光電棋盤的製作方法

2023-04-24 21:39:51 2

專利名稱：光電棋盤的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種棋盤，尤其涉及用於圍棋或五子棋的光電棋盤。
背景技術：
五子棋和圍棋在中國都擁有悠久的歷史，是深受大眾喜愛的休閒益智遊戲。目前， 五子棋的棋盤有15行15列，共有225個交叉點，圍棋的棋盤有19行19列共361個交叉點。 不管是五子棋還是圍棋，在行棋時，由執黑子和執白子雙方輪流在交點上落子，一次一子。 目前，人們通常可以聚在一起，通過實體棋盤面對面地下棋。隨著網絡的發展和人 民生活水平的提高，人們開始嘗試在電腦上下棋，雙方通過網絡進行遠程對弈，雖然方便， 但是沒有了實體棋盤，少了一些樂趣。目前還沒有一種棋盤，可以使處於遠程的對弈雙方在 各自的實體棋盤上下棋，通過計算機傳輸數據實現遠程對弈，或者是一方在實體棋盤上下 棋，另一方在計算機上下棋的對弈方式。這是此實用新型希望能解決的問題。 通過研究現有技術，我們發現 專利號為99243594. 3的實用新型專利公開了一種電子圍棋棋盤，以雙色發光二 極管發出的雙色光分別代表黑、白兩種圍棋子，由單片機控制下棋過程。此實用新型的目的 是通過單片機控制在棋盤上顯示棋局，避免了在大棋盤上擺放棋子的麻煩，便於講解棋譜。 此實用新型可以通過電腦的控制，將棋盤的棋子信息通過不同顏色的光在實體棋盤上顯示 出來。 專利號為03103345. 8的實用新型專利公開了一種圍棋電子棋盤及其控制方法， 此實用新型的目的在於對棋盤上的對弈過程進行自動電子檢測，傳送給計算機，進行存儲、 計時和判斷等控制操作。此實用新型通過微處理器的控制將棋盤信息傳送給電腦。 專利號為200720041400. 2的實用新型專利公開了一種電子棋盤，設置有一個輸 出顯示位和傳感器陣列，可用於實現復盤指示。但是此實用新型的傳感器通過可見光的反 射來實現，易受環境的影響，幹擾較大，且對棋子有一定的要求，而且輸出顯示位只能確定 下子的位置，並不能確定下的是什麼棋子。 這幾個專利都不能實現我們要解決的問題。

實用新型內容本實用新型目的是提供一種棋盤，可以使對弈雙方在各自的實體棋盤上下棋，通 過計算機傳輸數據實現遠程對弈，或者是一方在實體棋盤上下棋，另一方在計算機上下棋 的對弈方式，同時，這個棋盤也可以實現本地對弈，將對弈過程記錄於電腦中。 本實用新型的技術方案是一種光電棋盤，包括棋盤面板、微處理器1和與之相連 的存儲器4、接口模塊5、電源模塊6，還包括與所述微處理器連接的棋子檢測單元2和棋子 顯示單元3。所述棋子檢測單元2包括紅外LED驅動器7、紅外光收發器件8和多路模擬/ 數字轉換器9。所述紅外LED驅動器7驅動紅外收發器件8發光，後者將反射的光信號轉 換成電信號，並傳送給多路模擬/數字轉換器9，模擬/數字轉換器將數位訊號傳輸給所述微處理器1分析處理。所述棋子顯示單元3包括白子LED驅動器17和黑子的LED驅動器 18、代表白棋的LED燈15和黑棋的LED燈16。微處理器1將信號傳輸給白棋和黑棋的LED 驅動器，並由驅動器分別驅動代表白棋的LED燈15和黑棋的LED燈16發光。所述微處理 器1通過接口模塊5和遊戲伺服器10之間實現通信。本光電棋盤的更詳細的技術方案是 所述紅外光收發器件8包括紅外LED燈13和光敏器件14。 所述光敏器件14可以是光敏二極體、光敏三級管或光敏電阻。 所述代表白子和黑子的LED燈可以是一個集成LED燈，能顯示至少兩種顏色。 所述代表白子和黑子的LED燈可以是貼片式的，也可以是直插式的。 所述棋盤面板為覆膜導光板。 