智能棋盤系統的製作方法

2023-05-01 16:34:51 1

專利名稱:智能棋盤系統的製作方法
本實用新型屬於一種體育用品，具體地說屬於一種適用於棋類比賽或訓練的電子裝備。
象棋和圍棋活動在我國有極其攸久的歷史，近些年來西洋棋也開展起來，由於棋類運動伴隨著智慧和毅力的角逐，深受廣大群眾的喜愛，經過歷代人的研究發展，目前棋手的技藝已發展很高的水平。高一級的比賽幾乎從開局到結束都是緊張激烈的角逐，棋手們處在高度的精神緊張狀態，處於搜索、比較、創新的腦力加體力勞動之中。然而，即使在這樣緊張的場合下仍然要不時中斷思維去記錄下來每一步的棋譜以留下寶貴的資料，以利於總結經驗或教訓，指導以後的訓練。除此以外，棋手們往往還要每下一步按動計時鐘按鍵，既分散精力，又可能造成誤差，有時甚至造成糾紛，棋手們為了爭取思考時間在記錄棋譜時速度很快，容易筆誤，並在以後的整理過程中花費很大的精力。在日常的訓練中這種記錄、整理棋譜的工作就更加大量而繁瑣。總之，用於棋類比賽的設備與現代高度發達的電子技術相比顯然十分不協調。
本實用新型的目的即是設計一種智能棋盤系統，使它和微機相配合完成自動記錄棋手們比賽或訓練中每步的棋譜及時間，也可以自動傳輸比賽的場面，為棋手們保存下來一份完整無誤的技術資料，使棋手們把全部精力集中在比賽之中，以推動棋類運動向更高水平發展。
本實用新型的基本構思是設計一種可以傳感每個棋子位置，並能把它轉化為數位訊號的棋盤系統。在這個系統中包括三大部分第一是棋盤傳感器，本實用新型所設計的棋盤上每個可能落子的位置上均設有一個開關(參看圖1)(或位置傳感器)，這樣根據中國象棋，圍棋或西洋棋的不同要求會組成一個相應的開關矩陣。第二是可以觸發開關的棋子(參看圖2)，以實現棋子位置這一模擬量的探測。棋子的結構須根據所選取開關(或位置傳感器)的類別和型號加以配套設計。當矩陣開關選取電磁式接近開關，如磁性幹簧管之類時在棋子的底部應裝有一塊磁鐵和或鐵磁物質，當採用接觸電極式開關時，應在棋子的底部加上一導電金屬片，當採用機械式開關，如微動開關，壓電橡膠開關等時棋子應保證有一定的配重以保證正常的壓觸發。也可採用變磁阻，變電容式接近開關，光電開關等等。總之利用開關的狀態來判別棋子是否到位。第三部分是模數轉換電路，它的作用是將矩陣開關狀態轉化為計算機可以接收的二進位數據，以串行(或並行)的形式送入計算機。其基本原則是將每個棋盤落子處編碼，然後按一定時序掃描得到一組完整的棋子狀態數組，送入計算機，在計算機內按照預編好的軟體對數據進行處理就得到每一步棋譜的相應參數，可以記錄下來，也可以同時將其顯示在顯示屏上供觀眾們或其它有關人員現場觀看。
為防止棋子錯位引起的誤差，可以在棋盤落子處設計上一個限位凸臺4，棋子的底部可以設計上一定位凹臺5，以準確定位，並防止偶然的振動等引起計算機的誤操作。
下面結合附圖進一步說明本實用新型的目的是如何實現的圖1是棋盤，圖2棋子的基本結構示意圖，其中1為棋盤面，2為開關，3為開關引線，4為定位凸臺，5為限位凹臺，6為粘合劑或其它固定物，7為磁體、導體或配重物，8為棋子體。
圖3是模數轉換電路的基本邏輯框圖。
圖4是棋盤讀電路的邏輯結構圖。
圖5是控制電路及其串行接口的邏輯結構圖，其中(a)為應用CPU時的框圖，(b)為應用單片機的框圖。
圖6為一開關狀態讀電路的實施例電原理圖。
圖7為一應用CPU做控制電路的實施例電原理圖。
本實用新型中的棋盤部分實際上相當於一個矩陣式的位置傳感器，我們稱之為棋盤傳感器，因而在棋盤結構上所採取的具體方案是在落子處設置一個開關或位置傳感器，以便對每一瞬時棋子的分布變化做出反應，經軟體處理後轉化為相應的棋譜。開關的選擇是多種多樣的，只要落子後能實現開關狀態轉換即可。它的選取原則是經濟，耐久，可靠，靈敏。這樣，一個完整的棋盤就成為一個開關矩陣。依靠開關狀態可以準確地探測出棋局的變化再通過模數轉換電路實現數字量傳輸。
