专利名称:智能棋盘系统的制作方法
本实用新型属于一种体育用品，具体地说属于一种适用于棋类比赛或训练的电子装备。
象棋和围棋活动在我国有极其攸久的历史，近些年来国际象棋也开展起来，由于棋类运动伴随着智慧和毅力的角逐，深受广大群众的喜爱，经过历代人的研究发展，目前棋手的技艺已发展很高的水平。高一级的比赛几乎从开局到结束都是紧张激烈的角逐，棋手们处在高度的精神紧张状态，处于搜索、比较、创新的脑力加体力劳动之中。然而，即使在这样紧张的场合下仍然要不时中断思维去记录下来每一步的棋谱以留下宝贵的资料，以利于总结经验或教训，指导以后的训练。除此以外，棋手们往往还要每下一步按动计时钟按键，既分散精力，又可能造成误差，有时甚至造成纠纷，棋手们为了争取思考时间在记录棋谱时速度很快，容易笔误，并在以后的整理过程中花费很大的精力。在日常的训练中这种记录、整理棋谱的工作就更加大量而繁琐。总之，用于棋类比赛的设备与现代高度发达的电子技术相比显然十分不协调。
本实用新型的目的即是设计一种智能棋盘系统，使它和微机相配合完成自动记录棋手们比赛或训练中每步的棋谱及时间，也可以自动传输比赛的场面，为棋手们保存下来一份完整无误的技术资料，使棋手们把全部精力集中在比赛之中，以推动棋类运动向更高水平发展。
本实用新型的基本构思是设计一种可以传感每个棋子位置，并能把它转化为数字信号的棋盘系统。在这个系统中包括三大部分第一是棋盘传感器，本实用新型所设计的棋盘上每个可能落子的位置上均设有一个开关(参看图1)(或位置传感器)，这样根据中国象棋，围棋或国际象棋的不同要求会组成一个相应的开关矩阵。第二是可以触发开关的棋子(参看图2)，以实现棋子位置这一模拟量的探测。棋子的结构须根据所选取开关(或位置传感器)的类别和型号加以配套设计。当矩阵开关选取电磁式接近开关，如磁性干簧管之类时在棋子的底部应装有一块磁铁和或铁磁物质，当采用接触电极式开关时，应在棋子的底部加上一导电金属片，当采用机械式开关，如微动开关，压电橡胶开关等时棋子应保证有一定的配重以保证正常的压触发。也可采用变磁阻，变电容式接近开关，光电开关等等。总之利用开关的状态来判别棋子是否到位。第三部分是模数转换电路，它的作用是将矩阵开关状态转化为计算机可以接收的二进制数据，以串行(或并行)的形式送入计算机。其基本原则是将每个棋盘落子处编码，然后按一定时序扫描得到一组完整的棋子状态数组，送入计算机，在计算机内按照预编好的软件对数据进行处理就得到每一步棋谱的相应参数，可以记录下来，也可以同时将其显示在显示屏上供观众们或其它有关人员现场观看。
为防止棋子错位引起的误差，可以在棋盘落子处设计上一个限位凸台4，棋子的底部可以设计上一定位凹台5，以准确定位，并防止偶然的振动等引起计算机的误操作。
下面结合附图进一步说明本实用新型的目的是如何实现的图1是棋盘，图2棋子的基本结构示意图，其中1为棋盘面，2为开关，3为开关引线，4为定位凸台，5为限位凹台，6为粘合剂或其它固定物，7为磁体、导体或配重物，8为棋子体。
图3是模数转换电路的基本逻辑框图。
图4是棋盘读电路的逻辑结构图。
图5是控制电路及其串行接口的逻辑结构图，其中(a)为应用CPU时的框图，(b)为应用单片机的框图。
图6为一开关状态读电路的实施例电原理图。
图7为一应用CPU做控制电路的实施例电原理图。
本实用新型中的棋盘部分实际上相当于一个矩阵式的位置传感器，我们称之为棋盘传感器，因而在棋盘结构上所采取的具体方案是在落子处设置一个开关或位置传感器，以便对每一瞬时棋子的分布变化做出反应，经软件处理后转化为相应的棋谱。开关的选择是多种多样的，只要落子后能实现开关状态转换即可。它的选取原则是经济，耐久，可靠，灵敏。这样，一个完整的棋盘就成为一个开关矩阵。依靠开关状态可以准确地探测出棋局的变化再通过模数转换电路实现数字量传输。
