Генератор случайных чисел кубик на микросхемах. Электронный «кубик. Arduino, как явление

Эта поделка реализует электронную версию двух стандартных игральных костей с помощью 14 светодиодов, образующих при свечении аналог двух игральных костей и микроконтроллере PIC12F629. Как и в обычных не электронных костях, например, для игры в "нарды", выдаются два случайных и независимых значения от 1 до 6 одновременно. Расположение светодиодов стилизовано под стандартные кости.

При нажатии на кнопку, в течении 3 сек. выдается очередная комбинация, потом светодиоды гаснут до следующего нажатия кнопки. Если кнопка не нажата в течении 15 секунд, прибор переходит в спящий режим с током потребления не более 1 мкА по тестеру. При последующем нажатии на кнопку, работа устройства продолжается в обычном режиме. У прибора нет выключателя питания, он всегда готов к применению и включается сразу при нажатии кнопки. Простой расчет показывает, что при питании от трех дешевых солевых батареек, заряда хватит на 10000 "бросаний" костей (средний ток при свечении светодиодов - 15 мА). А в спящем режиме он может находиться годы...

В силу ограниченного числа выводов, применена динамическая индикация - каждая "кость" зажигается в течении 10 мс попеременно с другой. Каждая "кость" состоит из светодиодов, собранных в три группы (1, 2 и 4 светодиода), комбинацией свечения которых получаются все шесть значений. Одноименные группы соединены вместе и подключены к портам GP0 - GP2 микроконтроллера через токоограничительные резисторы R2-R4. Все светодиоды, кроме D4 и D11, включены попарно последовательно. В цепи D4, D11 (здесь не два последовательных, а один светодиод в группе) для выравнивания яркости свечения разных групп при напряжении питания 3.5 - 4.7 В, введены диоды VD1 и VD2. С той же целью сопротивление резистора R2 уменьшена в два раза (в группе две параллельных цепочки светодиодов). Объединенные катоды светодиодов, образующих каждую "кость", подключены соответственно к портам GP4 и GP5. Частота динамической индикации - 50 Гц. Кнопка S1 подключена к входу GP3, сконфигурированному как обычный вход.

Случайность выдаваемых значений обеспечивается следующим образом. Таймер TMR1 тактируется частотой 1 Мгц, а значит переполняется раз в 0.065 сек. При нажатии кнопки, фиксируется состояние таймера и оно абсолютно случайно из-за субъективного характера периодичности нажатия кнопки. Значение одной "кости" вычисляется из младшего байта таймера, а другой - из старшего.

Прибор питается от трех элементов АА, напряжением 4.5 В. Свечение светодиодов остается достаточно ярким до напряжения батареи в 3.5 В. Из-за дороговизны и дефицитности стабилизаторов с собственным потреблением в единицы микроампер, было решено применить непосредственное подключение прибора к батарее питания. Это приводит к некоторому снижению яркости в конце срока ее службы, но позволяет получить сверхнизкое потребление тока в режиме ожидания.

Прибор собран на печатной плате размерами 50мм на 60мм.

Светодиоды применены диаметром 3 мм, так как они визуально ярче и больше похожи на точки игральных костей. VD1, VD2 типа КД521. На плате предусмотрено место для непосредственного впаивания тактовой кнопки. В случае применения выносной кнопки, она подключается к плате двумя отрезками проводов.

Исходный код написан и откомпилирован в среде . Исходный код, прошивка, проект и чертеж платы приведены во вложении.

P.S. Всякие моргания на видео - результат биений частот камеры и ДИ. В реале все стабильно.

Список радиоэлементов

Известно немало игр, в которых, например, число очков, набранных игроком. определяется броском игрального кубика. Нетрудно сделать и электронный «кубик» генератор случайных чисел. Схемы таких генераторов и описания встречаются в радиолюбительской литературе.

В последнее время получила популярность игровая система «Эпоха битв». Для неё в масштабе 1:72 выпускаются фигурки воинов наиболее интересных исторических эпох, осадные орудия, элементы местности и крепостей Теперь игрок может, с известной долей исторического реализма, попробовать себя на месте Мильтиада или какого-нибудь из наполеоновских маршалов.

