一种军棋电子裁判装置.pdf

本发明是一种军棋电子裁判装置，采用3V金属锂电池供电。每个棋子中装有不同的电阻。棋子按在裁判中指定位置时，该装置的电路接通，棋子电阻分压输入电路产生2路分压信号，该信号随棋子不同而不同。裁判内部另有上下限电压电路，以消除电池的电压变化、电路中元器件的误差所产生的不利影响。一个8位的MCU单片机用来产生斜波信号，该斜波通过LM339芯片的4个比较器与上述4个输入信号相比较，输出4个脉冲信号。单片机测量脉冲信号的宽度，得到4个数值，通过比较它们的大小，得出棋子的相对大小关系。单片机通过发光二极管显示棋子的相对大小。本装置可替代原来的军棋裁判。

1、  一种军棋电子裁判装置，其特征在于由设置于军棋棋子中的一组大小不同阻值的电阻和一个电阻值大小判别电路构成，军棋棋子中的电阻的阻值按如下次序由小到大或由大到小设置：炸弹、地雷、司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长、排长、工兵、军棋，同种棋子中的电阻的阻值相同，电阻的两端金属脚引出放在棋子的正面两侧位置；判别电路由电源接口电路、单片机控制电路、振荡电路、显示电路、电压比较电路、两颗棋子的接口电路、上下限电压产生电路经电路连接而成，其中，电源接口电路通过开关与电源连接或断开，以控制向电路供电与否；两颗棋子的接口电路可分别与双方棋子中的电阻引脚接触，以便将该棋子中的电阻值输入电路；上下限电压产生电路是由一组电阻组成的分压网络，产生上下限输入电压；电压比较电路有四组，分别产生双方棋子的电压信号、上下限电压信号；单片机控制电路向电压比较电路提供电源以及脉冲信号，使比较器工作，同时接收电压比较电路产生的双方棋子电压信号、上下限电压信号，并判别双方棋子大小；振荡电路驱动单片机工作；显示电路显示棋子的大小。

2、  根据权利要求1所述的军棋电子裁判装置，其特征在于：
(1)利用锂电池作为电源，手指按下裁判装置时开关接通，电路工作；
(2)有4个金属焊盘分别与两个棋子中的电阻引出脚相接触；
(3)内部的电阻网络产生上下限电压；
(4)有一个单片机控制产生斜波；有一个LM339芯片构成的四比较器电路分别将该斜波与双方的棋子产生的信号电压，上、下限电压相比较，产生四路脉冲输出；
(5)单片机同时检测四路脉冲的宽度，得到XM1、XM2、YN1、YN2，据此判断两个棋子的相对大小。

3、  一种如权利要求1所述军棋电子裁判装置中判别棋子大小的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)单片机向比较电路供电，发送脉冲信号产生斜波信号；
(2)记录比较电路输出脉冲信号宽度，采用稳打稳扎法，到达阀值前递增记数，同步测定4个电压ADVI、ADVJ、TESTI、TESTJ对应的值，分别记为XM1，XM2，YN1，YN2；
(3)检测炸弹：XM1(XM2)＝0时，棋子必为炸弹，两棋子一样大小，双赢；
(4)检测地雷：余下情况，XM1(XM2)＜YN1时，棋子为地雷，此时若XM2(XM1)＞YN2，另一棋子为工兵，工兵赢地雷输；否则，地雷赢其余输；
(5)9级别电阻比较：司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长、排长、工兵，XM1＜＝XM2时，XM2＜＝XM1+1时两棋子一样大小，双赢；否则小赢大输；
(6)停止向比较电路供电，显示结果；
这里ADVI、ADVJ为一方棋子的上下限电压信号，XM1，XM2为对应的信号脉冲宽度，TEST1，TESTJ为另一方棋子的上下限电压信号，YN1、YN2为对应的信号脉冲宽度。

一种军棋电子裁判装置
技术领域
本发明属棋类竞赛技术领域，具体为一种军棋电子裁判装置。
背景技术
网上调查显示，中国象棋，军棋，围棋玩家甚众。象棋、围棋皆可以俩人对弈，军棋下法以暗棋为主，讲究行军布阵，两人或四人对弈时，需要其他人担当裁判员。裁判员枯燥乏味，影响了军棋给人们带来的乐趣。
本发明作为一种军棋电子裁判装置，使用时将对弈双方的两个棋子放在该装置上指定位置，稍微用力往桌面一按两棋子，装置上棋子两旁的LED灯指示两棋子输赢。共有三种情况发生：同时发光，说明两棋子双赢，例如炸弹-师长，团长-团长；只有一边发光，说明发光的棋子赢，例如工兵-地雷，地雷-军长；无论怎样按都不发光，说明挖到军旗，胜负已决。
发明内容
本发明的目的在于提出一种军棋电子裁判装置，以免去裁判员枯燥乏味的工作。
本发明设计的军棋电子裁判装置，由设置于军棋棋子中的一组大小不同阻值的电阻和一个电阻值大小判别电路构成。其中，军棋棋子中的电阻的阻值按如下次序由小到大或由大到小设置：炸弹、地雷、司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长、排长、工兵、军棋，同种棋子中的电阻的阻值相同，电阻的两端金属脚引出放在棋子的正面两侧位置；判别电路由电源接口电路、单片机控制电路、振荡电路、显示电路、电压比较电路、两颗棋子(其中电阻)的接口电路、上下限电压产生电路经电路连接而成。其中，电源接口电路通过开关与电池连接或断开，以控制向电路供电与否；两颗棋子的接口电路可分别与双方棋子中的电阻引脚接触，以便将该棋子中的电阻值输入电路；上下限电压产生电路是由一组电阻组成的分压网络，产生上下限输入电压；电压比较电路有四组，分别产生双方棋子的电压信号、上下限电压信号；单片机控制电路向电压比较电路提供电源以及脉冲信号，使比较器工作，同时接收电压比较电路产生的双方棋子电压信号、上下限电压信号，将它们之间相互判断，从而判别双方棋子大小；振荡电路驱动单片机工作；显示电路显示棋子的大小。判别电路的结构框图见图6所示。
本发明中，可采用锂电池作为电源，手指按下裁判装置时开关接通，电路工作；装置上设有4个金属焊盘，可分别与两个棋子(双方各一个)中的电阻引出脚相接触；装置中的分压网络产生上下限电压，以消除电池电压的变化和电路中元器件的误差所产生的不利影响；由单片机控制产生斜波；由一个LM339芯片构成四比较器电路，分别将单片机产生的斜波与双方棋子(2个)产生的信号电压、上下限电压进行比较，产生四路脉冲输出；单片机同时检测四路脉冲宽度，得到4个值：XM1、XM2、YN1、YN2，据此判断两个棋子的相对大小。
本发明装置可替代军棋裁判员的工作，准确、方便，并可增加竞赛乐趣。
附图说明
图1为电源接口电路。
图2为两颗棋子接口电路。
图3为显示电路和振荡电路。
图4为接口控制电路和上下限电压产生电路。
图5为电压比较电路。
图6为本装置的电路结构框图。
图7为本装置的裁判运行工程框图。
图中标号：1为电源接口电路，2为单片机控制电路，3为显示电路，4为振荡电路，5为棋子接口电路，6为电压比较电路，7为上下限电压产生电路。
具体实施方式
下面通过实施例和附图进一步描述本发明。
本发明所涉及的裁判电子电路由7部分构成：
图1为电源接口，通过开关与电池连接或断开，以控制向电路供电与否。3V锂电池的正极通过插座的焊盘J2、J22、J222、J2222与电路的VCC信号连接，负极接在J5焊盘上，S1是按钮开关，一端与J5焊盘连接，另一端与电路的地信号连接，按钮按下时锂电池的正负极与电路的VCC和地分别接通，向电路供电，没有按下时断开，以此降低电源功耗；
图2为两颗棋子的接口电路，可分别与双方棋子中的电阻引脚接触，以便将该棋子中的电阻值输入电路。其中，J6、J4、R17构成一组，J7、J3、R18构成另一组。以一组为例说明其作用。棋子内部有一个电阻，电阻的两端金属脚引出放在棋子的正面两侧位置。PCB图上将J6、J4镀金以长久保持良好导电状态，其大小与位置以棋子随便放上去便可以将棋子中的电阻两端分别接通J6、J4为准。工作时，棋子中的电阻一端接地，另一端与电阻R17一端连接，R17另一端接在VCC信号上。输出的中间电压信号INPUTI随着棋子中的电阻大小变化而变化。
图3的上半部为两组显示电路，显示棋子的大小。分别由发光二极管D1、电阻R9，发光二极管D2、电阻R20构成。兹以一组说明。二极管D1的一端接在VCC信号上，另一端与R9的一端连接。R9的另一端与控制信号JWIN连接。JWIN为低时，有电流流过D2，D2发光。R9的作用是调节D2的光亮度，R9小则D9太亮，功耗亦大，反之则暗，功耗小。图3的下半部为振荡电路，驱动EM78P156ELP单片机工作。由R16、C2、C1构成，C1的作用是稳定电源，R16、C2连接的中间输出振荡信号OSC1，R16、C2越小OSC1的频率就越高，C2＝0时表示可以取消。OSC1的频率越高，EM78P156ELP的功耗也就越大。本设计采用高频率策略，作出判断的时间尽可能短，显示时进入低功耗状态，从而达到降低功耗的目的。
图4的上半部是EM78P156ELP的接口控制部分，负责向电压比较电路提供电源，以及脉冲信号使比较器工作，同时接收电压比较电路产生的双方棋子电压信号、上下限电压信号，将它们之间相互判断，从而判别双方棋子大小。芯片的1、2脚空置不用；由于采用RC振荡方式，故15脚空置不用；不用RTCC的输入功能，故将其上拉到VCC；利用芯片的内部复位电路，故MCLR接VCC；5脚接地，14脚接VCC，向芯片供电；6、10两脚必要时共同向图5中的电路供电，6脚地电压≥10脚的电压；13脚输出脉冲信号SWV，目的是产生斜波；7、8、11、12输入图5的比较结果，用以判断棋子大小。图4的下半部是上下限电压产生电路，由一组电阻组成的分压网络，产生上下限输入电压。由R4、R7、R12构成分阻网络，内部节点输出LV，HV上下限信号。上下限信号的存在抵消了3V锂电池的电压由于长时间使用导致下降产生的不利影响，同时也抵消了电路中元器件的偏差产生的不利影响。
图5为电压比较电路，有四组，分别产生双方棋子的电压信号、上下限电压信号。工作时由EM78P156ELP的6、10两脚上的压差供电，如果压差为0，比较电路将不工作，从而达到降低功耗的目的。R13之一端接VLD电压，另一端与C3连接，C3另一端连接到脉冲SWV信号上，中间节点输出斜波信号RAMP。当SWV＝VLD时，RAMP＝VLD；当SWV突然改变成0时，RAMP也立即变成0，在随后的一段时间T内逐渐上升到VLD；R13越小、C3越小，T越短。图5的4组电压比较电路从上到下分别称为1、2、3、4组。RAMP信号分别通过R2、R5、R8、R11连接到4组比较器的正输入端上。当RAMP的电压小于比较器负端上的电压时，输出结果为0，反之为VLD。1、2组的的负输入端分别通过R1、R3引入两个棋子的电压信号INPUTI、INPUTJ，与RAMP信号比较后，产生ADVI、ADVJ输出信号；3、4组的负输入端分别通过R6、R10引入LV、HV上下限信号，与RAMP信号比较后，产生TESTI、TESTJ输出信号，4个输出信号分别经过电阻R14、R15、R19、R21的上拉后送到EM78P156ELP。
电子裁判运行框图见图7所示，具体步骤如下：
(1)单片机向比较电路供电，发送脉冲信号产生斜波信号；
(2)记录比较电路输出脉冲信号宽度，采用稳打稳扎法，到达阀值前递增记数，同步测定4个电压ADVI、ADVJ、TESTI、TESTJ对应的值分别为XM1、XM2、YN1、YN2；
(3)检测炸弹：XM1(XM2)＝0时，棋子必为炸弹，两棋子一样大小，双赢；
(4)检测地雷：余下情况，XM1(XM2)＜YN1时，棋子为地雷，此时若XM2(XM1)＞YN2，另一棋子为工兵，工兵赢地雷输；否则，地雷赢其余输；
(5)9级别电阻比较：司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长、排长、工兵，XM1＜＝XM2时，XM2＜＝XM1+1时两棋子一样大小，双赢，否则小赢大输；
(6)停止向比较电路供电，显示结果。
实施本发明的过程中，电子工程师根据本发明中的原理，采用单片机MDT2005作为控制器，从网上下载MDT2005的软件开发工具，根据本发明给出的软件流程，设计出控制软件，生成MDT2005的二进制编程文件。用PROTEL电路图设计软件照附图所示画出原理图。电子工程师与美术工作人员协商共同规划元器件的放置方案，采用贴片元器件，画出美丽的PCB图。从PCB图生成元器件列表。PCB图上的棋子电阻脚焊盘应做成适当大小以方便棋手方便放棋子，并要镀金防氧化。