一種基于射頻識別的棋類自動裁判裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于射頻識別的棋類自動裁判裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的棋類(中國象棋、國際象棋)比賽中的記時記譜工作主要靠人工完成，存在諸多弊端，記譜即便有計算機輔助記譜也需要人工錄入，工作量較大，費時、勞神、錯誤率高，記時要由棋手自己操作。針對上述問題，本發(fā)明提供一種射頻識別式棋類自動記譜裝置，能夠自動記譜、記時和讀秒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于射頻識別的棋類自動裁判裝置，本裝置能實現(xiàn)自動記譜、記時和讀秒，有效減少裁判人員的工作量和減輕棋手的負擔(dān)，使其更專心于比賽，具有性能穩(wěn)定可靠、使用方便、制造容易、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明也有利于對棋類更進一步的研究、發(fā)展、普及和傳承。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于射頻識別的棋盤，包括棋盤本體，所述棋盤本體內(nèi)部設(shè)置有裁判單元，所述裁判單元，包括頻率發(fā)生電路、無線收發(fā)模塊、掃描電路、發(fā)射線圈陣列和微控制器I，其中微控制器I連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器通過電壓放大器連接掃描電路，掃描電路連接發(fā)射線圈陣列，微控制器I控制發(fā)射線圈陣列依次發(fā)射不同頻率的電磁波，棋子內(nèi)的接收線圈接收相應(yīng)的頻率進行響應(yīng)，以此檢測處棋子相對應(yīng)的位置，微控制器I通過無線收發(fā)模塊傳遞相應(yīng)的信息；所述發(fā)射線圈陣列設(shè)置在棋盤本體的背面與盤面上各個交叉點的對應(yīng)處。
[0006]—種基于射頻識別的棋子，包括棋子本體，所述棋子本體內(nèi)部設(shè)有接收線圈磁芯和諧振回路，其中，所述諧振回路包括依次并聯(lián)的諧振電感、諧振電容和吸收電阻，且每種棋子的諧振回路的諧振頻率不同。
[0007]—種基于射頻識別的棋類自動裁判裝置，包括棋盤本體、裁判單元和計時器，其中:
[0008]所述棋盤本體的背面與盤面上各個交叉點的對應(yīng)的地方設(shè)有發(fā)射線圈陣列，棋子內(nèi)部嵌有接收線圈磁芯和諧振回路；
[0009]所述裁判單元，包括頻率發(fā)生電路、無線收發(fā)模塊、掃描電路、發(fā)射線圈陣列和微控制器I，其中微控制器I連接頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器通過電壓放大器連接掃描電路，掃描電路連接發(fā)射線圈陣列，微控制器I控制發(fā)射線圈陣列依次發(fā)射不同頻率的電磁波，棋子內(nèi)的接收線圈接收相應(yīng)的頻率進行響應(yīng)，以此檢測處棋子相對應(yīng)的位置，微控制器I通過無線收發(fā)模塊向計時器傳遞相應(yīng)的信息，使計時器完成相應(yīng)的動作；
[0010]所述計時器，包括微控制器I1、語音播放模塊、無線收發(fā)模塊和控制按鍵，其中，無線收發(fā)模塊接收裁判單元的信息，將其傳輸給微控制器II，所述微控制器II連接有語音播放模塊和控制按鍵，并通過顯示模塊顯示時間。
[0011]所述掃描電路，包括選通三極管陣列、列多路模擬開關(guān)和行多路模擬開關(guān)，其中，所述列多路模擬開關(guān)中每一路分別連接選通三極管陣列中一列選通三極管的發(fā)射極；所述行多路模擬開關(guān)中的每一路依次連接選通三極管陣列中每行選通三極管的基極，選通三極管陣列中每個三極管的集電極通過隔直電容器及電線束連接發(fā)射線圈陣列。
[0012]所述發(fā)射線圈陣列，包括若干行若干列的發(fā)射線圈，且每個發(fā)射線圈前端均連接有0CL功率放大器，發(fā)射線圈的另一端均通過采樣電阻接地。
[0013]所述比較器的同相輸入端連接電壓采樣電路，反相輸入端輸入?yún)⒖茧妷海容^器輸出端連接微控制器I。
