专利名称：微处理机控制的棋谱自动记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微处理机控制的自动记录装置，特别是微处理机控制的棋谱自动记录装置。
在棋类(围棋、中国象棋、国际象棋等)比赛中，棋谱的记录是一项很重要的工作。即使是平时双方的对奕，记录棋谱也是很有意义的。它可以帮助对奕双方下过棋后复盘分析，也可以用于长期保存。
这项工作至今为止还是基本上采用人工或人工介入来进行的。其中又可以分为以下几种方式1、人工记录在对奕时，用专人将走棋过程记录在纸上。这是至今所有比赛或平时对奕采用的主要方法。由于这是一项费力、重复而又易出错的工作，除了正式比赛之外，很少有人去做。
2、计算机记录使用这种方法时，棋盘和棋子都是显示在计算机的屏幕上。下棋的双方可以利用键盘、鼠标器等装置输入其走棋的位置。计算机可以记录下来。但由于对奕双方没有使用真正的棋盘、棋子，很不方便，实际上极少有人使用。
3、开关记录使用这种方法，对奕双方还是将棋子下在一般的棋盘上，所不同的是棋盘的两端各装有一排开关(见图1)。我们将这两排开关分别叫做行开关(1)和列开关(2)。开关的数量和位置是和棋子可能着子在棋盘(3)的数量和位置一一对应的。对奕者每走一步棋后，按下棋子(4)到达位置所对应的行和列的开关。这个信号送到相应的控制器(5)并记录下来。如果存在几个棋子均可移动到那个特定位置的情况，例如中国象棋的情况，对奕者还必须启动另外的开关，告诉控制器是哪个棋子移动了。这种方法也很不方便。
“微处理机控制的棋谱自动记录装置”就是特为解决此问题而发明的。它可以自动地记录对奕双方下棋的过程，并存储起来。从外表上看，本装置和一般的棋具毫无区别一块棋盘、一套棋子及记时时钟。但由于棋盘、棋子都是经特殊设计制造的，棋子在棋盘上位置的变化可以被自动检测到，不用人工的干预。配合以相应的控制线路，就可以自动地将走棋的过程存储下来。
本发明是通过以下技术方案实现的如图2所示，微处理机控制的棋谱自动记录装置由带有金属材料的特制棋子、背面固定有传感电路(8)的特制棋盘、微处理机控制单元(6)、棋子检测线路(7)、外围设备(9)组成，传感电路(8)的输出端接棋子检测线路(7)的输入端，棋子检测线路(7)的输出端接微处理机控制单元(6)的输入端，微处理机控制单元(6)与外围设备(9)相连，其特征在于传感电路(8)是用金属片、纤维材料制成的阵列式电容传感电路(8)，该阵列式电容传感电路(8)由电容和二极管连接组成。在棋盘上每个能着子的位置都有用金属片附在纤维板上制成的电容，每个电容有二个引出端，所有处于同一行的电容的同一引出端都由一根导线连接起来，并引向棋子检测线路(7)，每个电容的另一引出端都接有二个二极管二极管A和二极管B，二极管A的正极接电容，负极接地，而二极管B的负极接电容，正极则和位于同一列其他电容所连接的二极管B的正极相连，并由导线引向棋子检测电路(7)。如果棋盘可能着子的位置有N行及M列，引入棋子检测电路(7)的总导线数目为N+M。
图3是一个2×2棋盘的示意图，用于说明阵列式电容传感电路(8)的工作原理。在此示意图中，棋子只可能放在二行、二列交点的四个位置中，其可变动电容别用(10)、(11)、(12)、(13)表示，两个行选择译码器分别用(14)、(15)表示，两个列选择译码器分别用(16)、(17)表示，方波发生器用(18)表示。为了测量(10)的电容，译码器(14)、(16)将接通，而其余端点处于关断的状态。这时，方波发生器(18)的信号将会经过(14)、(10)和(16)到达输出端。由于二极管(19)、(20)的存在，信号的另一个可能的通路(14)、(11)、(13)、(12)、(16)将会被截断，这样，测量的精确性将得到保证。为了检测棋盘上每个位置棋子的存在状态，我们只要依次选择译码器将相应的行和列接通，然后测量输出端的电压即可。这种阵列式电容传感电路的优点，是它能大大减少所需控制线的数量。假设棋盘可着子的位置有N行和M列，所需控制线的总数将是N+M。如果对每个位置都分别引入控制线，其总数则为N×M。
特制棋子可在普通棋子的下端嵌入或覆有一层金属材料而成。
金属片附在纤维板上制成的电容可为圆形。
棋子是否存在于棋盘上某特定位置，是根据那里形成的电容的电容量决定的。在棋子存在时，附在纤维板上的金属及棋子底部的金属片综合形成的电容的电容量将不同于棋子没有放在那里时的电容的电容量。如图5所示，棋子检测线路(7)由方波发生器(18)、固定电容(21)、固定电阻(22)连接组成。方波发生器(18)的一端和阵列式电容传感电路(8)中的可变电容相连，其另一端则连同阵列式电容传感电路(8)中的二极管(20)输出端一起接地，在阵列式电容传感电路(8)中二极管(19)的输出端与地线之间分别并联有固定电容(21)、固定电阻(22)，二极管(19)的输出端提供棋子检测线路(7)对外的输出信号。当棋子存在或不存在于棋盘上的特定位置时，可变电容的值是不同的。当方波发生器输出为正时(即上端为正，下端为负)，二极管(19)导通，而二极管(20)不通，可变电容与固定电容将被充电。每个电容上充的电压将根据其相应的电容量来决定。当方波发生器输出负半周电压时，可变电容和固定电容将放电。这时二极管(19)将由导通变成断路，而二极管(20)则会导通。所以固定电容(21)会通过电阻(22)放电，而可变电容会通过二极管(20)放电，整个过程将不断重复。即可变电容和固定电容将不断充电及放电。在达到稳定状态后，电阻(22)上的平均输出电压将会保持不变。在可变电容的容量增加时(棋子存在)，电阻(22)上的稳定状态下的平均电压值会增加。反之，可变电容的容量减少时(棋子不存在)，电阻(22)上的稳定状态下的平均电压值也会随之下降。根据电阻(22)的平均电压值就可以决定棋子的存在与否。
如图4所示，微处理机控制单元(6)由微控制器(23)、存储器(24)、计时显示单元(25)、各种控制开关(26)、复元电路(27)、石英振荡器(28)、总线(29)、缓冲电路(30)及与棋子检测电路(7)相连的缓冲区电路(31)连接组成。微控制器(23)通过总线(29)分别与存储器(24)、计时显示单元(25)、各种控制开关(26)及缓冲区电路(31)连接。微控制器(23)还通过导线与复元电路(27)、石英振荡器(28)及缓冲电路(30)相连。
外围设备(9)可为打印机或是软盘驱动器。
本发明装置可以自成一体，不和计算机相连。对奕结束后，其结果可以由控制单元送到安装在装置上的软盘驱动器的软盘里，以文件形式保存起来，也可以送到安装在此装置的微型打印机上打印出来。
本发明装置也可以和计算机连成网(见图6)，将结果送到计算机去保存及打印。一台计算机(32)可以连接多台装置(33)、(34)。其连接方法非常简单，只需要将双股导线(35)以并联的方法接连即可。RS422三态电路用以作为计算机和此装置传递信息的界面。导线的最大长度可达一公里，一台计算机可以管理多达一百台装置。连成网时，装置本身可不用安装微型打印机或软盘驱动器。这种方式非常适合需要在一个场地同时安装多台装置(例如在棋社)的场合下使用。
本发明装置的整个工作过程可简述如下在微处理机控制单元(6)的控制之下，棋子检测电路(7)将定期顺序地检查棋盘上每个可能的着子点是否有棋子。整个检查的结果送回控制单元。控制单元将会和上一次走棋后所有的棋子的位置进行比较。如果任何棋子的位置有所不同，则表示某棋手走了一步棋。这步棋将会记录下来，并把所有棋子当前的位置保留下来，供后面比较。这个过程反复进行，直到一盘棋结束。
本发明装置的优点在于可利用棋子置于特定位置时引起其相应电容量的变化而检测棋子位置的变化情况，进而记录下棋的过程。装置所用材料简单，成本低廉，外观和一般棋具毫无两样，使用方便，可靠性高，对外界环境变化适应性强。
图1为现有技术中棋谱记录装置的结构示意2为本发明装置的结构原理方框3为本发明装置阵列式电容传感电路的工作原理4为本发明装置微处理机控制单元的结构原理方框5为本发明装置棋子检测线路的工作原理6为本发明装置与计算机连网原理方框7为本发明装置中棋盘背面阵列式电容传感电路的印刷线路板示意8为本发明装置中棋盘正面示意9为本发明装置实施例棋子检测线路的原理方框图下面是本发明的一个具体实施例本实施例是用于记录围棋下棋的过程。
如图2所示，本发明装置由下端嵌入或覆有一层金属材料的特制棋子、背面固定有用金属片、纤维材料制成的阵列式电容传感电路(8)的特制棋盘、微处理机控制单元(6)、棋子检测线路(7)、外围记录设备(9)组成，阵列式电容传感电路(8)的输出端接棋子检测线路(7)的输入端，棋子检测线路(7)的输出端接微处理机控制单元(6)的输入端，微处理机控制单元(6)的输出端接外围记录设备(8)的输入端。
