专利名称：电子象棋及自动显示技术的制作方法
技术领域：
本发明属于中国象棋或国际象棋比赛教学娱乐用品。它由象棋输入键盘、字符特征键盘，与接口芯片8279及8243共同组成，棋位地址码与特征数据码的输入信息，自动完成16进制编码。经电脑或单片机CPU进行信息处理，读出ROM或EPROM存储器中予先固化的程序、数据，经输出设备CRT显示器或彩电实时显示对弈过程，以及打印、外存贮、上网传播。
目前，国内象棋类比赛，均以挂盘方式人工解说，依靠电视台录像转播为主耗资、费力，不利于推广普及；至今尚未见到象棋键盘直接输入及自动显示技术为之所用，虽有电脑对弈技术，均为标准键盘用计算机语言输入，难以推广普及，本发明采用磁电信号转移对弈棋盘自动输入棋位地址码，再按字符键便可自动显示，它方便、快捷、直观，易于掌握，不用记忆计算机语言，是理想的技术手段。
本发明的目的在于开发一种象棋输入键盘，字符待征键盘输入与电脑相结合系统，能实时播映、打印、外贮存、重放，上网对弈或对外传播，此系统简称为电子象棋。
为了实现上述目的，建立电子象棋技术原理如下由象棋输入键盘，带磁性棋子输入棋位地址码，及字符特征键盘产生特征数据码，二者构成完整的象棋输入信息，棋子特征字符、棋盘图形符数据及象棋专用程序，均予先固化在ROM或EPROM存储器内，对弈时，上述信息由键盘输入传送CPU中经信息处理后，从ROM或EPROM中读出相关信息数据，把它显示在CRT显示器上，实现自动显示；对弈过程中取下棋子时，按Θ字键，使棋子字符图像消失，放上去时按号键及字符键，使棋子符图象显现在放入的位置上；当棋子被吃掉时，新放上的棋子按号键，原来棋子画面自动消失不再重现，被新棋子取代；清零键将象棋全部信息清除掉，初态键为象棋盘画面显现键，把全部棋子放入原始棋位上，再按一次初态键，棋子在初始位上全部显现，无须逐个键入。本发明为使比赛对弈更接近习俗，设有比赛专用简化操作程序如下棋子摆好后，按初态键，画面上呈现原始棋位状态，当棋手行棋时，挪动哪个棋子由原位到新位，而相应地产生磁电信号的变化，原位因失磁而键开，新位因获磁而键合，棋了字符特征信息，由原位移动至新位，行棋结束。按确认、计时键，便转为对方行棋。当出现吃子时，入侵棋了字符特征信息码，取代被吃子字符特征信息码，其余均同，其最大特点下棋无悔、速度快。为了实现上述目的，采用如下技术方案含象棋输入键盘，(参见
图1)及棋子字符键盘(参见图2)，与接口芯片8279及8243共同组成16列、8行矩阵扫描电路，由它完成16进制码的自动编码，第1～8列、第1、2行为红字符特征键盘编码，第1～8列、第3、4行为黑字符特征键盘编码，其余为棋位地址编码，对弈过程中棋位变化，棋子字符特征及其取舍，均反映在“0”或“1”数字信息中，由电脑、单片机、单扳机等主机CPU进行信息处理，读出ROM或EPROM存储器中予先固化的程序、数据、再经输出设备CRT显示器或彩电实时显示，以及打印、外存贮、上网传播。象棋输入键盘制作，将棋盘90个棋位坐标中心打孔，每个棋位孔内置入1个干簧管，一个引脚接在行线上，另一引脚接在列线上，与芯片9279与8243共同组成16列、8行键盘电路，棋位地址编码，排序从左向右，自上而下，扫描矩阵棋位地址编码为20H～79H，共计90个棋位地址码；象棋盘棋位为9列、10行，以相同的排序方法，接线应符合扫描电路，(参见图1)，棋子字符键盘，红字符键编码为01H～0FH；黑字符键编码为10H～1FH，红、黑双方各持1个字符键盘，字符键红方为车、马、炮、帅、士、相、兵7个显红字，黑方为车、马、炮、将、仕、象、卒7个显黑字，功能键号键，表示放棋子，Θ号键，表示取下棋子；清零键表示将屏幕上所有信息清除；初态键表示在棋盘上显现棋盘图形以及双方棋子处于原始状态。无论是红方还是黑方棋子图形符，与实际棋子外形相同。自动显示部分，含电脑、单板机、单片机几种方案(1)微机类，如Z80、PEC-586、中英文电脑学习机等，它们均不含磁盘外存贮，及CRT显示器，可用电视机显示由象棋输入键盘及字符键盘取代101标准键盘，以串行输入方式接线及编程，以矩阵扫描电路完成16进制自动编码，并把输入的地址码，字符数据码，输入内存RAM中由CPU信息处理后，读出EPROM中予先固化好的专用程序及数据，将对弈变化实时显现在电视屏幕上，可录音记录保存。