיון קומביננטי. מעגלים אחרים המשמשים במחשבים, כגון adders, multiplexers, demultiplexers, encoders and decoders נעשים גם הם באמצעות לוגיקה קומבינציה. (ויקיפדיה)

שלב 12: פריצת ספק כוח ATX

יחידות אספקת החשמל של ATX ממירות AC ביתי לספק DC מוסדר במתח נמוך עבור הרכיבים הפנימיים של מחשב. מחשבים אישיים מודרניים משתמשים באופן אוניברסלי באספקת חשמל במצב מתג. הפסקת אספקת חשמל ATX נועדה לנצל את ספק הכוח של ATX ליצירת ספק כוח בשולחן עם מספיק זרם להפעלת כמעט כל פרויקט האלקטרוניקה שלך. מכיוון שספקי כוח ATX נפוצים למדי, בדרך כלל ניתן להציל אותם בקלות ממחשב שנזרק, ובכך לעלות מעט או כלום לרכוש. פריצת ATX מתחברת למחבר ATX 24 פינים ומפרקת 3.3V, 5V, 12V ו- -12V. מסילות המתח וההתייחסות לקרקע מחוברות לעמודי כריכת פלט. לכל ערוץ פלט יש נתיך 5A הניתן להחלפה

שלב 13: ממיר באק DC-to-DC Digital Control

ספק הכוח DC-DC Step-Down כולל מתח יציאה מתכוונן ותצוגת LCD.

• שבב חשמל: MP2307 (גליון נתונים)
• מתח כניסה: 5-23V (מקסימום 20V מומלץ)
• מתח יציאה: 0V-18V מתכוונן ברציפות
• שומר אוטומטית את המתח שהוגדר לאחרונה
• מתח הכניסה חייב להיות בערך 1V גבוה יותר ממתח המוצא
• זרם פלט: מדורג ל- 3A, אך 2A ללא פיזור חום

כיול: כאשר כיבוי הכניסה כבוי, החזק את הכפתור השמאלי והפעל אותו. כאשר הצג מתחיל להבהב, שחרר את הכפתור השמאלי. השתמש במולטימטר למדידת מתח היציאה. לחץ על הלחצנים השמאליים והימניים כדי לכוונן את המתח עד שהמדד ימדוד בערך 5.00V (4.98V או 5.02V זה בסדר). במהלך ההתאמה, התעלם מתצוגת ה- LCD ביחידה. לאחר ההתאמה, כבה את היחידה ולאחר מכן הפעל אותה מחדש. הכיול הושלם, אך ניתן לחזור על פי הצורך.

שלב 14: פריצת MicroUSB

מודול זה פורץ סיכות מחבר MicroUSB לברגי VCC, GND, ID, D- ו- D+ על בלוק מסוף.

לגבי אות הזיהוי, לכבל OTG (ויקיפדיה) יש תקע מיקרו- A בקצה אחד, ותקע מיקרו- B בקצה השני. זה לא יכול להכיל שני תקעים מאותו סוג. OTG הוסיפה סיכה חמישית למחבר ה- USB הסטנדרטי, הנקרא PIN-ID. לתקע המיקרו- A סיכת המזהה מקורקעת, בעוד המזהה בתקע המיקרו- B צף. מכשיר עם תקע מיקרו A מוכנס הופך למכשיר OTG A, ומכשיר עם תקע מיקרו B מוכנס למכשיר B. סוג התקע שהוכנס מזוהה לפי מצב מזהה הסיכה.

שלב 15: כלי SIM

מודול זיהוי מנויים (SIM), הידוע בכינויו כרטיס SIM, הוא מעגל משולב שנועד לאחסן בצורה מאובטחת את מספר זהות המנוי הנייד הבינלאומי (IMSI) ואת המפתח הקשור אליו, המשמשים לזיהוי ואימות מנויים בטלפוניה סלולרית. מכשירים (כגון טלפונים ניידים ומחשבים). כמו כן, ניתן לאחסן פרטי יצירת קשר בכרטיסי SIM רבים. כרטיסי SIM משמשים תמיד בטלפוני GSM. לטלפוני CDMA, יש צורך בכרטיסי SIM רק למכשירי LTE חדשים יותר. ניתן להשתמש בכרטיסי SIM גם בטלפוני לוויין, שעונים חכמים, מחשבים או מצלמות. (ויקיפדיה)

תוכנת MagicSIM Windows למתאם USB ניתנת לשימוש עם התקן ה- USB. יש גם מנהל התקן לשבב ה- USB Prolific PL2303 במידת הצורך.

שלב 16: חי את HackLife

אנו מקווים שנהניתם מההפלגה של החודש לאלקטרוניקה DIY. הושיט יד ושתף את ההצלחה שלך בתגובות למטה או בקבוצת הפייסבוק של HackerBoxes. בהחלט יידע אותנו אם יש לך שאלות או שאתה זקוק לעזרה במשהו.

הצטרף למהפכה. חי את האק לייף. אתה יכול לקבל קופסה מגניבה של אלקטרוניקה ופרויקטים של טכנולוגיות מחשבים שנשלחות ישירות לתיבת הדואר שלך בכל חודש. פשוט גלוש אל HackerBoxes.com והירשם לשירות HackerBox החודשי.