所述覆膜導光板的上側面覆有擴散膜，下側面覆有反射膜，且在落子交叉點處設 有未覆反射膜的通孔。 所述遊戲伺服器10是一臺計算機，可與對弈雙方實現通信。所述LED驅動器17和18採用H0LTEK公司的HT1632。 所述模/數轉換器9採用TI公司的TLC540晶片來實現。 本實用新型的優點是 1.增強棋類遊戲的趣味性，可以使對弈雙方在各自的實體棋盤上下棋，通過計算 機傳輸數據實現遠程對弈，也可以一方在實體棋盤上，另一方在計算機上實現對弈，選擇多 樣； 2.同樣可以用於本地對弈，對弈雙方在同一個光電棋盤上下棋，利用電腦記錄對 弈的過程，方便日後的學習、研究和回憶； 3.現有技術只能將數據保存到本地電腦觀看復盤記錄，本光電棋盤可以直接在棋 盤上實現復盤； 4.檢測設備中所用的紅外線不可見，測量過程不被棋手察覺，不會對棋手造成幹 擾； 5.紅外線具有較強的方向性，抗幹擾性強，檢測結果準確且穩定，不受外界環境影 響； 6.採用通用的器件和成熟的技術，因此成本較低，穩定性好，適合大批量生產； 7.棋盤面板為導光板的設計，可以使棋子檢測結果更準確和穩定，同時使棋盤的 內部不容易落灰，延長棋盤的使用壽命。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述


圖1為本實用新型的光電棋盤的棋盤原理示意圖； 圖2為本實用新型的光電棋盤的使用方法的流程圖； 圖3為本實用新型的光電棋盤的棋盤裝置落子交叉點處結構示意圖； 圖4為本實用新型的光電棋盤的棋子檢測單元的電路原理圖； 圖5為本實用新型的光電棋盤的棋子顯示單元的電路原理圖。 其中l微處理器；2棋子檢測單元；3棋子顯示單元；4存儲器；5接口模塊；6電源模塊；7紅外LED驅動器；8紅外收發器件；9模擬/數字轉換器；10遊戲伺服器；11通孔；
12遮光板；13紅外LED燈；14光敏器件；15代表白子的LED燈；16代表黑子的LED燈；17 白子LED驅動器；18黑子LED驅動器。
具體實施方式實施例1 :本實用新型的光電棋盤的優選實施例的棋盤原理示意圖如
圖1所示，工 作原理為微處理器1通過紅外LED驅動器7驅動棋盤裝置落子處通孔下方的紅外發光二 極管(LED, Light Emitting Diode)工作，紅外LED燈13通電後發射紅外線，當對應棋盤位 置有棋子時，紅外線發生反射，被光敏器件14捕獲。光敏器件可以是光敏二極體、光敏三 極管、光敏電阻等，其目的僅在於接受不同棋子的紅外線反射信號，並將其轉換為電信號。 光敏器件根據光線的強弱產生相應的導通電流，從而在輸出端的電阻處測量出電壓信號。 白色棋子反射光線強度最強，得到的電壓值最大，黑色棋子反射光線強度次之，得到的電壓 值也較小，沒有棋子的時候，紅外線通過通孔處的導光板向外漏出，反射到光敏器件的光強 度最小，輸出的電壓值也最小。在微處理器的控制下，電壓信號被模擬/數字轉換器轉換為 數位訊號並傳送給微處理器，微處理器將收到的數位訊號與預先設置好的電壓參考值進行 比較，進而確定該坐標位置的棋子情況，判斷是否落子，且落的是黑子還是白子。並通過接 口轉換模塊5把這一信息傳送給遊戲伺服器，由遊戲伺服器進行下一步落子決策。 本實施例的棋盤裝置落子交叉點處結構示意圖如圖3所示，棋盤面板為覆膜導光 板，導光板由背部導光的有機材料製成。光線能夠透過導光板。導光板的上側面覆有擴散 膜，使棋手看不到棋盤下的電路結構。擴散膜的表面印有19X19(圍棋)或是15X15(五 子棋)的經緯線。導光板的下側面覆有反射膜，在棋盤上的每一個行列交叉點處都設有未 覆反射膜的通孔11，大小在5mm到30mm之間，為了達到較好的效果， 一般設置成和棋子一樣 大。