DE19525776A1 - Elektronischer Zufallsgenerator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronischen Zufallsgenerator zum Ermitteln und Anzeigen einer Untermenge von n Zufallszahlen aus einer Menge von m Zahlen nach Zufallsart, wobei m größer als n ist.

Beim allwöchentlich stattfindenden Lotto-Spiel wird die Ziehung mittels eines mechanischen Zufallsgenerators durchgeführt. Dabei werden bekanntlich aus 49 in einem Behälter befindlichen Kugeln, denen jeweils eine Zahl von 1 bis 49 zugeordnet ist, sechs Zahlen mittels einer Zieheinrichtung entnommen, um das Lottospiel 6 aus 49 durchzuführen. Vor der ersten Ziehung werden die Kugeln im mechanischen Zufallsgenerator gemischt und mittels der Zieheinrichtung wird dann eine Kugel, die mit der gezogenen Zahl beschriftet ist, gezogen und aus dem Behälter entfernt. Anschließend wird für den zweiten Ziehvorgang wiederum eine Durchmischung der noch im Behälter befindlichen Kugeln durchgeführt und dann die zweite Ziehung, wie gesagt, durchgeführt. Die Ziehungen werden durchgeführt, bis sechs Zahlen ent­ sprechend sechs Kugeln gezogen worden sind. Es hat sich nun gezeigt, daß bei vielen Spielern des Spiels 6 aus 49 ein Bedürfnis besteht, vor Ausfüllen des Gewinnscheins sechs Gewinnzahlen zufallsmäßig zu bestimmen und die so bestimmten Zahlen im Lottoschein anzukreuzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen elektronischen Zufallsgenerator bereitzustellen, der z. B. sechs Gewinnzahlen aus einer Menge von 49 Zahlen oder allgemein n Zahlen aus einer Menge von m Zahlen zufallsmäßig ermittelt und dessen Aufbau derart platzsparend ist, daß der jeweilige Spieler den Zufallsgenerator ständig mit sich tragen kann.

Diese Aufgabe wird durch den elektronischen Zufallsgenerator gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach hat der erfindungsgemäße Zufallsgenerator zum Ermitteln und Anzeigen einer Untermenge von n unterschiedlichen Zufallszahlen aus einer Menge von m vorgesehenen, unterschiedlichen Zahlen nach Zufallsart, wobei m größer als n ist, folgende Einrichtungen:
eine Steuereinrichtung, die das Ermitteln und die Anzeige der n Zufallszahlen aus der Menge von m Zahlen steuert,

• - einen betätigbaren Auslöseschalter, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist und auf seine Betätigung hin ein Auslösesignal an die Steuereinrichtung ausgibt, die in Antwort auf das Auslösesignal hin ein Ansteuersignal ausgibt,
• - einen Zufallszahlengeber, der nach einem Zufallsprinzip auf das Ansteuersignal von der Steuereinrichtung hin mindestens eine Zufallszahl mit r Stellen aus einer Menge von maximal B^r-1 möglichen Zahlen ermittelt, wobei B die Zahlenbasis ist, die für binäre Zahlen gleich 2 ist,
• - eine Reduktionseinrichtung, die die Menge der maximal möglichen B^r-1 Zahlen auf die Menge mit m Zahlen reduziert und
• - eine Anzeigeeinrichtung, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist und die jede von dem Zufallszahlengeber erzeugte und von der Steuereinrichtung zugeführte Zahl der ermittelten n Zufallszahlen als Dezimalzahl anzeigt.

Der in der Erfindung verwendete Zufallszahlengeber ist vorzugsweise als elektronischer Pseudozufallsgenerator ausgelegt, der als rückgekoppeltes Schieberegi­ ster mit r Stufen aufgebaut ist, das binäre Zufallszahlen jeweils als binäre Zahlen mit r Stellen erzeugt. Die Verwendung eines Pseudozufallsgenerators mit rückgekoppeltem Schieberegister hat den Vorteil, daß der Zufallszahlengeber mit leicht zu integrierenden und damit platzsparenden elektronischen Bausteinen oder als integrierte Schaltung (IC) aufgebaut werden kann und damit wesentlich zu einer platzsparenden Realisierung des elektronischen Zufallsgenerators der Erfindung beiträgt.

Zu einer kleinen Gerätegröße des elektronischen Zufallsgenerators der Erfindung trägt auch bei, daß die Steuereinrichtung im erfindungsgemäßen Zu­ fallsgenerator und die ihr obliegenden Steuerfunktionen bei der Ermittlung von n Zufallszahlen aus einer Menge von m vorgegebenen Zahlen, also die Ermittlung der Gewinnzahlen, mittels eines Mikrocomputers, der vorzugsweise als ein Ein-Chip- Mikrocomputer in hochintegrierter Schaltung, z. B. in energiesparender CMOS Technologie, ausgelegt ist, verwendet werden kann. Solche hochintegrierten, z. B. 8- Bit-Ein-Chip-Mikrocomputer sind in den bekannten Chip-Karten oder Telefonkarten als zentrale Steuereinrichtungen untergebracht.

Der erfindungsgemaße Zufallsgenerator hat eine Reduktionseinrichtung die dafür sorgt, daß der Vorrat an Zahlen wirklich auf die Menge von m unterschiedlichen Zahlen zur Ziehung der n Gewinnzahlen beschränkt wird, um den tatsächlichen Verhältnissen bei dem Lottospiel 6 aus 49, d. h. der obenstehenden erläuterten Gewinnzahlenziehung, möglichst nahezukommen.