Правила «Эпохи битв» довольно сложны Вероятность многих событий - попадания или промаха лучника, пробития доспехов и т.п. определяется с помощью двадцатигранного (!) кубика. Заменить его в случае потери или порчи затруднительно. К тому же, когда кубик оказывается на мягкой поверхности (например на ковре), чётко определить его верхнюю грань становится не так-то просто. Кроме того, для ряда целей в игре используется и классический шестигранный кубик. Всё это и побудило меня разработать конструкцию электронного «кубика», способного работать как 20-, так и как 6-гранный.

Однако реализация этой, простой на первый взгляд задачи далась не просто. Требуемые результаты были достигнуты только на четвёртом варианте устройства, который и предлагается вниманию читателей. Думаю, конструкция будет интересна и удобна радиоэлектронщикам - любителям настольных сражений.

Принцип действия устройства традиционный: на элементах D1.3, D1.4 собран задающий мультивибратор с частотой в несколько килогерц. При нажатии на кнопку S1 на вывод 5 элемента D1.2 подаётся высокий логический уровень, и импульсы мультивибратора проходят на счётчик D2. При отпускании кнопки счётчик останавливается в каком-то случайном положении, которое и индицируется. Для передачи чисел до 20 необходимо 5 двоичных разрядов, большинство же ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) счётчиков четырёхразрядные. Поэтому здесь применена КМОП микросхема К176ИЕ2. Этот счётчик экономичен, имеет в двоичном режиме счёта как раз 5 разрядов. а умеренное быстродействие обеспечивает хорошую помехоустойчивость. Для справки об управляющих входах микросхемы D2. На них поданы логические 1. Вход Е (выв. 2) - переключатель «счёт/загрузка», выбран режим счёта. Вход 2/10 (выв. 1) - переключатель двоичного или десятичного режима счёта, выбран двоичный режим.

1 - лицевая панель; 2 - декоративная накладка; 3 - светодиод (20 шт.); 4 - печатная плата; 5 -Z-образная скоба установки включателя (стальная пластина s1); 6 - крепление платы и скобы к корпусу (болт М3 с гайкой, 2 компл.); S1 - включатель; S2 - переключатель режимов

Большинство подобных устройств использует классический вывод на цифровые индикаторы. Однако он создаёт немало проблем, в частности из-за того, что там счёт начинается с 0, а не с 1, как это принято в игровых кубиках. Громоздкой получается и схема выбора диапазонов счёта. Поэтому пришлось остановиться на позиционной индикации. Но применённая микросхема дешифрирует только А двоичных разряда и, соответственно, имеет 16 выходных каналов. Как же быть с числами от 17 до 20? Классическое решение - поставить ещё один дешифратор громоздко и неэкономично, а главное - выходы КМОП счётчика просто-напросто не потянут сразу два адресных входа «дубовых» ТТЛ микросхем. А что, если использовать дешифратор D3 «по второму разу»? Благодаря элементу D1.1 мы имеем старший разряд адреса, как в прямом, так и в инверсном виде Теперь уже просто, с помощью транзисторов VT1, VТ2, включить нужную группу светодиодов. в зависимости от диапазона чисел. Этих групп три: HL 1-6 работают при 0 в пятом двоичном разряде, HL 17-20 - при 1, ну а на HL 7-16 питание можно подавать постоянно. Величина тока через светодиоды определяется резисторами R6, R8, R9. В устройстве он составляет около 7 мА. Это обеспечивает достаточную яркость индикации и в то же время не перегружает даже маломощную ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с барьером Шоттки) микросхему К155ИДЗ. При использовании светодиодов нового поколения на гетероструктурах сопротивления упомянутых резисторов можно увеличить вдвое-втрое.

Выбор режима осуществляется переключателем S2. Как только счёт доходит до «запрещённых» 7 или 21 очка, через R11 на вход каскада на VT3 поступает лог. 0. Сигнал инвертируется, и подаётся вход сброса счётчика. Помимо логической функции каскад на VT3 выполняет и ещё одну функцию. Дело в том, что одной из проблем при совместной работе КМОП и ТТЛ микросхем является недостаточно высокое напряжение логической 1 последних. Здесь же оно усиливается практически до напряжения питания. В логике работы этого узла есть ещё одна особенность: в принятой системе дешифрации число 21 «отражается» на число 5, что может привести к преждевременному сбросу счётчика. Поэтому в 20-гранном режиме на VT3 через R10 подаётся инвертированный пятый разряд счётчика. Благодаря этому, при числах, меньших 16, транзистор открывается - и на входе сброса, счётчика будет лог.0. независимо от других сигналов. Во время отсчёта (при нажатой кнопке S1) светодиоды выбранного диапазона слегка подсвечиваются импульсами тока, «пробегающими» по ним Это позволяет убедиться в исправности схемы и всех светодиодов.

