专利名称：利用反射光识别棋子的电子棋盘的制作方法
技术领域：
本实用新型属娱乐产品，采用电子技术实现，特别涉及一种利用反射光识别棋子的电子棋盘。
电子棋盘是实现行棋过程数字化的棋盘设备，具有对弈过程的自动计时、记录及数据发送等功能。电子棋盘的关键部分是棋子检测传感器，它不但影响到产品性能，而且还影响到批量生产的可实施性。现有的电子棋盘方案大都采用了磁性传感技术，如中国专利96103141.7，中国专利95229178.9，中国专利95237702.0分别采用了霍尔元件、磁感应开关和干黄管，这类传感器要求必须使用磁性棋子，这些方案不但增加了棋子的成本，而且由于磁性作用，造成棋子间相互吸引或排斥，对小棋子如围棋子的影响比较大，给行棋带来不便，如果通过降低棋子磁性的方法减小这种影响，又会造成检测灵敏度的下降。中国专利96213101采用了透光检测棋子方案，由于不能直接从检测信号上区别对弈双方棋子，受到干扰后容易误检测，因此缺乏实用性。
本实用新型的目的是提供一种利用反射光识别棋子的电子棋盘，在不改变棋子的前提下实现棋子位置的精确检测和棋子类型的识别，即实现行棋过程的数字化，进而通过软件实现可靠的计时、记录、发送等功能。
本实用新型棋盘体中装有反射光传感器阵列、列电路、行电路、发光控制电路、单片微机、和通信接口电路，行电路的每个输入端都接有下拉电阻，反射光传感器阵列由多个镶嵌于棋盘面落子点处的反射光传感器组成，反射光传感器是通用器件，由一个光敏元件和一个与其靠在一起的发光元件集成，且反射光传感器的发光和受光面方向垂直于棋盘面向上，其顶面不超过棋盘面的外表面，发光控制电路有多个输出端，反射光传感器中发光元件的一端与发光控制电路的一路输出端相连，或者每一列的多个发光元件串联后与发光控制电路的一路输出端相连，用来实现发光控制，另一端经限流部件与驱动电源连接，列电路的多个输出端延长构成多条列线，行电路的多个输入端延长构成多条行线，行线、列线与反射光传感器阵列的行、列一一对应，反射光传感器中光敏元件的两个引脚分别与其对应的列线和行线相连，起开关作用，因此反射光传感器可以是光反射开关，受反射光照射时起到接通传感器所在点对应的行线和列线的作用，发光控制电路输入端、列电路输入端和行电路输出端分别与单片微机相连，单片微机与通信接口电路相连，用以完成与其它设备的通信。本实用新型的工作过程为单片微机控制列电路的多个输出端经对应的列线扫描输出高电平的列信号，同时通过发光控制电路控制调节对应列上发光元件的发光，经棋子反射的光会通过反射光传感器反映到行线上，通过行电路的全部行线读取每一列对应的行信息，由此得到每一列上的棋子位置和类型信息。
由于采用了反射光传感器，对围棋、国际象棋这类黑白分明的棋子检测和识别比较容易，且不需要对棋子做任何改动，既节约成本又不降低棋子的使用特性，顺应下棋人的习惯；这种反射光传感器使检测棋子的范围精度达到了最大化，其检测半径等于或近似等于棋子的半径，消除了棋子位置偏差造成的漏检测和误检测，保证了电子棋盘的高可靠度；又由于反射光传感器7是通用器件，其体积小、成本低，适合批量化要求。
以下结合附图和实例对本实用新型进一步详细说明。
图1为单个反射光传感器的安装位置及棋子检测原理图。
图2是采用反射光传感器的围棋电子棋盘原理框图。
图中1.反射光传感器阵列；2.列电路；3.行电路；4.发光控制电路；5.单片微机电路；6.通信接口电路；7.反射光传感器；8.传感器中的发光元件；9.传感器中的光敏元件；10.棋子；11.棋盘面。
参照附图1，描述的反射光传感器7镶嵌于棋盘面11的落子点处，其内部集成有发光元件8和光敏元件9，反射光传感器7的发光和受光面方向垂直于棋盘面11向上，且其顶面不超过棋盘面11的外表面，棋子10被置于盘面11上反射光传感器7的上方，发光元件8的阳极通过电阻R1与电源端VCC相连，发光元件8的阴极与发光控制电路中的三极管T1的集电极相连，COLn为第n条列线，ROWm为第m条行线，光敏元件9的两个引脚分别与列线COLn和行线ROWm相连接，反射光传感器7检测棋子10的原理为首先将列线COLn置为逻辑1，光控输入端in输入控制电流，经三极管T1放大使发光元件8发光，此光线经棋子10底部的反射，被光敏元件9接收并使光敏元件9导通，行线ROWm输出逻辑1；其次，在列线COLn为逻辑1的情况下，关断输入端in的输入电流，三极管T1截止，发光元件8不发光，光敏元件9得不到光线而截止，行线ROWm输出为逻辑0，这样的逻辑变化规律表明了棋子10的存在。黑白棋子的检测识别过程相同，但检测控制参数不同，其区别在于检测白棋时发光控制电路4提供的驱动电流小，导致发光元件8的光强度较低，此光只有经白棋的反射才足以使光敏元件9导通，而经黑棋的反射不能使光敏元件9导通，因此通过分别检测，即先检测棋子有/无，再检测是否有白子，本实用新型可以检测并区别开黑白双方的棋子。
实施例1参照附图2，所描述的围棋电子棋盘是利用反射光识别棋子的电子棋盘，它由棋盘体(未画出)和棋盘体中的反射光传感器阵列1、列电路2、行电路3、发光控制电路4、单片微机5以及通信接口电路6组成，行电路3的全部输入端延长构成19条行线ROW1、ROW2...ROW19，它们都接有下拉电阻，见图2中R2，列电路2的全部输出端延长构成19条列线COL1、COL2、...COL19，COLn为第n条列线，ROWm为第m条行线，反射光传感器阵列1由19×19个镶嵌于棋盘面落子点处的反射光传感器7组成，传感器7的型号为ON2160，其发光和受光面方向垂直于棋盘面向上，且ON2160顶面不超过棋盘面的外表面，行线、列线与传感器阵列1行列一一对应，ON2160由一个发光元件8和一个与其靠在一起的光敏元件9集成，每一列的19个发光元件7串联后一端经电阻R1接+24V驱动电源，另一端分别与发光控制电路4的输出端L1、L2...L19对应相连，实现发光控制，每个光敏元件9的两个引脚分别与其对应的列线COLn和行线ROWm相连，起开关作用，受反射光照射时起到接通对应点行线ROWm和列线COLn的作用，发光控制电路4的输入端、列电路2的输入端和行电路3的输出端分别与单片微机5相连，单片微机5电路与通信接口电路6相连，完成与其它设备的通信，通信接口电路6采用RS232接口或USB通用串行接口。
本实例的工作过程为单片微机5控制列电路2经输出端连接的列线COL1、COL2、...COL19扫描输出高电平的列信号，同时通过发光控制电路4的输出端L1、L2...L19控制调节对应列上发光元件的发光，并通过行电路3的行线ROW1、ROW2...ROW19读取每一列的位信息。对于有棋子的点，当此点对应的列线COLn的输出信号为逻辑1，对应点传感器ON2160中发光元件8在发光控制电路4的控制下，以较强的光照射黑棋子或白棋子底部时，反射光被本ON2160的光敏元件9接收，光敏元件9导通，则对应行线ROWm输出逻辑1；维持列线COLn信号为逻辑1，当发光控制电路4输出0信号阻断ON2160中发光元件8的电流时，光源消失，本ON2160中光敏元件9截止，则对应行线ROWm输出逻辑0。当被检测点上方没有棋子时，对应行线ROWm输出逻辑电平与发光控制电路4的控制信号是不相关的。因此，当被检测位对应行线ROWm输出逻辑电平与发光控制信号相关时认定被检测点有棋子，不相关时认定没有棋子，通过上述过程，单片微机5便可根据行列信息变化是否与发光控制信号相关识别出棋盘上所有棋子的行列位置信息。白棋子是单独识别的，过程同上，只是发光控制电路4的电流控制参数不同，此时发光控制电路4采用小控制电流，发光元件8的光强度降低，导致只有白棋子可以反射回足够使光敏元件9导通的光，而黑棋子则不能，因此单片微机5可获得白棋子的位置信息。单片微机5将全部棋子的位置信息扣除白棋子位置信息后便得到了黑棋子的位置信息。通过上述过程，本实用新型完成了围棋行棋过程中棋子类型和位置信息的数字化，通过单片微机5进一步的软件处理，可实现自动计时、自动记录功能，并可通过通信接口电路6向外传送行棋信息，甚至可以通过互联网进行远程对弈。
实施例2将以上原理应用于国际象棋，将图2电路中的行线和列线的数量按国际象棋棋盘格行列数8×8设计，8×8个反射光传感器7镶嵌于每个棋盘格的落子点中心处，形成反射光传感器阵列1，8条行线同8条列线与传感器阵列1的8×8行列一一对应，其它部分不变，黑白棋子识别过程同实施例1，比赛开始前每个棋子处于各自初始位置上，所以棋子名称可以确定，比赛进程中由软件跟踪每个棋子的变化，完成行棋过程的数字化，进而可实现记录、计时等功能。
实施例3将反射光识别棋子的技术方案应用于中国象棋，将图2电路中的行线和列线的数量按中国象棋棋盘格线行列数10×9设计，反射光传感器阵列1同样按10×9设计，将红棋子和黑棋子的底部涂成白色和黑色，其它部分不变，双方棋子识别过程同实施例1和实施例2，因此本实用新型可实现中国象棋行棋过程的数字化，进而可实现计时、记录等功能。
权利要求1.一种利用反射光识别棋子的电子棋盘，棋盘体中装有反射光传感器阵列(1)、列电路(2)、行电路(3)、发光控制电路(4)、单片微机(5)、和通信接口电路(6)，其特征在于反射光传感器阵列(1)由多个镶嵌于棋盘面(11)落子点处的反射光传感器(7)组成，反射光传感器(7)发光和受光面方向垂直于棋盘面(11)向上，且其顶面不超过棋盘面(11)的外表面。
2.根据权利要求1所述的反射光识别棋子的电子棋盘，其特征在于反射光传感器(7)中光敏元件(9)的两个引脚分别与其对应的列线和行线相连。
3.根据权利要求1所述的反射光识别棋子的电子棋盘，其特征在于反射光传感器(7)中发光元件(8)的一端与发光控制电路(4)的一路输出端相连，或者每一列的多个发光元件(8)串联后与发光控制电路(4)的一路输出端相连。
4.根据权利要求1所述的反射光识别棋子的电子棋盘，其特征在于列电路的多个输出端延长构成多条列线，行电路的多个输入端延长构成多条行线，行线、列线与反射光传感器阵列的行、列一一对应。
5.根据权利要求1所述的反射光识别棋子的电子棋盘，其特征在于发光控制电路(4)的输入端、列电路(2)的输入端和行电路(3)输出端分别与单片微机(5)相连。
专利摘要一种利用反射光识别棋子的电子棋盘，用于实现行棋过程的数字化，棋盘体中装有反射光传感器阵列、列电路、行电路、发光控制电路、单片微机、和通信接口电路，反射光传感器阵列由多个镶嵌于棋盘面落子点处的反射光传感器组成，其发光和受光面方向垂直于棋盘面向上，反射光传感器中光敏元件的两个引脚分别与列线和行线相连，无须改变棋子，适用于围棋、国际象棋和中国象棋等双方对弈的棋，实现对弈过程的自动计时、记录及数据发送，也可作为远程对弈设备。
文档编号G06F19/00GK2523473SQ0126989
公开日2002年12月4日 申请日期2001年12月30日 优先权日2001年12月30日
发明者杨顺, 李雅梅 申请人:杨顺