Dés numériques DIY : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce Instructable décrit comment concevoir Digital Dice, un véritable générateur de nombres aléatoires de 1 à 6. Cet appareil peut être utilisé à la place d'un dé couramment utilisé. Il dispose d'un affichage LED à 1 chiffre et 7 segments et de deux boutons: « Exécuter » et « Afficher le précédent ». Le Digital Dice peut être alimenté par une seule pile CR2032. Il n'a pas d'interrupteur de mise sous tension en raison d'une consommation d'énergie négligeable lorsqu'il est inactif.

Ci-dessous, nous avons décrit les étapes nécessaires pour comprendre comment la puce GreenPAK a été programmée pour créer les dés numériques. Cependant, si vous souhaitez simplement obtenir le résultat de la programmation, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK déjà terminé. Branchez le kit de développement GreenPAK à votre ordinateur et appuyez sur programme pour créer le circuit intégré personnalisé pour contrôler votre dé numérique.

Étape 1: Architecture de l'appareil

La conception se compose des blocs suivants:

• Générateur d'entropie
• Registre à décalage de rétroaction linéaire
• Décodeur binaire à 7 segments
• Unité de contrôle
• Paramètres des macrocellules

Étape 2: Générateur d'entropie

Le générateur d'entropie est constitué de quatre oscillateurs asynchrones. Dont deux sont construits à l'aide d'une LUT en boucle fermée inversée avec retard (1 MHz et 6,5 MHz). Deux autres sont l'OSC1 de GreenPAK (2,048 MHz avec une division par 3) et l'OSC2 (25 MHz divisé par 2).

L'entrée de quelques signaux d'horloge asynchrones à la porte XNOR suffit pour obtenir un signal imprévisible sur sa sortie (bruit ou entropie). Mais les macrocellules du SLG46826V permettent de créer des solutions encore plus compliquées. En utilisant un autre oscillateur et DFF, nous obtenons un signal complètement aléatoire.

Étape 3: Registre de décalage de rétroaction linéaire

Le LFSR 3 bits est construit à l'aide de trois DFF et d'une porte XNOR. Ce bloc avec chaque horloge d'entrée génère un nombre pseudo-aléatoire de 3 bits. Ici, au lieu d'une impulsion d'horloge, le signal de bruit entre dans l'entrée du LFSR, générant un vrai nombre aléatoire de 3 bits.

Étape 4: Décodeur binaire à 7 segments

Afin de convertir le nombre aléatoire à 3 bits généré par le LSFR, le décodeur binaire à 7 segments est utilisé, voir Figure 3. Le décodeur est constitué de LUT à 3 bits.

Étape 5: Unité de contrôle

L'unité de commande est une partie du dispositif conçue pour le démarrer et l'arrêter après la période de 3 secondes. Deux broches sont configurées comme entrées et deux boutons doivent être connectés du VDD à ces broches. Lorsque le bouton « Exécuter » est enfoncé, l'appareil génère en permanence des nombres aléatoires. Juste après le relâchement du bouton, la génération s'arrête et LFSR verrouille ses sorties. Le décodeur pilote ensuite un afficheur 7 segments. Après une période de 3 secondes, le Digital Dice devient inactif. L'appareil est toujours sous tension, mais comme toutes les oscillations ont été désactivées, la consommation de courant est extrêmement faible. Cela permet à l'appareil de "se souvenir" du dernier nombre aléatoire généré. Si le bouton "Afficher le précédent" est enfoncé, le dernier nombre aléatoire généré sera affiché jusqu'à ce que le bouton soit relâché. Étant donné que Digital Dice est conçu pour remplacer les dés habituels, le LUT12 à 3 bits est utilisé pour le redémarrer lorsque "0" ou "7" se produit. Cela garantit que l'appareil générera un nombre aléatoire compris entre 1 et 6.

Étape 6: Paramètres des macrocellules

Pour chaque macrocellule, les paramètres se réfèrent aux tableaux ci-dessus.

Conclusion

Les dés numériques peuvent être utilisés en remplacement des dés habituels dans les casinos ou lors de tout autre jeu nécessitant des dés. Il dispose d'un générateur d'entropie qui génère constamment des nombres aléatoires de 3 bits lorsque le bouton "Exécuter" est enfoncé. Il s'arrête et affiche le résultat uniquement lorsque le bouton est relâché, de sorte que le facteur humain affecte également le nombre aléatoire généré. Quatre oscillateurs asynchrones ainsi que la variabilité du bouton-poussoir humain rendent l'appareil complètement et souhaitablement imprévisible.