При использовании двухрежимного электронного кубика возможна следующая ошибка, работа в 6-гранном режиме, когда нужен 20-гранный. В результате может получиться, что мощная баллиста категорически откажется пробивать доспехи пехотинцев. Поэтому необходима эффективная индикация 6-гранного режима. Никакие ухищрения с цифровыми индикаторами не могут исключить ошибку по рассеянности. В предлагаемой же конструкции индикация 6-гранного режима осуществляется светодиодом HL7, являющимся своею рода визуальным ограничителем включённого диапазона отсчёта. Не заметить, что вместо одного искомого горят сразу два светодиода, невозможно, и ото - ещё одно достоинство принятой позиционной системы индикации. Чтобы не закоротить на землю выв. 7D3, он отделён от переключателя диодом.

Стабилизатор напряжения питания 5В (микросхема DА1) установлен непосредственно на плате устройства. Благодаря этому, для питания устройства можно использовать практически любые сетевые адаптеры с выходным напряжением в пределах 9 - 12 В, благо потребляемый ток не превышает 80 мА. Приемлемый вариант - 2 - 3 батареи 336, соединённые последовательно. Но в этом случае в конструкцию надо будет ввести выключатель питания.

О деталях: транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серий КТ361, КТ203, VТ3 - n-p-n структуры, серий КТ315, КТ301, КТ312. Микросхема К176ЛА7 заменима на К561ЛА7. D3 - 155-й или 1533-й серии. Такие замены не требуют изменения разводки печатного монтажа. Только К1533ИДЗ может быть в более узком корпусе, но расположение выводов то же.

Однако может статься, что приобретение нужных микросхем окажется затруднительным. Практически вся продаваемая сейчас в магазинах «логика» - 1988 - 1992 гг. выпуска, и эти запасы кончаются. Остаётся заменять микросхемы на другие, аналогичного назначения. Так, в качестве D2 можно применить микросхему К176ИЕ1 - незатейливый 6-разрядный двоичный счётчик. В качестве D1 - микросхему с тремя элементами И-НЕ. В этом случае элемент D1.2 исключается, сигнал разрешения счёта заводится на один из входов D1.3. Применение D1.2 хорошо тем, что он ещё и формирует импульсы мультивибратора. Но счётчики будут работать и в таком сокращённом варианте схемы.

Напоминаю о необходимости соблюдения правил монтажа полупроводниковых приборов: КМОП микросхемы следует хранить завёрнутыми в фольгу, паять низковольтным паяльником с заземленным жалом. Особенно это касается микросхем ранних разработок, когда конструкторы неохотно шли на установку элементов защиты из-за снижения быстродействия В случаях применения паяных или в чём-то подозрительных микросхем используйте панельки. Светодиоды, особенно в пластмассовом корпусе, паять следует не ближе 10 мм от корпуса, желательно с использованим дополнительного теплоотвода.

Переключатель S2 – любой с тремя группами контактов на переключение. В рассматриваемом устройстве применены 2 кнопки П2К с зависимой фиксацией. Его контакты-штырьки с одной стороны укорачиваются. Кнопка S1 - типа КМ 1-1 или ей подобная. Подбор цветов светодиодов (например, первые 6 -другого цвета) читатели могут произвести по своему усмотрению. Конденсаторы С3, С4 - любые керамические, подходящие по габаритам.

Конструкция. Поскольку в устройстве не использовались супертехнологии вроде фотолитографии и металлизации отверстий, то развести все проводники печатным монтажом не удалось Оставшиеся соединения - 3 и 4 разряды распаивались монтажным проводом (удобнее всего МГТФ). На остро заточенном пинцете формируется колечко и надевается на вывод микросхемы. Остаётся только прикоснуться к нему паяльником. Аналогично большинство проводов к светодиодам также припаяно непосредственно к выводам D3, тем более, что индикаторы в корпусе устройства находятся со стороны фольги.

