Dadi digitali fai da te: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo Instructable descrive come progettare Digital Dice, un vero generatore di numeri casuali da 1 a 6. Questo dispositivo può essere utilizzato al posto di un dado comunemente usato. Ha un display LED a 7 segmenti a 1 cifra e due pulsanti: "Esegui" e "Visualizza precedente". Il Digital Dice può essere alimentato da una singola batteria CR2032. Non ha un interruttore di accensione a causa del consumo energetico trascurabile quando è inattivo.

Di seguito abbiamo descritto i passaggi necessari per capire come è stato programmato il chip GreenPAK per creare i dadi digitali. Tuttavia, se desideri solo ottenere il risultato della programmazione, scarica il software GreenPAK per visualizzare il file di progettazione GreenPAK già completato. Collega il kit di sviluppo GreenPAK al tuo computer e premi il programma per creare l'IC personalizzato per controllare i tuoi dadi digitali.

Passaggio 1: architettura del dispositivo

Il progetto è composto dai seguenti blocchi:

• Generatore di entropia
• Registro di spostamento del feedback lineare
• Decodificatore da binario a 7 segmenti
• Unità di controllo
• Impostazioni macrocella

Passaggio 2: generatore di entropia

Il generatore di entropia è costituito da quattro oscillatori asincroni. Due dei quali sono costruiti utilizzando una LUT ad anello chiuso invertito con ritardo (1 MHz e 6,5 MHz). Altri due sono OSC1 di GreenPAK (2,048 MHz insieme a una divisione per 3) e OSC2 (25 MHz diviso per 2).

L'immissione di alcuni segnali di clock asincroni alla porta XNOR è sufficiente per ottenere un segnale imprevedibile sulla sua uscita (rumore o entropia). Ma le macrocelle all'interno dell'SLG46826V consentono di realizzare soluzioni ancora più complicate. Usando un altro oscillatore e DFF otteniamo un segnale completamente casuale.

Passaggio 3: registro a spostamento di feedback lineare

L'LFSR a 3 bit è costruito utilizzando tre DFF e una porta XNOR. Questo blocco con ogni clock in ingresso genera un numero pseudo-casuale a 3 bit. Qui, invece di un impulso di clock, il segnale di rumore entra nell'ingresso dell'LFSR, generando un vero numero casuale di 3 bit.

Passaggio 4: decodificatore da binario a 7 segmenti

Per convertire il numero casuale a 3 bit generato dall'LSFR, viene utilizzato il decodificatore da binario a 7 segmenti, vedere la Figura 3. Il decodificatore è costituito da LUT a 3 bit.

Passaggio 5: unità di controllo

L'unità di controllo è una parte del dispositivo progettata per avviarlo e arrestarlo dopo il periodo di 3 secondi. Due pin sono configurati come ingressi e due pulsanti devono essere collegati da VDD a quei pin. Mentre viene premuto il pulsante "Esegui", il dispositivo genera continuamente numeri casuali. Subito dopo il rilascio del pulsante, la generazione si interrompe e LFSR blocca le sue uscite. Il decoder pilota successivamente un display a 7 segmenti. Dopo un periodo di 3 secondi, il dado digitale diventa inattivo. Il dispositivo è ancora acceso, ma poiché tutte le oscillazioni sono state disattivate, il consumo di corrente è estremamente basso. Ciò consente al dispositivo di "ricordare" l'ultimo numero casuale generato. Se si preme il pulsante "Visualizza precedente", verrà visualizzato l'ultimo numero casuale generato fino al rilascio del pulsante. Poiché Digital Dice è progettato per sostituire i normali dadi, l'LUT12 a 3 bit viene utilizzato per riavviarlo quando si verifica "0" o "7". Ciò garantisce che il dispositivo genererà un numero casuale compreso tra 1 e 6.

Passaggio 6: impostazioni della macrocella

Per ogni macrocella le impostazioni si riferiscono alle tabelle sopra.

Conclusioni

I dadi digitali possono essere utilizzati in sostituzione dei soliti dadi nei casinò o quando si gioca a qualsiasi altro gioco in cui sono necessari i dadi. Ha un generatore di entropia che genera costantemente numeri casuali a 3 bit mentre viene premuto il pulsante "Esegui". Si ferma e visualizza il risultato solo al rilascio del pulsante, quindi il fattore umano influisce anche sul numero casuale generato. Quattro oscillatori asincroni insieme alla variabilità della pressione dei pulsanti umani rendono il dispositivo completamente e desiderabilmente imprevedibile.