使代表白子或黑子的LED燈的光線穿透導光板的通孔在棋盤上顯示時，能形成與棋子 大小一樣的圓形光斑，使光源更均勻、柔和和飽滿。光線射到通孔周圍的反射膜時被反射。 圍棋棋盤有361個通孔，五子棋棋盤有225個通孔。在每一個通孔的下方有一個紅外LED 燈13、一個光敏器件14和發出不同顏色代表白子的LED燈15和代表黑子的LED燈16。他 們均安置在硬制的棋盤表面之下。為了避免紅外LED與光敏器件之間相互幹擾，用不透光 的遮光板12進行隔離。如圖3所示，這四個器件平均分布在棋盤通孔下方遮光板隔起的4 個空格裡。其中，考慮到現有紅外技術的發展，光敏器件和紅外LED也可以是集成在一起的 一個紅外收發器件。另外，兩個不同顏色的LED燈也可以是一個集成在一起的、可以發出不 同顏色光的LED燈。目前LED燈有多種類型，此處用的LED燈可以是貼片式的，也可以是直 插式的。LED燈顏色任意，只要能區分黑白子即可。由於原理相同，為描述方便，以分立的光 敏器件和紅外LED，以及兩個發出不同顏色的LED燈為例進行說明。 我們以圍棋棋盤為例，本優選實施例的棋子檢測單元的電路原理圖如圖4所示，具體實施方式
如下採用逐行掃描的方法監測棋盤的19X19的點陣列，共有361個光電轉 換組。模/數(A/D)轉換器9採用2顆TI公司生產的TLC540晶片來實現。TLC540是以8 位開關電容逐次逼近A/D轉換器為基礎而構造的A/D轉換器，它們能通過三態輸出和模擬 輸入與微處理器或外圍設備進行串行接口，也可以獨立工作。由於需要逐行掃描，為避免微 處理器10資源緊張的問題，採用串口轉並口的方式擴展微處理器I/O接口 。 NJU3718是20位串並轉換器，特別適用於微處理器輸出埠擴展器。由於NJU3718和微處理器之間的連 接只用4條線路，所以微處理器可提供有效的輸出埠分配。 如圖4所示，定義微處理器的4個輸入輸出口為數據口 (NJU_DATA)、時鐘口 (NJU_ CLK)、選通口 (NJU—STB)、清零口 (NJU—CLR)，他們分別連接串並轉換器NJU3718的數據口 (DATA)、時鐘口 (CLK)、選通口 (/STB)、清零口 (/CLR) 。 NJU3718的19個輸出口分別控制19 行的一行，而每一列的輸出並聯後與模數轉換器的一個輸入口相連。當NJU3718某個輸出 引腳為高電平時，導致相連的三極體導通，該行的19個光電耦即開始工作；當輸出為低電 平時，三極體截止，該行處於掛起狀態。在這19個輸出中，同一時刻只有1個為高電平，因 此同一時刻僅有1行處於工作狀態，其他18行則處於掛起狀態，這時，模/數轉換器就可以 對每1列進行掃描。由於三極體的暗電流很小，其它18行中僅有微量電流通過，不會對工 作行的輸出造成較大影響，所以模/數轉換器接收到的信號僅取決於處於工作狀態的1行 中的光電耦。這種就是由微處理器控制，每次掃描l行的逐行掃描方式。每掃描l行，即可 完成對該行19個點狀態的判斷。通過19行掃描，就完成了對整個棋盤陣列的識別工作。 微處理器通過接口模塊5和遊戲伺服器10進行通信，遊戲伺服器將信息傳送給對 弈對方，並接收對弈對方的行棋指令，遊戲伺服器將對弈對方的信息通過接口模塊5傳送 給微處理器，遊戲伺服器10需要和對弈雙方通信，可以是一臺計算機，這些都為現有的成 熟技術，此處不再贅述。 微處理器收到遊戲伺服器傳來的對弈對方的行棋信息，由微處理器控制白子或黑 子的驅動器，從而驅動代表白子或黑子的LED發光，在棋盤上顯示出來，以達到無子行棋的 目的。 本優選實施例的棋子顯示單元如圖5所示，採用如下的具體電路來實現無子行 棋 LED驅動器採用H0LTEK公司的HT1632，有串行微處理器接口，由於棋盤最多有361 個點陣，可以選擇採用24行X16列模式。