CPE 133 โครงการสุดท้ายทศนิยมเป็นไบนารี: 5 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

เลขฐานสองเป็นหนึ่งในสิ่งแรกที่นึกถึงเมื่อนึกถึงตรรกะดิจิทัล อย่างไรก็ตาม เลขฐานสองอาจเป็นแนวคิดที่ยากสำหรับผู้ที่เพิ่งเริ่มใช้

โปรเจ็กต์นี้จะช่วยให้ผู้ที่ทั้งมือใหม่และมีประสบการณ์กับหลักเลขฐานสองแปลงเลขทศนิยม ผ่านการสร้างเกม เราจะทดสอบผู้ใช้เกี่ยวกับทักษะการแปลงของพวกเขา เกมนี้จะดำเนินการบนกระดาน Basy3 และตั้งโปรแกรมใน Verilog

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น

ต้องใช้วัสดุต่อไปนี้เพื่อสร้างเกมการแปลงทศนิยมเป็นไบนารี:

• ซอฟต์แวร์ Xilinx Vivado Design Suite
• บอร์ด Digilent Basy3 FPGA
• สาย USB เป็น Micro USB

ขั้นตอนที่ 2: การตั้งค่า LFSR (รีจิสเตอร์คำติชมเชิงเส้น)

LFSR (Linear Feedback Shift Register) เป็นโมดูลที่ใช้สร้างตัวเลข "สุ่ม"

LFSR ไม่ได้สุ่มโดยสมบูรณ์เนื่องจากสร้างตัวเลขสุ่มหลอกซึ่งเป็นกระบวนการสร้างตัวเลขที่ปรากฏแบบสุ่มแต่ไม่ใช่

LFSR คือ shift register ซึ่งบิตอินพุตเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นตรงของสถานะก่อนหน้า ซึ่งหมายความว่า LFSR จะวนผ่านชุดตัวเลขที่จำกัด โดยเฉพาะสำหรับเกมนี้ LFSR จะใช้เพียง 8 บิตเพื่อจำกัดจำนวนทศนิยมที่สามารถสร้างเป็น 255

ปุ่ม L (btnL) ใช้เพื่อรีเซ็ตหมายเลขบน LFSR

โมดูล LFSR นี้ไม่ได้สร้างขึ้นโดยผู้ผลิตเกมนี้ โมดูล LFSR สร้างขึ้นโดย John Knight ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัย Carleton ลิงค์สำหรับโมดูลของเขาอยู่ด้านล่าง

www.doe.carleton.ca/~jknight/97.478/97.478_…

ขั้นตอนที่ 3: การตั้งค่าการแสดงเซเว่นเซกเมนต์

การแสดงผลแบบ Seven-Segment ใช้กับบอร์ด Basy3 และฮาร์ดแวร์อื่นๆ เพื่อแสดงอักขระที่เป็นตัวอักษรและตัวเลขคละกัน

โมดูลการแสดงผลเจ็ดส่วนที่ใช้ในเกมนี้แปลงเลขฐานสองเป็นเลขฐานสิบและแสดงเป็นเลขฐานสิบ

ด้วยการใช้โมดูล LFSR ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ หมายเลขที่สร้างแบบสุ่มจะถูกส่งออกไปยังจอแสดงผล Seven-Segment

โมดูลการแสดงผลเจ็ดส่วนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยผู้ผลิตเกมนี้ โมดูลการแสดงผล Seven-Segment จัดทำโดยศาสตราจารย์ Joseph Callenes-Sloan จาก California Polytechnic State University pdf สำหรับโมดูลที่แนบมาด้านล่าง

ขั้นตอนที่ 4: การสร้างโมดูลเกม

สร้างโมดูลเกม (หลัก)

โมดูลนี้จะใช้โมดูล LFSR เพื่อสร้างตัวเลขสุ่ม แล้วส่งออกไปยังจอแสดงผล Seven-Segment

จากนั้นโมดูลจะใช้บล็อกที่รีเซ็ตหมายเลขสุ่มเสมอ สิ่งนี้ทำงานบนขอบบวกของปุ่ม R (btnR) ซึ่งหมายความว่าจะทำงานเมื่อกดปุ่ม R เท่านั้น

บล็อกที่สองจะทำงานบนขอบบวกของนาฬิกาเสมอ (clk) หากกดปุ่ม C (btnC) จะเป็นการตรวจสอบว่าตัวเลขบนจอแสดงผล Seven-Segment เหมือนกับหมายเลขอินพุตจากสวิตช์ (sw) หรือไม่ บล็อกนี้จะยกแฟล็ก (ตั้งค่าแฟล็กรีจิสเตอร์ (แฟล็ก) เป็น 1) และเปลี่ยนสาย messageVal ตามว่าผู้ใช้ชนะหรือแพ้

บล็อกที่สามเสมอยังทำงานบนขอบบวกของนาฬิกา หากธงถูกยกขึ้น มันจะตั้งค่า ssegInputVal เป็นสาย messageVal บนจอแสดงผล Seven-Segment หากไม่ยกแฟล็ก มันจะส่งออกตัวเลขสุ่มต่อไป (randomVal)

ขั้นตอนที่ 5: เล่นเกม

คำแนะนำ:

• ผู้ใช้จะกดปุ่ม R เพื่อสร้างเกมใหม่ หรือเปลี่ยนหมายเลขบนจอแสดงผล Seven-Segment
• ผู้ใช้จะพลิกสวิตช์ 8 ตัวแรกขึ้น (1) หรือลง (0) เพื่อป้อนแทนเลขฐานสอง
• ปุ่ม C จะใช้ตรวจสอบว่าผู้ใช้ชนะหรือแพ้
• หากผู้ใช้ชนะ '111' จะปรากฏบนจอแสดงผล Seven-Segment
• หากผู้ใช้ทำหาย '0' จะแสดงบนจอแสดงผลเจ็ดส่วน
• ในการเริ่มเกมใหม่ สามารถกดปุ่ม R ได้ตลอดเวลา