Die Reduktionseinrichtung kann insbesondere im Zusammenhang mit einem rückgekoppelten Schieberegister als Pseudozufallsgeber als logische Verknüp­ fungsschaltung aufgebaut sein, die für jede vom Schieberegister ausgegebene Binärzahl, die nicht zur vorgesehenen Menge der m Zahlen gehört, ein Kennzeichenbit erzeugt oder setzt. Die Steuereinrichtung kann anhand eines gesetzten Kennzeichenbits erkennen, daß die aktuell vorliegende, gezogene Zahl nicht zur Menge der m vorgesehenen Zahlen gehört und somit nicht berücksichtigt und nicht ausgegeben werden darf.

Der elektronische Zufallsgenerator gemäß der Erfindung hat einen betätigbaren Auslöseschalter, der die Ziehung bzw. Ermittlung von n Zufallszahlen aus einer Menge von m Zahlen auslöst. Als Auslöseschalter kann z. B. ein Ein/Aus-Schalter des erfindungsgemäßen Zufallsgenerators verwendet werden. Mit Einschalten des Zufallsgenerators werden dann in Reihenfolge n Zufallszahlen ermittelt. Vorzugsweise wird jedoch ein Taster als Auslöseschalter verwendet. Der Taster hat den Vorteil, daß ein zusätzliches Zufallsmoment in den erfindungsgemäßen Zufallsgenerator eingeführt wird, das darin besteht, daß die Zeit, während der der Taster vom jeweiligen Benutzer des Zufallsgenerators betätigt wird, mehr oder weniger schwankt, d. h. unterschiedlich ist. Diese durch die schwankende Tasterbetätigungszeit zusätzlich gegebene Zufallsgröße wird vorteilhafterweise insbesondere im Zusammenhang mit einem Pseudozufallsgenerator in Form eines rückgekoppelten Schieberegisters dazu eingesetzt, um die Taktung des Schieberegisters in Abhängigkeit von der Tasterbetä­ tigungszeit zufällig zu machen.

Vorzugsweise überprüft die Steuereinrichtung des erfindungsgemäßen Zufallsgenerators, ob die vom Zufallsgeber aktuell ermittelte Zufallszahl bereits bei der Ziehung von n Zufallszahlen aufgetreten ist oder nicht. Ist die aktuell ermittelte Zufallszahl bereits aufgetreten, steuert die Steuereinrichtung über die Ausgabe eines Ansteuersignals den Zufallszahlengeber erneut an, um eine Zufallszahl zu erhalten, die noch nicht gezogen wurde. Wenn dagegen die Steuereinrichtung über den Vergleich feststellt, daß die aktuell ermittelte Zufallszahl zuvor noch nicht gezogen wurde, gibt sie diese an die Anzeigeeinrichtung zur Anzeige aus.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 17 zu entnehmen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Fig. 1 ersichtlich, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zum Teil schematisch wiedergibt.

In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Ausführungsform umfaßt im wesentlichen einen Mikrocomputer 1, einen Zufallsgeber 30 für binäre Zufallszahlen, einen Auslöseschalter 40, der als betätigbarer Taster ausgelegt ist und dem Mikrocomputer 1 im betätigten Zustand ein Auslösesignal AS zuführt, eine Anzeigeeinrichtung 20, die mit dem Mikrocomputer 1 verbunden ist, und eine Spannungsversorgung 50, die als Solarzelleneinrichtung ausgelegt ist, einen Ein/Aus-Schalter 51 für den Zufallsgenerator und für die zuvor genannten Einrichtungen notwendigen Versorgungsspannungen.

Der Mikrocomputer 1 umfaßt im wesentlichen einen ROM-Speicher 16, in dem ein oder mehrere Arbeitsprogramme und vorgegebene Daten fest abgespeichert sind, einen RAM-Speicher 15 der, wie üblich, einen wahlfreien Zugriff und eine entsprechende Abspeicherung ermöglicht, einen Zähler (Z) 14, der im freigegebenen Zustand Taktimpulse hochzählt, und einen Taktgenerator (C) 1, der den Takt für den Mikrocomputer 1 und auch für andere Einrichtungen des erfindungsgemäßen Zufallsgenerators erzeugt. Der Mikrocomputer 1 umfaßt weiterhin eine serielle Schnittstelle 13 mit einem ersten Port S1 und einem zweiten Port S2, eine erste parallele Schnittstelle (P1) 17 zur Ausgabe eines acht Bit breiten Datenwortes, eine zweite parallele Schnittstelle (P2) 18 mit acht Bit Breite und im Kern einen Mikro­ prozessor 11, der, wie üblich, sämtliche Adressierungs-, Daten-, Steuerungs- und Programmabarbeitungsfunktionen ausführt und über einen internen Adreß-, Daten- und Steuerbus (nicht dargestellt) mit den Einrichtungen 12 bis 18 des Mikrocomputers 1 kommuniziert. Der Mikrocomputer 1 ist z. B. als 8-Bit-Ein-Chip-Mikrocomputer ausgelegt.

Der Port S2 der seriellen Schnittstelle 13 des Mikrocomputers 1 ist über einen Taster als Auslöseschalter 40 mit Massepotential verbindbar und ist weiterhin über einen Widerstand mit Versorgungspotential von der Spannungsversorgung 50 verbunden.