К DА1 прикручен радиатор из небольшой алюминиевой пластинки. В корпусе напротив него желательно сделать вентиляционные отверстия. Что касается корпуса и лицевой панели электронного «кубика», то они выполнены из коробочек, вырезанных из задней пластмассовой стенки старого телевизора.

Плата расположена деталями вниз и крепится к корпусу с помощью прямоугольной стойки и двух болтов М3 с потайными головками. Эту стойку, как и стойки крепления S2, лучше сделать из полистирола, что позволит приклеить их к корпусу. После этого к плате двумя гайками прикручивается металлическая скоба с кнопкой S1. Кнопка расположена так, что при нажатии на корпус она срабатывает.

Убедитесь в отсутствии заливов припоя и замыканий между дорожками. Проверьте полярность всех светодиодов. Правильно смонтированное из исправных деталей устройство не требует налаживания. Окончательную проверку правильности сборки и функционирования устройства можно провести очень эффектно: подключите параллельно С1 конденсатор ёмкостью около 0,33 мкФ. Нажмите S1 Если все собрано правильно. то вы сможете наблюдать красивый эффект бегущих огней в диапазоне, выбранном переключателем S2.

Лицевая панель прибора покрашена золотистой эмалью металлик под бронзу и стилизована под древнегреческий щит - гоплон.

Да поможет вам Афина Паллада (греческая мифическая богиня войны и победы, а также мудрости, знаний, искусств и ремёсел) в техническом творчестве и в бою!

А. ЛИСОВ. г. Иваново

• 20.09.2014

  Предлагаемый автогенераторный ИИП (импульсный источник питания) имеет малые габариты и высокий КПД. Его особенностью является то, что магнитопровод импульсного трансформатора работает с заходом в область насыщения. При проектировании автогенераторных ИИП в большинстве случаев мощный трансформатор используют в линейном режиме, а маломощный переключательный — в режиме насыщении магнитопровода. Отдельные обмотки этих …

• 17.03.2017

  Схема мультивибратора на элементах И-НЕ показана на рисунке 1. Схема имеет два состояния: в одном состоянии элемент DD1.1 закрыт, а DD1.2 открыт, в другом — все происходит наоборот. Например, если элемент DD1.1 закрыт, DD1.2 открыт, при этом конденсатор С2 заряжается выходным током элемента DD1.1, протекающим через резистор R2. Напряжение на …

• 22.06.2015

  Шунты измерительные стационарные взаимозаменяемые 75ШИС (далее - шунты), номинальным падением напряжения 75 мВ предназначены для расширения диапазонов измерений показывающих регистрирующих приборов постоянного тока, применяемых на различных объектах сферы обороны, безопасности промышленности. ОПИСАНИЕ Конструктивно шунты выполнены виде перемычек манганина, соединенных методом пайки наконечниками из латуни или меди, укрепленных на пластмассовом основании …

• 06.10.2014

  Это простой индикатор уровня сигнала для звуковоспроизводящей аппаратуры, схема адаптирована к различным потребностям пользователей. Может быть адаптирована к различным уровням входного сигнала- TR1 (регулировка уровня входного напряжения), TR2 (регулировка усиления). Принцип работы: после усиления ОУ на TL017 сигнал выпрямляется диодами D1-D2 (в дальнейшем используется только положительная полуволна сигнала), далее сигнал …

Введение

Я всегда хотел создать электронную, светодиодную игральную кость так, чтобы она отличалась от других устройств, доступных в сети Интернет. Кроме того, я задумал так, чтобы кость активировалась встряхивающим движением! Многие современные смартфоны имеют встроенный акселерометр, который позволяет комфортно играть в игры с использованием кубиков или костей. Игральная кость двигается, когда вы встряхиваете смартфон.

Мое устройство будет работать на том же принципе, только без использования дорогостоящих акселерометров.

Список компонентов
Резистор R1 500 Ом
Резистор R2 500 Ом
Резистор R3 500 Ом
Резистор R4 500 Ом
Резистор R5 500 Ом
Резистор R6 500 Ом
Резистор R7 500 Ом
Резистор R8 10 кОм
Конденсатор C1 100 нФ
Плоские светодиоды с 1 по 7 5 мм
Пищалка Piezo HPE-120
ИС1 PIC микроконтроллер 16F688 от Microchip
Выключатель S1 Стандартный вкл/выкл выключатель

Дополнительные компоненты:
Корпус
Отсек для батареек AAA x2
Печатная плата
Пружина, винты и провода
Hex программа для загрузки в микроконтроллер

Печатная плата

В данном проекте используется односторонняя печатная плата размером 31.27 мм x 42.25 мм.

