專利名稱：電子棋盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及棋盤，包括中國象棋、國際象棋和圍棋棋盤，具體為一種電子棋盤。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有棋盤，包括中國象棋、國際象棋和圍棋棋盤，都是在一塊紙上或木板、塑料板上畫上方格。在下棋時，棋譜需要人工記錄，下棋的時間也要人工控制，這樣帶來如下問題1、需要兩個專做記錄的人，浪費(fèi)人力；2、棋譜不能同步傳送出去；3、要使棋譜進(jìn)數(shù)據(jù)庫還需要人工錄入，既需要時間，還需要人力，還有可能錄錯。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型解決現(xiàn)有傳統(tǒng)棋盤技術(shù)含量低的問題，提供一種具有自動記錄棋譜、自動計(jì)時等功能的電子棋盤。并只以提供該電子棋盤的硬件結(jié)構(gòu)為目的。
本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的電子棋盤，由其上畫有棋格的透光面板、面板下且與面板上的棋子放置位置的對應(yīng)處開有孔的遮光板、遮光板下的控制電路板和底板構(gòu)成；控制電路包含單片機(jī)、與單片機(jī)相連的信號采樣電路、與單片機(jī)相連的兩個顯示模塊、與單片機(jī)相連的含有USB接口芯片和USB接口的USB口輸出電路；信號采樣電路包含鎖存器和由電阻R1和光敏電阻R2串聯(lián)而成的并聯(lián)回路，每一并聯(lián)回路中電阻R1和光敏電阻R2的連接點(diǎn)與鎖存器的輸入端相連，每個光敏電阻位于遮光板上的各孔內(nèi)；在單片機(jī)和各信號采樣電路、顯示模塊、USB接口芯片之間連接有由譯碼器構(gòu)成的地址譯碼電路。當(dāng)棋盤面板上的棋子放置位置上有棋子時，其下遮光板上對應(yīng)處的孔被遮擋，孔下的光敏電阻R2無光照，電阻變大(分壓提高達(dá)到1V以上)，觸發(fā)鎖存器向單片機(jī)提供采樣信號；棋子位置上無棋子時，孔下的光敏電阻R2有光照，電阻變小，不能觸發(fā)鎖存器。單片機(jī)在相應(yīng)軟件的支持下并通過地址譯碼電路，連續(xù)不斷地將各信號采樣電路采集到的棋子位置的變化信號送入單片機(jī)并貯存；同時，單片機(jī)控制兩顯示模塊分別顯示對局雙方每一步棋的對應(yīng)代碼和所用時間，并在相應(yīng)軟件的支持下，單片機(jī)控制兩顯示模塊上的時間隨對局雙方的交替行棋而交替計(jì)時。從而完成電子棋盤自動記錄棋譜、自動計(jì)時的功能。
該電子棋盤用在中國象棋、國際象棋和圍棋上，控制電路的結(jié)構(gòu)形式上會有所不同(但本質(zhì)相同)。區(qū)別主要體現(xiàn)在信號采樣電路的數(shù)量上和因信號采樣電路的數(shù)量不同所帶來的地址譯碼電路中所用譯碼器的數(shù)量上。國際象棋有64個棋子位置，如果選用8端鎖存器，需要8個鎖存器對64個棋子位置進(jìn)行采樣，相應(yīng)地只需要一個4-16譯碼器的8個輸入狀態(tài)來控制信號采樣電路中的8個鎖存器；中國象棋有90個棋子位置(交叉點(diǎn))，需要12個鎖存器對90個棋子位置進(jìn)行采樣，相應(yīng)地也只需要一個4-16譯碼器的12個輸入狀態(tài)來控制信號采樣電路中的12個鎖存器；圍棋有361個棋子位置，需要46個鎖存器對361個棋子位置進(jìn)行采樣，相應(yīng)地需要三個4-16譯碼器的46個輸入狀態(tài)來控制信號采樣電路中的46個鎖存器；與單片機(jī)還連接有一個存貯芯片(DS1225)。用來擴(kuò)充存貯空間，用以解決單片機(jī)本身的存貯空間不足的問題。
與單片機(jī)還連接有包含串行輸出芯片(MAX232)、串行輸出端口的串行輸出電路。以此使得該電子棋盤能與普通計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步串行輸出。