開關狀態的變化即表示棋局的變化將會形成新的棋譜。這一變化的傳輸依靠模數轉換電路實現。圖3即給出了這一模數轉換電路的邏輯設計框圖。其中4為控制電路，由它控制棋盤讀電路10每間隔一定時間按軟體設計好的次序和分組，分步讀出開關矩陣11中所有狀態，最終處理成一組串行(或並行)數據來代表棋盤的即時狀態參量，這些參量通過串行口12(或並行口)送入計算機做為計算機原始數據。在微型計算機中，根據這些數據，在配套軟體的控制下實現判斷，顯示、記錄就是十分容易的事了。
本實用新型的設計關鍵之一是選取合適的(開關狀態)讀電路。圖4給出的即是該電路的邏輯構思圖。從框圖上看很象一個動態存貯器。它由一個列選通的地址解碼器13和一個狀態寄存器14組成，狀態寄存器的位數即是每組狀態開關的個數，即每次掃描棋盤矩陣元的個數，根據現有電子元器件的規格和不同棋類的具體情況，寄存器位數可以是1位，4位，8位列地址線則根據寄存器位數及棋類別選取不同的數目。如用八位寄存器，(即一次掃描八個開關狀態)，則中國象棋需12條地址線，圍棋則需要46－56條地址線，而西洋棋則須要10條地址線。如果狀態寄存器位數選一位，4位或12位，16位則地址線的列數設計也就會相應的變化。在控制電路每選通一條地址線後將一組開關狀態參量轉換為八位(或一位，四位)二進位數送入狀態寄存器14，在適當時序配合下分步送入控制電路中的寄存器(RAM)，並通過串行口(SIO)(或並行口)送入微機。
控制電路是本實用新型設計的又一關鍵，由它實現開關狀態量的模數轉換，圖5即給出了控制電路的結構框圖，其中(a)是採用CPU的控制電路，它由存貯程序的EPROM，存貯記錄數據的RAM，與開關狀態讀電路相連的並行接口PIO，與微型機相連的串行口SIO，以及其輔元件所搭接而成。控制電路也可選用單片機來實現，由於單片機帶有兩組八位準雙向接口。硬體電路可以大大簡化。由圖5(b)可以看出單片機通過八位準雙向接口可以直接與開關讀電路10相連接，硬體電路只須加選有貯程序的EPROM，存貯記錄的RAM，及配套鎖存器(例如373)。即可實現全部控制功能實現模數轉換並把每次掃描的數據送入微型機，因而可以大簡化電路，更關鍵的是其抗幹擾性能好，成本低，性能穩定。
為進一步說明本實用新型的功能，圖6、圖7給出了一組實施例，它是採用Z－80CPU做控制電路時的模數轉換電路的電原理圖。開關狀態讀電路採用的是8位狀態寄存器(74LS273)，由M個八位地址解碼器(74LS138)配合非門(74LS04)組成的N條列選通電路，當用於中國象棋時M為2(僅用12列選通)即可，當用於圍棋時即要M＝7－8(組成46－56列選通)。在本實施例中落子處(即狀態開關)每八個分為一組，每選通一列，即將相關列的狀態為二進位數送入狀態寄存器14內存放，當數據總線可以佔用時，經三態門(74LS244)送出數據。如此每列選通一次即完成一組棋盤狀態開關的巡檢。掃描的數據集合反應出棋局的變化，這組數據可以保存在RAM區內，並可送往微機處理。微型機根據狀態參量的變化判斷出棋子的移動位置，從而實現棋局的修改、顯示、記錄。其微機控制軟體的程序框圖見圖8所示。
圖9是一個完整的控制電路圖，由其實現從開關矩陣中採樣，並將數據通過串行口送到微型機中處理，其中CPU採用的是Z－80晶片，EPROM可採用2716，RAM採用6116，配合Z－80的SZO，PIO及相關的硬體組成一個實用控制電路。由Z－80PIO控制棋盤讀電路的列選通地址線，並由數據線DB0－DB7將狀態參量送入RAM及通過SZO口輸送至微機，該電路可以控制多個棋盤讀電路的記錄與傳輸，僅須在控制程序上加入適當的內容即可。
