专利名称：电子棋盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及棋盘，包括中国象棋、国际象棋和围棋棋盘，具体为一种电子棋盘。
背景技术：
现有棋盘，包括中国象棋、国际象棋和围棋棋盘，都是在一块纸上或木板、塑料板上画上方格。在下棋时，棋谱需要人工记录，下棋的时间也要人工控制，这样带来如下问题1、需要两个专做记录的人，浪费人力；2、棋谱不能同步传送出去；3、要使棋谱进数据库还需要人工录入，既需要时间，还需要人力，还有可能录错。
发明内容
本实用新型解决现有传统棋盘技术含量低的问题，提供一种具有自动记录棋谱、自动计时等功能的电子棋盘。并只以提供该电子棋盘的硬件结构为目的。
本实用新型是采用如下技术方案实现的电子棋盘，由其上画有棋格的透光面板、面板下且与面板上的棋子放置位置的对应处开有孔的遮光板、遮光板下的控制电路板和底板构成；控制电路包含单片机、与单片机相连的信号采样电路、与单片机相连的两个显示模块、与单片机相连的含有USB接口芯片和USB接口的USB口输出电路；信号采样电路包含锁存器和由电阻R1和光敏电阻R2串联而成的并联回路，每一并联回路中电阻R1和光敏电阻R2的连接点与锁存器的输入端相连，每个光敏电阻位于遮光板上的各孔内；在单片机和各信号采样电路、显示模块、USB接口芯片之间连接有由译码器构成的地址译码电路。当棋盘面板上的棋子放置位置上有棋子时，其下遮光板上对应处的孔被遮挡，孔下的光敏电阻R2无光照，电阻变大(分压提高达到1V以上)，触发锁存器向单片机提供采样信号；棋子位置上无棋子时，孔下的光敏电阻R2有光照，电阻变小，不能触发锁存器。单片机在相应软件的支持下并通过地址译码电路，连续不断地将各信号采样电路采集到的棋子位置的变化信号送入单片机并贮存；同时，单片机控制两显示模块分别显示对局双方每一步棋的对应代码和所用时间，并在相应软件的支持下，单片机控制两显示模块上的时间随对局双方的交替行棋而交替计时。从而完成电子棋盘自动记录棋谱、自动计时的功能。
该电子棋盘用在中国象棋、国际象棋和围棋上，控制电路的结构形式上会有所不同(但本质相同)。区别主要体现在信号采样电路的数量上和因信号采样电路的数量不同所带来的地址译码电路中所用译码器的数量上。国际象棋有64个棋子位置，如果选用8端锁存器，需要8个锁存器对64个棋子位置进行采样，相应地只需要一个4-16译码器的8个输入状态来控制信号采样电路中的8个锁存器；中国象棋有90个棋子位置(交叉点)，需要12个锁存器对90个棋子位置进行采样，相应地也只需要一个4-16译码器的12个输入状态来控制信号采样电路中的12个锁存器；围棋有361个棋子位置，需要46个锁存器对361个棋子位置进行采样，相应地需要三个4-16译码器的46个输入状态来控制信号采样电路中的46个锁存器；与单片机还连接有一个存贮芯片(DS1225)。用来扩充存贮空间，用以解决单片机本身的存贮空间不足的问题。
与单片机还连接有包含串行输出芯片(MAX232)、串行输出端口的串行输出电路。以此使得该电子棋盘能与普通计算机相连，实现数据的同步串行输出。
在计算机技术日益发展、普及的今天，信号采样电路、显示模块、USB口输出电路和存贮芯片与单片机之间的具体连接对计算机领域的普通技术人员来讲是公知的。在单片机及各功能芯片的型号选定后，其各连接线端的功能、作用是已知的，其相互之间的连接是无需创造性劳动即可完成的。另外，单片机外围需设置常规功能电路，如时间设置、确认等输入电路，这对计算机领域的普通技术人员也是公知的。因此，本实用新型对其相互之间的具体连接在权利要求中未作描述。但在说明书附图中给出了具体的控制电路原理图，并在具体实施方式
中作了具体的描述。
本实用新型所述的电子棋盘为一种高技术含量的电子棋盘，可用于中国象棋、国际象棋、围棋等，具有自动计时、自动生成并记录棋谱的功能。存贮的棋谱可通过USB口输出，可免去人工记录棋谱之苦。由于该电子棋盘设置有串行输出口，可与普通计算机连接，为实现棋局的同步显示提供了条件。