Der Zufallsgeber 30 umfaßt ein Schieberegister 31 mit r ist gleich sechs Stellen entsprechend sechs Ausgängen Q1. . .Q6, mit einem D-Eingang und einem Taktein­ gang T. Die Ausgänge Q1 bis Q6 des Schieberegisters 31 sind parallelrichtig über entsprechende Leitungen mit den entsprechenden Eingängen E1 bis E6 der parallelen Schnittstelle 18 des Mikrocomputers 1 verbunden. An den binären Ausgängen Q1 bis Q6 des Schieberegisters 31 wird eine binäre Zufallszahl mit sechs Stellen entspre­ chend X1 bis X6 bereitgestellt. Der Zufallszahlengeber 30 umfaßt weiterhin ein NOR- Gatter 33, das eingangsseitig mit jedem der Ausgänge Q1 bis Q6 des Schieberegisters 31 verbunden ist und dessen Ausgang mit einem der Eingänge eines ODER-Gatters 32 und einem der Eingänge eines ODER-Gatters 37 verbunden ist. Weiterhin ist ein Exklusiv-Oder-Gatter 34 vorgesehen, das eingangsseitig mit den Ausgängen Q5 und Q6 des Schieberegisters 31 verbunden ist und dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 32 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gatters 32 ist mit dem D-Eingang des Schieberegisters 31 verbunden. Die Gatter 32, 33 und 34 stellen eine Rückkopplung des Schieberegisters 31 dar. Des weiteren ist ein UND- Gatter 35 vorgesehen, das eingangsseitig mit den Ausgängen Q1, Q2 und Q3 des Schieberegisters 31 verbunden ist und dessen Ausgang mit einem Eingang des ODER- Gatters 37 verbunden ist. Ein UND-Gatter 36 ist eingangsseitig mit den Ausgängen Q1, Q2, Q3 und Q4 des Schieberegisters 31 verbunden, wobei der Pegel am Ausgang Q3 des Schieberegisters 31 dem UND-Gatter 36 invertiert zugeführt ist. Der Ausgang des UND-Gatters 36 ist mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 37 ver­ bunden. Ein UND-Gatter 38 ist mit den Eingängen Q1 bis Q5 des Schieberegisters 31 verbunden, wobei die Pegel X3 und X4 an den Ausgängen Q3 bzw. Q4 des Schieberegisters 31 dem UND-Gatter 38 invertiert zugeführt sind. Der Ausgang des UND-Gatters 38 ist mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters 37 verbunden. Der Ausgang des ODER-Gatters 37 ist mit einem Paralleleingang bzw. einer Stelle "F" der parallelen Schnittstelle 18 des Mikrocomputers 1 verbunden. Die Gatter 35, 36, 37 und 38 dienen als Reduktionseinrichtung des Zufallszahlengebers 30. Die Reduktionseinrichtung hat die Funktion, immer dann, wenn an den Ausgängen Q1 bis Q6 des Schieberegisters 31 eine binäre Zahl X1 bis X6 ausgegeben wird, die nicht zu einer Zahlenmenge m unterschiedlicher Zahlen gehört, eine "1" in der Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 des Mikrocomputers 1 zu setzen, wobei der gesetzte "1"- Pegel oder "H"-Pegel als Kennzeichenbit dient, d. h. zur Kennzeichnung verwendet wird, daß die aktuell ausgegebene binäre Zufallszahl an den Ausgängen Q1 bis Q6 des Schieberegisters 31 nicht zur Menge m von vorgesehenen Binärzahlen gehört.

Die Anzeigeeinrichtung 20 besteht im wesentlichen aus einer üblichen zweistelligen LCD-Anzeige 22 und einer zugehörigen LCD-Decodier/Ansteuerschaltung 21, die die LCD-Anzeige 22 ansteuert. Die LCD-Decodier/Ansteuerschaltung 21 ist eingangsseitig mit den Parallelausgängen der parallelen Schnittstelle 17 des Mikrocomputers 1 verbunden und erhält von der parallelen Schnittstelle 17 die er­ mittelten, binären n Zufallszahlen. Sie decodiert diese binären Zufallszahlen und bereitet sie für die Ansteuerung der LCD-Anzeige 22 auf, die dann die der jeweiligen binären Zufallszahl entsprechende Dezimalzahl anzeigt.