在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)展、普及的今天，信號采樣電路、顯示模塊、USB口輸出電路和存貯芯片與單片機(jī)之間的具體連接對計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講是公知的。在單片機(jī)及各功能芯片的型號選定后，其各連接線端的功能、作用是已知的，其相互之間的連接是無需創(chuàng)造性勞動即可完成的。另外，單片機(jī)外圍需設(shè)置常規(guī)功能電路，如時間設(shè)置、確認(rèn)等輸入電路，這對計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也是公知的。因此，本實(shí)用新型對其相互之間的具體連接在權(quán)利要求中未作描述。但在說明書附圖中給出了具體的控制電路原理圖，并在具體實(shí)施方式
中作了具體的描述。
本實(shí)用新型所述的電子棋盤為一種高技術(shù)含量的電子棋盤，可用于中國象棋、國際象棋、圍棋等，具有自動計(jì)時、自動生成并記錄棋譜的功能。存貯的棋譜可通過USB口輸出，可免去人工記錄棋譜之苦。由于該電子棋盤設(shè)置有串行輸出口，可與普通計(jì)算機(jī)連接，為實(shí)現(xiàn)棋局的同步顯示提供了條件。


圖1為本實(shí)用新型所述電子棋盤(以象棋為例)階梯剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述電子棋盤(以象棋為例)的面板結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為遮光板(以象棋為例)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型所述電子棋盤的控制電路原理圖；具體實(shí)施方式
電子棋盤，由其上畫有棋格的透光面板1、面板下且與面板上的棋子放置位置的對應(yīng)處開有孔的遮光板2、遮光板下的控制電路板3和底板4構(gòu)成；控制電路包含單片機(jī)、與單片機(jī)相連的信號采樣電路、與單片機(jī)相連的兩個顯示模塊、與單片機(jī)相連的含有USB接口芯片和USB接口的USB口輸出電路；信號采樣電路包含鎖存器和由電阻R1和光敏電阻R2串聯(lián)而成的并聯(lián)回路，每一并聯(lián)回路中電阻R1和光敏電阻R2的連接點(diǎn)與鎖存器的輸入端相連，每個光敏電阻位于遮光板上的各孔內(nèi)；在單片機(jī)和各信號采樣電路、顯示模塊、USB接口芯片之間連接有由譯碼器構(gòu)成的地址譯碼電路。
光敏電阻R2也可以是其它光敏元件，如光敏二極管、光敏三極管。如采用光敏三極管電路連接形式上會略有改變。
中國象棋，兩顯示模塊的顯示屏固定在棋盤的河界上。國際象棋和圍棋，兩顯示模塊的顯示屏可固定在棋盤邊緣。
電子棋盤中所用各功能芯片為公知產(chǎn)品。鎖存器可選用74HCT373、74ALS373、74S373、74F373；4-16譯碼器可選用74HCT154、74LS154、74HC154；3-8譯碼器可選用74HCT138、74LS138、74S138、74F138；顯示模塊選用TC1602A；USB接口芯片選用PIDUSB12；單片機(jī)選用P89C51RD2及51系列。
對控制電路的具體電路連接進(jìn)行如下描述單片機(jī)采用P89C51RD型號。由51系列單片機(jī)的P0口作低位地址和數(shù)據(jù)總線，低位地址輸出到地址鎖存器(74HCT373)，作為信號采樣電路的地址；由13腳完成鎖存。P2口高3位連接到3-8譯碼器作為片選地址，負(fù)責(zé)對7個功能芯片的選擇(三個4-16譯碼器、兩個顯示模塊、一個8KB存貯芯片、一個USB接口芯片)；P2口的其余5位作為存貯芯片的高位地址。P0口同時又作為數(shù)據(jù)總線連接所有信號采樣電路的鎖存器、顯示模塊、外存和USB接口電路，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。