CN218866522U

CN218866522U - 一种棋类比赛自动计时装置

Info

Publication number: CN218866522U
Application number: CN202221872939.3U
Authority: CN
Inventors: 徐天昱
Original assignee: Shanghai Gezhi High School
Current assignee: Shanghai Gezhi High School
Priority date: 2022-07-18
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2032-07-18

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种棋类比赛自动计时装置，包括，矩阵开关，所述矩阵开关包括多个对应棋盘格设置的开关单元，所述开关单元包括第一开关和与所述第一开关连接的第二开关；微控制器，所述微控制器连接所述矩阵开关；第一计时器和第二计时器，所述第一计时器通过一第一继电器连接所述微控制器，所述第二计时器通过一第二继电器连接所述微控制器；本实用新型触发可靠，落子即计时且计时精确、公平，本实用新型结构简单、可靠性高；可拓展性强，可以自动记录棋谱。

Description

一种棋类比赛自动计时装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种棋类比赛中自动计时的装置。

背景技术

国际象棋比赛中，有严格的比赛时间规定，传统的象棋比赛通常使用棋钟进行计时，比赛过程中需要在规定的时限内走满规定的着数，此种方式下棋手每走一步都需要按棋钟。不仅浪费时间，还分散棋手的注意力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种棋类比赛自动计时装置，解决以上技术问题；

一种棋类比赛自动计时装置，包括，

矩阵开关，所述矩阵开关包括多个对应棋盘格设置的开关单元，所述开关单元包括第一开关和与所述第一开关连接的第二开关；

微控制器，所述微控制器连接所述矩阵开关；

第一计时器和第二计时器，所述第一计时器通过一第一继电器连接所述微控制器，所述第二计时器通过一第二继电器连接所述微控制器。

优选的，所述开关单元包括，

所述第一开关，所述第一开关的一端连接所述微控制器的第一信号输入端，所述第一开关的另一端连接所述第二开关；

所述第二开关，所述第二开关与所述第一开关连接的一端设有第一节点，所述第二开关的另一端串联一第二二极管后连接所述微控制器的第三信号输入端；

第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述第一节点，所述第一二极管的负极连接所述微控制器的第二信号输入端。

优选的，所述第二二极管的正极连接所述第二开关，所述二极管的负极连接所述微控制器的第三信号输入端。

优选的，所述第一开关采用按压开关。

优选的，所述棋盘格上设有通孔，所述按压开关的按压部经所述通孔伸出。

优选的，所述第二开关采用磁性开关。

优选的，还包括磁性件，所述磁性件设于第一方棋子或第二方棋子的底部。

优选的，还包括配重件，所述配重件设于棋子上。

优选的，还包括，

供电电源，通过一升压板连接所述微控制器的供电接口；

电压转换器，连接所述微控制器的供电接口以及连接所述第一计时器和所述第二计时器。

优选的，还包括接线排，设置于棋盘的背面，所述矩阵开关通过所述接线排连接所述微控制器。

本实用新型的有益效果：由于采用以上技术方案，本实用新型触发可靠，落子即计时且计时精确、公平，并且结构简单、可靠性高；可拓展性强，可以自动记录棋谱。

附图说明

图1为本实用新型实施例中自动计时装置的架构图；

图2为本实用新型实施例中矩阵开关的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中开关单元的结构示意图。

附图中：1、微控制器；2、矩阵开关；21、开关单元；S1、第一开关；S1、第二开关；D1、第一二极管；D2、第二二极管；3、第一继电器；4、第二继电器；5、第一计时器；6、第二计时器；7、电压转换器；8、供电电源；P0、第一信号输入端；P1、第二信号输入端；P2、第三信号输入端；P3.6、第一信号输出口；P3.7、第二信号输出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种棋类比赛自动计时装置，如图1，图2以及图3所示，包括，

矩阵开关2，包括多个对应棋盘格设置的开关单元21，开关单元21包括第一开关S1和与第一开关S1连接的第二开关S2；

微控制器1，微控制器1的信号输入端连接矩阵开关2；

第一计时器5和第二计时器6，第一计时器5通过一第一继电器3连接微控制器1，第二计时器6通过一第二继电器4连接微控制器1。

在一种较优的实施例中，第一开关S1采用按压开关。

在一种较优的实施例中，棋盘格上设有通孔，按压开关的按压部经通孔伸出，当棋子落下时按压开关触发导通，在其他实施例中，对于按压方式还可以采用压敏方式的压敏开关，进一步地，压敏开关用于感受棋子压力的压敏传感部经通孔伸出，当棋子落下时压敏开关触发导通。

在一种较优的实施例中，第二开关S2采用磁性开关。

在一种较优的实施例中，还包括磁性件，设置于第一方棋子或第二方棋子的底部。

在一种较优的实施例中，还包括配重件，设于每一棋子上，较优地，本实用新型采用轻质开关，并适当采用铅等材料增加棋子地重量，从而保证按压开关触发的准确性。

具体地，本实用新型适用于国际象棋比赛，第一方棋子为白棋，第二方棋子为黑棋，具体地以每个黑棋下方设置磁性件，白棋不设置为例，棋盘的每一个棋盘格下设置按压开关和磁性开关，本实施例中优选的磁性开关为干簧管。白棋放下时会触发按压开关，而黑棋会同时触发按压开关和干簧管，以此区分黑白棋。

进一步地，由于棋子提起的时候开关是由闭合到断开，棋子落下的时候是从断开到闭合，据此可以判断棋子是放下还是拿起，对于棋子被吃和特殊走法则可通过程序进行判断。

进一步地，微控制器1通过逐行扫描读取棋盘上每个开关单元21的状态，并不断比对二次扫描期间的矩阵开关2的变化；通过程序判断黑白棋、落子、提子等不同的情况，驱动计时器进行计时。

在一种较优的实施例中，开关单元21包括，

第一开关S1，第一开关S1的一端连接微控制器1的第一信号输入端P0，第一开关S1的另一端连接第二开关S2；

第二开关S2，第二开关S2与第一开关S1连接的一端设有第一节点，第二开关S2的另一端串联一第二二极管D2后连接微控制器1的第三信号输入端P2；

第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接第一节点，第一二极管D1的负极连接微控制器1的第二信号输入端P1。

在一种较优的实施例中，第二二极管D2的正极连接第二开关S2，二极管的负极连接微控制器1的第三信号输入端P2；较优的，第一二极管D1和第二二极管D2用于控制电流的流通方向，防止其他开关单元21的电流流入。

具体地，第一开关S1和第二开关S2，共有7种状态：第一开关S1、第二开关S2同时断开，代表无棋；第一开关S1导通，第二开关S2断开，代表有白棋；第一开关S1、第二开关S2同时导通，代表有黑棋；第一开关S1由断开变为导通，代表白棋落子；第一开关S1、第二开关S2同时由断开变为导通，代表黑棋落子；第一开关S1由导通变为断开，代表白棋提子；第一开关S1、第二开关S2同时由导通变为断开，代表黑棋提子。

本实施例中棋盘格共64格，共128个开关，128个开关的状态能够代表棋盘上所有棋子的位置和状态信息，用微控制器1读取这些开关状态，就可以通过程序对提子、落子情况进行判断，最后驱动计时器进行计时。

具体地，现有技术中普通的矩阵键盘无法同时输出大量的键盘信号，因此不适用于本实施例中的棋类比赛自动计时装置，而本实施例中提供的矩阵开关2，通过连接微控制器1的信号输入端并基于信号输入端的信号电平变化分析棋子状态。

在一种较优的实施例中，还包括，

供电电源8，通过一升压板连接微控制器1的供电接口，具体地，供电电源8采用锂电池。

电压转换器7，连接微控制器1的供电接口以及连接第一计时器5和第二计时器6。

具体地，第一继电器3和第二继电器4可以将高低电平信号转化为开关开闭信号，开关开闭就可以触发计时；

微控制器1的第一输出口P3.6连接第一继电器3输入口，微控制器的第二输出口P3.7连接第二继电器4输入口，由继电器将高低电平信号转化为开关开闭，然后分别连接到第一计时器5和第二计时器6，驱动第一计时器5和第二计时器6计时，然后微控制器1供电口再接一个电压转换器7，将电源5v的电压转化为1.5v，给计时器供电。

进一步地，继电器有三个输出接口，本实施例中只需要使用两个接口。继电器的输入口有一个开关，开关的触发条件可以调整，本实施例中信号变化时为低电频，其他时候均为高电频，因此将开关调为低电频触发。

具体地，本实施例中微控制器1，第一继电器3和第二继电器4的工作电压为5v，第一计时器5和第二计时器6的工作电压为1.5v，因此需要设置电压转换器7。

在一种较优的实施例中，其特征在于，还包括接线排，设置于棋盘的背面，矩阵开关2通过接线排连接微控制器1的信号输入端，棋盘的背面还开设有用于容纳第二开关S2的槽体。

本实施例中具体地，棋盘由一块正方形电木工板制作，每个棋盘格中间开一个长方形(2*6mm)小孔，内置按压开关，背面开槽，安装干簧管，整个电路形成一个类似8*16的矩阵开关2，引出3根8股排线。