[0014]所述計時器，包括微控制器I1、兩個計時按鍵、IXD顯示板、設(shè)置鍵和開始、暫停按鍵。
[0015]所述列多路模擬開關(guān)和行多路模擬開關(guān)連接微控制器I。行多路模擬開關(guān)的輸入端連接電壓放大器，列多路模擬開關(guān)的輸出端接地。
[0016]所述諧振回路，包括依次并聯(lián)的諧振電感、諧振電容和吸收電阻，不同種類的棋子的諧振回路的諧振頻率不同，所述諧振電感由接收線圈和接收線圈磁芯構(gòu)成。
[0017]所述頻率發(fā)生器，包括DDS芯片和低通濾波器，其中，DDS芯片連接微控制器I，所述低通濾波器連接電壓放大器，電壓放大器連接掃描電路。
[0018]所述微控制器I還連接有充電模塊，充電模塊連接有充電電池，微控制器I設(shè)有USB 接口。
[0019]本發(fā)明的工作原理為:利用無線電進行識別(即射頻識別)，通過設(shè)在棋盤盤面下的發(fā)射線圈，向設(shè)在棋子中的接收線圈發(fā)送不同頻率的電磁波，當(dāng)發(fā)送頻率與棋子中的由電感和電容組成的諧振回路的諧振頻率相同時，諧振回路中的電流最大，同時發(fā)射電路中的電流也最大(被吸收的能量最大)，通過檢測發(fā)射電流的變化可以確定發(fā)射頻率與諧振頻率是否相同，并且非常簡單可靠(因為諧振時與失諧時的電流變化很大)。改變諧振電容的電容量可以改變諧振頻率，讓多種不同容量的諧振電容分別代表各種棋子，設(shè)定一組包括多個頻點的發(fā)射頻率與相應(yīng)的諧振頻率對應(yīng)，通過發(fā)射相應(yīng)的頻率就可以確定是哪一種棋子及其所在的位置。
[0020]基于上述裝置的工作流程，包括:首先微控制器I控制頻率發(fā)生電路產(chǎn)生第一個頻點(檢測一種棋子)，再由微控制器I控制掃描電路掃描使0CL放大器依次工作，讓設(shè)在棋盤盤面下的多個發(fā)射線圈依次發(fā)射，所有發(fā)射線圈與盤面上的多個交叉點一一對應(yīng)，當(dāng)某個交叉點上的棋子中的諧振回路的頻率與發(fā)射頻率相同時，該諧振電容代表的相應(yīng)棋子就被確定，此時采樣電阻上的電壓變大，通過比較器得到判定，然后微控制器I控制頻率發(fā)電路生產(chǎn)生第二個頻點以檢測另一種棋子，再由微控制器I控制設(shè)在棋盤盤面下的所有發(fā)射線圈依次發(fā)射，檢測相對應(yīng)的棋子的位置，再重復(fù)上述過程直至最后一個頻點完成對所有種類棋子的檢測。如此反復(fù)可以確定各種棋子的位置以及變化情況，如果沒有檢測到相應(yīng)的諧振點，則表明該頻點對應(yīng)的棋子以被吃掉，并通過無線收發(fā)模塊向計時器傳遞相關(guān)信息使計時器做出相應(yīng)的動作(如計時和讀秒等)。
[0021]實際掃描可根據(jù)具體的棋子種類進行掃描，掃描電路的工作原理為，多個高頻三極管(數(shù)目與發(fā)射線圈數(shù)量一致)的基極和發(fā)射極通過相應(yīng)的偏置電阻分別連接到行多路模擬開關(guān)和列多路模擬開關(guān)上，由控制器控制行和列多路模擬開關(guān)按先行后列的順序依次導(dǎo)通，使三極管依次導(dǎo)通，從而實現(xiàn)了掃描的功能，該電路結(jié)構(gòu)簡單實現(xiàn)容易并且三極管還能起一級放大的作用。
[0022]本發(fā)明的工作頻率選在1ΜΗΖ-1.5ΜΗΖ范圍內(nèi)。
[0023]上述所涉及的結(jié)構(gòu)中，未詳盡描述的均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)技術(shù)(如計時器、LCD顯示模塊、無線收發(fā)模塊、充電模塊、象棋相應(yīng)的規(guī)則軟件等)，在此不再贅述。
[0024]所述微處理器的控制電路，直接數(shù)字頻率合成器(DDS)，低通濾波器，比較器等均是常規(guī)技術(shù)，對所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易實現(xiàn)，其工作原理在此不再贅述。
[0025]進一步的，本發(fā)明并不限定于中國象棋、國際象棋、軍旗或其他種類的棋類比賽，本領(lǐng)域技術(shù)人員在知曉本發(fā)明的技術(shù)方案后，能夠簡單更改，替換為其他棋類的改動，都應(yīng)隸屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0026]本發(fā)明的有益效果為:
[0027](1)實現(xiàn)了快速準確地自動記譜、記時和讀秒，有效減少裁判人員的工作量和減輕棋手的負擔(dān)，并為比賽和研究提供各種實時數(shù)據(jù)。
[0028](2)用改變頻率的方法來識別各種棋子，不僅抗電磁干擾能力強(相當(dāng)于調(diào)頻方式)，可靠性高，而且電路的構(gòu)成簡單。
[0029](3)發(fā)射線圈只單向發(fā)射信號(接收線圈只接收信號)，因此發(fā)射線圈與信號處理單元可以采用分離的方式，這樣發(fā)射線圈可以單獨的放置在各個交叉點上，并且全部的發(fā)射線圈可以共用一個信號處理單元，使得電路結(jié)構(gòu)得到了很大的簡化。而在常規(guī)的射頻識別技術(shù)中信號是雙向傳輸?shù)模捎趹?yīng)答器(射頻卡)發(fā)射出的信號要比讀寫器發(fā)射出的信號弱很多，為了保證信號傳輸?shù)目煽啃跃€圈和讀寫器要集成在一起，如果采用常規(guī)的技術(shù)就必須在每一個交叉點上都放置一個讀寫器，這樣不僅電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，讀寫器還必須小型化(棋盤上相鄰的交叉點距離比較小)，而且成本很高。
[0030](4)接收電路只有三個電子元件，與常規(guī)的射頻識別技術(shù)中的應(yīng)答器相比不僅結(jié)構(gòu)簡單、制作容易，而且使可靠性得到了很大的提高(諧振與失諧這兩種狀態(tài)很容易識別)。
[0031](5)發(fā)射線圈和接收線圈中設(shè)有磁芯，可以明顯增大互感系數(shù)，這樣可以把線圈尺寸做小，從而保證精確定位。
[0032](6)裁判單元中設(shè)有無線收發(fā)模塊，可以通過無線的方式與外部設(shè)備(計時器、計算機)進行通信，這樣可以免去布線的不便，使棋盤在外觀上與普通棋盤一樣。
[0033](7)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低等。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的俯視圖；
[0035]圖2 (a)為圖1中在A-A位置剖視圖；
[0036]圖2 (b)為圖1中在B-B位置的剖視圖；
[0037]圖3為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0038]圖4為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的掃描電路原理示意圖；
[0039]圖5為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的0CL放大器與發(fā)射線圈陣列的示意圖；
[0040]圖6為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的接收線圈的示意圖；
[0041]圖7為本發(fā)明的射頻識別式象棋自動裁判裝置的計時器的電路原理示意圖。
[0042]其中，1、棋盤；2、棋子；3、計時器；4、裁判單元；5、USB接口 ；6、充電器接口 ；7、接收線圈磁芯；8、發(fā)射線圈磁芯；9、接收線圈；10、發(fā)射線圈；11、微控制器I ;12、行多路模擬開關(guān)；13、列多路模擬開關(guān)；14、無線收發(fā)模塊；15、充電模塊；16、充電電池；17、DDS芯片；18、低通濾波器；19、頻率發(fā)生電路；20、電壓放大器；21、掃描電路；22、選通三極管陣列；23、發(fā)射線圈陣列；24、采樣電阻；25、比較器；26、選通三極管；27、0CL功率放大器；28、諧振電感；29、諧振電容；30、吸收電阻；31、LCD模塊；32、微控制器II ;33、設(shè)置按鍵；34、+按鍵；35、-按鍵；36、開始暫停按鍵；37、計時按鍵；38、語音模塊；39、喇叭。
【具體實施方式】
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[0043]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0044]如圖1所示，以象棋為