專利名稱：霍爾型電子棋盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于霍爾元件開關(guān)特性的電子棋盤，用于檢測(cè)棋 盤上雙方棋子的動(dòng)態(tài)情況，以便計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理。具體地說，是將弈棋 過程數(shù)字化的一種電磁掃描裝置。作為計(jì)算機(jī)的一種外圍設(shè)備(數(shù)據(jù)輸入
裝置)，其輸出信號(hào)為BMP位圖，可直接輸入計(jì)算機(jī)。
背景技術(shù)：
至今，在計(jì)算機(jī)上或在網(wǎng)絡(luò)上下棋已是很尋常的了。但是，目前計(jì)算 機(jī)在棋類活動(dòng)中應(yīng)用僅限于軟件領(lǐng)域，缺少數(shù)據(jù)輸入裝置(硬件)。然而， 用棋子在棋盤上下棋仍然是不可替代的、傳統(tǒng)的方式，各種比賽仍沿用這 一傳統(tǒng)。即使象國(guó)際象棋"人機(jī)對(duì)弈"這種高級(jí)別比賽，"深藍(lán)"計(jì)算機(jī)也 只是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，數(shù)據(jù)輸入還是依靠人工操作。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為計(jì)算機(jī)提供一種適用于棋類的數(shù)據(jù)輸入裝置 (硬件)，設(shè)計(jì)一種可直接將弈棋過程數(shù)字化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉的 基于霍爾元件開關(guān)特性的霍爾型電子棋盤。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
一種霍爾型電子棋盤，包括棋盤1，其特征是所述的棋盤1的下部安裝 有印刷電路板4，印刷電路板4上的與棋盤1表面的供對(duì)弈雙方的帶有N 極磁極極性的棋子2和帶有S極磁極極性的棋子3落子位置相對(duì)應(yīng)位置處 上下疊裝有磁極極性相反的由兩個(gè)霍爾元件6組成的霍爾元件組5，每塊印 刷電路板4上的霍爾元件組5的數(shù)量等于棋盤1上的雙方棋子的落子方格 或節(jié)點(diǎn)數(shù)的總和并形成矩陣排列，所述矩陣中同一列上相同極性霍爾元件6 的接地端并聯(lián)相連，所述矩陣中同一列的兩個(gè)不同極性的掃描控制端通過 轉(zhuǎn)換開關(guān)與公共掃描控制端相聯(lián)接，所述矩陣同一行中所有霍爾元件的輸出端與"與"門輸入端相連，"與"門輸出端即為掃描輸出端，掃描輸出
端與計(jì)算機(jī)相連，全部霍爾元件6的電源端接電源正極。
所述的由霍爾元件組(5)組成的矩陣可為9X10的象棋矩陣、8X8的
國(guó)際象棋矩陣和19X19的圍棋矩陣。 詳述如下
一種基于霍爾元件開關(guān)特性的電子棋盤，至少包括一對(duì)由開關(guān)型霍爾 元件組成的、不同極性的矩陣(矩陣大小視棋類而定)，其特征是采用開關(guān) 型霍爾元件作為檢測(cè)元件，且器件正、反成對(duì)安裝，構(gòu)成兩個(gè)不同極性的 矩陣。電路的聯(lián)接方式為
a. 同一列上相同極性霍爾元件的接地端并聯(lián)成掃描控制端。
b. 同一列兩個(gè)不同極性的掃描控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與公共掃描控制端
(R0-R8)相聯(lián)接，構(gòu)成"頁面選擇"。
c. 同一行中所有霍爾元件的輸出端聯(lián)接至"與"門輸入端，與門的輸 出端即為掃描輸出端(B0-B9)。
d. 全部霍爾元件的電源端接電源正極。
e. 頁面選擇指令SL (0/1)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，以選擇被掃描的頁面。
f. 掃描方式為逐行掃描，并行輸出。 其中-
所述的頁面選擇指令SL (0/1)用來選擇被掃描的頁面。SL = 0， R0 - R8 與n0-n8相連接，輸出的位圖為N頁。SL-1,R0-R8與s0-s8相連接， 輸出的位圖為S頁。