Zur Realisierung des Zufallsgenerators gemäß Fig. 1 kann z. B. von einer üblichen Chip-Karte ausgegangen werden, in der z. B. ein 8-Bit-Ein-Chip- Mikrocomputer als hochintegrierte Schaltung eingegossen ist. Die Chip-Karte hat eine Vorderseite, auf der sich Aus- und Eingänge des integrierten Ein-Chip- Mikrocomputers der Chip-Karte als sichtbare Kontakte abzeichnen, und eine geschlossene Rückseite. Eine übliche Chip-Karte hat einen Umriß mit Abmessungen von ungefahr 8,5 cm x 5,4 cm und eine Stärke bzw. Dicke von 1 bis 2 mm. Der 8- Bit-Ein-Chip-Mikrocomputer der Chip-Karte stellt dabei den Mikrocomputer 1 mit einsprechender Programmierung zur Verfügung. Der oben erläuterte Zufalls­ zahlengeber 31 kann z. B., wenn er in Hardware realisiert wird, als integrierter PLA- Baustein ausgelegt sein. Die LCD-Decodier/Ansteuerschaltung 21 der Anzeigeeinrichtung 20 ist ebenfalls als integrierte Schaltung ausgelegt. Die Span­ nungsversorgung 50 ist als Solarzellenmodul mit entsprechender Spannungsregelung ausgelegt. Die Spannungsversorgung 50 kann aber auch mit einer Batterie betrieben werden. Die Komponenten 50, 20, 30 und 40 des elektronischen Zufallsgenerators können z. B. mittels SMD-Technologie auf der Vorderseite der Chip-Karte aufgebracht sein. Entsprechende Leiterbahnen zwischen den Komponenten und den Ausgangs­ bzw. Eingangskontakten des Mikrocomputerchips der Chip-Karte können z. B. mittels bekannter Ätztechniken ebenfalls auf der Vorderseite der Chip-Karte aufgebracht sein. Unter Berücksichtigung der verwendeten integrierten Schaltungstechnologie und z. B. der SMD-Technologie können somit auf einer herkömmlichen Chip-Karte die Kompo­ nenten des erfindungsgemäßen Zufallsgenerators platzsparend ausgebildet werden, so daß der Zufallsgenerator den Umriß der Chip-Karte beibehält, d. h. 8,5 cm x 4,5 cm und nur eine relativ geringe Starke von z. B. 5 bis 6 mm annimmt. Der er­ findungsgemäße Zufallsgenerator auf Chip-Karten-Basis nimmt damit relativ wenig Platz ein, so daß er von jedem Benutzer leicht z. B. in der Brieftasche mitgeführt werden kann und damit immer griffbereit ist.

Der erfindungsgemäße Zufallsgenerator kann aber auch auf der Basis eines herkömmlichen Taschenrechners im Scheckkartenformat unter Zusatz eines Tasters als Auslöseschalter und z. B. eines PLA-Bausteins als Zufallszahlengeber realisiert werden. Diese Komponenten können bei entsprechender Modifizierung des Ta­ schenrechners in dessen Gehäuse integriert werden, ohne daß sich dessen Abmessungen wesentlich ändern.

Im folgenden wird die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 1 erläutert.

Nach Einschalten des Ein/Aus-Schalters 51 durch den Benutzer liegt an dem Mikrocomputer 1 die Versorgungsspannung 1 an, die von der Solarzelleneinrichtung als Spannungsversorgung 50 erzeugt wird. Mit anliegender Versorgungsspannung lädt der Mikroprozessor 11 des Mikrocomputers 1 eine Initialisierungsroutine in seinen Arbeitsspeicher (nicht dargestellt), die resistent im ROM 16 des Mikrocomputers 1 abgespeichert ist. Gemäß der Initialisierungsroutine setzt der Mikroprozessor 11 den Zähler 14 auf Null, löscht den Inhalt der parallelen Schnittstelle 18 und sperrt diese. Anschließend geht der Mikrocomputer 1 in einen Wartezustand über, in dem der Mikroprozessor 11 zyklisch den Port S2 der seriellen Schnittstelle 13 abfrägt (Polling). Betätigt nun der Benutzer den Taster des Auslöseschalters 40 beim ersten Ziehvorgang, dann ändert sich das Potential am Port S2 der seriellen Schnittstelle 13 auf Massepotential, also auf "L"-Pegel oder "0" und verbleibt auf diesem Pegel, solange der Benutzer den Taster gedrückt hält. Stellt nun der Mikroprozessor bei der Abfrage des Ports S2 der seriellen Schnittstelle 13 fest, daß ein "L"-Pegel am Port S2 vorhanden ist, lädt der Mikroprozessor 11 eine Arbeitsroutine, die resistent im ROM 16 abgespeichert ist, in seinen Arbeitsspeicher und arbeitet sie im Folgenden ab.

Der Mikroprozessor 11 gibt zunächst den Zähler 14 des Mikrocomputers 1 dazu frei, hochzuzählen. Der Zähler 14 zählt solange hoch, wie der Pegel am Port S2 der seriellen Schnittstelle 13 auf "L" ist, d. h. solange der Benutzer den Taster gedrückt hält. Stellt der Mikroprozessor 11 bei einer nachfolgenden Abfrage fest, daß der Pegel am Port S2, d. h. das Auslösesignal AS, nicht mehr auf "L" ist, sondern auf "H" übergewechselt ist, d. h. der Benutzer hat den Taster losgelassen, stoppt der Mikroprozessor 11 den Zähler 14. Der Zähler 14 ist nun auf einem Zählwert, der der Zeit, für die der Taster durch die Benutzer gedrückt bzw. betätigt wurde, zugeordnet ist. Der Mikroprozessor erzeugt nun zyklisch ein Ansteuersignal SS, das er über den Port S1 der seriellen Schnittstelle 13 an den T-Eingang (Takteingang) des rückgekoppelten Schieberegisters 31 des Zufallsgebers 30 ausgibt. Das Ansteuersignal besteht aus periodischen hintereinanderfolgenden Impulsen, wobei die Anzahl der ausgegebenen Impulse dem Zählwert des Zählers 14 entspricht bzw. zugeordnet ist.

Nach Ausgabe der entsprechenden Anzahl von Impulsen im Ansteuersignal SS am Port S 1 der Serienschnittstelle 13 setzt der Mikroprozessor 11 gemäß der geladenen Arbeitsroutine den Zähler zurück und gibt die parallele Schnittstelle 18 zur Entgegennahme eines binären Datenwortes, d. h. einer sechsstelligen, binären Zufallszahl, und zur Entgegennahme eines Kennzeichenbits in der Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 frei.