Вид сверху с компонентами

Вид снизу

Я использовал две батарейки типа AAA для подачи напряжения питания 3 В на компоненты схемы и светодиоды.

Триггер

Триггер представляет собой механическое устройство, реагирующее на встряхивающее движение. Один контакт подключен к пружине, а второй к проводнику. К концу пружины прикреплен винт, который действует как противовес. При размещении корпуса устройства на боковую сторону, пружина обладает достаточным усилием, чтобы не деформироваться под собственным весом. При встряхивании происходит перемещение пружины и соприкосновение с контактом, замыкающим цепь. Так микроконтроллер определяет, что кость подбрасывалась.


Для надежного закрепления пружины используйте небольшое количество полиморфного материала. Это придаст устройству законченный вид.

Программа в формате Hex

Hex код программы необходимо записать в память микроконтроллера перед его установкой на печатную плату.

Фьюзы OSC и MCLR необходимо установить следующим образом:
INTOSCIO - вкл
MCLR - выкл

Тестирование

Включите устройство. При этом произойдет инициализация микроконтроллера и срабатывание светодиодов.

Потрусите корпус устройства. Светодиоды начнут перемигиваться, как при броске настоящей игральной кости. Окончательное число высветится, когда пьезодинамик издаст звуковой сигнал. Для следующего хода просто повторно встряхните игральную кость.
https://www.youtube.com/watch?v=4C1OYN87syc&x-yt-ts=1422579428&x-yt-cl=85114404&feature=player_embedded
Заключение

Это легко повторяемое и дешевое устройство. Вы можете его использовать для множества настольных игр.

Кости – одна из древнейших игр в мире, которая насчитывает тысячелетия. Их изначально делали из костей животных, а если верить мифам и легендам, еще и костей человека, отсюда и происходит их название и определенная мистическая аура. В кости играли в Древнем Египте, Риме, Индии, откуда они с развитием торговых и культурных связей проникли в Западный мир. Сегодня самым популярным вариантом игры в кости является крэпс – в него играют как дома, так и в казино, в том числе онлайн-казино. Всего же существует несколько десятков разновидностей этой игры.

Основной принцип игры простой и всем понятен – игроки бросают кости, сумма выпавших очков на костях подсчитывается. Сами по себе игральные кости используются в самых разных настольных играх, заставляя выполнять различные действия на карте. И, конечно, без них не обходится ни одно казино мира. Однако чтобы поиграть в кости можно использовать различные программы и приложения, такие как наш кубик онлайн.

Как бросить кости онлайн?

Что делать, если под рукой не оказалось игральных костей или кто-то любит жульничать с ними? легко решает эту проблему, ведь здесь выбрасывает кости компьютерная программа, и подтасовать результат ее работы невозможно. Цифры от 1 до 6 выпадают случайным образом.

Кроме того, наш симулятор кубика способен на многое, ведь мы разработали множество дополнительных его вариаций. Помимо классического кубика с шестью гранями, у нас есть вариации из четырех, восьми, десяти и даже двадцати сторон, которые были бы просто невозможны в реальной жизни. А такие виртуальные кости способны серьезно разнообразить обычные игры.

Чтобы бросить кубик онлайн на нашем сайте, вам необходимо сделать три простых действия:

1. Выбрать тип кубика – с гранями от четырех до двадцати;
2. Задать количество кубиков – от одного до двадцати;
3. Нажать на кнопку «Бросить кубики».

Онлайн кости имеют множество преимуществ:

• - во-первых, они всегда будут под рукой, главное, иметь доступ к интернету;
• - во-вторых, они не рискуют потеряться, закатиться под диван;
• - в-третьих, они исключают риск мошенничества, поскольку в отличие от обычных кубиков, которые могут падать на грань, всегда дают однозначный результат.

Игральный кубик онлайн – занятное развлечение, способствующее отчасти развитию интуиции. С помощью нашего сервиса вы сможете бросать кости онлайн с большим удобством.