具体地，本实施例中微控制器1的控制方法为，首先判断变化，将信号输入端所有引脚都设为高电平。(0表示低电平，1表示高电平)；

读取第一信号输入端P0的8个引脚状态，共读取16次，放进数组a然后过一段时间同理再读一次放进数组b为了防止抖动使传感器动作，需要在每次读取之后间隔很短的时间再读一次，如果与前面一次相同(未抖动)，算作读取，如果不同(有抖动)则重新读。

将两个数组中的数逐个比较，就可以检测出变化。为了区分是落子而不是拿起棋子，要判断b数组中的数是否小于a数组中的数(拿起棋子时有0变为1，落子时有1变为0，二进制数减小)。如果有落子，继续执行下面的程序。如果没变化，就跳出然后直接把b数组中的数给a，然后继续读取p0口的数，一直循环。

因为国际象棋中有一回合一方走两步棋的特殊走法(王车异位)，所以判断出落子之后不能直接使计时器计时，还需要判断落子时的哪一方在计时。

如果前8个数变化(代表第二信号输入端P1的8个口)，就说明只有按压开关闭合，是白棋走棋，然后再判断如果目前状况是白棋正在计时(flag＝0)就同时把两个输出口都变为低电平，很短时间后变回高电平(模拟手按计时器)，然后将flag变为1。若flag＝9(代表两个计时器都不在计时即第一步棋)则第二信号输出端P3.7变为低电平，黑棋开始计时，把flag变为1。如果黑棋正在计时(flag＝1)，则不改变(此时是一回合走两步的走法)；如果后八个(代表第三信号输入端P2的8个接口)发生变化，则是按压开关和干簧管同时闭合，就是黑棋落子，同理判断flag＝1则触发输出变化，把flag变为0，flag＝0则不变。

本实施例中具体采用的程序如下：

1.引用和定义

#include<reg51.h>

#include<stdio.h>

#define port0 P0

#define port1 P1

#define port2 P2

#define outport3 P3

2.延时函数：用于延时，空循环运行114次约为1毫秒，“delay short”表示为很短的时间，不足1毫秒。

void delay(unsigned int t)

{

unsigned int i，j；

for(i＝t；i>0；i--)

for(j＝114；j>0；j--)；

}

void delay_short(unsigned int t)

{

unsigned int i，j；

for(i＝t；i>0；i--)

for(j＝12；j>0；j--)；

}

3.读取函数(以read(b)为例)po为横向，P1.P2为纵向，先把所有引脚都调为高电平，然后把P1口的8个引脚和P2口的八个引脚依次变为低电平，(用16位二进制数表示P1、P2的16个引脚，高8位给P1，低八位给P2。0代表低电平，1代表高电频，第一次为1111111111111110，取反后变为0000000000000001，然后每50毫秒左移一位，变为000000000000010，然后取再反，变为，111111111111101)以此类推，就可以把引脚逐个变为低电平(若不去反，直接用1111111111111110则左移之后末尾补零，即1111111111111100)每次变化都扫描p0口，也8位二进制数表示p0状态，循环十六次，把这个16个8位二进制数放在一个数组a(i)中，i＝0到15共16个数。微控制器1读取可能会有延迟，导致两次电平变化间，无法准确读出每位数字，所以在改变了P1或者P2后，在读取之前，增加了一句delayshort然后进入主函数间隔50毫秒，再依次变化P1P2口的每个引脚，同理读取p0口的状态，放进数组b(i)中，，比较数组a和数组b。

4.防抖程序，自动计时装置运行中，可能会出现抖动，所以读取p0口状态时需要连续读两次，两次一样才能确定状态，保证读取的数据准确无误。

5.主函数

用for循环，依次把a，b两个数组中的16个数依次比较，如果有变化，且数字变小(由1变为0)判断是按下而不是拿起。如果是前八个，那么就是按压开关闭合，触发白棋计时，如果是后八个，就是按压开关和干簧管同时闭合，触发黑棋计时。一旦有变化就跳出循环，最后把b数组中的数都给a，然后间隔50毫秒再重复这个操作(while循环)

数组比较时要从后往前，若从前往后，由于白棋也会触发按压开关，会把黑棋误认为白棋

综上，本实用新型剔除的棋类比赛自动计时装置具有以下有益效果：

1.触发可靠，落子即计时且计时精确、公平。

2.棋盘本身无需电源，结构简单、可靠性高。

3.可通过编程支持王车易位等特殊走法；可适应不同的比赛计时规则。

4.可拓展性强，由于矩阵开关2输出信号包含每一步走棋的起止位置，可以自动记录棋谱。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。