1顆HT1632作為白子LED驅動器，另一顆HT1632 作為黑子LED驅動器。為了使控制時序同步，將其中1顆HT1632設置為主控(Master)，另 l顆設置為從控(Slaver)，他們之間通過同步信號(SYNC)和時鐘信號(OSC)連接。該晶片 提供了軟體設置的16個級別的脈寬調製(Pulse Width Modulation, P麗)亮度控制，可以 調整LED循環顯示的亮度。利用串行接口串行輸入，可以方便的進入命令模式和數據模式。 HT1632的靜態存儲器(RAM)用來存儲所要顯示的數據，直接用來驅動LED。如果RAM數據 為l，則相應的發光二極體被點亮，RAM中的數據可以寫入、讀出以及讀修改寫。 HT1632在被設定成24X 16顯示模式後，可以選擇N_M0S (金屬氧化物半導體)或 者P-MOS輸出渠道，由此確定具體驅動LED的電路形式。圖4和圖5中所示為N-MOS的輸 出方式，若為P-MOS的輸出方式，電路要相應略有調整。LHT1632具有閃爍功能，閃爍功能使 得所有的LED閃爍，閃爍速率為0. 25s開0. 25s關。通過執行閃爍打開命令(BLINK ON)和 閃爍關閉命令(BLINK OFF)來實現。在行棋過程中，如一方需要"提子"時，被提棋子周圍 的LED燈將會閃爍，從而達到提醒棋手的目的。 微處理器與HT1632之間通過4個引線連接，HT1632的"/CS"引線用來使能串行 接口信號的傳輸以及終止其與外部微處理器的通信。如果/CS被置l，則數據和命令的傳輸 被禁止。"DATA"引線用來傳輸串行數據，"/RD"引線用來輸入讀時鐘，"/WR"引線用來輸入寫時鐘，數據，地址和命令將會在DATA引線上被輸入在/WR的下降沿。本實用新型的微處
理器在同 一個脈衝的上升沿讀數據，在下降沿寫數據。 此光電棋盤的使用方法，如圖2所示，包括以下步驟 (1)光電棋盤開始工作，紅外LED驅動器7驅動紅外光收發器件8發射紅外光； (2)本方棋手在光電棋盤上擺放棋子； (3)棋子將紅外光反射，紅外收發器件8接收紅外光信號； (4)紅外收發器件將反射的光信號轉換成電信號，並傳送給多路模擬/數字轉換 器9 ; (5)模擬/數字轉換器9將數位訊號傳輸給微處理器1進行分析處理； (6)微處理器將信息通過接口模塊5傳至遊戲伺服器10進行保存； (7)遊戲伺服器將信息傳送給對弈對方； (8)對弈對方給遊戲伺服器10發送行棋指令； (9)遊戲伺服器10將對弈對方的信息通過接口模塊5傳送給微處理器(1); (10)微處理器1將信息傳輸給白子和黑子的LED驅動器； (11)白子和黑子的LED驅動器驅動相應的代表白子或黑子的LED燈發光，從而本 方棋手在棋盤上看到對方的行棋操作。 對弈雙方可以各自在實體棋盤上下棋，通過計算機傳輸數據實現遠程對弈，也可 以一方在實體棋盤上，另一方在計算機上實現對弈，使用實體棋盤的一方採用上述的棋盤 和使用方法即可實現。 實施例2 : 本光電棋盤不僅可以用於遠程對弈，也同樣可以實現本地對弈，對弈雙方在同一 個光電棋盤上下棋，通過軟體設置，棋手可以選擇是"遠程對弈"還是"本地對弈"。當選擇 本地對弈時，對於棋子顯示單元，通過設置LED關閉命令(LEDJ)FF)，可以用來關閉LED工 作循環，關閉LED的顯示。LED工作循環被關閉之後，用SYS DIS命令可節省電源開支，充 當省電命令。LED開命令(LED ON)通過打開LED工作循環來驅動LED顯示。棋子檢測單 元仍正常工作，將行棋信息通過微處理器處理，並傳輸到遊戲伺服器上，實現行棋過程的存 儲，方便日後的學習、研究和回顧。 以上所述，僅為本實用新型的優選實施例，並不能以此限定本實用新型實施的範 圍，凡依本實用新型權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應仍屬於本實用新型覆 蓋的保護範圍。
