HackerBox 0039: Niveau op: 16 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Med HackerBox 0039 udnytter HackerBox Hackers rundt om i verden ATX -strømforsyninger til at drive deres projekter, lærer hvordan transistorer udgør logiske porte og udforsker indholdet af cellulære SIM -kort. Denne instruktion indeholder oplysninger om, hvordan du kommer i gang med HackerBox #0039, som kan købes her, så længe lager haves. Hvis du gerne vil modtage en HackerBox som denne direkte i din postkasse hver måned, skal du abonnere på HackerBoxes.com og deltage i revolutionen!

Emner og læringsmål for HackerBox 0039:

• Tryk på standardspændingsniveauer fra en bjærget pc -forsyning
• Konverter 12V DC til en variabel udgangsspændingsforsyning
• Saml seks forskellige logiske porte ved hjælp af NPN -transistorer
• Undersøg indholdet af cellulære SIM -kort
• Accepter eller udsted møntudfordringer - hacker -stil

HackerBoxes er den månedlige abonnementskassetjeneste til DIY -elektronik og computerteknologi. Vi er hobbyfolk, producenter og eksperimenterende. Vi er drømmernes drømmere.

HACK PLANET

Trin 1: Indholdsliste til HackerBox 0039

• ATX strømforsyningsbrud
• DC-til-DC Power Buck-konverter
• Akryl kabinet til strømomformer
• Tre eksklusive transistor-til-port-printkort
• Komponentsæt til transistor-til-porte
• Kvinde MicroUSB terminalblok
• MicroUSB -kabel
• Tre-vejs SIM-kortadapter
• USB SIM -kortlæser og -skriver
• Eksklusiv HackerBox Challenge Coin
• Klistermærker til transistor-til-porte
• Eksklusiv HackLife Vinyl Transfer

Nogle andre ting, der vil være nyttige:

• Loddejern, lodde og grundlæggende loddeværktøjer
• Bjærget ATX strømforsyning

Vigtigst af alt har du brug for en følelse af eventyr, hackerånd, tålmodighed og nysgerrighed. At bygge og eksperimentere med elektronik, selvom det er meget givende, kan til tider være svært, udfordrende og endda frustrerende. Målet er fremskridt, ikke perfektion. Når du vedvarer og nyder eventyret, kan der opnås stor tilfredshed fra denne hobby. Tag hvert trin langsomt, vær opmærksom på detaljerne, og vær ikke bange for at bede om hjælp.

Der er et væld af oplysninger til nuværende og potentielle medlemmer i HackerBoxes ofte stillede spørgsmål. Næsten alle de ikke-tekniske support-e-mails, vi modtager, besvares allerede der, så vi sætter stor pris på, at du tager et par minutter på at læse FAQ.

Trin 2: Møntkontrol

UDFORDRINGSMØNTER kan være små mønter eller medaljoner, der bærer en organisations insignier eller emblem og bæres af organisationens medlemmer. Traditionelt kan de blive givet til at bevise medlemskab, når de udfordres og for at forbedre moralen. Derudover indsamles de også af servicemedlemmer. I praksis præsenteres udfordringsmønter normalt af enhedschefer som anerkendelse af særlige præstationer fra et medlem af enheden. De udveksles også i anerkendelse af besøg i en organisation. (Wikipedia)

Trin 3: Transistorer-til-porte

HackerBox Transistor-to-Gates PCB'er og delesæt hjælper med at demonstrere og undersøge, hvordan logiske porte er bygget op fra transistorer.

I transistor -transistor -logik (TTL) -enheder giver transistorer den logiske funktionalitet. TTL integrerede kredsløb blev meget udbredt i applikationer såsom computere, industrielle kontroller, testudstyr og instrumentering, forbrugerelektronik og synthesizere. 7400 -serien af Texas Instruments blev særlig populær. TTL-producenter tilbød en bred vifte af logiske porte, flip-flops, tællere og andre kredsløb. Variationer af det originale TTL -kredsløbsdesign tilbød højere hastighed eller lavere effekttab for at muliggøre designoptimering. TTL-enheder blev oprindeligt fremstillet i keramiske og plastiske dual-in-line (DIP) pakker og flat-pack form. TTL-chips fremstilles nu også i overflademonterede pakker. TTL blev grundlaget for computere og anden digital elektronik. Selv efter integrering i meget stor skala (VLSI), der gjorde integrerede kredsløb, gjorde processorer med flere kredsløb forældede, fandt TTL-enheder stadig omfattende anvendelse som limlogik mellem flere tæt integrerede komponenter. (Wikipedia)

Transistors-to-Gates PCB'er og kitindhold:

• Tre eksklusive Transistors-to-Gate PCB'er
• Klistermærker til Transistors-to-Gates kredsløb
• Ti 2N2222A NPN-transistorer (TO-92-pakke)
• Ti 1K modstande (brun, sort, rød)
• Ti 10K modstande (brun, sort, orange)
• Ti 5 mm grønne lysdioder
• Ti taktile øjeblikkelige knapper

Trin 4: Buffer Gate

En bufferport er en grundlæggende logisk gate, der sender sit input uændret til dets output. Dets adfærd er det modsatte af en NOT -port. Hovedformålet med en buffer er at regenerere input. En buffer har et input og et output; dens output er altid lig med dets input. Buffere bruges også til at øge kredsløbets formeringsforsinkelse. (WikiChip)

Bufferkredsløbet, der bruges her, er et glimrende eksempel på, hvordan en transistor kan fungere som en switch. Når basestiften er aktiveret, får strømmen strømme fra samlertappen til emitterstiften. Denne strøm passerer gennem (og lyser) LED'en. Så vi siger, at aktiveringen af transistorbasen tænder og slukker LED'en.

MONTERINGSBEMÆRKNINGER

• NPN -transistorer: emitterstift mod bunden af printkortet, flad side af transistorhuset til højre
• LED: Kort stift indsættes mod strømnettet (mod bunden af printkortet)
• Modstande: polaritet er ligegyldigt, men placering gør det. Basismodstandene er 10K Ohm og modstandene inline med LED'erne er 1K Ohm.
• Strøm: Tilslut 5VDC og jord til de tilsvarende puder på bagsiden af hvert printkort

Følg disse konventioner for alle tre PCB'er

Trin 5: Inverter Gate

En Inverter Gate eller en NOT Gate, er en logisk gate, der implementerer logisk negation. Når input er LOW, er output HIGH, og når input er HIGH, er output lav. Invertere er kernen i alle digitale systemer. At forstå dens drift, adfærd og egenskaber for en bestemt proces gør det muligt at udvide sit design til mere komplekse strukturer som NOR og NAND -porte. Den elektriske adfærd for meget større og komplekse kredsløb kan udledes ved at ekstrapolere den adfærd, der observeres fra simple omformere. (WikiChip)

Trin 6: ELLER Gate

OR -porten er en digital logisk gate, der implementerer logisk disjunktion. En HØJ udgang (1) resulterer, hvis en eller begge indgange til porten er HØJ (1). Hvis ingen af inputene er høje, resulterer der i en LOW output (0). I en anden forstand finder OR -funktionen effektivt maksimum mellem to binære cifre, ligesom den komplementære AND -funktion finder minimumet. (Wikipedia)

Trin 7: NOR Gate

NOR-porten (NOT-OR) er en digital logisk gate, der implementerer logisk NOR. En HØJ udgang (1) resulterer, hvis begge input til porten er LAV (0); hvis den ene eller begge indgange er HØJ (1), resulterer der i en LAV udgang (0). NOR er resultatet af negationen af OR -operatøren. Det kan også ses som en AND -port med alle input inverteret. NOR -porte kan kombineres for at generere enhver anden logisk funktion. Del denne ejendom med NAND -porten. Derimod er OR -operatøren monoton, da den kun kan ændre LOW til HIGH, men ikke omvendt. (Wikipedia)

Trin 8: OG Gate

OG -porten er en grundlæggende digital logisk gate, der implementerer logisk konjunktion. En HIGH -udgang (1) opnås kun, hvis alle input til AND -porten er HIGH (1). Hvis ingen eller ikke alle indgange til AND -porten er HØJ, resulterer der i en LAV output. Funktionen kan udvides til et hvilket som helst antal input. (Wikipedia)

Trin 9: NAND Gate

NAND-porten (NOT-AND) er en logisk gate, der kun producerer et output, der kun er falsk, hvis alle dets input er sande. Dens output er supplement til en AND -port. En LAV (0) output resulterer kun, hvis alle input til porten er HIGH (1); hvis en indgang er LAV (0), resulterer der i en HØJ (1) udgang.

Ved De Morgans sætning kan en to-input NAND-gates logik udtrykkes som AB = A+B, hvilket gør en NAND-gate svarende til invertere efterfulgt af en OR-gate.

NAND -porten er vigtig, fordi enhver boolsk funktion kan implementeres ved hjælp af en kombination af NAND -porte. Denne egenskab kaldes funktionel fuldstændighed. Det deler denne ejendom med NOR -porten. Digitale systemer, der anvender visse logiske kredsløb, drager fordel af NANDs funktionelle fuldstændighed.

(Wikipedia)

Trin 10: XOR Gate

XOR -porten eller Exclusive OR er en logisk handling, der kun sender sandt, når input er forskellige (den ene er sand, den anden er falsk). Det får navnet "eksklusivt eller", fordi betydningen af "eller" er tvetydig, når begge operander er sande; den eksklusive eller operatøren udelukker denne sag. Dette betragtes undertiden som "det ene eller det andet, men ikke begge dele". Dette kan skrives som "A eller B, men ikke, A og B". (Wikipedia)

Selvom XOR er en vigtig logisk port, kan den bygges op fra andre, enklere porte. Derfor bygger vi ikke en her, men vi kan studere denne flotte opskrivning til en NPN Transistor XOR Gate Circuit som et første eksempel på at kæmme de transistorbaserede porte sammen for at lave mere kompleks logik.

Trin 11: Kombinationslogik

Kombinationslogik i digital kredsløbsteori omtales undertiden som tidsuafhængig logik, fordi den ikke har hukommelseselementer. Outputtet er kun en ren funktion af den nuværende indgang. Dette er i modsætning til sekventiel logik, hvor output ikke kun afhænger af det nuværende input, men også af inputens historie. Med andre ord har sekventiel logik hukommelse, mens kombinationslogik ikke har det. Kombinationel logik bruges i computerkredsløb til at udføre boolsk algebra på indgangssignaler og på lagrede data. Praktiske computerkredsløb indeholder normalt en blanding af kombineret og sekventiel logik. For eksempel er den del af en aritmetisk logisk enhed eller ALU, der foretager matematiske beregninger, konstrueret ved hjælp af kombinationslogik. Andre kredsløb, der bruges i computere, såsom addere, multiplexere, demultiplexere, encodere og dekodere fremstilles også ved hjælp af kombinationslogik. (Wikipedia)

Trin 12: ATX -strømforsyningsbrud

ATX strømforsyningsenheder konverterer husholdnings AC til lavspændingsreguleret jævnstrøm til de interne komponenter i en computer. Moderne pc'er bruger universelt strømforsyninger i switch-mode. Et ATX -strømforsyningsbrud er designet til at drage fordel af en ATX -strømforsyning til at skabe en strømforsyning ved bordet med nok strøm til at køre næsten alle dine elektroniske projekter. Da ATX -strømforsyninger er ret almindelige, kan de normalt nemt reddes fra en kasseret computer og dermed koste lidt eller ingenting at erhverve. ATX -breakout opretter forbindelse til 24pin ATX -stikket og bryder 3,3V, 5V, 12V og -12V. Disse spændingsskinner og jordreferencen er koblet til udgangsbindestolper. Hver udgangskanal har en udskiftelig 5A sikring

Trin 13: Digital kontrol DC-til-DC Buck-konverter

DC-DC Step-Down strømforsyningen har justerbar udgangsspænding og et LCD-display.

• Power Chip: MP2307 (datablad)
• Indgangsspænding: 5-23V (20V anbefalet maksimum)
• Udgangsspænding: 0V-18V trinløst justerbar
• Gemmer automatisk den sidste indstillede spænding
• Indgangsspændingen skal være omkring 1V højere end udgangsspændingen
• Udgangsstrøm: Nominel til 3A, men 2A uden varmeafledning

Kalibrering: Når input -strømmen er slukket, skal du holde venstre knap nede og tænde for strømmen. Når displayet begynder at blinke, skal du slippe venstre knap. Brug et multimeter til at måle udgangsspændingen. Tryk på venstre og højre knap for at justere spændingen, indtil multimeteret måler omkring 5,00V (4,98V eller 5,02V er fint). Under justeringen skal du ignorere LCD -displayet på enheden. Når den er justeret, skal du slukke for enheden og derefter tænde den igen. Kalibreringen er afsluttet, men kan gentages efter behov.

Trin 14: MicroUSB Breakout

Dette modul bryder en MicroUSB-stikpinde ud til VCC, GND, ID, D- og D+ skruer på en terminalblok.

Med hensyn til ID-signalet har et OTG-kabel (wikipedia) et micro-A-stik i den ene ende og et micro-B-stik i den anden ende. Det kan ikke have to stik af samme type. OTG tilføjede en femte pin til standard USB-stikket, kaldet ID-pin. Micro-A-stikket har ID-stiften jordet, mens ID'et i micro-B-stikket flyder. En enhed med et micro-A-stik indsat bliver en OTG A-enhed, og en enhed med et micro-B-stik indsat i en B-enhed. Den type stik, der er indsat, registreres af tilstanden i pin -id'et.

Trin 15: SIM -værktøjer

Et abonnentidentifikationsmodul (SIM), almindeligt kendt som et SIM -kort, er et integreret kredsløb, der er beregnet til sikkert at gemme det internationale mobilabonnentidentifikationsnummer (IMSI) og dets tilhørende nøgle, som bruges til at identificere og godkende abonnenter på mobiltelefoni enheder (f.eks. mobiltelefoner og computere). Det er også muligt at gemme kontaktoplysninger på mange SIM -kort. SIM -kort bruges altid på GSM -telefoner. For CDMA-telefoner er SIM-kort kun nødvendige for nyere LTE-kompatible håndsæt. SIM -kort kan også bruges i satellittelefoner, smarture, computere eller kameraer. (Wikipedia)

MagicSIM Windows -software til USB -adapter kan bruges med USB -enheden. Der er også en driver til Prolific PL2303 USB Chip, hvis det er nødvendigt.

Trin 16: Lev HackLife

Vi håber, at du har nydt denne måneds rejse til DIY -elektronik. Nå ud og del din succes i kommentarerne herunder eller på HackerBoxes Facebook Group. Lad os bestemt vide det, hvis du har spørgsmål eller har brug for hjælp til noget.

Deltag i revolutionen. Live HackLife. Du kan få en kølig æske med hackbar elektronik og computerteknologiske projekter leveret direkte til din postkasse hver måned. Bare surf over til HackerBoxes.com og tilmeld dig den månedlige HackerBox -service.