Mit Eintreffen jedes Impulses des Steuersignals SS vom seriellen Port S1 des Mikrocomputers 1 wird ein Schiebevorgang nach rechts im Schieberegister 31 durchgeführt. Die Zahl der Schiebevorgänge des Schieberegisters 31 entspricht der Anzahl der am T-Eingang des Schieberegisters 31 zugeführten Impulse und damit dem hochgezählten Zählerstand des Zählers 14 des Mikrocomputers 1. Nach Durchführung der Schiebevorgänge liegt im Schieberegister 31 des Zufallszahlengebers 30 eine sechsstellige (r = 6) Binärzahl vor. Beispielhaft wird angenommen, daß im Schieberegister 31 nun die binäre Zufallszahl "010000" an den Ausgängen Q1 bis Q6 vorliegt, die der Dezimalzahl "16"< entspricht. Damit liegt an den Eingängen des Exklusiv/Oder-Gatters 34 jeweils eine "0" an, woraus am Ausgang des Ex­ klusiv/Oder-Gatters 34 eine "0" resultiert. Auch am Ausgang des NOR-Gatters 33 liegt in diesem Fall eine "0" an, so daß folglich am Ausgang des ODER-Gatters 32 ebenfalls eine "0" vorliegt und auf den D-Eingang des Schieberegisters 31 zu­ rückgekoppelt wird. Das NOR-Gatter 33 dient dazu, im Fall, daß eine Zahl "000" im Schieberegister 31 stehen würde, die das Schieberegister 31 blockieren würde, eine derartige Blockade des Schieberegisters verhindert wird. Das Exklusiv-Oder-Gatter 34 stellt eine Rückkopplung des Schieberegisters 31 sicher, so daß das Schieberegister 31 zufallsmäßig den gesamten möglichen Zahlenbereich von (r = 6) 2⁶ - 1 durchlaufen kann.

Zurück zum Beispiel, bei dem "010000" im Schieberegister 31 vorliegt. Am Ausgang des UND-Gatters 35 liegt folglich dann eine "0" vor, ebenso liegt am Ausgang des UND-Gatters 36 wie auch am Ausgang des UND-Gatters 38 jeweils eine "0" vor. Am Ausgang des ODER-Gatters 37 liegt folglich eine Null "0" vor, die in der parallelen Schnittstelle 18 in der Stelle F zwischengespeichert wird. In den Stellen oder Eingängen E1 bis E6 der parallelen Schnittstelle 18 liegt ebenfalls die ermittelte, binäre Zufallszahl "010000" vor.

Der Mikroprozessor 11 überprüft nun gemäß der geladenen Arbeitsroutine, ob das Kennzeichenbit in der Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 auf "1" oder "0" gesetzt ist. Ist das Kennzeichenbit in der Stelle F auf "0" wie im vorliegenden Fall bei der Binärzahl "010000" gesetzt, bedeutet dies für den Mikroprozessor 11, daß die ermittelte Zufallszahl eine Zufallszahl ist, die zur Menge m der zulässigen oder vorgesehenen Zufallszahlen gehört. Für den Fall eines 6 aus 49 Spiels bedeutet dies, daß die ermittelte Zahl einer Dezimalzahl aus der Menge der Zahlen von 1 bis 49 entspricht, im Beispiel hier nämlich 16.

Der Mikroprozessor 11 überprüft nun im nächsten Schritt, ob die ermittelte Zufallszahl "010000" mit einer zuvor innerhalb von n gezogenen Zahlen überein­ stimmt. Er frägt hierzu im RAM 15 nach, ob bereits eine entsprechende Zahl im RAM abgespeichert wurde. Im vorliegenden Fall wurde keine Zahl "010000" im RAM abgespeichert, worauf der Mikroprozessor 11 die Zahl "010000" im RAM abspeichert und über die parallele Schnittstelle 17 an die Anzeigeeinrichtung 20, und zwar an deren LCD-Decodier/Ansteuerschaltung 21 ausgibt, die wiederum ein entsprechendes Anzeigesignal übermittelt und schließlich auf der LCD-Anzeige 22 dezimal anzeigt, wie in der Fig. 1 gezeigt ist.

Der Benutzer kann nun die Zahl 16 zum Beispiel auf dem Lottozettel ankreuzen und betätigt danach wiederum den Taster des Auslöseschalters 40, um die nächste Zufallszahl zu ziehen.

Beim zweiten Ziehvorgang arbeitet der Mikroprozessor wie beim ersten Ziehvorgang erläutert. Er frägt wiederum zyklisch den Port S2 der seriellen Schnittstelle 13 danach ab, ob ein "L"-Pegel am Port S2 anliegt, d. h. der Taster durch den Benutzer gedrückt ist oder nicht. Solange der Taster gedrückt ist, zählt der Zähler 14 des Mikrocomputers 1 hoch. Er zählt aber nun auf einen anderen Wert hoch, da die Betätigungszeit des Tasters nach dem Zufallsprinzip unterschiedlich für jede Betä­ tigung des Tasters durch den Benutzer ist. Der Mikroprozessor 11 stoppt, nachdem der Taster losgelassen wurde, den Zähler und erzeugt wiederum am Port S1 der seriellen Schnittstelle 13 ein Ansteuersignal SS dessen Impulsanzahl dem Zählerstand des Zählers 14 zugeordnet ist. Im Schieberegister 31 finden dann entsprechend der Anzahl der zugeführten Impulse im Ansteuersignal SS Schiebevorgänge nach rechts statt, die einer Zufallsreihe von binären Zufallszahlen nach dem Prinzip eines Pseudozufallsgenerators in Form des rückgekoppelten Schieberegisters 31 entsprechen. Das Schieberegister 31 bleibt schließlich nach dem letzten zugeführten Impuls im Ansteuersignal SS auf einer binären Zufallszahl stehen. Im weiteren wird beispielhaft davon ausgegangen, daß diese Zufallszahl "110111" ist, was einer Dezimalzahl "55" entspricht.