如图3、图7所示，阵列式电容传感电路(8)由电容和二极管连接而成。由于围棋的可能着子的位置有19×19＝361个，为了检测棋子在棋盘上的存在情况，该电路为19行×19列，做在一个印刷线路板上，固定在棋盘背面，相应的电容个数也为361个，电容采用铜箔制成圆形附在纤维板上，各个电容的位置与棋盘正面可能着子的位置对应。每个电容有两个引出端，所有处于同一行的电容的同一引出端都由一根导线连接起来，并引向棋子检测线路(7)，每个电容的另一引出端都接有二个二极管二极管A和二极管B。二极管A的正极接电容，负极接地，而二极管B的负极接电容，正极则和下于同一列其他电容所连接的二极管B的正极相连，并由导线引入棋子检测电路(7)，引入棋子检测电路(7)的总导线数目为19+19＝38根。
如图9所示，棋子检测电路(7)由方波发生器(18)、行选择译码器(14)、列选择译码器(16)、信号放大器(36)、信号比较器(37)、+5V到+15V电源变换器(38)、固定电容(21)、固定电阻(22)组成。微机控制单元(6)中的缓冲区电路(31)的输出端连接电源变换器(38)，电源变换器(38)的另一端分别与行选器(14)、列选择器(16)相连，行选择器(14)的另一输入端接方波发生器(18)的输出端，其两输出端则连接阵列式电容传感器(8)的两输入端，阵列式电容传感器(8)两输出端连接列选择器(16)的另两输入端，固定电容(21)、固定电阻(22)分别并联在阵列式电容传感器(8)该两输出端之间，列选择器(16)的输出端接信号放大器(36)的输入端，信号放大器(36)的输出端接信号比较器(37)的一输入端，信号比较器(37)的另一输入端接有参考电源Vref，信号比较器(37)的输出端连接着缓冲区电路(31)的另一输入端。缓冲区电路和计算机控制单元中的其余电路相连，接受其送来的指令，告诉棋子检测电路要检测哪一行、哪一列的位置。这个行和列选择信号将送到行选择器和列选择器。方波信号首先通过行选择器送往阵列式电容传感电路的相应行，然后通过所选择的那一列产生输出电压信号。这个电压信号经过放大送到电压比较器的一端。电压比较器的另一输入端接有参考电源Vref。如果由信号放大器送来的电压高于此参考电源，比较器的输出就是高电平，代表棋子的存在。反之，比较器的输出将是低电平，表示没有棋子存在。这个电平信号送回到缓冲区电路，供控制单元处理。因为行选择器和列选择器是由模拟集成电路组成，需用+15V电源供电，而其余数字电路需要-5V电源供电，并且此装置是设计成+5V到15V的电源变换电路，以产生需要的电源供模拟集成电路使用。
如图4所示，微处理机控制单元(6)包括87C518位微控制器(20)，6264存储器(21)，两个LCD计时显示单元(22)，各种控制开关(23)，复元电路(24)，石英振荡器(25)，总线(26)，RS422三态缓冲电路(27)，以及用于和棋子检测电路相连的82C55缓冲区电路(28)。微控制器(20)通过导线(26)分别与存储器(21)、计时单元(22)、各种控制开关(23)、复元电路(24)、石英振荡器(25)、缓冲电路(27)、缓冲区电路(28)连接。所有的控制程序都存放于87C51内部4K的ERROM里。整个控制单元的工作过程如下开机后，微处理机于等待状态，一切参数都进行初始化。在微处理机接到由“比赛开始开关”送来的信号之后，它将检查棋盘上棋子的情况，看看是否有让子。然后恢复等待。在每当接到“黑子走棋”，或“白子走棋”的信号后(由相关的开关送来)，微处理机将检查棋盘棋子的变化情况，并确定棋子下的位置。直到“比赛结束”的信号送来。在这个过程中，计时显示器将自动更新比方的用时。如果RS422缓冲电路与计算机相连，微处理机还将随时处理计算机送来的指令，必要时也可主动通知计算机其比赛进行的情况。
权利要求
1.一种微处理机控制的棋谱自动记录装置，由带有金属材料的特制棋子、背面固定有传感电路(8)的特制棋盘、微处理机控制单元(6)、棋子检测线路(7)、外围设备(9)组成，传感电路(8)的输出端接棋子检测线路(7)的输入端，棋子检测线路(7)的输出端接微处理机控制单元(6)的输入端，微处理机控制单元(6)与外围设备(9)相连，其特征在于传感电路(8)是用金属片、纤维材料制成的阵列式电容传感电路(8)，该阵列式电容传感电路(8)由电容和二极管连接组成，在棋盘上每个能着子的位置都有用金属片附在纤维板上制成的电容，每个电容有二个引出端，所有处于同一行的电容的同一引出端都由一根导线连接起来，并引向棋子检测线路(7)，每个电容的另一引出端都接有二个二极管二极管A和二极管B，二极管A的正极接电容，负极接地，而二极管B的负极接电容，正极则和位于同一列其他电容所连接的二极管B的正极相连，并由导线引向棋子检测电路(7)，如果棋盘可能着子的位置有N行及M列，引入棋子检测电路(7)的总导线数目为N+M。
