一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘的制作方法
【专利摘要】本实用新型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。
【专利说明】
一种具有棋路自动感知记忆功能的智能电子棋盘
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电子棋盘，尤其是一种能识别棋子种类、对棋路自动感知记忆并存储、可实现走棋计时和实时显示的一种多功能的智能电子棋盘。
【背景技术】
[0002]目前，各种棋类运动项目不仅被大众所喜欢，而且成为了国际竞技项目。但是，在国际各种棋类比赛过程中，比赛的计时方式和记录方式依然沿用的是以往的手动计时，棋谱也是手工记录，在此情况下，选手在每下完一步棋之后，都需要按一下身边的计时切换按钮，使得选手无法集中注意力，还浪费了他们思考的时间，严重影响了对弈双方的正常发挥，费时费力，还往往容易导致失误。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有棋盘不具备自动记忆、无法自动记时提醒以及不能自动记录棋谱等弊端，提出了一种不需要专职人员和棋谱数据库就可实现自动记录以及可通过连接大屏幕实时显示比赛过程的电子棋盘。本实用新型能够提供一种在比赛时，自动感知记忆棋路同时进行存储，并且可以实现走棋计时和实时显示的一种电子棋盘，该棋盘还可以实现五子棋和中国象棋两种下棋模式的切换，具有可进行经验棋局输入等功能的人机接口，同时采用压电式脉搏传感器贴在手腕处，可以检测脉搏频率，对选手身体状况进行实时监测，准确判断棋手有无疾病先兆。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该智能电子棋盘通过对普通棋盘的改装来完成，包括棋子检测模块、MSP430F149单片机I和MSP430F149单片机2、Zigbee无线通信模块、下棋模式转换控制模块、LCD液晶显示模块、SD卡存储器、声光报警模块、脉搏检测模块、人机接口模块以及电源模块;电源模块中有电源芯片和稳压电源芯片，可以为智能电子棋盘提供稳定的电压，保证智能电子棋盘的正常运行。下棋模式转换控制模块的外置开关与单片机I的I/O 口相连，通过判断输入的高低电平就可以区分出五子棋和中国象棋两种下棋模式。棋子检测模块中由光电传感器组成的阵列，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，同时MSP430F149单片机2循环扫描交叉点光电传感器的状态的变化，从而得到棋子的颜色和位置信息。MSP430F149单片机2通过Zigbee无线通信模块将得到的棋子的信息发送给MSP430F149单片机I，MSP430F149单片机I接收到信息进行处理后，通过IXD液晶显示模块将棋子的种类和位置信息显示出来，并将棋子的信息存储到SD卡存储器中，也可以手动将一些经典棋谱经MSP430F149单片机I的RS232接口存储到SD卡存储器中，通过LCD液晶显示模块显示学习。当其中一方下棋用时过多，超过了提前预定的阈值，MSP430F149单片机2可以控制声光报警模块进行灯光提醒，来提示下棋者速度要加快；当判定某一方输棋时，MSP430F149单片机2可以通过控制声光报警模块来提示对局结果。脉搏检测模块中的压电式脉搏传感器贴在对弈者的手腕处，可以实时监测下棋者的身体状况，当超过预定阈值时，通过MSP430F149单片机2启动声光报警模块来提前告知对局者身体异常，防止意外状况的发生。
[0005]本实用新型所用的两块单片机都为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I负责下棋模式转换、棋盘状态无线接收、LCD显示、棋路记忆、经验布局输入;MSP430F149单片机2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。
[0006]棋子检测模块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，STl 78反射式红外光电传感器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，可有效分辨五子棋的黑白棋子。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2JSP430F149单片机2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。
[0007]Zigbee无线通信模块主要完成MSP430F149单片机I和MSP430F149单片机2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。
[0008]下棋模式转换控制模块是利用MSP430F149单片机I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、五子棋两种下棋模式。
[0009]IXD液晶显示模块选用的是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I的外围电路之一与MSP430F149单片机I相连，MSP430F149单片机I通过Pl 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。
[0010]声光报警模块与MSP430F149单片机2相连，当下棋出现输的一方时，声光报警模块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。
[0011]脉搏检测模块主要由压电式脉搏传感器、电荷放大器和比较器构成，贴于手腕的压电式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。接口电路置于棋盘底部。通过MSP430F149单片机2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启动蜂鸣器，实现声音报警。
[0012]电源模块选用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。
[0013]本实用新型的有益效果是，在不改变玩家下棋方式的情况下，将五子棋或中国象棋与人工智能相结合，实现信息的实时记载，准确规则判定。实现无线棋路记忆存储、智能计时、提示功能，减去了传统对弈时，选手手动按下计时器与专门人员进行棋局手工记录的繁琐工序，减轻棋手负担，使得棋手可以专心下棋，减小下棋的出错率。同时加入脉搏检测模块，可以对下棋者的身体状况进行实时的监测，大大减低了棋手发生身体不适而导致意外发生的可能性。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型结构不意图。
[0015]图2是本实用新型的模块组成示意图。
[0016]其中1.电源模块，2.人机接口模块(经验棋局输入等)，3.下棋模式转换控制模块，4.Zigbee无线通信模块，5.脉搏检测模块，6.棋子检测模块，7.MSP430F149单片机I，8.1XD液晶显示模块，9.SD卡存储器，10.MSP430F149单片机2,11.声光报警模块。
[0017]图3是本实用新型中棋子检测模块的具体构成示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和实施例对实用新型做进一步说明。
[0019]在图2中，该智能电子棋盘通过对普通棋盘的改装来完成，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(I);电源模块(I)中有电源芯片和稳压电源芯片，可以为智能电子棋盘提供稳定的电压，保证智能电子棋盘的正常运行。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，通过判断输入的高低电平就可以区分出中国象棋和五子棋两种下棋模式。棋子检测模块(6)中由光电传感器组成的阵列，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)，同时MSP430F149单片机2( 10)循环扫描交叉点光电传感器的状态的变化，从而得到棋子的颜色和位置信息。棋子检测模块(6)中由红外灰度传感器组成的阵列检测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)将棋子的种类和位置信息显示出来，并将棋子的信息存储到SD卡存储器(9)中，也可以手动将一些经典棋谱经MSP430F149单片机1(7)的RS232接口存储到SD卡存储器(9)中，通过LCD液晶显示模块(8)显示学习。当其中一方下棋用时过多，超过了提前预定的阈值，MSP430F149单片机2(10)可以控制声光报警模块(11)进行灯光提醒，来提示下棋者速度要加快;当判定某一方输棋时，MSP430F149单片机2( 10)可以通过控制声光报警模块(11)来提示对局结果。脉搏检测模块(5)中的压电式脉搏传感器贴在对弈者的手腕处，可以实时监测下棋者的身体状况，当超过预定阈值时，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。
[0020]本实用新型所用的两块单片机都为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I (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)。1^?43(^149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，]\0343(^149单片机1(7)通过？1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MSP430F149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(I)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(I)为智能棋盘提供稳定的电压，下棋模式转换控制模块(3 )的外置开关与MSP430F149单片机I (7 )的I /0 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I(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。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反射式红外光电传感器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:21813时无线通信模块(4)选用(^2420作为射频收发器，完成13?43(^149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: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。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:电源模块(I)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。
【文档编号】A63F3/02GK205434939SQ201520992755
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】李国欣, 刘珍, 高健祥, 陈亮, 刘迎, 李传号, 袁刚, 刘攭, 胡挜喆
【申请人】中国矿业大学