DIY Digital Dice: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Αυτό το Instructable περιγράφει πώς να σχεδιάσετε το Digital Dice, μια πραγματική γεννήτρια τυχαίων αριθμών από το 1 έως το 6. Αυτή η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί αντί για ένα συνηθισμένο ζάρι. Διαθέτει 1 ψηφιακή οθόνη LED 7 τμημάτων και δύο κουμπιά: "Εκτέλεση" και "Εμφάνιση προηγούμενου". Το Digital Dice μπορεί να τροφοδοτηθεί από μία μπαταρία CR2032. Δεν διαθέτει διακόπτη ενεργοποίησης λόγω αμελητέας χαμηλής κατανάλωσης ρεύματος όταν είναι σε αδράνεια.

Παρακάτω περιγράφουμε τα βήματα που απαιτούνται για να κατανοήσουμε πώς έχει προγραμματιστεί το τσιπ GreenPAK για τη δημιουργία του Digitalηφιακού Ζαριού. Ωστόσο, εάν θέλετε απλώς να λάβετε το αποτέλεσμα προγραμματισμού, κατεβάστε το λογισμικό GreenPAK για να δείτε το ήδη ολοκληρωμένο GreenPAK Design File. Συνδέστε το GreenPAK Development Kit στον υπολογιστή σας και πατήστε το πρόγραμμα για να δημιουργήσετε το προσαρμοσμένο IC για τον έλεγχο των ψηφιακών σας ζαριών.

Βήμα 1: Αρχιτεκτονική συσκευής

Ο σχεδιασμός αποτελείται από τα ακόλουθα μπλοκ:

• Γεννήτρια Εντροπίας
• Μητρώο αλλαγής γραμμικής ανατροφοδότησης
• Δυαδικός αποκωδικοποιητής 7 τμημάτων
• Μονάδα ελέγχου
• Ρυθμίσεις Macrocell

Βήμα 2: Γεννήτρια εντροπίας

Η γεννήτρια εντροπίας είναι χτισμένη από τέσσερις ασύγχρονους ταλαντωτές. Δύο από τα οποία είναι κατασκευασμένα χρησιμοποιώντας ανεστραμμένο κλειστό βρόχο LUT με καθυστέρηση (1 MHz και 6,5 MHz). Δύο άλλα είναι το OSC1 της GreenPAK (2.048 MHz μαζί με διαίρεση με 3) και OSC2 (25 MHz διαιρούμενο με 2).

Η εισαγωγή μερικών ασύγχρονων σημάτων ρολογιού στην πύλη XNOR είναι αρκετή για να λάβετε ένα απρόβλεπτο σήμα στην έξοδο του (θόρυβος ή εντροπία). Αλλά τα μακροκύτταρα μέσα στο SLG46826V επιτρέπουν τη δημιουργία ακόμη πιο περίπλοκων λύσεων. Χρησιμοποιώντας έναν ακόμη ταλαντωτή και DFF παίρνουμε ένα εντελώς τυχαίο σήμα.

Βήμα 3: Μητρώο αλλαγής γραμμικής ανάδρασης

Το 3-bit LFSR είναι κατασκευασμένο χρησιμοποιώντας τρία DFF και μία πύλη XNOR. Αυτό το μπλοκ με κάθε ρολόι εισόδου δημιουργεί έναν ψευδοτυχαίο αριθμό 3-bit. Εδώ, αντί για παλμό ρολογιού, το σήμα θορύβου μπαίνει στην είσοδο του LFSR, δημιουργώντας έναν πραγματικό τυχαίο αριθμό 3-bit.

Βήμα 4: Δυαδικός σε αποκωδικοποιητή 7 τμημάτων

Για τη μετατροπή του τυχαίου αριθμού 3-bit που παράγεται από το LSFR, χρησιμοποιείται ο δυαδικός αποκωδικοποιητής σε 7 τμήματα, βλέπε σχήμα 3. Ο αποκωδικοποιητής είναι κατασκευασμένος από LUT 3-bit.

Βήμα 5: Μονάδα ελέγχου

Η μονάδα ελέγχου είναι ένα μέρος της συσκευής που έχει σχεδιαστεί για να την εκκινήσει και να σταματήσει μετά την περίοδο των 3 δευτερολέπτων. Δύο ακίδες έχουν ρυθμιστεί ως είσοδοι και δύο κουμπιά πρέπει να συνδεθούν από το VDD σε αυτούς τους ακροδέκτες. Πατώντας το κουμπί "Εκτέλεση", η συσκευή παράγει συνεχώς τυχαίους αριθμούς. Αμέσως μετά την απελευθέρωση του κουμπιού, η γενιά σταματά και το LFSR κλείνει τις εξόδους του. Ο αποκωδικοποιητής οδηγεί στη συνέχεια μια οθόνη 7 τμημάτων. Μετά από μια περίοδο 3 δευτερολέπτων, το ψηφιακό ζάρι μένει αδρανές. Η συσκευή εξακολουθεί να είναι ενεργοποιημένη, αλλά επειδή όλες οι ταλαντώσεις έχουν απενεργοποιηθεί, η τρέχουσα κατανάλωση είναι εξαιρετικά χαμηλή. Αυτό επιτρέπει στη συσκευή να "θυμάται" τον τελευταίο τυχαίο αριθμό που δημιουργήθηκε. Εάν πατήσετε το κουμπί "Εμφάνιση προηγούμενου", θα εμφανιστεί ο τελευταίος τυχαίος αριθμός μέχρι να απελευθερωθεί το κουμπί. Επειδή το Digital Dice έχει σχεδιαστεί για να αντικαθιστά τα συνηθισμένα ζάρια, το 3-bit LUT12 χρησιμοποιείται για επανεκκίνηση όταν εμφανιστεί "0" ή "7". Αυτό διασφαλίζει ότι η συσκευή θα δημιουργήσει έναν τυχαίο αριθμό στην περιοχή από 1 έως 6.

Βήμα 6: Ρυθμίσεις Macrocell

Για κάθε μακροκύτταρο, οι ρυθμίσεις αναφέρονται στους παραπάνω πίνακες.

Συμπεράσματα

Το Digital Dice μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αντικατάσταση των συνηθισμένων ζαριών στα καζίνο ή όταν παίζετε άλλα παιχνίδια όπου χρειάζονται ζάρια. Διαθέτει γεννήτρια εντροπίας που παράγει συνεχώς τυχαίους αριθμούς 3-bit ενώ πατάτε το κουμπί "Εκτέλεση". Σταματά και εμφανίζει το αποτέλεσμα μόνο όταν απελευθερωθεί το κουμπί, οπότε ο ανθρώπινος παράγοντας επηρεάζει επίσης τον τυχαίο αριθμό που δημιουργείται. Τέσσερις ασύγχρονοι ταλαντωτές μαζί με τη μεταβλητότητα του κουμπιού του ανθρώπου καθιστούν τη συσκευή εντελώς και επιθυμητά απρόβλεπτη.