一种操作便携（捷）的带智能裁判和棋子校准功能的军棋 专利号201410103035.8

项目简介: 一种操作便携(捷)的带智能裁判和棋子校准功能的军棋 2018年9月在佛山举行的第十届国际发明展览会上获得银奖(国内举办的最大规模的国际发明展) 2018年4月在第二届中国（上海）国际发明创新展览会上获得金奖 发明人受邀在2017年第十四届中国科学家论坛上对该发明专利作了专题报告 两大创新： 1、裁判器具有记忆棋子的功能；(把每种棋子对应一个数字，如 军旗 对应 1 ， 炸弹 对应 2 等等。记忆时按照1到12的顺序进行操作，不同名称的棋子只要求重量相差大于0.5克。通过记忆功能就能让裁判器永久记住不同棋子所对应的重量值，关掉电源不受影响。) 2、棋子中不含任何电子元件，靠棋子本身的重量来区分棋子。 带来的四大好处： a、操作极其方便；（将双方对弈的棋子往各自托盘上一放就立马判断出结果。） b、价格非常低廉；（因为棋子中不含有任何电子元件，加工工艺特别简单，现在国产厨房用称重传感器非常便宜，只要几块钱。） c、不怕棋子丢失或损坏；（因为有独创的记忆棋子的功能，可以自制棋子，使用完全不同的棋子，不但可以降低成本，更能有效的防止作弊。） d、可以改变兵力，创造新的玩法。（因棋子名称与重量存在一一对应关系，可以非常容易的改变双方的兵力，使军棋更加好玩有趣。） 现在所使用的军棋，在两个人对弈过程中，必须要有第三个人做裁判，大大影响了军棋的普及。 本发明具有结构简单、价格低廉、使用方便、长久使用性能稳定的优点。使用起来极其方便，比赛时能够马上得出双方棋子对比结果，彻底排除人为作弊可能，与现有技术相比具有显著的进步。 中国至少有800万军棋爱好者，如果大量推向市场，应该有很好的销量。 现在样机已经在一些正式比赛中使用，大受欢迎！ 本发明涉及一种操作便携的带智能裁判和棋子校准功能的军棋，包含：棋盘，其特征在于，所述军棋还包含：棋子和用于裁决双方棋子关系的裁判装置；所述不同名称的棋子采用重量进行区分；所述裁判装置包含：传感器，用于感知双方棋子的重量，并将得到的棋子重量转变为电压发送至控制模块；控制模块，用于基于棋子的重量得到双方棋子的名称，再基于名称判断双方棋子的输赢关系，并将输赢关系输入显示模块；显示模块，用于将双方棋子的输赢结果进行显示；其中，所述的棋子的名称包含：军旗、炸弹、工兵、地雷、司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长和排长。本发明还具备棋子校准功能，保证裁判装置长期使用，具有结构简单、使用方便的优点，有利于推广普及。 技术领域 本发明属于人类生活需品技术领域，特别涉及一种操作便携的带智能裁判和棋子校准功能的军棋。 背景技术 现在所使用的军棋，在两个人对弈过程中，为了随时判断双方棋子的相互关系，必须要有第三个人做裁判，如果当时找不到人做裁判，两个人就无法玩。就因为这一点，不能像其它棋类一样成为二人游戏，大大影响了军棋的普及。 申请号为 02253999.9 ，名称为 带智能裁判的军棋 的专利申请公开了一种军棋，但是这种军棋裁判时 要在裁判器上对棋子进行插拔操作，使用很不方便，且接触点容易损坏，使用寿命相对较短；另外也没有棋子校准功能。 发明内容 本发明的目的在于，为了克服已有军棋的不足之处，本发明提供一种操作便携的带智能裁判和棋子校准功能的军棋。 为了实现上述目的，本发明提供了一种操作便携的带智能裁判和棋子校准功能的军棋，包含：棋盘，所述军棋还包含：棋子和用于裁决双方棋子关系的判决装置； 不同名称的棋子重量不同； 所述判决装置包含： 传感器，用于感知双方棋子的重量，并将得到的棋子重量转变为电压发送至控制模块； 控制模块，用于基于棋子的重量得到双方棋子的名称，再基于名称判断双方棋子的输赢关系，并将输赢关系输入显示模块； 显示模块，用于将双方棋子的输赢结果进行显示； 其中，所述的棋子的名称包含：军旗、炸弹、工兵、地雷、司令、军长、师长、旅长、团长、营长、连长和排长。 可选的，上述棋子内部嵌入体积相同，密度不同的物质；或所述棋子内部嵌入密度相同，体积不同的物质。 可选的，上述控制模块包含： 第一查询子模块，依据第一映射表查询并对比传感器输入的棋子重量值得到对应的棋子号，即把传感器采集的棋子重量值分别与第一映射表存储的各棋子重量值进行比较，当两者差值小于或等于设定阈值时，则对应得出该棋子的棋子号； 其中，所述第一映射表为将各名称的棋子对应的重量与一个唯一的十六进制数相互对应的表格；所述的十六进制数为棋子号； 合并模块，用于将双方的棋子号合并为一个字节； 第二查询子模块，用于将合并模块得到的字节与第二映射表相对比，得到双方棋子的输赢关系； 其中，所述的第二映射表为：将双方的十二个名称的棋子的棋子号两两组合得到的字节与输赢关系结果相对应的表。 进一步可选的，上述军棋还包含裁判输入模块，用于当需要裁决结果时启动裁判功能。 可选的，上述军棋还包含棋子校准模块，用于基于数码管指示的各棋子的棋子号校准各棋子的重量值，且采用EEPROM存储各个棋子的重量值，以便于进行校准。 可选的，上述判决装置设置在一长方体上，长方体的上表面中心为一个放置待裁决棋子的平台，长方体上表面的一边设置校准棋子用的数码管、按键和指示灯，对边设置显示模块包含的显示裁决结果的5个指示灯；剩余两个对边分别设置裁判装置的判别操作按钮和操作成功指示灯；所述传感器、控制模块和显示模块均位于长方体的盒体内。 与现有技术相比，本发明的优点在于： 本发明采用称重传感器、单片机及少量外围芯片和电路就实现了智能裁判的功能，具有整体结构简单、价格低廉、使用方便的优点，有利于推广普及。本发明为两个人可以按照正式规则进行比赛的军棋，四人军棋也同样适用。 附图说明 图1为本发明的实施例整体结构示意图，其中图1a是棋盘和棋子的布放示意图，图1b是内嵌了重量块的棋子，图1c是本发明的裁决装置的外部立体示意图。 图2为本发明的判别装置实施例总体电路结构示意图。 图3为本发明的判别装置实施例操作面板俯视图。 图4为本发明的判别装置实施例的程序流程图。 附图标识： 1、棋盘 2、棋子 \t3、裁判器\t 21、棋子外壳\t22、棋子内嵌金属块\t 31、放棋子的平台\t32、按键\t33、LED指示灯\t34、数码管\t\t35、甲方棋手操作区\t36、乙方棋手操作区\t37、判定结果显示区\t38、校准操作显示区 321、甲方棋手棋子判别键\t\t322、乙方棋手棋子判别键\t323、校准时棋子号切换键\t\t324、棋子校准确认键\t 331、点亮表示甲方棋子已经判断成功 \t332、点亮表示乙方棋子已经判断成功 333、点亮表示乙方棋子吃掉或拼掉甲方棋子 334、它与333同时点亮表示乙方棋子吃掉或拼掉甲方司令 335、它与甲方一侧指示灯（336、337）同时亮表示甲方最终获胜，它与乙方一侧指示灯（333、334）同时亮表示乙方最终获胜 337、点亮表示甲方棋子吃掉或拼掉乙方棋子 336、它与337同时点亮表示甲方棋子吃掉或拼掉乙方司令 338、闪烁2次表示放在平台上的棋子校准成功 具体实施方式 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。 本发明设计出一种操作便携的带智能裁判和棋子校准功能的军棋，通过一台小的带称重传感器和判决装置作裁判，就会用不同的指示灯显示出谁吃掉谁的棋子或者双方互杀等等需要判断的各种情况，这样使军棋成为真正的二人游戏，具有结构简单、使用方便的优点，有利于推广普及。另外，还用EEPROM存储棋子重量值，通过操作可对各个棋子进行校准，确保裁判器能够长期准确判别。 本发明提供的判决装置包含： 传感器，用于感知双方棋子的重量，并将得到的棋子重量转变为电压发送至控制模块； 控制模块，用于基于棋子的重量得到双方棋子的名称，再基于名称判断双方棋子的输赢关系，并将输赢关系输入显示模块； 显示模块，用于将双方棋子的输赢结果进行显示。 所述控制模块包含： 第一查询子模块，依据第一映射表查询并对比传感器输入的棋子重量值得到对应的棋子号，即把传感器采集的棋子重量值分别与第一映射表存储的各棋子重量值进行比较，当两者差值小于或等于设定阈值时，则对应得出该棋子的棋子号； 其中，所述第一映射表为将各名称的棋子对应的重量与一个唯一的十六进制数相互对应的表格；所述的十六进制数为棋子号； 合并模块，用于将双方的棋子号合并为一个字节； 第二查询子模块，用于将合并模块得到的字节与第二映射表相对比，得到双方棋子的输赢关系； 其中，所述的第二映射表为：将双方的十二个名称的棋子的棋子号两两组合得到的字节与输赢关系结果相对应的表。 \t本发明设计的一种带智能裁判的军棋，包括棋盘和多个棋子，所述的每个棋子中根据棋子名称的不同嵌入相对应的不同重量的金属块，还包括一个判别装置，该装置主要由三部分组成，上方为一个放棋子的平台，平台下方接有称重传感器，再下方是支撑传感器的盒体。该盒体内有存储判别棋子相互关系程序的单片机及其外围电路，该外围电路与称重传感器相连。在盒体面板上安装有按键、指示灯和数码管，它们与单片机外围电路相连。 上述的外围电路包括对称重传感器输出电压信号进行信号放大的调理电路、A\/D转换电路、按键电路、指示灯电路、数码管电路、电可擦可编程只读存储器EEPROM，以及为单片机及其外围电路供电的电源等。 本发明的工作原理为：每个棋子中根据棋子名称的不同嵌入相对应的不同重量的金属块，这样不同名称的棋子就有不同的重量。双方棋手按先后次序依次把棋子放在判别装置的平台上，即先放一个，拿下后再放一个，这个过程中要按各自的控制键进行采集判断，该装置就是通过称重传感器、电压调理电路分别把棋子的重量转换成模拟电压，并传给模数转换器（A\/D）转换成电压值的数字量，由单片机控制采集和接收。事先在程序中建立一个棋子库（即基于棋子重量而采集的电压值与棋子号一一对应组成的第一映射表），不同的电压值对应不同的棋子号（为了编写程序方便，把不同的棋子用不同的十六进制数表示，称之为棋子号），单片机在分别采集到两个电压值后，通过与棋子库（即第一映射表）比对就能够知道双方是什么棋子，再用程序判断出双方棋子的各种关系情况，控制相应的指示灯亮，从而帮助双方棋手判断棋子的相互关系，完全可以起到裁判的作用。 实施例 图1a是棋盘和棋子外观示意图（与现有军棋外观及玩法相一致），图1b是内嵌了重量块的棋子，图1c是本发明的裁决装置的外部立体示意图。 本实施例中判决装置的整个电路简图如图2所示，电路中主要包括以下元器件和电路，单片机AT89C51、称重传感器、信号放大调理电路、A\/D转换器、晶振时钟电路、EEPROM芯片、I\/O扩展芯片、4个控制按键、8个LED指示灯及1个七段数码管，其连接方式如图2所示，主要芯片及电路的作用具体介绍如下： \t单片机89C51：它集成了中央处理单元CPU、程序存储器、数据存储器、定时器和多种I\/O接口，它具有许多适用于控制的指令和硬件支持，可以扩充各种接口芯片。 称重传感器：其作用是把重力转换为电压信号，大致原理是，传感器弹性体采用优质专用金属材料，在应变敏感区域表面上粘贴四片（组）电阻应变计，组成惠斯登电桥，当受外力作用时，弹性体变形，引起两个电阻应变计拉伸，电阻值变大；另两个电阻应变计压缩，电阻值减少，使电桥失去平衡，输出与外力成正比的电压信号。 \t信号放大调理电路：其作用就是把称重传感器输出的小的模拟电压信号通过放大、滤波等作用转换成A\/D转换器能够识别的较大的模拟电压信号。 \tA\/D转换器：其作用是把放大调理电路输出的模拟电压转换成数字值，提供给单片机主芯片进行数字处理。本实施例用10位A\/D转换器，分辨率=1\/210=1\/1024满量程，假设A\/D转换器满度输入电压为5V，对应重量为10g，则分辨率为10g times;1\/1024 asymp;0.01g。军棋中包括 军旗 炸弹 工兵 hellip; 司令 共12种名称的棋子，设对应棋子重量分别为3g、 3.4g 、3.8g hellip;7.4g。因为最大称重10g对应转换后的数字量为1024（210），所以 军旗 （3g重）对应的A\/D转换后数字量为：1024 times;3g\/10g asymp;307=133H(16进制)，以此方法可以算出其它棋子因重量不同而对应的不同数字值。单片机再利用所编程序把数字值转换为棋子号，为了编程方便，在程序中把军棋中的 军旗 、 炸弹 、 工兵 、 地雷 、 司令 hellip; 排长 等12种棋子分别用01H、02H、03H、04H hellip;0CH这12个16进制数代替，称为棋子号。棋子按名称对应的重量、转化成的数字量及对应的棋子号可用下面的表格表示： 棋子名称\t重量（克）\t对应A\/D转换后 数字值（16进制）\t棋子号(16进制) 军旗\t3g\t133H\t01H 炸弹\t3.4g\t15CH\t02H 工兵\t3.8g\t185H\t03H 地雷\t4.2g\t1AEH\t04H 司令\t4.6g\t1D7H\t05H 军长\t5g\t200H\t06H 师长\t5.4g\t229H\t07H 旅长\t5.8g\t252H\t08H 团长\t6.2g\t27BH\t09H 营长\t6.6g\t2A4H\t0AH 连长\t7g\t2CDH\t0BH 排长\t7.4g\t2F6H\t0CH \tEEPROM：是电可擦可编程只读存储器，断电后数据不丢失的存储芯片，在这里的作用是存储每个棋子的重量值，因为该产品经长期使用后，称重传感器的性能可能会有所变化，这里特别设计了棋子校准功能，校准后可不受关机影响，长期保存准确的棋子重量值，确保产品长期使用后性能稳定如初。 \t下面介绍本实施例的使用方法及过程： 1.比赛裁判方法： 开机后，所有指示灯和数码管无显示，把甲方棋子放在平台31上，按下甲方棋手操作区35的判断键321，裁判器判断出是什么棋子后指示灯331亮起；把甲方棋子拿下平台，再把乙方棋子放在平台31上，按下乙方棋手操作区36的判断键322，判断后指示灯332也亮起，表示已经比较出双方棋子关系，并把判定结果在结果显示区37用指示灯333、334、335、336、337显示出来，需要进行下一次判断，只需要重复上面的操作过程即可。 以甲方为例说明裁判器所能判断出的各种情况： A、甲方一侧指示灯336、337都不亮，表示甲方棋子被乙方棋子吃掉。 B、甲方一侧指示灯336、337中只有指示灯337亮，表示甲方棋子吃掉或者拼掉乙方棋子（乙方不是司令），所谓拼掉是指双方棋子均被吃掉。 C、甲方一侧指示灯336、337全亮表示甲方棋子吃掉或拼掉乙方 司令 ，按规则迫使乙方亮出 军旗 所在位置。 D、甲方一侧指示灯336、337及中间的指示灯335全亮，表示甲方已经扛到 军旗 ，最终获胜。 乙方一侧指示灯333、334的显示情况与甲方相同，不再赘述。 总之，通过5个指示灯的明、暗显示，完全可以明确表示出各种裁决结果，真正达到军棋裁判的要求。 2.棋子校准方法： 开机后，所有指示灯和数码管无显示，按下校准区38的切换键323进入校准状态，数码管341显示 1 ，以后每按一次切换键323，数码管341显示数字按递增变化，分别为 2 、 3 hellip; b 、 c ，然后再从 1 开始循环，实际上是对应上述表中十二种棋子的棋子号，可以进行有选择的校准，如要校准棋子 师长 （棋子号为07H），只要连续按下切换键323，当数码管341显示 7 时，把名称为 师长 的棋子放在平台31上，并按下校准确认键324，指示灯338会闪动2次，表示校准成功，这样可以任意校准每种名称的棋子，校准结束后如需要开始裁判工作，只需关机后重新开机即可。 为了实现上述的裁判功能和校准功能，单片机的工作流程应该按照程序框图（图4）所示，具体包含： 第01步骤，程序初始化； 第02步骤，让所有指示灯及数码管处于熄灭状态； 第03步骤，判断甲方棋手棋子判别键321是否按下，如果按下则跳到第 05步骤（进入裁判操作状态），否则向下执行； 第04步骤，判断校准切换键323是否按下，如果按下则跳到第13 步骤（进入校准操作状态），否则跳回到第03步骤；第05步骤，采集甲方棋子重量值，把该值与EEPROM中的棋子库（即，第一映射表）进行比较，得到棋子号并保存，再点亮甲方操作完成指示灯331； 第06步骤，判断乙方棋手判别键322是否按下，如果按下，就执行第07步骤，否则循环执行第06步骤； 第07步骤，采集乙方棋子重量值，把该值与EEPROM中的棋子库（即，第一映射表）进行比较，得到棋子号并保存，再点亮乙方操作完成指示灯332； 第08步骤，把前面得到的双方棋子号合并成一个字节（棋子关系字节）； 第09步骤, 把棋子关系字节与程序存储器中的棋子关系库（即，第二映射表）进行比较，得到相对应的处理程序入口地址； 第10步骤，跳入处理程序入口地址，控制 结果显示区 5个指示灯333、334、335、336、337的开或关，显示判别结果； 第11步骤，判断甲方棋手棋子判别键321是否按下，如果按下则跳到第 12 步骤，否则循环执行第11步骤； 第12步骤，关掉所有指示灯，跳回到第05步骤； 第13步骤，棋子号值设为 0H ； 第14步骤，判断棋子号是否为 0CH ，如果是则跳到第 16 步骤，否则向下执行； 第15步骤，棋子号值加1，跳到第17步骤； 第16步骤，棋子号值设为 01H ； 第17步骤，用数码管341显示棋子号值； 第18步骤，判断校准确认键324是否按下，如按下则执行第20步骤，否则向下执行； 第19步骤，判断校准切换键323是否按下，如按下则执行第14 步骤，否则跳回到第18步骤； 第20步骤，操作A\/D采集出棋子的重量值，并把该数据存入片外EEPROM上棋子库对应该棋子号的地址中，再控制指示灯338闪烁2次，最后跳回到第18步骤。 下面只对几个关键步骤作详细说明： A．所谓 A\/D采集的重量值与EEPROM的棋子库进行比对 ，是指分别把每个棋子号所保存在EEPROM对应位置的重量值取出来与刚采集的重量值进行比较，只要正负误差在0AH（16进制）之内，就认定所称重棋子对应该棋子号，如果不在误差之内，就按棋子号顺序依次从EEPROM中取出相应重量值继续进行对比，直到找到为止。例如棋子号07H（ 师长 ）在EEPROM中所存重量值为229H（16进制），对应重量5.40g，只要所称棋子重量值在21FH~233H之间，对应实际重量为：5.30g~5.50g，就认定放在平台31上的是07H号棋子（ 师长 ），所以所测棋子与校准值有正负0.1g以内的误差，也不会影响判断结果，可以有很好的冗余度。 B．所谓 把双方棋子合并成一个字节 是指假如甲方棋子为 工兵 （棋子号03H），乙方棋子为 地雷 （棋子号04H）,则合并成一个字节为34H，在这里称之为棋子关系字节。 C. 把棋子关系字节与棋子关系库（即，第二映射表）进行比较 中提到的棋子关系库（即，第二映射表）是指：把双方棋子各种关系，如 工兵（03H） 对 地雷（04H） （关系字节为34H）， 司令（05H） 对 军长（06H） （关系字节为56H）等等各种情况组织成对应的表，用一个查表子程序就可以依据棋子关系字节找到相关的处理程序入口地址，最后程序跳入处理程序中控制5个指示灯的明或暗，为双方棋手显示出判断结果。 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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