P1口的3、4、5、6、腳與4個外中斷開關(guān)連接，接受人工干預(yù)中斷。P1口的1腳(T2)與P3口14腳(T0)連接，T2做自動重裝模式的定時器，T0做脈沖計(jì)數(shù)，聯(lián)合軟件產(chǎn)生秒計(jì)時中斷，用做計(jì)時器顯示比賽時間的秒信號。P3口的RX和TX與MAX232相連，完成異步通信。P3口的WR和RD連接外存和USB的讀寫端，與片選信號一起完成對這兩個模塊的讀寫操作。2腳和15腳分別連接兩個顯示模塊(TC1602A)的4腳(R/S)和5腳(R/W)及PIDUSB12的28腳(A0)連接，2腳為“1”時，表示“命令”，為“0”時，表示“數(shù)據(jù)”，15腳的高低表示讀寫，2腳和15腳與片選信號一起完成對顯示和USB的命令和數(shù)據(jù)的控制。19腳(XTAL1)與PIDUSB12的13腳(CLKOUT)連接，主頻信號由USB的時鐘升高到24MHZ后送給51芯片。9腳(RST)接一電容(內(nèi)部已經(jīng)接一電阻)，完成上電后的復(fù)位。8腳接蜂鳴器，開始信號和報(bào)警用。3個4-16譯碼器地址位(23、22、21、20腳)與地址鎖存器四位地址(2、5、6、9腳)相連，他們的片選電路(18、19腳)分別與3-8譯碼器輸出(15、14、13腳)相連，在3-8譯碼器譯出狀態(tài)控制下，每個譯碼器分別譯出16種輸出狀態(tài)，3個譯碼器共譯出48個輸出狀態(tài)，每個輸出連接到一個信號采樣鎖存器的使能端，鎖存器的輸出端Q0-Q7連接到數(shù)據(jù)總線上。鎖存器的輸入端D0-D7分別與電阻R1和光敏電阻R2的連接點(diǎn)相連。當(dāng)使能為低電位時，鎖存器將采樣信號輸出到數(shù)據(jù)總線。對國際象棋來說，只需一個4-16譯碼器的8個輸出狀態(tài)，控制8個鎖存器的輸出，既64個位置的棋子變化狀態(tài)。對中國象棋來說，也只需一個4-16譯碼器的12個輸出狀態(tài)，控制12個鎖存器的輸出，既90個位置的棋子變化狀態(tài)。對圍棋來說，需三個4-16譯碼器的46個輸出狀態(tài)，控制46個鎖存器的輸出，既361個位置的棋子變化狀態(tài)。3-8譯碼器的12、11、10、9腳分別連接兩個顯示模塊(6腳)、USB(11腳)和外存的片選(20腳)電路上。由于顯示模塊的片選為高有效，所以串入反相器(7404)。信號采樣電路包含電阻R1和光敏電阻R2，電阻R1(4.7M歐)一端接+5V電源，另一端與光敏元件連接，光敏元件另一端與地連接。兩電阻的連接點(diǎn)連接到采樣鎖存器的輸入端，作為一個采樣點(diǎn)。每8個采樣點(diǎn)為一組，連接到鎖存器的8個輸入端。橫向排列。國際象棋正好8排，每一排為一組；中國象棋10排，每一排的前8個為一組，最右邊的一列前8個組成11排，余下2個為12排。圍棋一行為19個點(diǎn)，需兩個鎖存器，19行要38個鎖存器，還余3列，自右下角開始，按行自左向右排，夠8個為一排(既兩行加兩點(diǎn))，排完為止。每排為一個字節(jié)。當(dāng)然也可選擇其它的排列形式。有光照(無棋子)時，電阻較小，分壓電壓為0.2V左右，當(dāng)無光照時(有棋子時)，電阻變大，達(dá)到1V以上，觸發(fā)鎖存器。
工作原理如下棋子擺好后上電。對圍棋則為清理棋盤。
上電后，單片機(jī)自動完成復(fù)位。之后自動引導(dǎo)程序加載和原始棋子位置數(shù)據(jù)加載。加載完成后，進(jìn)行初始化，包括1、顯示模塊清0；給T2輸入初始值，置定時模式，T0置計(jì)數(shù)模式，對USB芯片操作使其產(chǎn)生240MHZ振蕩信號；2、對中國和國際象棋來說，要掃描棋子的初始狀態(tài)。對圍棋則免去此步。具體過程是51機(jī)的P0口輸出地址00，13腳輸出高電平，使地址鎖存在地址鎖存器中。然后變成低電平。