2.根据权利要求1所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是特制棋子是在普通棋子的下端嵌入或覆有一层金属材料。
3.根据权利要求1所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是金属片附在纤维板上制成的电容为圆形。
4.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是棋子检测线路(7)由方波发生器(18)、固定电容(21)、固定电阻(22)连接组成，方波发生器(18)的一端和阵列式电容传感电路(8)中的可变电容相连，其另一端则连同阵列式电容传感电路(8)中的二极管(20)输出端一起接地，在阵列式电容传感电路(8)中二极管(19)的输出端与地线之间分别并联有固定电容(21)、固定电阻(22)，二极管(19)的输出端提供棋子检测线路(7)对外的输出信号。
5.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是微处理机控制单元(6)由微控制器(23)、存储器(24)、计时显示单元(25)、各种控制开关(26)、复元电路(27)、石英振荡器(28)、总线(29)、缓冲电路(30)及与棋子检测电路(7)相连的缓冲区电路(31)连接组成，微控制器(23)通过总线(29)分别与存储器(24)、计时显示单元(25)、各种控制开关(26)及缓冲区电路(31)连接，微控制器(23)还通过导线与复元电路(27)、石英振荡器(28)及缓冲电路(30)相连。
6.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是该装置也可以和计算机连成网，一台计算机可以连接多台装置，将结果送到计算机去保存及打印，其连接方法非常简单，只需要将双股导线以并联的方法接连即可。
7.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是阵列式电容传感电路(8)做在一个印刷线路板上，固定在棋盘背面。
8.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是棋子检测电路(7)由方波发生器(18)、行选择译码器(14)、列选择译码器(16)、信号放大器(36)、信号比较器(37)、+5V到+15V电源变换器(38)、固定电容(21)、固定电阻(22)组成，微机控制单元(6)中的缓冲区电路(31)的输出端连接电源变换器(38)，电源变换器(38)的另一端分别与行选器(14)、列选择器(16)相连，行选择器(14)的另一输入端接方波发生器(18)的输出端，其两输出端则连接阵列式电容传感器(8)的两输入端，阵列式电容传感器(8)两输出端连接列选择器(16)的另两输入端，固定电容(21)、固定电阻(22)分别并联在阵列式电容传感器(8)该两输出端之间，列选择器(16)的输出端接信号放大器(36)的输入端，信号放大器(36)的输出端接信号比较器(37)的一输入端，信号比较器(37)的另一输入端接有参考电源Vref，信号比较器(37)的输出端连接着缓冲区电路(31)的另一输入端。
9.根据权利要求1或2或3所述的微处理机控制的棋谱自动记录装置，其特征是微处理机控制单元(6)由87C518位微控制器(23)，6264存储器(24)，两个LCD计时显示单元(25)，各种控制开关(26)，复元电路(27)，石英振荡器(28)，总线(29)，RS422三态缓冲电路(30)，以及用于和棋子检测电路相连的82C55缓冲区电路(31)连接组成，微控制器(23)通过总线(29)分别与存储器(24)、计时显示单元(25)、各种控制开关(26)及缓冲区电路(31)连接，微控制器(23)还通过导线与复元电路(27)、石英振荡器(28)及缓冲电路(30)相连。
全文摘要
本发明涉及一种微处理机控制的棋谱自动记录装置。此装置是由特制的棋子(棋子下端嵌入一层金属材料)、特制的棋盘(棋盘下面覆盖由铜箔制成的阵列式电容传感器)及控制线路组成。本发明利用棋子置于特定位置时引起其相应电容量的变化而检测棋子位置的变化情况，进而自动记录下棋的过程。该装置的特点是所用材料简单，成本低廉，外观和一般棋具毫无两样，使用方便，可靠性高，对外界环境变化适应性强。
文档编号A63F3/00GK1093476SQ9310399
公开日1994年10月12日 申请日期1993年4月9日 优先权日1993年4月9日
发明者邵乐军 申请人:邵乐军