這個(gè)作品是2013年無線電單片機(jī)競(jìng)賽的亞軍。感謝所有支持這個(gè)作品的你們！

在對(duì)稱加密學(xué)當(dāng)中，恩尼格碼機(jī)絕對(duì)是承前啟后的存在。它將密碼學(xué)研究從以前的語言文字學(xué)中心完全轉(zhuǎn)移到了數(shù)學(xué)身上。在這里牽涉的密碼并不是我們平時(shí)郵箱、銀行帳號(hào)那種狹義概念，那種頂多叫做口令。這里說的密碼就是通過某種轉(zhuǎn)換規(guī)律方式，把一篇文章變得面目全非，非常人能閱讀，以達(dá)到保密效果。這篇文章適于電腦控、軍事控、歷史控、數(shù)學(xué)控閱讀，請(qǐng)做好燒腦準(zhǔn)備。

第1步：

在對(duì)稱加密學(xué)當(dāng)中，恩尼格碼機(jī)絕對(duì)是承前啟后的存在。它將密碼學(xué)研究從以前的語言文字學(xué)中心完全轉(zhuǎn)移到了數(shù)學(xué)身上。在這里牽涉的密碼并不是我們平時(shí)郵箱、銀行帳號(hào)那種狹義概念，那種頂多叫做口令。這里說的密碼就是通過某種轉(zhuǎn)換規(guī)律方式，把一篇文章變得面目全非，非常人能閱讀，以達(dá)到保密效果。這篇文章適于電腦控、軍事控、歷史控、數(shù)學(xué)控閱讀，請(qǐng)做好燒腦準(zhǔn)備。

這是我們的初號(hào)機(jī)。以下教程將手把手教你如何完美山寨史上著名的德國(guó)恩尼格瑪密碼機(jī)（以下稱啞謎機(jī)，不清楚歷史的可以到維基、百度等地方腦補(bǔ)一下）。這個(gè)基于Arduino的開源程序能夠加解密任何啞謎機(jī)M4型（海軍型）的信息。

這個(gè)第一臺(tái)全功能開源完美啞謎機(jī)復(fù)制品是根據(jù)sketchsk3tch寫的《Kid’s Game to Arduino Enigma Machine》（從兒童玩具到Arduino恩尼格瑪機(jī)）所作。

采用多路復(fù)用LED電路，僅用38個(gè)針腳的115個(gè)發(fā)光二極管和4個(gè)針腳的36個(gè)按鍵所連接的整個(gè)電路，全靠在鍵盤回路里準(zhǔn)確放置的電阻以及P型號(hào)晶體管得以實(shí)現(xiàn)。要不然，4個(gè)16段顯示器，以及每個(gè)按鍵上的LED將大幅增加所需針腳總量，即使用了Arduino Mega板但如果沒用上述兩個(gè)方法也不能如此簡(jiǎn)潔。 面對(duì)電路的超額需求，我們?cè)趆ttp://www.stgeotronics.com設(shè)計(jì)了專用的PCB板。直接跳到第10步和以后的步驟可以找到更多信息。同時(shí)，我們以測(cè)試過的完整電子組裝套裝發(fā)布。

第2步：

面包板上的論證

第3步：

在開始制作電子啞謎機(jī)之前，我們先要確保能驅(qū)動(dòng)16段LED顯示。如果能的話，我們就能做接下來的所有步驟，除了數(shù)學(xué)上的問題，一切都是浮云。

第4步：

萬事具備

第5步：

布置零件

第6步：

第7步：

第8步：

第9步：

6*8寸無線電面包版是最合適放置所有元件的，既不多余也不擁擠，而且和啞謎機(jī)盒子內(nèi)部完美吻合。

最初我們將面包等分三塊區(qū)域，但很快意識(shí)到如此一來，電子版啞謎機(jī)將比原版機(jī)械啞謎機(jī)長(zhǎng)。于是我們將所有零件縮放到正好夠占用的空間。

每個(gè)元件位置就緒，下一步就是焊接。

第10步：

第11步：

我焊，我焊，我焊焊焊……

第12步：

第13步：

第14步：

第15步：

第16步：

好吧，在單一作品身上，我從沒焊接如此多次。16段顯示的18個(gè)針腳，還有26個(gè)字母鍵乘以每個(gè)4個(gè)腳，外加26個(gè)鍵盤燈，一些其他LED，一個(gè)三擲開關(guān)，真乃“成吉思焊”。

當(dāng)初我們的決定是使這些16段LED顯示看起來像老式電子管的感覺，增加了不少焊點(diǎn)，“巨焊”！

Arduino Mega板上針腳的分配： 17段：

第17步：

第18步：

第19步：

在原版M4型木盒內(nèi)得到確定位置數(shù)據(jù)后，我們買了一塊膠合板，將它切塊，然后砌盒子。

我們從舊服務(wù)器機(jī)架上卸了一塊鋼板，厚度正合需要。將模具（上面早已畫好每個(gè)按鍵和燈位，并切好了洞洞）蓋在鋼板上，然后用記號(hào)筆畫出需要切出的洞洞。

接著，我們用噴漆把它涂黑，就像真的啞謎機(jī)那樣。

第20步：

組裝測(cè)試

第21步：

第22步：

第23步：

第24步：

第25步：

第26步：

首先把金屬板在面包版上永久固定，確保所有按鍵正常工作，所有LED都能發(fā)光。

接著就是把這一大坨東東裝入木盒，確保沒有空隙位置。

第27步：

第28步：

在組裝硬件過程中，我們也寫了個(gè)小型Arduino程序框架，用以測(cè)試特定幾個(gè)需要關(guān)注的部分：

用來測(cè)試每個(gè)按鍵信號(hào)能準(zhǔn)確讀取，還有測(cè)試10個(gè)功能按鍵的代碼。

Enigma_POST（上電自檢）確保在每種模式下所有鍵盤等都能準(zhǔn)確亮起，在每種模式下每個(gè)LED信號(hào)都能傳送。我們對(duì)原本面包板上的代碼做了修正，確保4個(gè)16段LED顯示的每個(gè)部件無懈可擊。

但，即使所有手上的程序片段都說明機(jī)器狀態(tài)完好，重現(xiàn)M4海軍型啞謎機(jī)加解密功能，數(shù)學(xué)方面居功至偉。

所有Arduino程序片段在我們剛剛建好的云端都能找到。

以下是Enigma_POST程序片段（上電自檢）：

第29步：

第30步：

第31步：

第32步：

第33步：

第34步：

第35步：

第36步：

第37步：

首先，我們寫了個(gè)函數(shù)，給每個(gè)啞謎機(jī)工作模式用。

在模式0、默認(rèn)模式，啞謎機(jī)僅僅是一臺(tái)普通打字機(jī)，以跑馬燈方式顯示它的型號(hào)。

模式1下，允許用戶從八個(gè)轉(zhuǎn)子中選取三個(gè)，兩個(gè)反射器中選擇一個(gè)進(jìn)行使用。

模式2下，允許用戶排列轉(zhuǎn)子次序。

模式3用于自定義轉(zhuǎn)子初始字母排列。

選擇模式4，用戶最多可以使用接線板上10對(duì)交換字母排列。

模式5是運(yùn)行模式，此時(shí)啞謎機(jī)能加解密任何從鍵盤錄入的信息。

如果有足夠利潤(rùn)，我們將研發(fā)印刷電路板，裝載更容易組裝的全功能啞謎機(jī)復(fù)制品。

第38步：

電路圖

第39步：

徇眾要求，電路圖兩份在此。

第一個(gè)是仿電子管（4個(gè)16段顯示單元）如何布線，用于顯示轉(zhuǎn)子在啞謎機(jī)上的輸出信號(hào)。同時(shí)，它們也用于每種調(diào)試模式，反饋用戶機(jī)器設(shè)定信息。

第二幅電路圖顯示26個(gè)字母按鍵及10個(gè)功能鍵、26個(gè)鍵盤燈和5個(gè)LED是如何布線的。

所有LED電阻都是470歐，而開關(guān)電阻則都是1千歐。 印刷電路設(shè)計(jì)檔仍在修正中。 希望您享受我們第一份制作教程，感謝您抽出寶貴時(shí)間閱讀！

第40步：

PCB樣機(jī)版

第41步：

徇眾要求，我們?cè)O(shè)計(jì)及定制了一些印刷電路板。

它們終于面世了，如此清純可愛！我們忙于組裝，并測(cè)試其中一塊樣品，確保它在功能上與外觀一樣完美無暇。更重要的是，能和那臺(tái)原型測(cè)試機(jī)一樣的功能。 訂購(gòu)回來的底板幾乎完美，只需一點(diǎn)引腳線去修補(bǔ)設(shè)計(jì)瑕疵。而這些瑕疵對(duì)功能沒有影響，修理它們是小菜一碟。 有了這些引腳，你能更容易制作自己的啞謎復(fù)刻機(jī)，比起教程里的布線方便多了。我們?cè)诖撕芨吲d宣布，測(cè)試完成，新型板一樣給力！

第42步：

組裝完成的作品

第43步：

第44步：

第45步：

第46步：

第47步：

花了一晚上組裝完成