和单片机2 (10)都选用MSP430F149型单片机，此型号的单片机是一种16位的低功耗型单片机，具有强大的处理能力，系统工作稳定，继承了多种片内及外设，如电压控制器、液晶驱动器、运算放大器等；同时此型号单片机可以适应工业运行环境。采用MSP430F149型号单片机可以满足与各个模块准确通信，稳定运行、高速运行处理的要求。其中MSP430F149单片机1 (7)负责下棋模式转换、棋盘状态无线接收、IXD显示、棋路记忆、经验布局输入；MSP430F149单片机2 (10)负责每一步走棋的计时、传感器阵列信号处理、棋盘状态无线传输及声光报警。
[0021]棋子检测模块(6)主要用来检测棋子种类和棋子的位置信息，由单光束反射式红外光电传感器、红外灰度传感器、A/D (模/数)转换模块以及并口扩展模块构成。选定型号为ST178反射式红外光电传感器作为棋子识别用传感器，ST178本身就有发射器和接收器，主要由发射器、检测电路和接收器组成，可有效分辨围棋的黑白棋子。红外灰度传感器通过在象棋底部装设的灰度标志，根据MSP430F149单片机2 (10)提前预定的阈值，可准确判断出象棋棋子的种类。将ST178反射式红外光电传感器在棋盘浅色部分交叉点处组成阵列，检测到黑、白棋子时，通过接口电路可直接输入高低电平，将每个棋子接口电路的引脚通过并口扩展模块，接入单片机I/O 口，组成矩阵式阵列。当进行五子棋比赛时，由MSP430F149单片机2 (10)循环扫描每一个交叉点传感器状态的变化，来判断黑白子走棋状态。由红外灰度传感器组成的阵列里，在检测到不同灰度大小的物体时，会输出不同大小的模拟量电压信号，将该信号输入A/D (模/数)转换模块，将模拟电压变化量信号转换为数字信号，发送给MSP430F149单片机2 (10)。MSP430F149单片机2 (10)通过控制A/D (模/数)转换器的地址线，扫描各个交叉点红外灰度传感器输出值，并根据软件设置的阈值，判断出中国象棋双方每种类型棋子的走位。
[0022]Zigbee无线通信模块(4)主要完成MSP430F149单片机1 (7)和MSP430F149单片机2 (10)之间的信号传递和通信。选用CC2420作为射频收发器，该芯片为无线通信提供了信号缓冲、信号证明、空闲信息通道的估计和信号加密，减少了主控制器的工作量。
[0023]下棋模式转换控制模块(3)是利用MSP430F149单片机1(7)外接一根I/O 口线与外置开关连接，通过判断开关输入高低电平，区分中国象棋、五子棋两种模式。
[0024]IXD液晶显示模块(8)选用的是LSD12864CT，其构成部分有行列驱动器和全点阵液晶显示器，能够显示图像，也能够显示字符。作为MSP430F149单片机1 (7)的外围电路之一与MSP430F149单片机1 (7)相连，MSP430F149单片机1 (7)通过P1 口与其相连，对其进行控制。LSD12864CT可根据棋盘绘制交叉线，并实时显示走棋状态。
[0025]声光报警模块(11)与MSP430F149单片机2 (10)相连，当下棋出现输的一方时，声光报警模块(11)会以声音和灯光的形式进行提示；当有一方下棋用时过多时，声光报警模块(11)会以灯光进行提示；当检测出有下棋者身体状况不正常时，声光报警模块(11)中的蜂鸣器会以声音进行提示。从而在各种情况可发生时，可以准确得知。
[0026]脉搏检测模块(5)主要由压电式脉搏传感器、电荷放大器和比较器构成，贴于手腕的压电脉搏传感器通过导线与电荷放大器等接口电路相连，再由电荷放大器与比较器进行比较，得值输入13?43(^149单片机2(10)。接口电路置于棋盘底部。通过MSP430F149单片机2 (10)检测脉搏的跳动频率，当出现频率变化率超过阈值，或频率数值大小超过阈值，则由MSP430F149单片机2(10)启动蜂鸣器，实现声音报警。
[0027]电源模块(1)选用7805电源芯片和LM317稳压电源芯片为整个智能电子棋盘提供稳定的电压。其中7805电源芯片可以获得5V的电源为LCD液晶彩屏供电，LM317稳压电源芯片可以把5V的电压转换成3.3V的电压，从而整个系统可以获取3.3V的电压为单片机和ZigBee供电。
【主权项】
1.一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，包括棋子检测模块(6)、MSP430F149单片机1 (7)和MSP430F149单片机2 (10)、Zigbee无线通信模块(4)、下棋模式转换控制模块(3)、IXD液晶显示模块(8)、SD卡存储器(9)、声光报警模块(11 )、脉搏检测模块(5)、人机接口模块(2)以及电源模块(1)，其特征是:电源模块(1)为智能棋盘提供稳定的电压，保证智能棋盘的正常运行，下棋模式转换控制模块(3)的外置开关与MSP430F149单片机1 (7)的I/O 口相连，区分出中国象棋和五子棋两种下棋模式，棋子检测模块(6 )用于检测黑白棋子，得到不同的模拟量电压信号，通过A/D (模/数)转换后，将数字信号发送给MSP430F149单片机2 (10)，MSP430F149单片机2 (10)通过检测光电传感器的状态变化，得到棋子的颜色和位置信息，MSP430F149单片机2 (10)通过Zigbee无线通信模块(4)将得到的棋子的信息发送给MSP430F149单片机1 (7)，MSP430F149单片机1(7)接收到信息进行处理后，通过LCD液晶显示模块(8)显示出棋子信息，并将棋子的信息存储到SD卡存储器(9)中，MSP430F149单片机2 (10)控制声光报警模块(11)进行闪灯及声音的提示，脉搏检测模块(5)实时监测下棋者的身体状况，可以通过MSP430F149单片机2(10)启动声光报警模块(11)来提前告知对局者身体异常，防止意外状况的发生。