所述的公共掃描控制端(R0-R8)為低電平有效。若SL-O，當(dāng)110 = 0 時(shí)，第一列中所有N極性的霍爾元件的接地端接地，處于工作狀態(tài)，其它 各列的霍爾元件均處于關(guān)閉狀態(tài)。Rl =0，則第二列中所有N極性的霍爾 元件工作，依次類推。同樣，SI^1則掃描S頁，由R0-R8來控制進(jìn)行"逐 行掃描"。
所述的"并行輸出"，即為將同一行中所有霍爾元件的輸出端為與門輸 入端相聯(lián)接，與門的輸出端即為掃描輸出端(B0-B9)。每頁掃描9列，每列掃描輸出信號(hào)為10 Bits ，故每頁輸出信號(hào)為9X10Bits。 本實(shí)用新型的有益效果是
本實(shí)用新型"霍爾型電子棋盤"則作為計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備(數(shù)據(jù)輸入 裝置)，將穽棋過程數(shù)字化，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀取，可實(shí)時(shí)記錄對(duì)局全過 程，并實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)翻譯成棋譜，存盤保存。對(duì)于比賽場(chǎng)合，可減輕裁 判和記錄工作。對(duì)局結(jié)束，可立即可在屏幕上復(fù)盤和演示。
目前，棋賽實(shí)況轉(zhuǎn)播采用電視攝像。若比賽采用電子棋盤，對(duì)弈過程 可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)翻譯成棋譜，不僅可存盤保存，且便于信息傳送。以棋譜 作為指令(例如，"車一進(jìn)三")來傳送， 一步棋僅僅幾個(gè)字節(jié)，與電視 畫面的信息量相比簡(jiǎn)直是滄海一粟，適宜于網(wǎng)絡(luò)傳送。只需在指令接收以 后，由接收方計(jì)算機(jī)恢復(fù)成相應(yīng)的畫面即可。除了比賽，電子棋盤對(duì)于教 學(xué)工作亦大有幫助。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是霍爾元件的開關(guān)特性(關(guān))示意圖。
圖3是霍爾元件的開關(guān)特性(開)示意圖。
圖4是霍爾元件的雙向特性示意圖。
圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電子棋盤的電原理示意圖。 圖6是與圖5相配的中國(guó)象棋矩陣排列示意圖。 圖7是本實(shí)用新型輸出信號(hào)的BMP位圖示意圖。 圖8是本實(shí)用新型與計(jì)算機(jī)聯(lián)接示意框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。 如圖1-8所示。
霍爾型電子棋盤是利用霍爾元件的開關(guān)特性來檢測(cè)棋子位置的。圖2-4
為開關(guān)型霍爾元件工作示意圖。開關(guān)型霍爾元件的特性為1.開關(guān)特性 當(dāng)磁鐵7遠(yuǎn)離器件(距離大于作用范圍)時(shí)，霍爾元件輸出為高電平，如 圖2;當(dāng)磁鐵7靠近器件(距離小于作用范圍)時(shí)，霍爾元件輸出為低電平，如圖3。 2.雙向特性霍爾器件的正、反兩面分別對(duì)不同磁極起作用(即
一面對(duì)N極起作用，另一面對(duì)S極起作用)。如圖4,因此，為配合電子棋 盤工作，必須在所有棋子的底部嵌入磁片，且雙方棋子的極性相反(一方N 極向下，另一方S極向下)。同時(shí)，在棋盤的每一落子位置上正、反安裝一 對(duì)霍爾器件，如圖1。霍爾器件必須與落子位置相對(duì)應(yīng)，即在棋子的正下方
(對(duì)于象棋和圍棋，霍爾器件安裝在方格的節(jié)點(diǎn)上，而國(guó)際象棋則安裝在 方格中央)。象棋電子棋盤為一 9X 10矩陣(9列10行)，共90個(gè)節(jié)點(diǎn)， 需要180只霍爾器件。相同極性的90只器件組成一頁，稱為N頁或S頁， 各代表一方。假設(shè)，黑方棋子的磁片為N極向下，紅方棋子的磁片為S極 向下，則N頁代表黑方棋子的分布狀況，S頁代表紅方棋子的分布狀況。 圍棋和國(guó)際象棋與此類同，僅節(jié)點(diǎn)數(shù)量不同而己、圍象為8X8矩陣，共 64個(gè)節(jié)點(diǎn)；國(guó)際象棋為19X19矩陣，共371個(gè)節(jié)點(diǎn)。
圖5為電子棋盤原理示意圖。由頁面選擇指令SL (0/1)選擇被掃描 的頁面(S頁或N頁)，逐行掃描，并行輸出，得到該頁的BMP位圖，見 圖7。位圖中"0"代表節(jié)點(diǎn)上有棋子，"1"代表節(jié)點(diǎn)上沒有棋子。象棋的 BMP位圖為9X10Bits (國(guó)際象棋為8X8Bits，圍棋則為19X 19 Bits)。為 便于敘述，以象棋為例，并且給矩陣節(jié)點(diǎn)編號(hào)，節(jié)點(diǎn)號(hào)=列號(hào)X10十行號(hào)
(圖中自上而下、從左到右進(jìn)行編號(hào)，00-89 )。 NO和SO分別為N頁和 S頁的起始位圖(即對(duì)究開始前的初始狀態(tài))。每走一步棋，得到新的位圖 Ni或Si，把行棋前的位圖(Ni-i， Si-i)與行棋后的位圖(Ni， Si)相應(yīng)地 進(jìn)行比較，即可得到這一步棋的"起始位置"和"落子位置"以及"吃子" 情況。由0變1為"起始位置"或"吃子位置"(本方位圖對(duì)應(yīng)為"起始 位置"，對(duì)方則為"吃子位置")；由1變0則為"落子位置"。圍棋無
"起始位置"，僅有"落子位置"和"吃子位置"。
需要說明的是，電子棋盤輸出的是BMP位圖，只代表棋子的分布狀況， 不能反映棋子的屬性("車"或"馬"等)。對(duì)于象棋和國(guó)際象棋，每個(gè)棋 子的不同屬性則由軟件功能來賦予的。舉例說明如下
圖7中部的Nl和Sl則為黑方行棋"炮二平五"以后的位圖，將Nl和NO比較，得到節(jié)點(diǎn)12 "由0變1 "，為"起始位置"。節(jié)點(diǎn)42 "由1變 0"，為"落子位置"。初始狀態(tài)下節(jié)點(diǎn)12上的棋子屬性是黑"炮"，行 棋后節(jié)點(diǎn)42上棋子的屬性繼承為黑"炮"，節(jié)點(diǎn)12 ("起始節(jié)點(diǎn)")上棋 子的屬性則為空節(jié)點(diǎn)，這由軟件功能來"跟蹤、傳遞"而實(shí)現(xiàn)的，也即棋 子的屬性是由程序賦予的。例如，初始狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)00上棋子的屬性為黑 "車"，節(jié)點(diǎn)10上為黑"馬"，節(jié)點(diǎn)89上為紅"車"，依次類推。隨著棋子 的走動(dòng)，棋子的屬性從"起始節(jié)點(diǎn)"轉(zhuǎn)移到"落子節(jié)點(diǎn)"("起始節(jié)點(diǎn)"上 棋子的屬性則為空節(jié)點(diǎn))，即"跟蹤、傳遞"。圖7下部的N2和S2則為紅 方走"馬2進(jìn)3"以后的位圖，節(jié)點(diǎn)79"由0變1"，為"起始位置"。節(jié) 點(diǎn)67"由1變0"，為"落子位置"。行棋前節(jié)點(diǎn)79上棋子的屬性為紅"馬"， 則行棋后節(jié)點(diǎn)67上棋子的屬性為紅"馬"。 電路的聯(lián)接方式為-
a. 同一列上相同極性霍爾元件的接地端并聯(lián)成掃描控制端。
b. 同一列兩個(gè)不同極性的掃描控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與公共掃描控制端
(R0-R8)相聯(lián)接，構(gòu)成"頁面選擇"。
c. 同一行中所有霍爾元件的輸出端聯(lián)接至"與"門輸入端，與門的輸 出端即為掃描輸出端(B0-B9)。
d. 全部霍爾元件的電源端接電源正極。
e. 頁面選擇指令SL (0/1)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，以選擇被掃描的頁面。
f. 掃描方式為逐行掃描，并行輸出。
一、 本實(shí)用新型為一種基于霍爾元件開關(guān)特性的電子棋盤，采用開關(guān) 型霍爾元件來檢測(cè)棋盤上雙方棋子的動(dòng)態(tài)情況，故需要在棋子底部嵌裝磁 片，雙方棋子的極性相反(一方磁片S極向下， 一方磁片N極向下)，見 圖一。
二、 本實(shí)用新型包括一對(duì)由開關(guān)型霍爾元件組成的、不同極性的矩 陣，矩陣大小視棋類而定。其特征是采用開關(guān)型霍爾元件作為檢測(cè)元件， 且器件正、反成對(duì)安裝，構(gòu)成兩個(gè)不同極性的矩陣，見圖5。電子器件安裝 在印刷電路板上，印刷電路板則置于棋盤下方，見圖1?；魻栐奈恢脩?yīng)該與棋子位置相對(duì)應(yīng)，象棋和圍棋，對(duì)應(yīng)于棋盤方格的節(jié)點(diǎn)，國(guó)際象棋則 對(duì)應(yīng)于棋盤方格的中央。
三、 電子棋盤的輸入/輸出信號(hào)均為TTL電平，見圖8。以象棋為例， 輸入信號(hào)10Bits，頁面選擇指令SL和掃描控制指令RO-R8。輸出信號(hào) 10Bits， B0-B9。每頁9X10Bits,如圖7所示。
四、 同一行中所有霍爾元件的輸出端聯(lián)接至"與"門輸入端，與門 的輸出端即為掃描輸出端(B0-B9)。"與"門可采用分立元件(二極管加 上拉電阻)組成，如圖5、 6所示，也可采用數(shù)字邏輯電路或PLD可編程 數(shù)字邏輯電路。
五、 本實(shí)用新型"霍爾型電子棋盤"與電子計(jì)算機(jī)的聯(lián)接見圖8，計(jì)算 機(jī)端口可酌情選用平行口或串行口 。計(jì)算機(jī)指令通過輔助電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的頁面選擇信號(hào)SL和掃描信號(hào)(RO-R8)。同時(shí)，將電子棋盤輸出的10 Bits 數(shù)據(jù)(BO-B9)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格式(平行或串行)，供計(jì)算機(jī)讀取。
權(quán)利要求1、一種霍爾型電子棋盤，包括棋盤(1)，其特征是所述的棋盤(1)的下部安裝有印刷電路板(4)，印刷電路板(4)上的與棋盤(1)表面的供對(duì)弈雙方的帶有N極磁極極性的棋子(2)和帶有S極磁極極性的棋子(3)落子位置相對(duì)應(yīng)位置處上下疊裝有磁極極性相反的由兩個(gè)霍爾元件(6)組成的霍爾元件組(5)，每塊印刷電路板(4)上的霍爾元件組(5)的數(shù)量等于棋盤(1)上的雙方棋子的落子方格或節(jié)點(diǎn)數(shù)的總和并形成矩陣排列，所述矩陣中同一列上相同極性霍爾元件(6)的接地端并聯(lián)相連，所述矩陣中同一列的兩個(gè)不同極性的掃描控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與公共掃描控制端相聯(lián)接，所述矩陣同一行中所有霍爾元件的輸出端與“與”門輸入端相連，“與”門輸出端即為掃描輸出端，掃描輸出端與計(jì)算機(jī)相連，全部霍爾元件(6)的電源端接電源正極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的霍爾型電子棋盤，其特征是所述的由霍爾元件組 (5)組成的矩陣為9X10的象棋矩陣、8X8的國(guó)際象棋矩陣或19X19的圍棋矩陣。
專利摘要一種霍爾型電子棋盤，包括棋盤(1)，其特征是所述的棋盤(1)的下部安裝有印刷電路板(4)，印刷電路板(4)上安裝有磁極極性相反的霍爾元件組(5)，所有霍爾元件組(5)形成矩陣排列，所述矩陣中同一列上相同極性霍爾元件(6)的接地端并聯(lián)相連，所述矩陣中同一列的兩個(gè)不同極性的掃描控制端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與公共掃描控制端相聯(lián)接，所述矩陣同一行中所有霍爾元件的輸出端與“與”門輸入端相連，“與”門輸出端即為掃描輸出端，掃描輸出端與計(jì)算機(jī)相連，全部霍爾元件(6)的電源端接電源正極。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，輸入/輸出為TTL信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。可用于比賽和教學(xué)，且輸出信號(hào)適宜于網(wǎng)絡(luò)傳送，為計(jì)算機(jī)在棋類活動(dòng)中全面應(yīng)用開創(chuàng)了條件。
文檔編號(hào)H03K19/02GK201239535SQ200820035838
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者宋永祥 申請(qǐng)人:宋永祥