参见图3。(2)单板、单片机与电脑联网通讯方式，含象棋输入键盘、字符键盘与接口芯片8279及8243共同组成，16列、8行扫描矩阵电路，自动完成16进制编码，以并行接口输入，由Z80单板机或MCS-51单片机构成独立的信息处理系统，它联接CRT显示器接口板与CRT显示器，便可实时播放对弈过程，为了应用高级语言开发单片机程序以及磁盘存贮信息加以保存，再重放显示或上网对外传播，采用与电脑联网通讯方式，APPLEⅡ接口方式，详见图5，IBM-PC接口方式，详见图6。(3)MCS-51系列单片机类，参见图7、8。单片机芯片用8031或8051均可，前者不含ROM或EPROM；后者含4K ROM或EPROM可以存储用户程序，8031为主机芯片有2816A 2K EPROM存储器，用来固化象棋专用程序及字符、棋盘图(若选用8051芯片可以省去2816A及74LS373芯片)，8279与8243及输入键盘组成16×8矩阵电路，如上所述。输出接口芯片8155，由AD0～AD7与8031相连接，输出由PB0～PB7；PA0～PA7；PC0～PC5，接CRT接口板，再接CRT显示器。(4)彩电类，以遥控器改制为电子象棋键盘，另配备1个改制的红外光发射器，用于象棋电子输入键盘及字符键盘矩阵电路上，以长虹彩电CJK51B为例将M50460-01P编码芯片，与专用I/O扩展芯片8243，扩展为16×8键盘扫描矩阵，自动编码为16进制码。参见图9。将IC003字符产生器中M50453 EPROM用开关断开接入4K EPROM芯片，并将象棋专用程序、字符、棋盘图形等数据固化其中，用双位开关切换，当看电视切换至IC003芯片上，用原来的红外发射器，即可正常收看，若用于象棋比赛切换至新接入的EPROM芯片上，用改制的那个红外发射器即可对弈，一举二得，若用世纪缘彩电，还可以将比赛对弈过程录下来保存、重放用来研究、教学，以提高棋艺水平。
电子象棋工作过程如下比赛对弈双方各持1个字符键，棋子颜色由双方的字符键来确定。对弈前，按清零键，将原始信号清除掉，再按初态键将棋盘图形显示出来，将各棋子摆好后，再按一次初态键，红、黑棋子在原始位置显现，对弈时取下棋子后，放到新棋位上时按确认、计时键，若出现吃子时对方棋子被拿掉时，放上棋子后再按确认、计时键，被吃掉的棋子画面自动消失，不再出现在棋盘上，被新棋子所取代。
本发明的主要特点(1)电脑类适用于大型比赛需要磁盘贮存对弈过程，上网向外传播是专业棋手、大师的最好帮手，不用抄写或背诵棋谱，属于高级电子象棋。(2)微机类适合于一般性比赛，无须磁盘贮存、仅以录音记录保存，它比电脑类投资少。(3)MCS-51系列单片机类，适用于大众化比赛场合，比电脑投资更少。(4)彩电类，适用于民间棋社大众化比赛，娱乐场合，观棋者不必围得水泄不通，可以坐着看电视屏幕，造价更低，若配用机顶盒数字彩电，可以网上与亲友异地对弈，(5)可以用于国际象棋比赛上，车、马、等不用字符而图形符号，国际象棋输入键盘、图符键盘与上述中国象棋类似。
下面结合实例附图，进一步详述。
图1，是象棋输入键盘棋位地址编码图。
图2，是象棋字符输入键盘特征数据编码图。
图3，是微型计算机类(如Z80)象棋键盘串行输入原理。
图4，是APPLEⅡ电脑与象棋键盘并行输入原理方框图。
图5，是APPLEⅡ电脑与象棋键盘并行输入电路图。
图6，是IBM-PC电脑与象棋键盘并行输入电路图。
图7，是MCS-51系列单片机与象棋键盘并行输入，与输出显示器电路原理方框图。
图8，是8031单片机与象棋键盘并行输入连接与输出显示屏连接电路图。
图9，是彩电红外发射器输入键盘扩展改制电路图。
图1棋位编码由矩阵扫描电路，完成16进制编码，自动编码，电路扫描从左到右，自上而下的排序，排成9列、10行，第1行代码为20H、21H……28H；第2行代码为29H、30H……31H；……第10行为71H、72H……79H，共计90个代码，接线按图8键盘扫描矩阵电路进行，90个棋位坐标中心打孔，置入小型干管1只，一端接矩阵行线，另一端接列线，组成键盘矩阵电路。
图2，特征数据编码图，也是按16进制自动编码，它由键盘矩阵电路而来，红字符键盘代码为，即01H～0FH；黑字符键盘为10H～1FH，按下键时微动开关闭合，按那个键，那字符数据被选中，接线也按键盘扫描矩阵电路进行。