Diese Dezimalzahl "55" gehört nicht zur Zahlenmenge m mit den Zahlen 1 bis 49 für das Beispiel eines 6 aus 49 Gewinnspiels. Wie aus der Fig. 1 leicht zu ersehen ist, erzeugt die binäre Zahl "110111" am Ausgang des UND-Gatters 36 eine "1", woraus eine "1" am Ausgang des ODER-Gatters 37 resultiert, die in die Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 des Mikrocomputers 1 eingeschrieben wird. Der Mi­ kroprozessor 11 überprüft nun wie zuvor gemäß Arbeitsroutine die Stelle F und stellt fest, daß das Kennzeichenbit auf 1 gesetzt ist, was zur Folge hat, daß der Mikroprozessor die ermittelte binäre Zufallszahl "110111" nicht als Zufallszahl berücksichtigt. Im folgenden Schritt erzeugt der Mikroprozessor an dem Port S1 der Serienschnittstelle 13 wiederum einen Impuls im Ansteuersignal SS, wodurch das Schieberegister 31 um einen Schritt bzw. eine Stelle nach rechts verschoben wird. Der Mikroprozessor 11 untersucht jetzt, wie zuvor beschrieben, ob das Kennzeichenbit auf "1" oder auf "0" gesetzt ist oder nicht. Ist es wieder auf "1" gesetzt bedeutet dies, daß auch die nunmehr vorliegende binäre Zufallszahl nicht im Dezimalbereich 1 bis 49 liegt und damit nicht berücksichtigt werden kann. Der Mikroprozessor 11 gibt dann wiederum einen Impuls am Port S1 an den T-Eingang des Schieberegisters 31 aus, um eine weitere binäre Zufallszahl zu ermitteln. Die Impulsausgabe und Überprüfung der Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 durchläuft der Mikroprozessor 11 solange in einer Schleife, bis die Stelle F der parallelen Schnittstelle 18 auf "0" steht, d. h. eine binäre Zufallszahl über den Zufallszahlengeber 30 erzeugt worden ist, die in die Menge m der zulässigen Zahlen, also von 1 bis 49, fällt. Der Mikroprozessor 11 vergleicht nun, wie beim ersten Ziehvorgang, ob die in der parallelen Schnittstelle 18 zwischengespeicherte binäre Zufallszahl bereits bei einem vorhergehenden Ziehvorgang ermittelt worden ist, d. h. bereits im RAM-Speicher 15 abgespeichert ist. Ist das nicht der Fall, d. h., daß die aktuell ermittelte binäre Zufallszahl in dem zulässigen Zahlenbereich 1 bis 49 fällt und noch nicht bei einem vorhergehenden Ziehvorgang ermittelt worden ist, gibt er diese aktuelle Zufallszahl wie zuvor über die parallele Schnittstelle 17 an die Anzeigeeinrichtung 20 aus und speichert die binäre Zahl, angenommen "100101", entsprechend der Dezimalzahl "37" im RAM-Speicher 15 ab. Ist dagegen die in der parallelen Schnittstelle 18 zwischengespeicherte binäre Zufallszahl z. B. wieder "010000", was der Dezimalzahl "16" entspricht, stellt der Mikroprozessor beim Vergleichsschritt fest, daß diese Zahl bereits beim ersten Ziehvorgang ermittelt worden ist. Der Mikroprozessor 11 kann folglich die binäre Zahl "010000" nicht berücksichtigen und erzeugt nun solange Impulse im Ansteuer­ signal SS bis eine von dem Zufallszahlengeber 30 erzeugte binäre Zufallszahl in der parallelen Schnittstelle 18 vorliegt, die im zulässigen Zahlenbereich von 1 bis 49 Dezimal (entspricht den binären Zahlen "000001" bis "110001") ist und noch nicht im RAM-Speicher 15 bei vorhergehenden Ziehungen abgespeichert wurde.

Nach dem zweiten Ziehvorgang betätigt der Benutzer zur Auslösung des nachfolgenden dritten Ziehvorgangs wiederum den Taster des Auslöseschalters 40. Der Zufallsgenerator gemäß Fig. 1 ermittelt bzw. erzeugt dann analog zu den obenstehenden Schritten die dritte Zufallszahl oder Gewinnzahl. In analoger Weise werden dann nachfolgend die vierte, fünfte und sechste Gewinnzahl gemäß Gewinnspiel 6 aus 49 ermittelt und zur Anzeige gebracht.

Es sei noch angemerkt, daß zu den nicht zulässigen Zahlen die Zahlen im Bereich 50 bis 63 (entsprechend binär "110010" bis "111101") und die Dezimalzahl 0 (entsprechend binärer Zahl "000000") gehören.

Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, daß n Zufallszahlen aus einer Menge z (n < z) von vorgegebenen Zahlen, die eine Untermenge der m vorgegebenen Zahlen ist, ermittelt werden und angezeigt werden. Die Menge z kann z. B. nur die in einem zurückliegenden Zeitabschnitt von z. B. 40 Jahren am häufigsten gezogenen Zufallszahlen umfassen. Konkret bedeutet das bezüglich des Spiels 6 aus 49, daß nur z. B. die 18 am häufigsten gezogenen Zufallszahlen in dem zurückliegenden Zeitbereich von z. B. 40 Jahren die Untermenge z bilden. Die Zahlen, die zur Untermenge z gehören, können statistisch ermittelt werden. Nur gezogene Zufallszahlen, die in dieser Menge z liegen, werden bei einer Ziehung zur Anzeige gebracht.

