DIY digitale dobbelstenen: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Deze Instructable beschrijft hoe Digital Dice te ontwerpen, een echte generator van willekeurige getallen van 1 tot 6. Dit apparaat kan worden gebruikt in plaats van een veelgebruikte dobbelsteen. Het heeft een 1-cijferig 7-segments LED-display en twee knoppen: "Run" en "Display Previous". De digitale dobbelstenen kunnen worden gevoed door een enkele CR2032-batterij. Het heeft geen aan-schakelaar vanwege een verwaarloosbaar laag stroomverbruik bij inactiviteit.

Hieronder hebben we de stappen beschreven die nodig zijn om te begrijpen hoe de GreenPAK-chip is geprogrammeerd om de digitale dobbelstenen te maken. Als u echter alleen het resultaat van het programmeren wilt hebben, download dan GreenPAK-software om het reeds voltooide GreenPAK-ontwerpbestand te bekijken. Sluit de GreenPAK Development Kit aan op uw computer en klik op programma om het aangepaste IC te maken om uw digitale dobbelstenen te besturen.

Stap 1: Apparaatarchitectuur

Het ontwerp bestaat uit de volgende blokken:

• Entropiegenerator
• Lineair Feedback Shift Register
• Binaire naar 7-segmentdecoder
• Besturingseenheid
• Macrocell-instellingen

Stap 2: Entropiegenerator

De entropiegenerator is opgebouwd uit vier asynchrone oscillatoren. Twee daarvan zijn gebouwd met behulp van een omgekeerde closed-loop LUT met vertraging (1 MHz en 6,5 MHz). Twee andere zijn GreenPAK's OSC1 (2,048 MHz samen met een deel door 3) en OSC2 (25 MHz gedeeld door 2).

Het invoeren van een paar asynchrone kloksignalen naar de XNOR-poort is voldoende om een onvoorspelbaar signaal op de uitgang te krijgen (ruis of entropie). Maar de macrocellen binnen de SLG46826V maken het mogelijk om nog ingewikkelder oplossingen te maken. Met nog een oscillator en DFF krijgen we een volledig willekeurig signaal.

Stap 3: Lineair Feedback Shift Register

De 3-bit LFSR is gebouwd met behulp van drie DFF's en één XNOR-poort. Dit blok genereert bij elke ingangsklok een 3-bits pseudo-willekeurig getal. Hier gaat het ruissignaal in plaats van een klokpuls naar de ingang van de LFSR, waardoor een echt willekeurig 3-bits getal wordt gegenereerd.

Stap 4: Binair naar 7-segment decoder

Om het 3-bit willekeurig getal gegenereerd door de LSFR te converteren, wordt de binaire naar 7-segment decoder gebruikt, zie figuur 3. De decoder is opgebouwd uit 3-bit LUT's.

Stap 5: Besturingseenheid

De besturingseenheid is een onderdeel van het apparaat dat is ontworpen om het te starten en te stoppen na de periode van 3 seconden. Twee pinnen zijn geconfigureerd als ingangen en er moeten twee knoppen worden aangesloten van VDD op die pinnen. Terwijl de knop "Run" wordt ingedrukt, genereert het apparaat continu willekeurige getallen. Direct nadat de knop is losgelaten, stopt de generatie en LFSR vergrendelt zijn uitgangen. De decoder stuurt vervolgens een 7-segments display aan. Na een periode van 3 seconden wordt de digitale dobbelsteen inactief. Het apparaat staat nog steeds aan, maar omdat alle trillingen zijn uitgeschakeld, is het stroomverbruik extreem laag. Hierdoor kan het apparaat het laatst gegenereerde willekeurige getal "onthouden". Als de knop "Vorige weergeven" wordt ingedrukt, wordt het laatst gegenereerde willekeurige nummer weergegeven totdat de knop wordt losgelaten. Omdat Digital Dice is ontworpen om de gebruikelijke dobbelstenen te vervangen, wordt de 3-bit LUT12 gebruikt om hem opnieuw te starten wanneer "0" of "7" optreedt. Dit zorgt ervoor dat het apparaat een willekeurig getal in het bereik van 1 tot 6 genereert.

Stap 6: Macrocell-instellingen

Voor elke macrocel verwijzen de instellingen naar de bovenstaande tabellen.

conclusies

De digitale dobbelstenen kunnen worden gebruikt als vervanging van de gebruikelijke dobbelstenen in casino's of bij het spelen van andere spellen waarbij dobbelstenen nodig zijn. Het heeft een entropiegenerator die constant 3-bits willekeurige getallen genereert terwijl de knop "Uitvoeren" wordt ingedrukt. Het stopt en geeft het resultaat pas weer als de knop wordt losgelaten, dus de menselijke factor heeft ook invloed op het gegenereerde willekeurige getal. Vier asynchrone oscillatoren samen met menselijke drukvariatie maken het apparaat volledig en wenselijk onvoorspelbaar.