图3原理图中双点划线框内为微型计算机，虚线框内表明101标准键盘被电子象棋键盘所取代，象棋输入键盘及字符键盘自动扫描完成16进制编码，串行输入硬件少，使用方便。
图4方框图中电子象棋键盘输入，为并行输入，由8279键盘接口芯片与8243扩展芯片共同组成16×8矩阵键盘自动扫描编码电路，由Z80单板机或单片机CPU进行信息处理后，再经APPLEⅡ通讯接口电路隔离，连接APPLEⅡ电脑，软盘、打印机、CRT显示器输出。
图5电路原理图中象棋键盘输入为并行输入，由8279与8243芯片共同组16×8键盘矩阵电路，自动按16进制编码，由00H～7FH，其中8243为I/O扩展器，由它把4路扩展为16路扫描线，键合上RL0～RL7有输出，未合上时，RL0～RL7无输出，当有键合上时，8279可先将按下键的键值读入FIFO堆栈中，然后向CPU发出中断请求，取走数据，送入RAM地址，送入一个地址自动加1。8279芯片与Z80单板机PIO接口连接方式详见“微型计算机控制技术”编码键盘一文介绍，Z80单板机与APPLEⅡ接口方式，详见“微型机与应用”1986第2期“APPLE与单板机之间并行接口”一文。此种方案，有利于用高级语言开发编程简单，使用时用软磁盘外贮存有利于保管象棋比赛资料，有利于上网交流与传播。
图6电路原理图中，与图5所不同的是，它用IBM-PC电脑，接口芯片PC/XT打印机适配器，与单片机8051相连接，硬件电路比较简单，键盘输入方式及电路同上述。详见“工业控制计算机”1991·5“IBM-PC与单板，单片机通讯的一种实用”一文，不作重述。
图7方框图中说明MCS-51系列单片机为主机的输入方式，图中已说明不再重述。
图8电路原理图中所用的键盘矩阵自动扫描编码电路已在图5中详述，不再重述，MCS-51系列8031片内不含ROM或EPROM此电路中设有2K 2816A作为EPROM由它固化象棋专用程序及字符，棋盘图形符程序等，74LS373锁存器配合2816A使用，锁存信息用(若采用8051芯片，片内含4K ROM或EPROM，可省去外储存EPROM，即可取消2816A及74LS373)，8031芯片输出由8155输出接口芯片担任，经CRT接口板，输出信息送CRT显示器显示，接线如图示。
图9电路原理中所用的键盘矩阵扫描电路，以长虹彩电CJK51B为例遥控器由M50460-01P编码芯片E0、E1、E2、E3输出扫描线，经8243 I/O扩展器，扩展为P4、P5、P6、P7、输出16列扫描线，对矩阵7行返回线逐行扫描，当键合上为选中，矩阵电路自动扫描按16进制编码，如前所述，00H为清零信号，01H～07H为红棋字符代码，08～0FH为黑棋字符代码，象棋键盘棋位地址代号为10H～69H，IC003字符产生器(M504533)增加1个切换开关，对弈时将IC003切断，接入1只4K EPROM芯片，固化有象棋专用程序及字符，图形画面程序，看电视时由开关将它切换至IC003芯片上，便可照常收看，此外，应用世纪缘彩电，可以贮存重放分析研究，提高棋艺；应用机顶盒数字化彩电，还可以上网对弈或向外传播。
权利要求
1.电子象棋及自动显示技术原理与构成，其特征在于“含象棋输入键盘，棋子字符特征键盘与接口芯片8279及8243共同组成16列、8行矩阵扫描电路，由它完成16进制自动编码，第1列～第8列，第1、2行为红棋字符特征键盘编码区，第1列～第8列，第3、4行为黑棋字符特征键盘编码区，其余为棋位地址编码区，上述编码代表电子象棋全部输入信息，对弈棋位变化，棋子字符特征及其取舍变化，均反映在编码信息中，以‘0’或‘1’信息经电脑、单片机、单板机等CPU进行信息处理，读出ROM或EPROM存储器中予先固化的程序数据，再经输出设备CRT显示器或彩电实时显示，以及打印，外存贮，上网传播”。
2.如权利要求书1中所述的象棋输入键盘，其特征在于“在标准象棋盘棋位坐标中心上，打孔置入干簧管作为输入开关，一端接扫描矩阵列线，另一端接矩降行线，按扫描矩阵次序从左到右，自上而下逐行扫描，象棋输入键盘矩阵列9列，10行也是从左到右，自上而下逐行依次分配地址代码20H～79H详见图1。”