Gemäß einer konkreten Realisierung dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Zahlen der Menge z als binäre Zahlen im ROM 16 oder im RAM 15 des Mikrocomputers 1 abgespeichert. Im Fall des Spiels 6 aus 49 wird die Ermittlung der sechs Gewinnzahlen dann auf der Basis der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und deren Funktionsweise folgendermaßen durchgeführt.

Während der Betätigung des Auslöseschalters 40 durch den Benutzer wird der Zähler 14 des Mikrocomputers 1, wie bei der obenstehenden ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert, hochgezählt, bis der Benutzer den Auslöseschalter wieder losläßt. Der Mikroprozessor 11 gibt dann im Ansteuersignal SS eine dem Zählwert des Zahlers 14 entsprechende Anzahl von Impulsen an den Takteingang T des Schieberegisters 31 aus, das mit jedem Taktimpuls einen Schiebevorgang nach rechts durchführt. Nach Beendigung der Schiebevorgänge steht im Schieberegister eine binäre Zahl. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß diese binäre Zahl "000010" (entsprechen dezimal 2) ist und zur Menge der vorgegebenen Zahlen z gehört. Der Mikroprozessor 11 frägt dann, wie oben bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, das Kennzeichenbit F ab. Das Kennzeichenbit F ist in diesem Fall gleich "0", da "000010" zu den Zahlen der Menge m gehört (1 bis 49). Anschließend frägt der Mikroprozessor 11 den RAM 15 ab, ob diese Zahl im Speicherbereich für bereits gezogene und angezeigte Zahlen steht. Da hier die erste Ziehung vorliegt kann "000010" nicht im RAM 15 abgespeichert sein. Der Mikroprozessor 11 frägt dann den RAM 15 (oder den ROM 16) ab, ob diese Zahl im Speicherbereich für die Zahlen der Menge z abgespeichert ist. Da "000010" zu der Zahlenmenge z gehört und abgespeichert ist, gibt der Mikroprozessor 11 die Zahl "000010" anschließend an die Anzeigeeinrichtung 20 zur Anzeige von "2" aus und speichert sie im RAM 15 als bereits gezogene Zahl ab.

Bei dem nachfolgenden zweiten Ziehvorgang wird davon ausgegangen, daß das Schieberegister 31 auf "011011" (= 27) stehen bleibt, die zwar zur Menge m aber nicht zur Menge z der vorgegebenen Zahlen gehört. Der Mikrocomputer 1 stellt dann über einen Vergleich fest, daß "011011" nicht im RAM 15 im Bereich der Zahlen z steht und bringt diese Zahl nicht zur Anzeige. Der Mikroprozessor 11 gibt dann ein Ansteuersignal SS an das Schieberegister 31 aus, um dieses einen Schiebevorgang nach rechts zu verschieben. Dies wird solange schleifenmäßig gemäß geladenem Arbeitsprogramm wiederholt, bis eine Zahl ermittelt wird, die zur Zahlenmenge m gehört, noch bei keinem vorhergehenden Ziehvorgang ermittelt und ausgegeben wurde und insbesondere auch zur Zahlenmenge z gehört. Bei allen weiteren Ziehvorgängen werden immer diese drei Bedingungen vom Mikroprozessor 11 abgefragt, und nur wenn diese Bedingungen eingehalten sind, wird die ermittelte Zahl, die diese Be­ dingungen einhält, angezeigt. Sobald bei einem Ziehvorgang eine dieser Bedingungen nicht eingehalten ist, wird das Schieberegister 31 erneut mit SS angesteuert, um die nächste binäre Zahl zu ermitteln. Die Ziehvorgänge werden analog zu den obenstehenden Schritten durchgeführt, bis sechs unterschiedliche Zufallszahlen aus der Zahlenmenge z ermittelt und angezeigt wurden.

Gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform, können die Zahlen der Menge z durch den Benutzer willkürlich ausgewählt und in den erfindungsgemäßen Zufallsgenerator z. B. über eine vorgesehene Tastatur (numerischer Zehnerblock) eingegeben und im RAM 15 abgespeichert werden.

Eine Abwandlung der obenstehenden Ausführungsformen bzw. Funktionsweise besteht darin, daß der Benutzer nur einmal zu Beginn der 6 aus 49 Ziehung den Taster des Auslöseschalters 40 betätigt, und damit auch nur einmal der Zähler 14 des Mikrocomputers 1 hochgezählt wird. Der Mikroprozessor 11 ermittelt dann nach Vollendung des ersten Ziehvorgangs über eine wiederholte Impulsausgabe im An­ steuersignal SS an den T-Eingang des Schieberegisters 31 und unter Berücksichtigung, ob die jeweils ermittelte Zufallszahl im Bereich der zulässigen Zahlen 1 bis 49 bzw. im Bereich z liegt und ob die jeweils ermittelte Zufallszahl bereits bei einer vorhergehenden Ziehung ermittelt worden ist, die Zufallszahlen der zweiten bis sechsten Ziehung. Die Anzeigevorrichtung 20 ist dann entsprechend angepaßt, damit gleichzeitig sechs zweistellige Dezimalzahlen dargestellt werden können. In diesem Fall ist also eine LCD-Anzeige mit wenigstens zwölf Stellen erforderlich.