开关状态的变化即表示棋局的变化将会形成新的棋谱。这一变化的传输依靠模数转换电路实现。图3即给出了这一模数转换电路的逻辑设计框图。其中4为控制电路，由它控制棋盘读电路10每间隔一定时间按软件设计好的次序和分组，分步读出开关矩阵11中所有状态，最终处理成一组串行(或并行)数据来代表棋盘的即时状态参量，这些参量通过串行口12(或并行口)送入计算机做为计算机原始数据。在微型计算机中，根据这些数据，在配套软件的控制下实现判断，显示、记录就是十分容易的事了。
本实用新型的设计关键之一是选取合适的(开关状态)读电路。图4给出的即是该电路的逻辑构思图。从框图上看很象一个动态存贮器。它由一个列选通的地址译码器13和一个状态寄存器14组成，状态寄存器的位数即是每组状态开关的个数，即每次扫描棋盘矩阵元的个数，根据现有电子元器件的规格和不同棋类的具体情况，寄存器位数可以是1位，4位，8位列地址线则根据寄存器位数及棋类别选取不同的数目。如用八位寄存器，(即一次扫描八个开关状态)，则中国象棋需12条地址线，围棋则需要46－56条地址线，而国际象棋则须要10条地址线。如果状态寄存器位数选一位，4位或12位，16位则地址线的列数设计也就会相应的变化。在控制电路每选通一条地址线后将一组开关状态参量转换为八位(或一位，四位)二进制数送入状态寄存器14，在适当时序配合下分步送入控制电路中的寄存器(RAM)，并通过串行口(SIO)(或并行口)送入微机。
控制电路是本实用新型设计的又一关键，由它实现开关状态量的模数转换，图5即给出了控制电路的结构框图，其中(a)是采用CPU的控制电路，它由存贮程序的EPROM，存贮记录数据的RAM，与开关状态读电路相连的并行接口PIO，与微型机相连的串行口SIO，以及其辅元件所搭接而成。控制电路也可选用单片机来实现，由于单片机带有两组八位准双向接口。硬件电路可以大大简化。由图5(b)可以看出单片机通过八位准双向接口可以直接与开关读电路10相连接，硬件电路只须加选有贮程序的EPROM，存贮记录的RAM，及配套锁存器(例如373)。即可实现全部控制功能实现模数转换并把每次扫描的数据送入微型机，因而可以大简化电路，更关键的是其抗干扰性能好，成本低，性能稳定。
为进一步说明本实用新型的功能，图6、图7给出了一组实施例，它是采用Z－80CPU做控制电路时的模数转换电路的电原理图。开关状态读电路采用的是8位状态寄存器(74LS273)，由M个八位地址译码器(74LS138)配合非门(74LS04)组成的N条列选通电路，当用于中国象棋时M为2(仅用12列选通)即可，当用于围棋时即要M＝7－8(组成46－56列选通)。在本实施例中落子处(即状态开关)每八个分为一组，每选通一列，即将相关列的状态为二进制数送入状态寄存器14内存放，当数据总线可以占用时，经三态门(74LS244)送出数据。如此每列选通一次即完成一组棋盘状态开关的巡检。扫描的数据集合反应出棋局的变化，这组数据可以保存在RAM区内，并可送往微机处理。微型机根据状态参量的变化判断出棋子的移动位置，从而实现棋局的修改、显示、记录。其微机控制软件的程序框图见图8所示。
图9是一个完整的控制电路图，由其实现从开关矩阵中采样，并将数据通过串行口送到微型机中处理，其中CPU采用的是Z－80芯片，EPROM可采用2716，RAM采用6116，配合Z－80的SZO，PIO及相关的硬件组成一个实用控制电路。由Z－80PIO控制棋盘读电路的列选通地址线，并由数据线DB0－DB7将状态参量送入RAM及通过SZO口输送至微机，该电路可以控制多个棋盘读电路的记录与传输，仅须在控制程序上加入适当的内容即可。
