一種具有棋路自動感知記憶功能的智能電子棋盤的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電子棋盤，尤其是一種能識別棋子種類、對棋路自動感知記憶并存儲、可實現走棋計時和實時顯示的一種多功能的智能電子棋盤。
【背景技術】
[0002]目前，各種棋類運動項目不僅被大眾所喜歡，而且成為了國際競技項目。但是，在國際各種棋類比賽過程中，比賽的計時方式和記錄方式依然沿用的是以往的手動計時，棋譜也是手工記錄，在此情況下，選手在每下完一步棋之后，都需要按一下身邊的計時切換按鈕，使得選手無法集中注意力，還浪費了他們思考的時間，嚴重影響了對弈雙方的正常發揮，費時費力，還往往容易導致失誤。
【發明內容】
[0003]為了克服現有棋盤不具備自動記憶、無法自動記時提醒以及不能自動記錄棋譜等弊端，提出了一種不需要專職人員和棋譜數據庫就可實現自動記錄以及可通過連接大屏幕實時顯示比賽過程的電子棋盤。本發明能夠提供一種在比賽時，自動感知記憶棋路同時進行存儲，并且可以實現走棋計時和實時顯示的一種電子棋盤，該棋盤還可以實現五子棋和中國象棋兩種下棋模式的切換，具有可進行經驗棋局輸入等功能的人機接口，同時采用壓電式脈搏傳感器貼在手腕處，可以檢測脈搏頻率，對選手身體狀況進行實時監測，準確判斷棋手有無疾病先兆。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該智能電子棋盤通過對普通棋盤的改裝來完成，包括棋子檢測模塊、單片機1和單片機2、Zigbee無線通信模塊、下棋模式轉換控制模塊、LCD液晶顯示模塊、SD卡存儲器、聲光報警模塊、脈搏檢測模塊、人機接口模塊以及電源模塊；電源模塊中有電源芯片和穩壓電源芯片，可以為智能電子棋盤提供穩定的電壓，保證智能電子棋盤的正常運行。下棋模式轉換控制模塊的外置開關與單片機1的1/0 口相連，通過判斷輸入的高低電平就可以區分出五子棋和中國象棋兩種下棋模式。棋子檢測模塊中由光電傳感器組成的陣列，用于檢測黑白棋子，得到不同的模擬量電壓信號，通過A/D (模/數)轉換后，將數字信號發送給單片機2，同時單片機2循環掃描交叉點光電傳感器的狀態的變化，從而得到棋子的顏色和位置信息。單片機2通過Zigbee無線通信模塊將得到的棋子的信息發送給單片機1，單片機1接收到信息進行處理后，通過LCD液晶顯示模塊將棋子的種類和位置信息顯示出來，并將棋子的信息存儲到SD卡存儲器中，也可以手動將一些經典棋譜經單片機1的RS232接口存儲到SD卡存儲器中，通過IXD液晶顯示模塊顯示學習。當其中一方下棋用時過多，超過了提前預定的閾值，單片機2可以控制聲光報警模塊進行燈光提醒，來提示下棋者速度要加快；當判定某一方輸棋時，單片機2可以通過控制聲光報警模塊來提示對局結果。脈搏檢測模塊中的壓電式脈搏傳感器貼在對弈者的手腕處，可以實時監測下棋者的身體狀況，當超過預定閾值時，通過單片機2啟動聲光報警模塊來提前告知對局者身體異常，防止意外狀況的發生。
[0005]本發明單片機1和單片機2都選用MSP430F149型單片機，此型號的單片機是一種16位的低功耗型單片機，具有強大的處理能力，系統工作穩定，繼承了多種片內及外設，如電壓控制器、液晶驅動器、運算放大器等；同時此型號單片機可以適應工業運行環境。采用MSP430F149型號單片機可以滿足與各個模塊準確通信，穩定運行、高速運行處理的要求。其中MSP430F149單片機1負責下棋模式轉換、棋盤狀態無線接收、LCD顯示、棋路記憶、經驗布局輸入；MSP430F149單片機2負責每一步走棋的計時、傳感器陣列信號處理、棋盤狀態無線傳輸及聲光報警。
[0006]棋子檢測模塊主要用來檢測棋子種類和棋子的位置信息，由單光束反射式紅外光電傳感器、紅外灰度傳感器、A/D (模/數)轉換模塊以及并口擴展模塊構成。選定型號為ST178反射式紅外光電傳感器作為棋子識別用傳感器，ST178本身就有發射器和接收器，主要由發射器、檢測電路和接收器組成，可有效分辨五子棋的黑白棋子。紅外灰度傳感器通過在象棋底部裝設的灰度標志，根據MSP430F149單片機2提前預定的閾值，可準確判斷出象棋棋子的種類。將ST178反射式紅外光電傳感器在棋盤淺色部分交叉點處組成陣列，檢測到黑、白棋子時，通過接口電路可直接輸入高低電平，將每個棋子接口電路的引腳通過并口擴展模塊，接入單片機I/O 口，組成矩陣式陣列。當進行五子棋比賽時，由MSP430F149單片機2循環掃描每一個交叉點傳感器狀態的變化，來判斷黑白棋子走棋狀態。由紅外灰度傳感器組成的陣列里，在檢測到不同灰度大小的物體時，會輸出不同大小的模擬量電壓信號，將該信號輸入A/D (模/數)轉換模塊，將模擬電壓變化量信號轉換為數字信號，發送給MSP430F149單片機2。MSP430F149單片機2通過控制A/D (模/數)轉換器的地址線，掃描各個交叉點紅外灰度傳感器輸出值，并根據軟件設置的閾值，判斷出中國象棋雙方每種類型棋子的走位。
[0007]Zigbee無線通信模塊主要完成MSP430F149單片機1和MSP430F149單片機2之間的信號傳遞和通信。選用CC2420作為射頻收發器，該芯片為無線通信提供了信號緩沖、信號證明、空閑信息通道的估計和信號加密，減少了主控制器的工作量。
[0008]下棋模式轉換控制模塊是利用MSP430F149單片機1外接一根I/O 口線與外置開關連接，通過判斷開關輸入高低電平，區分中國象棋、五子棋兩種下棋模式。
[0009]IXD液晶顯示模塊選用的是LSD12864CT，其構成部分有行列驅動器和全點陣液晶顯示器，能夠顯示圖像，也能夠顯示字符。作為MSP430F149單片機1的外圍電路之一與MSP430F149單片機1相連，MSP430F149單片機1通過P1 口與其相連，對其進行控制。LSD12864CT可根據棋盤繪制交叉線，并實時顯示走棋狀態。
[0010]聲光報警模塊與MSP430F149單片機2相連，當下棋出現輸的一方時，聲光報警模塊會以聲音和燈光的形式進行提示；當有一方下棋用時過多時，聲光報警模塊會以燈光進行提示；當檢測出有下棋者身體狀況不正常時，聲光報警模塊中的蜂鳴器會以聲音進行提示。從而在各種情況可發生時，可以準確得知。
[0011]脈搏檢測模塊主要由壓電式脈搏傳感器、電荷放大器和比較器構成，貼于手腕的壓電式脈搏傳感器通過導線與電荷放大器等接口電路相連，再由電荷放大器與比較器進行比較，得值輸入MSP430F149單片機2。接口電路置于棋盤底部。通過MSP430F149單片機2檢測脈搏的跳動頻率，當出現頻率變化率超過閾值，或頻率數值大小超過閾值，則由MSP430F149單片機2啟動蜂鳴器，實現聲音報警。
[0012]電源模塊選用7805電源芯片和LM317穩壓電源芯片為整個智能電子棋盤提供穩定的電壓。其中7805電源芯片可以獲得5V的電源為LCD液晶彩屏供電，LM317穩壓電源芯片可以把5V的電壓轉換成3.3V的電壓，從而整個系統可以獲取3.3V的電壓為單片機和ZigBee 供電。
[0013]本發明的有益效果是，在不改變玩家下棋方式的情況下，將五子棋或中國象棋與人工智能相結合，實現信息的實時記載，準確規則判定。實現無線棋路記憶存儲、智能計時、提示功能，減去了傳統對弈時，選手手動按下計時器與專門人員進行棋局手工記錄的繁瑣工序，減輕棋手負擔，使得棋手可以專心下棋，減小下棋的出錯率。同時加入脈搏檢測模塊，可以對下棋者的身體狀況進行實時的監測，大大減低了棋手發生身體不適而導致意外發生的可能性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明結構示意圖。
[0015]圖2是本發明的模塊組成示意圖。
[0016]其中1.電源模塊，2.人機接口模塊(經驗棋局輸入等)，3.下棋模式轉換控制模塊，4.Zigbee無線通信模塊，5.脈搏檢測模塊，6.棋子檢測模塊，7.單片機1，8.1XD液晶顯示模塊，9.SD卡存儲器，10.單片機2，11.聲光報警模塊。
[0017]圖3是本發明中棋子檢測模塊的具體構成示意圖。
具體實施方案
[0018]為了加深對本發明的理解，下面結合附圖和實施例對發明做進一步說明。
[0019]在圖2中，該智能電子棋盤通過對普通棋盤的改裝來完成，包括棋子檢測模塊
(6)、單片機1 (7)和單片機2 (10)、Zigbee無線通信模塊(4)、下棋模式轉換控制模塊(3)、IXD液晶顯示模塊(8)、SD卡存儲器(9)、聲光報警模塊(11)、脈搏檢測模塊(5)、人機接口模塊(2)以及電源模塊(1);電源模塊(1)中有電源芯片和穩壓電源芯片，可以為智能電子棋盤提供穩定的電壓，保證智能電子棋盤的正常運行。下棋模式轉換控制模塊(3)的外置開關與單片機1 (7)的I/O 口相連，通過判斷輸入的高低電平就可以區分出中國象棋和五子棋兩種下棋模式。棋子檢測模塊(6)中由光電傳感器組成的陣列，用于檢測黑白棋子，得到不同的模擬量電壓信號，通過A/D (模/數)轉換后，將數字信號發送給單片機2 (10)，同時單片機2 (10)循環掃描交叉點光電傳感器的狀態的變化，從而得到棋子的顏色和位置信息。棋子檢測模塊(6)中由紅外灰度傳感器組成的陣列檢測不同灰度大小的物體時，會輸出不同大小的模擬量電壓信號，將該信號輸入A/D (模/數)轉換模塊，將模擬電壓變化量信號轉換為數字信號，發送給單片機2 (10)。單片機2 (10)通過Zigbee無線通信模塊(4)將得到的棋子的信息發送給單片機1 (7)，單片機1 (7)接收到信息進行處理后，通過LCD液晶顯示模塊(8)將棋子的種類和位置信息顯示出來，并將棋子的信息存儲到SD卡存儲器
(9)中，也可以手動將一些經典棋譜經單片機1 (7)的RS232接口存儲到SD卡存儲器(9)中，通過LCD液晶顯示模塊(8)顯示學習。當其中一方下棋用時過多，超過了提前預定的閾值，單片機2 (10)可以控制聲光報警模塊(11)進行燈光提醒，來提示下棋者速度要加快；當判定某一方輸棋時，單片機2 (10)可以通過控制聲光報警模塊(11)來提示對局結果。脈搏檢測模塊(5)中的壓電式脈搏傳感器貼在對弈者的手腕處，可以實時監測下棋者的身體狀況，當超過預定閾值時，通過單片機2 (10)啟動聲光報警模塊(11)來提前告知對局者身體異常，防止意外狀況的發生。
[0020]本發明單片機1 (7)