3.权利要求书1中所述的棋子字符特征键盘，其特征在于“红字符特征键编码为01H～0FH；黑字符特征键编码为10H～1FH”，红、黑双方各持1个字符键盘；字符特征键盘红方为车、马、炮、帅、士、相、兵7个显红色字；黑方为车、马、炮、将、仕、象、卒7个显黑色字，功能键号键，表示放上棋子；Θ号键表示取下棋子；清零键表示将屏幕上所有信息清除；初态键表示棋盘上显现棋盘图形，以及双方棋子处于原始状态。”
4.如权利要求书1中所述电子象棋技术原理，其特征在于由带磁性棋子在象棋输入键盘上对弈输入棋位地址码，由字符特征键盘键入特征数据码，二者构成完整的输入信息；棋子特征字符，棋盘图形符数据及象棋专用程序，均固化在ROM或EPROM存储器内，对弈时棋子位置变化，由键输入传送至CPU中经信息处理后，从ROM或EPROM中读出相关信息数据，把它显示在CRT显示器屏幕上，实现自动显示；对弈过程中取下棋子按Θ号键，放上去按号键及字符键，当棋子被吃掉时新放上的棋子按键及字符键，被吃掉棋子信息自动消失，不再重现。清零键将象棋全部信息清除掉，当把全部棋子放入原始棋位上时按初态键，便全部显现原始棋位，无须逐个键入”。
5.如权利要求书1中所述，以单板、单片机与电脑联网通讯方式，其特征在于“含象棋输入键盘，字符特征键盘与键盘接口芯片8279及I/O扩展芯片8243共同组成的16列，8行扫描矩阵键盘电路，自动完成16进制编码，以并行接口方式，由Z80单板机或MCS-51系列单片机构成独立的信息处理系统，它联接在CRT显示器接口板与CRT显示器上，便可实时播放对弈过程，为了应用高级语言开发编程以及用磁盘存贮信息，或上网对外传播，采用电脑联网通讯，例如APPLEⅡ接口方式或IBM-PC接口方式。”
6.如权利要求书1中所述的自动显示电路，以微机为主机，其特征在于“如上所述键盘输入系统，接串行接口，键盘矩阵扫描，进行16进制自动编码，把输入的地址码，特征数据码，储存于RAM中，经CPU信息处理后，读EPROM中予先固化好的专用程序及数据，将对弈棋路变化实时地显示在CRT显示器上，并可打印对弈资料。”
7.如权利要求书1中所述的MCS-51系列单片机为主机，其特征在于“如上所述的键盘输入自动编码系统，以并行方式与8031相连接，用2K 2816A作为EPROM存储字符，图形及专用程序芯片，(若用8051可取消2816A，用片内4K EPROM代替)，输出由8155接口芯片与CRT显示器接口板联接，再通过CRT显示器显示。”
8.如权利要求书1中所述的用彩电显示方式，其特征在于“以长虹CJK51B为例键盘输入系统与M50460-01P编码芯片及I/O扩屏芯片8243组成16列、7行矩阵扫描电路，自动编成16进制码，将IC003字符产生器中M50453 EPROM芯片用开关断开，接入4K EPROM芯片并予先固化象棋程序字符等相关数据，实现对弈过程实时播映，须看电视时用开关接入IC003(M50453)芯片，即可正常收看，此外应用世纪缘彩电，可以贮存对弈过程信息，利用其重放功能，可以分析研究，提高棋艺；应用机顶盒数字化彩电，还可以上网对弈或向外传播。”
9.如权利要求书4中所述的技术原理中比赛专用简化操作程序，其特征如下“棋子摆好后，按初态键，画面显现原始棋位状态，棋手行棋时挪动哪一个棋子，由原位到新位，相应地产生磁电信号变化，原位上失磁，键打开；新位上获充磁、键闭合，此变化过程除反映棋位变化外，根据棋理只有转移不会消失，由CPU判断为字符数据转移，即显示各某一字符棋子由原来位挪到新位上。按动确认计时键，便结束行棋。当行棋出现吃子时，挪动的哪个棋子侵入对方棋子占据位置，对方被吃棋子符画面自动消失，入侵棋子取而代之。”
全文摘要
本发明属于中国象棋或国际象棋比赛、教学、娱乐用品。它由象棋输入键盘,字符键盘共同组成地址码与特征数据码输入信息,经单片机、单板机或电脑CPU进行信息处理,从EPROM或ROM存储器取出相应的数据信息,再由CRT显示器或彩电自动显示出来,它不仅能实时反映比赛对弈过程,还可以上互联网直接向外界传播或者打印,存入软磁盘长期保存对弈资料,供研究、学习,以便提高棋艺水平。
文档编号A63F13/00GK1304083SQ0011370
公开日2001年7月18日 申请日期2000年1月7日 优先权日2000年1月7日
发明者王金东 申请人:王金东