2.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:棋子检测模块(6)由单光束反射式红外光电传感器、红外灰度传感器、A/D (模/数)转换模块以及并口扩展模块构成，选定型号为ST178反射式红外光电传感器作为棋子识别用传感器，ST178本身就有发射器和接收器，可有效分辨围棋的黑白棋子，红外灰度传感器通过在象棋底部装设的灰度标志，根据MSP430F149单片机2 (10)提前预定的阈值，可准确判断出象棋棋子的种类，将ST178反射式红外光电传感器在棋盘浅色部分交叉点处组成阵列，检测到黑、白棋子时，通过接口电路可直接输入高低电平，将每个棋子接口电路的引脚通过并口扩展模块，接入单片机I/O 口，组成矩阵式阵列，当进行五子棋比赛时，由MSP430F149单片机2 (10)循环扫描每一个交叉点传感器状态的变化，来判断黑白棋子走棋状态，由红外灰度传感器组成的阵列里，在检测到不同灰度大小的物体时，会输出不同大小的模拟量电压信号，将该信号输入A/D (模/数)转换模块，将模拟电压变化量信号转换为数字信号，发送给MSP430F149单片机2 (10)，MSP430F149单片机2 (10)通过控制A/D (模/数)转换器的地址线，扫描各个交叉点红外灰度传感器输出值，并根据软件设置的阈值，判断出中国象棋双方每种类型棋子的走位。3.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:Zigbee无线通信模块(4)选用CC2420作为射频收发器，完成MSP430F149单片机1 (7)和MSP430F149单片机2 (10)之间的信号传递和通信。4.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:下棋模式转换控制模块(3)利用外置开关和MSP430F149单片机1(7)的一根外接I/O口线相连接，判断开关输入的高低电平，区分中国象棋、五子棋两种下棋模式。5.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:IXD液晶显示模块(8)作为外围设备与MSP430F149单片机1 (7)的P1 口相连，通过MSP430F149单片机1(7)对其进行控制，型号选用LSD12864CT，可以实时显示走棋状态。6.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:声光报警模块(11)与MSP430F149单片机2 (10)相连，当下棋出现输的一方时，声光报警模块(11)会以声音和灯光的形式进行提示，当有一方下棋用时过多时，声光报警模块(11)会以灯光进行提示，当检测出有下棋者身体状况不正常时，声光报警模块(11)中的蜂鸣器会以声音进行提示，从而在各种情况可发生时，可以准确得知。7.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:电源模块(1)选用7805电源芯片和LM317稳压电源芯片为整个智能电子棋盘提供稳定的电压，其中LM317稳压电源芯片可以把5V的电压转换成3.3V的电压，7805电源芯片可以获得5V的电源为LCD液晶彩屏供电，从而为整个智能电子棋盘提供稳定的电源。8.根据权利要求1所述的一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘，其特征是:脉搏检测模块(5)由压电式脉搏传感器、电荷放大器和比较器构成，贴于手腕的压电脉搏传感器通过导线与电荷放大器等接口电路相连，再由电荷放大器与比较器进行比较，得值输入MSP430F149单片机2( 10)，从而检测脉搏的跳动频率，其中接口电路置于棋盘底部。
【专利摘要】本发明涉及一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘。使用单片机控制实现下棋模式转换、棋盘状态无线接收、LCD显示、棋路记忆、经验布局输入、每一步走棋的计时、棋子检测模块信号处理及棋盘状态无线传输功能。能够实现棋子种类识别和走棋状态判断。通过Zigbee无线通信模块实现单片机间的无线通信，LCD液晶显示屏可以对棋局进行实时显示，每个棋子状态被记录并存储到SD卡中。该智能电子棋盘可实现五子棋和中国象棋两种下棋模式的切换，可自动感知记忆棋路并存储，具有走棋计时、走棋实时显示、脉搏检测健康提醒、经验布局输入等功能。
【IPC分类】A63F3/02
【公开号】CN105288992
【申请号】CN201510878107
【发明人】李国欣, 刘珍, 高健祥, 陈亮, 刘迎, 李传号, 袁刚, 胡挜喆
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月4日