權利要求一種光電棋盤，包括棋盤面板、微處理器(1)和與之相連的存儲器(4)、接口模塊(5)、電源模塊(6)，其特徵在於還包括與所述微處理器連接的棋子檢測單元(2)和棋子顯示單元(3)，其中，所述棋子檢測單元(2)包括紅外LED驅動器(7)、紅外光收發器件(8)和多路模擬/數字轉換器(9)，所述紅外LED驅動器(7)驅動紅外收發器件(8)發光，後者將反射的光信號轉換成電信號，並傳送給多路模擬/數字轉換器(9)，模擬/數字轉換器將數位訊號傳輸給所述微處理器(1)分析處理；所述棋子顯示單元(3)包括白子LED驅動器(17)和黑子LED驅動器(18)、代表白子的LED燈(15)和代表黑子的LED燈(16)，微處理器(1)將信號傳輸給白子和黑子的LED驅動器，並由驅動器分別驅動代表白子的LED(15)和黑子的LED發光(16)；所述微處理器(1)通過接口模塊(5)和遊戲伺服器(10)之間實現通信。
2. 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述紅外光收發器件(8)包括紅 外LED燈(13)和光敏器件(14)。
3. 根據權利要求2中所述的光電棋盤，其特徵在於所述光敏器件(14)可以是光敏 二極體、光敏三級管或光敏電阻。
4. 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述代表白子和黑子的LED燈可 以是一個集成LED燈，能顯示至少兩種顏色。
5. 根據權利要求1或4中所述的光電棋盤，其特徵在於所述代表白子和黑子的LED燈 可以是貼片式的，也可以是直插式的。
6 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述棋盤面板為覆膜導光板。
7. 根據權利要求6中所述的光電棋盤，其特徵在於所述覆膜導光板的上側面覆有擴 散膜，下側面覆有反射膜，在落子交叉點處設有未覆反射膜的通孔(11)。
8. 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述遊戲伺服器(10)是一臺計算機，可與對弈雙方實現通信。
9. 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述LED驅動器(17和18)採用 H0LTEK公司的HT1632。
10. 根據權利要求1中所述的光電棋盤，其特徵在於所述模/數轉換器(9)採用TI公 司的TLC540晶片來實現。
專利摘要本實用新型公開了一種光電棋盤，包括棋盤面板、微處理器、存儲器、接口模塊和電源模塊，還包括與微處理器連接的棋子檢測單元和棋子顯示單元，棋子檢測單元包括紅外LED驅動器、紅外光收發器件和模/數轉換器。棋子顯示單元包括白子和黑子的LED驅動器、代表白子和黑子的LED。紅外LED驅動器驅動紅外LED，並通過光敏器件進行光電轉換，信號通過模/數轉換器後，由微處理器進行數據分析，送至遊戲伺服器，遊戲伺服器發送對方的行棋指令給微處理器，通過白子或黑子LED驅動器驅動代表白子或黑子LED，實現無子行棋。本實用新型信號穩定，不受環境影響，可以實現遠程對弈和本地對弈。
文檔編號A63F13/00GK201470056SQ20092018721
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者季立, 宋桂華, 王 鋒 申請人:蘇州翊高科技有限公司