DIY ลูกเต๋าดิจิตอล: 6 ขั้นตอน

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

คำแนะนำนี้อธิบายวิธีออกแบบ Digital Dice ซึ่งเป็นตัวสร้างตัวเลขสุ่มที่แท้จริงตั้งแต่ 1 ถึง 6 อุปกรณ์นี้สามารถใช้แทนลูกเต๋าที่ใช้กันทั่วไปได้ มีจอแสดงผล LED 7 ส่วน 1 หลักและปุ่มสองปุ่ม: "เรียกใช้" และ "แสดงก่อนหน้า" Digital Dice สามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ CR2032 เพียงก้อนเดียว ไม่มีสวิตช์เปิดเครื่องเนื่องจากสิ้นเปลืองพลังงานเพียงเล็กน้อยเมื่อไม่ได้ใช้งาน

ด้านล่างนี้ เราได้อธิบายขั้นตอนที่จำเป็น ทำความเข้าใจว่าชิป GreenPAK ได้รับการตั้งโปรแกรมเพื่อสร้างลูกเต๋าดิจิทัลอย่างไร อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการเพียงแค่ผลลัพธ์ของการเขียนโปรแกรม ให้ดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ GreenPAK เพื่อดูไฟล์การออกแบบ GreenPAK ที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว เสียบ GreenPAK Development Kit เข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณและกดโปรแกรมเพื่อสร้าง IC แบบกำหนดเองเพื่อควบคุม Digital Dice ของคุณ

ขั้นตอนที่ 1: สถาปัตยกรรมอุปกรณ์

การออกแบบประกอบด้วยบล็อกต่อไปนี้:

• เครื่องกำเนิดเอนโทรปี
• การลงทะเบียนเปลี่ยนคำติชมเชิงเส้น
• ตัวถอดรหัสไบนารีถึง 7 ส่วน
• หน่วยควบคุม
• การตั้งค่า Macrocell

ขั้นตอนที่ 2: เครื่องกำเนิดเอนโทรปี

เครื่องกำเนิดเอนโทรปีสร้างขึ้นจากออสซิลเลเตอร์แบบอะซิงโครนัสสี่ตัว สองรายการถูกสร้างขึ้นโดยใช้ LUT วงปิดแบบกลับด้านที่มีความล่าช้า (1 MHz และ 6.5 MHz) อีกสองตัวคือ OSC1 ของ GreenPAK (2.048 MHz พร้อมกับหารด้วย 3) และ OSC2 (25 MHz หารด้วย 2)

การป้อนสัญญาณนาฬิกาแบบอะซิงโครนัสไปยังเกท XNOR ก็เพียงพอแล้วที่จะรับสัญญาณที่คาดเดาไม่ได้จากเอาต์พุต (สัญญาณรบกวนหรือเอนโทรปี) แต่มาโครเซลล์ภายใน SLG46826V ช่วยให้สามารถสร้างโซลูชันที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นได้ การใช้ออสซิลเลเตอร์และ DFF อีกหนึ่งตัวทำให้เราได้สัญญาณแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 3: การลงทะเบียน Shift คำติชมเชิงเส้น

LFSR แบบ 3 บิตสร้างขึ้นโดยใช้ DFF สามตัวและเกต XNOR หนึ่งช่อง บล็อกนี้ที่มีนาฬิกาอินพุตแต่ละตัวสร้างตัวเลขสุ่มหลอก 3 บิต ที่นี่ แทนที่จะเป็นพัลส์นาฬิกา สัญญาณรบกวนจะเข้าสู่อินพุตของ LFSR ทำให้เกิดตัวเลข 3 บิตแบบสุ่มอย่างแท้จริง

ขั้นตอนที่ 4: ตัวถอดรหัสไบนารีถึง 7-Segment

ในการแปลงตัวเลขสุ่ม 3 บิตที่สร้างโดย LSFR จะใช้ตัวถอดรหัสไบนารีเป็น 7 ส่วน ดูรูปที่ 3 ตัวถอดรหัสสร้างจาก LUT แบบ 3 บิต

ขั้นตอนที่ 5: หน่วยควบคุม

ชุดควบคุมเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อเริ่มต้นและหยุดหลังจากผ่านไป 3 วินาที มีการกำหนดค่าพินสองพินเป็นอินพุตและต้องเชื่อมต่อสองปุ่มจาก VDD กับพินเหล่านั้น ในขณะที่กดปุ่ม "เรียกใช้" อุปกรณ์จะสร้างตัวเลขสุ่มอย่างต่อเนื่อง ทันทีที่ปล่อยปุ่ม การสร้างจะหยุดและ LFSR จะล็อคเอาท์พุต ต่อมาตัวถอดรหัสจะขับเคลื่อนจอแสดงผล 7 ส่วน หลังจากผ่านไป 3 วินาที Digital Dice จะไม่ทำงาน อุปกรณ์ยังคงเปิดอยู่ แต่เนื่องจากปิดการสั่นทั้งหมดแล้ว การสิ้นเปลืองกระแสไฟจึงต่ำมาก ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ "จำ" หมายเลขสุ่มที่สร้างล่าสุด หากกดปุ่ม "แสดงก่อนหน้า" หมายเลขสุ่มที่สร้างล่าสุดจะแสดงขึ้นจนกว่าจะปล่อยปุ่ม เนื่องจาก Digital Dice ได้รับการออกแบบมาเพื่อแทนที่ลูกเต๋าปกติ LUT12 แบบ 3 บิตจึงใช้เพื่อรีสตาร์ทเมื่อ "0" หรือ "7" เกิดขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์จะสร้างตัวเลขสุ่มในช่วง 1 ถึง 6

ขั้นตอนที่ 6: การตั้งค่า Macrocell

สำหรับแต่ละ macrocell การตั้งค่าอ้างอิงถึงตารางด้านบน

บทสรุป

Digital Dice สามารถใช้แทนลูกเต๋าปกติในคาสิโนหรือเมื่อเล่นเกมอื่น ๆ ที่จำเป็นต้องใช้ลูกเต๋า มีเครื่องกำเนิดเอนโทรปีที่สร้างตัวเลขสุ่ม 3 บิตอย่างต่อเนื่องในขณะที่กดปุ่ม "เรียกใช้" จะหยุดและแสดงผลเมื่อปล่อยปุ่มเท่านั้น ดังนั้นปัจจัยมนุษย์จึงส่งผลต่อตัวเลขสุ่มที่สร้างขึ้นด้วย ออสซิลเลเตอร์แบบอะซิงโครนัสสี่ตัวพร้อมกับความแปรปรวนของปุ่มกดของมนุษย์ทำให้อุปกรณ์คาดเดาไม่ได้อย่างสมบูรณ์และน่าพอใจ