Gemäß einer weiteren Abwandlung der obenstehenden Ausführungsformen, wird das Akkumulatorregister (nicht gezeigt) des Mikroprozessors 11, das bekanntlich als Multifunktionsschieberegister ausgeführt ist, als Schieberegister des Pseudozufallsgenerators verwendet. Die Funktionen des Zufallszahlengebers werden in dieser Abwandlung durch den Mikrocomputer bzw. den Mikroprozessor selbst ausgeführt. D.h., daß die Funktionen des Schieberegisters 31 und die logischen Verknüpfungen der Gatter 32 bis 38 in einem Arbeitsprogramm des Mikrocomputers, das im ROM-Speicher resistent abgespeichert ist, programmiert sind. Bei dieser Abwandlung kann dann auch die parallele Schnittstelle 18 und auch der serielle Port S1 gemäß Fig. 1 entfallen.

Claims (17)

1. Elektronischer Zufallsgenerator zum Ermitteln und Anzeigen einer Untermenge von n unterschiedlichen Zufallszahlen aus einer Menge von m vorgesehenen, unterschiedlichen Zahlen nach Zufallsart, wobei m größer als n ist, gekennzeichnet durch:
eine Steuereinrichtung (1), die das Ermitteln und die Anzeige der n Zufallszahlen aus der Menge von m Zahlen steuert,

• - einen betätigbaren Auslöseschalter (40), der mit der Steuereinrichtung (1) verbunden ist und auf seine Betätigung hin ein Auslösesignal (AS) an die Steuereinrichtung (1) ausgibt, die in Antwort auf das Auslösesignal (AS) hin ein Ansteuersignal (SS) ausgibt,
• - einen Zufallszahlengeber (30), der nach einem Zufallsprinzip auf das Ansteuersignal (SS) von der Steuereinrichtung (1) hin mindestens eine Zufallszahl mit r Stellen aus einer Menge von maximal B^r-1 möglichen Zahlen ermittelt, wobei B die Zahlenbasis ist, die für binäre Zahlen gleich 2 ist,
• - eine Reduktionseinrichtung (33,35,36,37,38), die die Menge der maximal möglichen B^r-1 Zahlen auf die Menge mit m Zahlen reduziert und
• - eine Anzeigeeinrichtung (20), die mit der Steuereinrichtung (1) verbunden ist und die jede von dem Zufallszahlengeber (30) erzeugte und von der Steuereinrichtung (1) zugeführte Zahl der ermittelten n Zufallszahlen als Dezimalzahl anzeigt.

2. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufallszahlengeber (30) ein Pseudozufallsgenerator ist.

3. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pseudozufallsgenerator als rückgekoppeltes Schieberegister (31) mit r Stufen aufgebaut ist, das die Zufallszahlen jeweils als binäre Zahl mit r Stellen erzeugt.

4. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (31) mindestens r = 6 Stufen hat und eine binäre Zahl mit einer entsprechenden Stellenanzahl ausgibt.

5. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionseinrichtung für jede der binären Zahlen, die nicht zur Menge von m Zahlen gehört, ein Kennzeichenbit erzeugt.

6. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) durch einen Microcomputer realisiert ist.

7. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Microcomputer ein Ein-Chip-Mikrocomputer ist.

8. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufallsgenerator eine Solarzelleneinrichtung als Spannungsversorgung (50) aufweist.

9. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseschalter (40) als Taster ausgelegt ist.

10. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) pro Betätigung des Auslöscheschalters (40) ein Ansteuersignal (SS) an den Zufallszahlengeber (30) ausgibt, um eine Zufallszahl der n Zufallszahlen zu ermitteln.

11. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal (SS) von der Steuereinrichtung (1) einen Takteingang (T) des Schieberegisters (31) ansteuert.

12. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (20) eine LCD(Liquid Cristal Display)-Anzeige (22) aufweist.

13. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweistellige Anzeigeeinrichtung (20) vorgesehen ist.

14. Elektronischer Zufallsgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) den Takteingang (T) des Schieberegisters (31) solange ansteuert solange der Taster betätigt ist.

15. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (1) überprüft, ob die vom Zufallszahlengeber (30) aktuell ermittelte Zufallszahl während der Ermittlung der n Zufallszahlen aus der Menge von m Zahlen bereits vom Zufallszahlengeber (30) ermittelt wurde oder nicht,
daß die Steuereinrichtung (1) wenigstens ein weiteres Ansteuersignal (SS) an den Zufallszahlengeber (30) ausgibt, wenn die aktuell ermittelte Zufallszahl bereits er­ mittelt wurde, und
daß die Steuereinrichtung (1) die aktuell ermittelte Zufallszahl an die Anzeigeeinrichtung (20) zur Anzeige ausgibt, wenn die aktuell ermittelte Zufallszahl zuvor nicht ermittelt wurde.

16. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufallsgenerator in einem Gehäuse untergebracht ist, das die rechteckigen Abmessungen z. B. einer Chip-Karte von etwa 8,5 cm × 5,4 cm und eine Stärke von etwa 2 mm bis 8 mm hat.

17. Elektronischer Zufallsgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das nur vorgegebene, unterschiedliche Zahlen aus einer Zahlenmenge z, die eine Untermenge der Zahlenmenge m ist, als ermittelte Zufallszahlen anzeigbar sind.