本棋盤系統投入應用後，運動員，裁判員，教練員、甚至電視轉播員及各類工作人員可以大大減輕工作量和緊張程度，全部精力均可集中在棋局之上，由微機忠實地實完成監視，顯示、記錄，時間提示、轉播信號輸出等各類工作，每當棋手思考好一步棋後，在棋子落定的同時，微型機根據掃描數即會立即記錄下棋譜，記錄下思考時間，顯示當時的新棋譜等等工作。圖9即為微機顯示屏上展現的某比賽中的棋譜的狀態圖。圖中有邊表示為黑方思考的時間，下面為白，黑雙方累計思考時間，再下面表示白方上一步的著法。因而可以使比賽和訓練的水平大大提高，由於微機可以自動記錄下文字棋譜並可還原成圖譜，則非常有利於以後訓練、總結和教學工作。圖10即是圖9中所顯示的該場比賽的完整棋譜。它幾乎是比賽結束一分鐘後立即可以交到運動員，教練，甚至每一個愛好棋類的觀眾手中。
除此以外，還可以利用本棋盤系統，大量收集資料，以軟盤形式保存，提供運動員隨時調用研究，因而本實用新型實為棋類運動現代化中的一個十分得力裝置。
權利要求
1.一種用於比賽或訓練，與微型計算機或其它顯示裝置配套應用的智能棋盤系統，其特徵在於具有一個代開關矩陣的棋盤，可觸發開關的棋子和將每步棋譜轉換為串行或並行輸出的模數轉換電路所組成。
2.根據權利要求
1所說的智能棋盤系統，其特徵在於在棋盤上每個落子的位置下均設置有一個開關2(或位置傳感器)，具體可採用電磁式或光電式或電極接觸式或機械式的開關(或位置傳感器。)
3.根據權利要求
1或2所說的智能棋盤系統，其特徵在於所說的棋盤可以是中國象棋、圍棋或西洋棋的棋盤，棋盤落子處可以加上一高1－3mm的限位凸臺4。
4.根據權利要求
1所說的智能棋盤系統，其特徵在於棋子的底部裝有磁塊7(或接觸金屬片或配重物)，棋子的底部可以製成定位凹臺5，和權利要求
3中的凸臺4相配合。
5.根據權利要求
1所說的智能棋盤系統，其特徵在於模數轉換電路由開關狀態讀電路10，控制電路9及與微機或其它顯示裝置的串行數據接口12組成。
6.根據權利要求
5所說的智能棋盤系統，其特徵在於開關狀態讀電路10由地址解碼器13和狀態寄存器14組成，由地址解碼器實行列選通，通過狀態寄存器14實現1位或4位或八位二進位狀態字讀出。
7.根據權利要求
5或6所說的智能棋盤系統，其特徵在於開關狀態讀電路10中的地址解碼器可由八位地址解碼器和非門搭接而成N列地址選通線，具體可採用74LS138和74LS04搭接，當選取八位狀態寄存器，具體如74LS273時，如用於中國象棋N為12列，圍棋N為46－56列，西洋棋N為10列。
8.根據權利要求
5所說的智能棋盤系統，其特徵在於控制電路由CPU15，裝有控制程序的EPROM16，RAM17與開關狀態讀電路連接的並行接口18，與顯示裝置或微機相連的串行接口19及其輔助電路元件組成。
9.根據權利要求
8所說的智能棋盤系統，其特徵在於控制電路中CPU可採用E－80，EPROM採用2716，RAM採用6116，串行接口採用E－80SIO，並行接口採用E－80的PZO。
10.根據權利要求
5所說的智能棋盤系統，其特徵在於控制電路也可採用單片機20，裝有控制程序的EPROM21，存貯中間數據的RAM22，與微型計算機連接的串行接口所組成，具體單片機可採用48／49系列中的任一型號，例如80C39。
專利摘要
本實用新型涉及到一種用於棋類比賽和訓練的電子設備。由帶開關矩陣的棋盤，可觸發開關的棋子及將棋子狀態轉換為數據量的模數轉換電路所組成，其中模數轉換電路是由CPU或單片機通過程序實現棋子狀態參量的採集、處理並轉換為數字量輸送到微機中去以實現對棋局變化的監視、記錄、計時、顯示等，可有力推動棋類運動水平的進一步提高。
文檔編號A63F3/00GK87208590SQ87208590
公開日1988年1月27日 申請日期1987年5月28日
發明者原澤, 原亮, 慄彤 申請人:原澤, 原亮, 慄彤導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan