Tự làm xúc xắc kỹ thuật số: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Tài liệu hướng dẫn này mô tả cách thiết kế Digital Dice, một bộ tạo số ngẫu nhiên thực sự từ 1 đến 6. Thiết bị này có thể được sử dụng thay cho xúc xắc thường được sử dụng. Nó có màn hình LED 7 đoạn 1 chữ số và hai nút: "Chạy" và "Hiển thị trước". Digital Dice có thể được cấp nguồn từ một pin CR2032 duy nhất. Nó không có công tắc bật nguồn do tiêu thụ điện năng thấp đáng kể khi không hoạt động.

Dưới đây, chúng tôi mô tả các bước cần thiết để hiểu cách thức lập trình chip GreenPAK để tạo ra Xúc xắc kỹ thuật số. Tuy nhiên, nếu bạn chỉ muốn lấy kết quả của việc lập trình, hãy tải phần mềm GreenPAK để xem File thiết kế GreenPAK đã hoàn thành. Cắm Bộ phát triển GreenPAK vào máy tính của bạn và nhấn chương trình để tạo IC tùy chỉnh để điều khiển Xúc xắc kỹ thuật số của bạn.

Bước 1: Kiến trúc thiết bị

Thiết kế bao gồm các khối sau:

• Máy phát điện Entropy
• Đăng ký dịch chuyển phản hồi tuyến tính
• Bộ giải mã nhị phân thành 7 đoạn
• Bộ điều khiển
• Cài đặt Macrocell

Bước 2: Bộ tạo Entropy

Bộ tạo entropy được xây dựng từ bốn bộ dao động không đồng bộ. Hai trong số đó được chế tạo bằng LUT vòng kín ngược có độ trễ (1 MHz và 6,5 MHz). Hai loại khác là OSC1 của GreenPAK (2,048 MHz cùng với số chia 3) và OSC2 (25 MHz chia cho 2).

Nhập một vài tín hiệu đồng hồ không đồng bộ vào cổng XNOR là đủ để nhận được tín hiệu không thể đoán trước trên đầu ra của nó (nhiễu hoặc entropy). Nhưng các macrocell trong SLG46826V cho phép thực hiện các giải pháp phức tạp hơn. Sử dụng thêm một bộ dao động và DFF, chúng ta nhận được một tín hiệu hoàn toàn ngẫu nhiên.

Bước 3: Đăng ký dịch chuyển phản hồi tuyến tính

LFSR 3-bit được xây dựng bằng cách sử dụng ba DFF và một cổng XNOR. Khối này với mỗi xung nhịp đầu vào tạo ra một số giả ngẫu nhiên 3 bit. Ở đây, thay vì xung đồng hồ, tín hiệu nhiễu đi vào đầu vào của LFSR, tạo ra một số 3 bit ngẫu nhiên thực sự.

Bước 4: Bộ giải mã nhị phân thành 7 phân đoạn

Để chuyển đổi số ngẫu nhiên 3 bit do LSFR tạo ra, bộ giải mã Binary thành 7 đoạn được sử dụng, xem Hình 3. Bộ giải mã được xây dựng bằng các LUT 3 bit.

Bước 5: Đơn vị điều khiển

Bộ điều khiển là một bộ phận của thiết bị được thiết kế để khởi động và dừng sau khoảng thời gian 3 giây. Hai chân được cấu hình làm đầu vào và hai nút phải được kết nối từ VDD đến các chân đó. Trong khi nhấn nút "Chạy", thiết bị sẽ liên tục tạo ra các số ngẫu nhiên. Ngay sau khi nút được phát hành, quá trình tạo sẽ dừng lại và LFSR chốt các đầu ra của nó. Bộ giải mã sau đó điều khiển màn hình 7 đoạn. Sau khoảng thời gian 3 giây, Digital Dice sẽ không hoạt động. Thiết bị vẫn được bật nguồn, nhưng vì tất cả các dao động đã được tắt nên mức tiêu thụ hiện tại cực kỳ thấp. Điều này cho phép thiết bị "ghi nhớ" số ngẫu nhiên được tạo gần đây nhất. Nếu nút "Hiển thị Trước" được nhấn, số ngẫu nhiên được tạo cuối cùng sẽ được hiển thị cho đến khi nút được nhả. Vì Digital Dice được thiết kế để thay thế xúc xắc thông thường, LUT12 3-bit được sử dụng để khởi động lại nó khi "0" hoặc "7" xảy ra. Điều này đảm bảo thiết bị sẽ tạo ra một số ngẫu nhiên trong phạm vi từ 1 đến 6.

Bước 6: Cài đặt Macrocell

Đối với mỗi ô macro, cài đặt tham khảo các bảng ở trên.

Kết luận

Digital Dice có thể được sử dụng thay thế cho xúc xắc thông thường trong sòng bạc hoặc khi chơi bất kỳ trò chơi nào khác khi cần xúc xắc. Nó có một bộ tạo entropy liên tục tạo ra các số ngẫu nhiên 3 bit trong khi nút "Chạy" được nhấn. Nó chỉ dừng lại và hiển thị kết quả khi thả nút, do đó yếu tố con người cũng ảnh hưởng đến số ngẫu nhiên được tạo ra. Bốn bộ dao động không đồng bộ cùng với khả năng thay đổi nút nhấn của con người làm cho thiết bị hoàn toàn không thể đoán trước được.