P2口的26、27、28腳輸出000地址，當(dāng)3-8譯碼器接受到000地址后，15輸出低電平，選中第一個4-16譯碼器，它的輸入已由地址鎖存器給出，所以它應(yīng)在1腳輸出低電平，從而選中信號采樣電路的第一個鎖存器，第一個鎖存器的狀態(tài)被允許輸出，P0口讀入數(shù)據(jù)，在相應(yīng)軟件支持下與原始數(shù)據(jù)區(qū)中對應(yīng)數(shù)據(jù)比較，相等時，不保存此數(shù)據(jù)。不等時保存到原始數(shù)據(jù)區(qū)中對應(yīng)單元中。這是為了判斷是否有讓子現(xiàn)象。P0口輸出下一個采樣地址，地址鎖存，讀第二個采樣數(shù)據(jù)，如此循環(huán)下去，直至一遍結(jié)束(中國象棋為12次，國際象棋為8次，圍棋為46次)。等待人工輸入比賽時間，P1口的3腳為小時的輸入，按一次，小時數(shù)加1，最大12小時，超過12，再從1累加；P1口的4腳為分鐘輸入，每按一次開關(guān)累加1，最大59。超過時，從1開始累加。再按一下確認(rèn)，表示輸入結(jié)束；或1分鐘后自認(rèn)為輸入結(jié)束；并將時間送顯示模塊做倒計(jì)時用。如果無輸入，則對棋手累計(jì)時。累計(jì)最大值為12小時59分。P1口的8腳給出高電平5秒鐘，表示比賽可以開始。計(jì)時開始。
P0口輸出地址00，13腳使地址鎖存，P2口的26、27、28腳輸出000，3-8譯碼器的15腳輸出低電平，選中第一個4-16譯碼器，由于4-16譯碼器輸入地址已由地址鎖存給出，所以其1腳應(yīng)輸出低電平，而其它15個腳輸出都為高電平。1腳的低電平選中第一個采樣鎖存器，輸出采樣數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)總線，P0口讀取數(shù)據(jù)，并與片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)原始數(shù)據(jù)對應(yīng)單元的數(shù)據(jù)比較，暫存比較結(jié)果。不相同時，表示有棋子移動，判斷出哪一位不同，確定是哪一個棋子已經(jīng)移開，暫記棋子編號，并根據(jù)規(guī)則，計(jì)算出落子的所有位置。(就中國象棋而言，對車和炮，橫向最多8個位置，最多再讀取一次，縱向最多9個位置。最多讀取9次，如果在最右一列，也最多讀取兩次。而對于馬來說，最多8個可移位置；對于士象將來說，最多4個可移位置；對于卒來說，最多3個可移位置；對國際象棋，基本類似；對圍棋無須判斷。)。根據(jù)可能位置，轉(zhuǎn)換成采樣點(diǎn)的位置，也就找到哪個鎖存器，直接計(jì)算出P0口地址，做讀取數(shù)據(jù)操作，讀取的數(shù)據(jù)再與原始位置數(shù)據(jù)比較，不同時，表示剛才的棋子移到此處。相同時，表示棋子沒有移到此處。依次做下一個讀操作，直到找見落子的位置。將棋子新舊位置按棋譜規(guī)則編碼，并與棋子編號一同存入片內(nèi)棋譜數(shù)據(jù)區(qū)中，(如果超過1000字節(jié)，則轉(zhuǎn)移到外存中。具體工作過程是P0口和P2口的低5位按照地址指針給出的地址送出地址，并鎖存P0口地址，P0口再取數(shù)據(jù)，P2口的26、27、28位送出110地址，使3-8譯碼器9腳輸出低電平，選中外存(DS1225)，P3口16腳發(fā)寫脈沖，完成一次寫外存操作，依次循環(huán)，寫完1000字節(jié)。改P2的高位地址為其它地址。)。并將此步棋送顯示模塊顯示和異步通訊。寫顯示工作過程是P0口送顯示命令，P2口送選擇地址，使得3-8譯碼器的12腳或11腳給出低電平，選中某個顯示模塊，P1口的2腳送高電平(“1”＝命令，“0”＝數(shù)據(jù))，15腳送送低脈沖(“0”＝寫，“1”＝讀)，將顯示的命令(既顯示方式)寫入顯示模塊。P2口高三位置“1”，斷開片選，準(zhǔn)備要顯示的數(shù)據(jù)。P1口的2腳再低電平，變?yōu)閿?shù)據(jù)操作，P0口輸出棋譜數(shù)據(jù)，再一次選通該顯示模塊，15腳再次送低脈沖，完成寫數(shù)據(jù)操作，顯示模塊自動顯示數(shù)據(jù)，TC1602帶有標(biāo)準(zhǔn)字符庫，只需送字符代碼即可。并做計(jì)時時間的切換。當(dāng)秒時鐘中斷產(chǎn)生時，對相應(yīng)的顯示模塊寫時間數(shù)據(jù)。操作同，只是位置不同而已。
如此循環(huán)下去，直到出現(xiàn)死局或和局為止。和局時如果需要干預(yù)，按一下結(jié)束鈕，表示和局結(jié)束。如果需要棋譜，將優(yōu)盤插入U(xiǎn)SB口，將以固定格式把棋譜數(shù)據(jù)存入優(yōu)盤(以16M優(yōu)盤為例)。存優(yōu)盤工作過程是先將棋譜整理好(如果超過1000字節(jié)，則會將1000字節(jié)的棋譜存外存，其余在片內(nèi)RAM中。輸出時，將棋譜全部存入外存中，然后每768字節(jié)調(diào)入內(nèi)存RAM中，按照USB數(shù)據(jù)包(64字節(jié))規(guī)格，批量向USB接口傳輸(12個包)。)做初始化P0輸出命令字節(jié)到數(shù)據(jù)總線，P1口的2腳送高電平(“1”＝命令，“0”＝數(shù)據(jù))，P2口高3位送出選擇地址101，通過3-8譯碼器的10腳輸出低電平選通USB模塊(11腳)，16腳發(fā)送寫脈沖，將命令寫到USB芯片，設(shè)置端點(diǎn)、讀取狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸方式等，然后P0連續(xù)輸出12個數(shù)據(jù)包，當(dāng)傳輸完后，再調(diào)入后續(xù)棋譜，做下一個傳輸操作，直到寫完收據(jù)為止。
在程序運(yùn)行中，還要通過多次讀采樣數(shù)據(jù)和各種方法來糾錯，以保證棋譜的正確性。
權(quán)利要求1.一種電子棋盤，其特征為由其上畫有棋格的透光面板(1)、面板下且與面板上的棋子放置位置的對應(yīng)處開有孔的遮光板(2)、遮光板下的控制電路板(3)和底板(4)構(gòu)成；控制電路包含單片機(jī)、與單片機(jī)相連的信號采樣電路、與單片機(jī)相連的兩個顯示模塊、與單片機(jī)相連的含有USB接口芯片和USB接口的USB口輸出電路；信號采樣電路包含鎖存器和由電阻R1和光敏電阻R2串聯(lián)而成的并聯(lián)回路，每一并聯(lián)回路中電阻R1和光敏電阻R2的連接點(diǎn)與鎖存器的輸入端相連，每個光敏電阻位于遮光板上的各孔內(nèi)；在單片機(jī)和各信號采樣電路、顯示模塊、USB接口芯片之間連接有由譯碼器構(gòu)成的地址譯碼電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電子棋盤，其特征為與單片機(jī)還連接有一個存貯芯片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子棋盤，其特征為與單片機(jī)還連接有包含串行輸出芯片、串行輸出端口的串行輸出電路。
專利摘要本實(shí)用新型為一種電子棋盤。由透光面板、面板下且與面板上的棋子放置位置的對應(yīng)處開有孔的遮光板、遮光板下的控制電路板和底板構(gòu)成；控制電路包含單片機(jī)、與單片機(jī)相連的信號采樣電路、與單片機(jī)相連的兩個顯示模塊、與單片機(jī)相連的含有USB接口芯片和USB接口的USB口輸出電路；信號采樣電路包含鎖存器和由電阻R1和光敏電阻R2串聯(lián)而成的并聯(lián)回路，每一并聯(lián)回路中電阻R1和光敏電阻R2的連接點(diǎn)與鎖存器的輸入端相連，每個光敏電阻位于遮光板上的各孔的下方；在單片機(jī)和各信號采樣電路、顯示模塊、USB接口芯片之間連接有由譯碼器構(gòu)成的地址譯碼電路。該電子棋盤可用于中國象棋、國際象棋、圍棋等，具有自動計(jì)時、自動生成并記錄棋譜的功能。
文檔編號A63F3/02GK2737438SQ200420092010
公開日2005年11月2日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者趙巍, 趙曉飛 申請人:趙巍