图1为本实用新型所述电子棋盘(以象棋为例)阶梯剖面结构示意图；图2为本实用新型所述电子棋盘(以象棋为例)的面板结构示意图；图3为遮光板(以象棋为例)的结构示意图；图4为本实用新型所述电子棋盘的控制电路原理图；具体实施方式
电子棋盘，由其上画有棋格的透光面板1、面板下且与面板上的棋子放置位置的对应处开有孔的遮光板2、遮光板下的控制电路板3和底板4构成；控制电路包含单片机、与单片机相连的信号采样电路、与单片机相连的两个显示模块、与单片机相连的含有USB接口芯片和USB接口的USB口输出电路；信号采样电路包含锁存器和由电阻R1和光敏电阻R2串联而成的并联回路，每一并联回路中电阻R1和光敏电阻R2的连接点与锁存器的输入端相连，每个光敏电阻位于遮光板上的各孔内；在单片机和各信号采样电路、显示模块、USB接口芯片之间连接有由译码器构成的地址译码电路。
光敏电阻R2也可以是其它光敏元件，如光敏二极管、光敏三极管。如采用光敏三极管电路连接形式上会略有改变。
中国象棋，两显示模块的显示屏固定在棋盘的河界上。国际象棋和围棋，两显示模块的显示屏可固定在棋盘边缘。
电子棋盘中所用各功能芯片为公知产品。锁存器可选用74HCT373、74ALS373、74S373、74F373；4-16译码器可选用74HCT154、74LS154、74HC154；3-8译码器可选用74HCT138、74LS138、74S138、74F138；显示模块选用TC1602A；USB接口芯片选用PIDUSB12；单片机选用P89C51RD2及51系列。
对控制电路的具体电路连接进行如下描述单片机采用P89C51RD型号。由51系列单片机的P0口作低位地址和数据总线，低位地址输出到地址锁存器(74HCT373)，作为信号采样电路的地址；由13脚完成锁存。P2口高3位连接到3-8译码器作为片选地址，负责对7个功能芯片的选择(三个4-16译码器、两个显示模块、一个8KB存贮芯片、一个USB接口芯片)；P2口的其余5位作为存贮芯片的高位地址。P0口同时又作为数据总线连接所有信号采样电路的锁存器、显示模块、外存和USB接口电路，负责发送和接收数据。P1口的3、4、5、6、脚与4个外中断开关连接，接受人工干预中断。P1口的1脚(T2)与P3口14脚(T0)连接，T2做自动重装模式的定时器，T0做脉冲计数，联合软件产生秒计时中断，用做计时器显示比赛时间的秒信号。P3口的RX和TX与MAX232相连，完成异步通信。P3口的WR和RD连接外存和USB的读写端，与片选信号一起完成对这两个模块的读写操作。2脚和15脚分别连接两个显示模块(TC1602A)的4脚(R/S)和5脚(R/W)及PIDUSB12的28脚(A0)连接，2脚为“1”时，表示“命令”，为“0”时，表示“数据”，15脚的高低表示读写，2脚和15脚与片选信号一起完成对显示和USB的命令和数据的控制。19脚(XTAL1)与PIDUSB12的13脚(CLKOUT)连接，主频信号由USB的时钟升高到24MHZ后送给51芯片。9脚(RST)接一电容(内部已经接一电阻)，完成上电后的复位。8脚接蜂鸣器，开始信号和报警用。3个4-16译码器地址位(23、22、21、20脚)与地址锁存器四位地址(2、5、6、9脚)相连，他们的片选电路(18、19脚)分别与3-8译码器输出(15、14、13脚)相连，在3-8译码器译出状态控制下，每个译码器分别译出16种输出状态，3个译码器共译出48个输出状态，每个输出连接到一个信号采样锁存器的使能端，锁存器的输出端Q0-Q7连接到数据总线上。锁存器的输入端D0-D7分别与电阻R1和光敏电阻R2的连接点相连。当使能为低电位时，锁存器将采样信号输出到数据总线。对国际象棋来说，只需一个4-16译码器的8个输出状态，控制8个锁存器的输出，既64个位置的棋子变化状态。对中国象棋来说，也只需一个4-16译码器的12个输出状态，控制12个锁存器的输出，既90个位置的棋子变化状态。对围棋来说，需三个4-16译码器的46个输出状态，控制46个锁存器的输出，既361个位置的棋子变化状态。3-8译码器的12、11、10、9脚分别连接两个显示模块(6脚)、USB(11脚)和外存的片选(20脚)电路上。由于显示模块的片选为高有效，所以串入反相器(7404)。信号采样电路包含电阻R1和光敏电阻R2，电阻R1(4.7M欧)一端接+5V电源，另一端与光敏元件连接，光敏元件另一端与地连接。两电阻的连接点连接到采样锁存器的输入端，作为一个采样点。每8个采样点为一组，连接到锁存器的8个输入端。横向排列。国际象棋正好8排，每一排为一组；中国象棋10排，每一排的前8个为一组，最右边的一列前8个组成11排，余下2个为12排。围棋一行为19个点，需两个锁存器，19行要38个锁存器，还余3列，自右下角开始，按行自左向右排，够8个为一排(既两行加两点)，排完为止。每排为一个字节。当然也可选择其它的排列形式。有光照(无棋子)时，电阻较小，分压电压为0.2V左右，当无光照时(有棋子时)，电阻变大，达到1V以上，触发锁存器。
工作原理如下棋子摆好后上电。对围棋则为清理棋盘。
上电后，单片机自动完成复位。之后自动引导程序加载和原始棋子位置数据加载。加载完成后，进行初始化，包括1、显示模块清0；给T2输入初始值，置定时模式，T0置计数模式，对USB芯片操作使其产生240MHZ振荡信号；2、对中国和国际象棋来说，要扫描棋子的初始状态。对围棋则免去此步。具体过程是51机的P0口输出地址00，13脚输出高电平，使地址锁存在地址锁存器中。然后变成低电平。P2口的26、27、28脚输出000地址，当3-8译码器接受到000地址后，15输出低电平，选中第一个4-16译码器，它的输入已由地址锁存器给出，所以它应在1脚输出低电平，从而选中信号采样电路的第一个锁存器，第一个锁存器的状态被允许输出，P0口读入数据，在相应软件支持下与原始数据区中对应数据比较，相等时，不保存此数据。不等时保存到原始数据区中对应单元中。这是为了判断是否有让子现象。P0口输出下一个采样地址，地址锁存，读第二个采样数据，如此循环下去，直至一遍结束(中国象棋为12次，国际象棋为8次，围棋为46次)。等待人工输入比赛时间，P1口的3脚为小时的输入，按一次，小时数加1，最大12小时，超过12，再从1累加；P1口的4脚为分钟输入，每按一次开关累加1，最大59。超过时，从1开始累加。再按一下确认，表示输入结束；或1分钟后自认为输入结束；并将时间送显示模块做倒计时用。如果无输入，则对棋手累计时。累计最大值为12小时59分。P1口的8脚给出高电平5秒钟，表示比赛可以开始。计时开始。
P0口输出地址00，13脚使地址锁存，P2口的26、27、28脚输出000，3-8译码器的15脚输出低电平，选中第一个4-16译码器，由于4-16译码器输入地址已由地址锁存给出，所以其1脚应输出低电平，而其它15个脚输出都为高电平。1脚的低电平选中第一个采样锁存器，输出采样数据给数据总线，P0口读取数据，并与片内数据区原始数据对应单元的数据比较，暂存比较结果。不相同时，表示有棋子移动，判断出哪一位不同，确定是哪一个棋子已经移开，暂记棋子编号，并根据规则，计算出落子的所有位置。(就中国象棋而言，对车和炮，横向最多8个位置，最多再读取一次，纵向最多9个位置。最多读取9次，如果在最右一列，也最多读取两次。而对于马来说，最多8个可移位置；对于士象将来说，最多4个可移位置；对于卒来说，最多3个可移位置；对国际象棋，基本类似；对围棋无须判断。)。根据可能位置，转换成采样点的位置，也就找到哪个锁存器，直接计算出P0口地址，做读取数据操作，读取的数据再与原始位置数据比较，不同时，表示刚才的棋子移到此处。相同时，表示棋子没有移到此处。依次做下一个读操作，直到找见落子的位置。将棋子新旧位置按棋谱规则编码，并与棋子编号一同存入片内棋谱数据区中，(如果超过1000字节，则转移到外存中。具体工作过程是P0口和P2口的低5位按照地址指针给出的地址送出地址，并锁存P0口地址，P0口再取数据，P2口的26、27、28位送出110地址，使3-8译码器9脚输出低电平，选中外存(DS1225)，P3口16脚发写脉冲，完成一次写外存操作，依次循环，写完1000字节。改P2的高位地址为其它地址。)。并将此步棋送显示模块显示和异步通讯。写显示工作过程是P0口送显示命令，P2口送选择地址，使得3-8译码器的12脚或11脚给出低电平，选中某个显示模块，P1口的2脚送高电平(“1”＝命令，“0”＝数据)，15脚送送低脉冲(“0”＝写，“1”＝读)，将显示的命令(既显示方式)写入显示模块。P2口高三位置“1”，断开片选，准备要显示的数据。P1口的2脚再低电平，变为数据操作，P0口输出棋谱数据，再一次选通该显示模块，15脚再次送低脉冲，完成写数据操作，显示模块自动显示数据，TC1602带有标准字符库，只需送字符代码即可。并做计时时间的切换。当秒时钟中断产生时，对相应的显示模块写时间数据。操作同，只是位置不同而已。
如此循环下去，直到出现死局或和局为止。和局时如果需要干预，按一下结束钮，表示和局结束。如果需要棋谱，将优盘插入USB口，将以固定格式把棋谱数据存入优盘(以16M优盘为例)。存优盘工作过程是先将棋谱整理好(如果超过1000字节，则会将1000字节的棋谱存外存，其余在片内RAM中。输出时，将棋谱全部存入外存中，然后每768字节调入内存RAM中，按照USB数据包(64字节)规格，批量向USB接口传输(12个包)。)做初始化P0输出命令字节到数据总线，P1口的2脚送高电平(“1”＝命令，“0”＝数据)，P2口高3位送出选择地址101，通过3-8译码器的10脚输出低电平选通USB模块(11脚)，16脚发送写脉冲，将命令写到USB芯片，设置端点、读取状态、数据传输方式等，然后P0连续输出12个数据包，当传输完后，再调入后续棋谱，做下一个传输操作，直到写完收据为止。
在程序运行中，还要通过多次读采样数据和各种方法来纠错，以保证棋谱的正确性。
权利要求1.一种电子棋盘，其特征为由其上画有棋格的透光面板(1)、面板下且与面板上的棋子放置位置的对应处开有孔的遮光板(2)、遮光板下的控制电路板(3)和底板(4)构成；控制电路包含单片机、与单片机相连的信号采样电路、与单片机相连的两个显示模块、与单片机相连的含有USB接口芯片和USB接口的USB口输出电路；信号采样电路包含锁存器和由电阻R1和光敏电阻R2串联而成的并联回路，每一并联回路中电阻R1和光敏电阻R2的连接点与锁存器的输入端相连，每个光敏电阻位于遮光板上的各孔内；在单片机和各信号采样电路、显示模块、USB接口芯片之间连接有由译码器构成的地址译码电路。
2.如权利要求1所述的电子棋盘，其特征为与单片机还连接有一个存贮芯片。
3.如权利要求1或2所述的电子棋盘，其特征为与单片机还连接有包含串行输出芯片、串行输出端口的串行输出电路。
专利摘要本实用新型为一种电子棋盘。由透光面板、面板下且与面板上的棋子放置位置的对应处开有孔的遮光板、遮光板下的控制电路板和底板构成；控制电路包含单片机、与单片机相连的信号采样电路、与单片机相连的两个显示模块、与单片机相连的含有USB接口芯片和USB接口的USB口输出电路；信号采样电路包含锁存器和由电阻R1和光敏电阻R2串联而成的并联回路，每一并联回路中电阻R1和光敏电阻R2的连接点与锁存器的输入端相连，每个光敏电阻位于遮光板上的各孔的下方；在单片机和各信号采样电路、显示模块、USB接口芯片之间连接有由译码器构成的地址译码电路。该电子棋盘可用于中国象棋、国际象棋、围棋等，具有自动计时、自动生成并记录棋谱的功能。
文档编号A63F3/02GK2737438SQ200420092010
公开日2005年11月2日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者赵巍, 赵晓飞 申请人:赵巍