本棋盘系统投入应用后，运动员，裁判员，教练员、甚至电视转播员及各类工作人员可以大大减轻工作量和紧张程度，全部精力均可集中在棋局之上，由微机忠实地实完成监视，显示、记录，时间提示、转播信号输出等各类工作，每当棋手思考好一步棋后，在棋子落定的同时，微型机根据扫描数即会立即记录下棋谱，记录下思考时间，显示当时的新棋谱等等工作。图9即为微机显示屏上展现的某比赛中的棋谱的状态图。图中有边表示为黑方思考的时间，下面为白，黑双方累计思考时间，再下面表示白方上一步的着法。因而可以使比赛和训练的水平大大提高，由于微机可以自动记录下文字棋谱并可还原成图谱，则非常有利于以后训练、总结和教学工作。图10即是图9中所显示的该场比赛的完整棋谱。它几乎是比赛结束一分钟后立即可以交到运动员，教练，甚至每一个爱好棋类的观众手中。
除此以外，还可以利用本棋盘系统，大量收集资料，以软盘形式保存，提供运动员随时调用研究，因而本实用新型实为棋类运动现代化中的一个十分得力装置。
权利要求
1.一种用于比赛或训练，与微型计算机或其它显示装置配套应用的智能棋盘系统，其特征在于具有一个代开关矩阵的棋盘，可触发开关的棋子和将每步棋谱转换为串行或并行输出的模数转换电路所组成。
2.根据权利要求
1所说的智能棋盘系统，其特征在于在棋盘上每个落子的位置下均设置有一个开关2(或位置传感器)，具体可采用电磁式或光电式或电极接触式或机械式的开关(或位置传感器。)
3.根据权利要求
1或2所说的智能棋盘系统，其特征在于所说的棋盘可以是中国象棋、围棋或国际象棋的棋盘，棋盘落子处可以加上一高1－3mm的限位凸台4。
4.根据权利要求
1所说的智能棋盘系统，其特征在于棋子的底部装有磁块7(或接触金属片或配重物)，棋子的底部可以制成定位凹台5，和权利要求
3中的凸台4相配合。
5.根据权利要求
1所说的智能棋盘系统，其特征在于模数转换电路由开关状态读电路10，控制电路9及与微机或其它显示装置的串行数据接口12组成。
6.根据权利要求
5所说的智能棋盘系统，其特征在于开关状态读电路10由地址译码器13和状态寄存器14组成，由地址译码器实行列选通，通过状态寄存器14实现1位或4位或八位二进制状态字读出。
7.根据权利要求
5或6所说的智能棋盘系统，其特征在于开关状态读电路10中的地址译码器可由八位地址译码器和非门搭接而成N列地址选通线，具体可采用74LS138和74LS04搭接，当选取八位状态寄存器，具体如74LS273时，如用于中国象棋N为12列，围棋N为46－56列，国际象棋N为10列。
8.根据权利要求
5所说的智能棋盘系统，其特征在于控制电路由CPU15，装有控制程序的EPROM16，RAM17与开关状态读电路连接的并行接口18，与显示装置或微机相连的串行接口19及其辅助电路元件组成。
9.根据权利要求
8所说的智能棋盘系统，其特征在于控制电路中CPU可采用E－80，EPROM采用2716，RAM采用6116，串行接口采用E－80SIO，并行接口采用E－80的PZO。
10.根据权利要求
5所说的智能棋盘系统，其特征在于控制电路也可采用单片机20，装有控制程序的EPROM21，存贮中间数据的RAM22，与微型计算机连接的串行接口所组成，具体单片机可采用48／49系列中的任一型号，例如80C39。
专利摘要
本实用新型涉及到一种用于棋类比赛和训练的电子设备。由带开关矩阵的棋盘，可触发开关的棋子及将棋子状态转换为数据量的模数转换电路所组成，其中模数转换电路是由CPU或单片机通过程序实现棋子状态参量的采集、处理并转换为数字量输送到微机中去以实现对棋局变化的监视、记录、计时、显示等，可有力推动棋类运动水平的进一步提高。
文档编号A63F3/00GK87208590SQ87208590
公开日1988年1月27日 申请日期1987年5月28日
发明者原泽, 原亮, 栗彤 申请人:原泽, 原亮, 栗彤导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan