阅读说明：本技术 一种立体棋盘 (Three-dimensional chessboard ) 是由 闵志浩 杨阳 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种立体棋盘,其将多组发光二极管连接成多个相互平行的矩形阵列,形成垂直于控制电路板的显示片,利用按钮键盘上的按钮开关触发改变各个发光二极管的显示状态,实现对三维棋盘的立体呈现。本发明的立体棋盘通过单片机实现控制,其控制方式简单直接,反应速度快、功耗低、单片机抗干扰、运行稳定、性能优良,设计结构合理,还具有拓展程序的功能,能够适合于大多数的棋类益智游戏,给予游戏者更丰富的操作空间。(The invention provides a three-dimensional chessboard, which is characterized in that a plurality of groups of light-emitting diodes are connected into a plurality of rectangular arrays which are parallel to each other to form a display sheet which is vertical to a control circuit board, and the display state of each light-emitting diode is changed by triggering a button switch on a button keyboard, so that the three-dimensional display of the three-dimensional chessboard is realized. The three-dimensional chessboard is controlled by the single chip microcomputer, the control mode is simple and direct, the reaction speed is high, the power consumption is low, the single chip microcomputer is anti-interference, the operation is stable, the performance is excellent, the design structure is reasonable, the three-dimensional chessboard has the function of expanding programs, can be suitable for most chess intelligence-developing games, and provides more abundant operation space for players.)

一种立体棋盘

技术领域

本发明涉及棋类用具，具体而言涉及一种立体棋盘。

背景技术

棋盘是棋类活动的三要素之一，是一场棋类游戏进行的必要保障。传统的棋盘多数都限于二维平面棋盘，变化数少，可玩性较低。

随着科技的发展，三维立体逐渐代替二维平面，有必要为立体围棋、立体跳棋等棋类游戏提供一种三维立体棋盘，而以往的专利产品，例如张隆军的“一种立体棋盘及落子方法”（中国，公开号：CN106994240A，公开日：2017-08-01）采用机械式下棋方法，制造过程繁琐、下子方式复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种立体棋盘，本发明通过单片机实现对立体棋盘的控制，其运行更为稳定，操作更为便捷，能够拓展进行多种棋类活动。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种立体棋盘，其包括：控制电路板，其上表面设置有排针，所述排针与单片机电连接，用于向所述单片机内输入扩展数据。显示片，其垂直于所述控制电路板，连接在所述控制电路板的上表面；所述显示片包括排列为4个相互平行的平面阵列的4组发光二极管，每一组中排列有4×4的发光二极管，每一组中各发光二极管的管脚相互连接为矩形阵列。按钮键盘，其上表面设置有多个按钮开关，所述按钮开关与所述控制电路板中的单片机电连接。所述单片机用于执行以下步骤：第一步，建立分别对应于每一组发光二极管阵列的缓存表，设置所述缓存表为初始状态；第二步，按照设定的按钮扫描周期分别接通所述按钮键盘中各按钮开关的回路，判断各按钮开关是否被按下，在任意按钮开关被按下时输出相应的触发信号；第三步，每一次接收所述按钮键盘输出的各按钮开关的触发信号后，分别根据所述触发信号更新所述单片机内的缓存表中对应于各个发光二极管的状态信息；第四步，分别在每一个扫描显示周期内顺次读取所述缓存表内所存储的对应于各个发光二极管的状态信息，向对应的发光二极管的管脚输出对应该状态信息的驱动信号，驱动所述发光二极管切换至相应的显示状态。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述发光二极管为红蓝发光二极管3528，每一个所述发光二极管均分别对应所述缓存表中所存储的一个元素，该元素标识有对应于关闭状态、焦点状态、红光状态或蓝光状态的4种状态信息中的一种；其中，所述焦点状态为红光蓝光快速切换的状态。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述显示片中的每一组发光二极管阵列，其横向每一行的发光二极管的负极管脚分别横向弯折，顺次与同一行的其他各个发光二极管弯折后的负极管脚焊锡焊接固定；所述显示片中的每一组发光二极管阵列，其纵向每一列的发光二极管的正极管脚顺次焊与同一行的其他各个发光二极管的正极管脚锡焊接固定；所述显示片中的每一组发光二极管阵列中各行负极管脚以及各列正极管脚分别焊接在所述控制电路板中对应的接口的上表面，所述控制电路板中的单片机分别控制向所述控制电路板中的各个接口输出对应状态信息的驱动信号，驱动所述接口所对应的行、列上的发光二极管切换至相应的显示状态。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述第四步中的扫描显示周期至多为人眼视觉残留时间的一半。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述第二步中的按钮扫描周期至多为所述扫描显示周期的一半。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述按钮键盘的按钮开关至少包括上方向键、下方向键、左方向键、右方向键、前方向键、后方向键、确认键和取消键。

可选的，上述立体棋盘，其中，所述第三步中，根据所述触发信号更新所述单片机内的缓存表中对应于各个发光二极管的状态信息的具体步骤包括：步骤301，在获得对应上方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的上方一个元素；在获得对应下方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的下方一个元素；在获得对应左方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的左方一个元素；在获得对应右方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的右方一个元素；在获得对应前方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的前一组中的对应元素；在获得对应后方向键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的后一组中的对应元素；步骤302，交替的在每一次获得对应确认键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为红光状态或蓝光状态；步骤303，在每一次获得对应取消键的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为关闭状态或焦点状态。

有益效果

本发明将多组发光二极管连接成多个相互平行的矩形阵列，形成垂直于控制电路板的显示片，利用按钮键盘上的按钮开关触发改变各个发光二极管的显示状态，实现对三维棋盘的立体呈现。本发明的立体棋盘通过单片机实现控制，其控制方式简单直接，反应速度快、功耗低、单片机抗干扰、运行稳定、性能优良，设计结构合理，还具有拓展程序的功能，能够适合于大多数的棋类益智游戏，给予游戏者更丰富的操作空间。

进一步，本发明通过分别对应上下左右前后的按钮开关，调整单片机缓存表中的显示焦点的元素，通过确认键或取消键，将焦点元素替换为对应游戏一方的落子，将其改变为对应的显示状态。这种按键控制方式，由于不需要额外的机械结构实现落子，因而能够避免落子部件遗漏损坏而造成棋盘无法使用的 问题。同时，对于本发明的立体棋盘，按键方式相对于其他机械结构还能够进一步的避免落子时机械结构误触发而造成的误操作，进一步保证棋类游戏顺畅进行。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的立体棋盘的整体结构示意图；

图2是本发明的控制电路板中电路工作指示灯的原理图；

图3是本发明的控制电路板中单片机电路的原理图；

图4是本发明的控制电路板中按钮键盘的电路原理图；

图5是本发明中立体棋盘的控制方法流程示意图。

图中，1表示控制电路板；11表示排针；2表示显示片；21表示发光二极管；22表示管脚；3表示按钮键盘；31表示导线；32表示按钮开关。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为根据本发明的一种立体棋盘，包括：

控制电路板1，可采用PCB板，其上表面设置有排针11，所述排针11与单片机U10电连接，用于向所述单片机U10内输入扩展数据；

显示片2，其垂直于所述控制电路板1，连接在所述控制电路板1的上表面；所述显示片2包括排列为4个相互平行的平面阵列的4组发光二极管21，每一组中排列有4×4的发光二极管21，每一组中各发光二极管21的管脚22相互连接为矩形阵列；

按钮键盘3，其上表面设置有多个按钮开关32，所述按钮开关32与所述控制电路板1中的单片机U10电连接。

其中的发光二极管21选择通过红蓝发光二极管3528型号而实现，每个发光二极管为红蓝双色共阴二极管，每个红蓝双色共阴二极管有三个管脚，两边是红色和蓝色的正极（阳极），中间为红色和蓝色共用的负极（阴极）；所述显示片，每片的发光二极管分为横向连接和纵向连接，其横向连接为共用的负极一端引脚折弯并同时用焊锡焊接固定，同时起到导电的作用，其纵向连接为每个正极一端引脚用焊锡焊接固定，同时起到导电的作用，其纵向连接下端与控制电路板用焊锡焊接固定，同时起到导电的作用。由此，每一个所述发光二极管21均分别能够分别通过一组阳极和阴极的驱动信号，而唯一的对应所述缓存表中所存储的一个元素，该元素标识有对应于关闭状态、焦点状态、红光状态或蓝光状态的4种状态信息中的一种；其中，所述焦点状态下，红光蓝光快速切换闪烁。

具体而言，上述显示片2中的每一组发光二极管21阵列，其横向每一行的发光二极管21的负极管脚分别横向弯折，顺次与同一行的其他各个发光二极管21弯折后的负极管脚焊锡焊接固定；

所述显示片2中的每一组发光二极管21阵列，其纵向每一列的发光二极管21的正极管脚顺次焊与同一行的其他各个发光二极管21的正极管脚锡焊接固定；

所述显示片2中的每一组发光二极管21阵列中各行负极管脚以及各列正极管脚分别焊接在所述控制电路板1中对应的接口的上表面，所述控制电路板1中的单片机分别控制向所述控制电路板1中的各个接口输出对应状态信息的驱动信号，驱动所述接口所对应的行、列上的发光二极管21切换至相应的显示状态。

在一种典型的实现方式下，图3所示的单片机，由电容C2、电容C3、晶振Y1和单片机构成单片机最小系统，排针CON4用于程序拓展。所述的单片机中搭载有经过初始化的程序，程序被执行时，所述单片机控制整个立体键盘进行图5所示的步骤：

第一步，建立分别对应于每一组发光二极管21阵列的缓存表，设置所述缓存表为初始状态；

第二步，按照设定的按钮扫描周期分别接通所述按钮键盘3中各按钮开关32的回路，判断各按钮开关32是否被按下，在任意按钮开关32被按下时输出相应的触发信号；

第三步，每一次接收所述按钮键盘3输出的各按钮开关32的触发信号后，分别根据所述触发信号更新所述单片机内的缓存表中对应于各个发光二极管21的状态信息；

第四步，分别在每一个扫描显示周期内顺次读取所述缓存表内所存储的对应于各个发光二极管21的状态信息，向对应的发光二极管21的管脚22输出对应该状态信息的驱动信号，驱动所述发光二极管21切换至相应的显示状态。其中的扫描显示周期至多为人眼视觉残留时间的一半，并且至少是按钮扫描周期的2倍，以保证人眼视觉并且保证按钮的操作能够被准确识别并进行显示。

并且，在其他的实现方式下，所述的单片机U10可选择为STC12C5A60S2，其还能够通过图2所示的电路结构，将DC5V的电源由输入口POWER提供给拓展程序接口排针CON4即图1的11，并同时驱动电路工作指示灯D1显示扩展状态。

参考图4，所述按钮键盘3通过导线31与控制电路板1连接，其上所设置的按钮开关32至少包括上方向键S9、下方向键S11、左方向键S14、右方向键S6、前方向键S1、后方向键S13、确认键S10和取消键S2，还可设置其他按钮开关都作为拓展按键。所述控制电路板对应其驱动需求而设有DC5V常用电源输入口、拓展程序接口、电路工作指示灯。由此，在上述的第三步中，根据所述触发信号更新所述单片机内的缓存表中对应于各个发光二极管21的状态信息的具体步骤包括：

步骤301，在获得对应上方向键S9的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的上方一个元素；在获得对应下方向键S11的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的下方一个元素；在获得对应左方向键S14的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的左方一个元素；在获得对应右方向键S6的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的右方一个元素；在获得对应前方向键S1的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的前一组中的对应元素；在获得对应后方向键S13的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为当前显示焦点元素的后一组中的对应元素；

步骤302，交替的在每一次获得对应确认键S10的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为红光状态或蓝光状态；

步骤303，在每一次获得对应取消键S1的触发信号时，更新所述缓存表中对应显示焦点的元素为关闭状态或焦点状态。

在较为典型的应用场景中，下棋时，按上、下、左、右方向键实现棋子焦点的上、下、左、右移动，按下第五方向键实现棋子焦点的向前移动，按下第六方向键实现棋子焦点的向后移动，按下确认键实现棋盘在棋子焦点处下子，按下取消键实现棋盘将棋子焦点处的棋子撤出棋盘。当控制电路板2接通DC5V常用电源输入口POWER供电，拓展程序接口排针CON4即图1中11未与单片机程序下载工具时，棋盘工作在基本下棋棋盘状态，进行程序初始化。所述程序初始化，单片机进行上电初始化，并定义一变量用于存储当前棋子焦点的位置信息，并定义变量用于存储当前棋盘每个棋子的状态信息；所述发光二极管显示扫描，单片机依次按照当前棋盘每个棋子的状态信息对发光二极管的亮灭状态进行扫描；所述按钮键盘扫描，单片机依次对按钮键盘3的每个按钮开关32是否按下的状态进行扫描，若有按钮按下，则根据按下的按钮修改定义的变量。若检测到按钮开关S9（上方向键）、按钮开关S11（下方向键）、按钮开关S14（左方向键）、按钮开关S6（右方向键）、按钮开关S1（第五方向键），按钮开关S3（第六方向键）按下，则修改存储棋子焦点的位置信息的变量，将其赋值为相应方向的一个棋子的位置；若检测到按钮开关S10（确认键）、按钮开关S2（取消键）按下，则修改用于存储当前棋盘每个棋子的状态信息的变量，若检测到按钮开关S10（确认键）按下则使当前棋子焦点处的发光二极管显示状态改为点亮，若检测到按钮开关S2（取消键）按下则使当前棋子焦点处的发光二极管显示状态改为熄灭。

需要程序进行拓展时：

将拓展程序接口排针CON4即图1中11通过单片机程序下载工具与个人计算机连接，其中：

1脚：立体棋盘中单片机RXD端口，接单片机程序下载工具TXD端；

2脚：立体棋盘中单片机TXD端口，接单片机程序下载工具RXD端；

3脚：立体棋盘中单片机接地端口，接单片机程序下载工具GND端；

4脚：立体棋盘中单片机VCC端口，接单片机程序下载工具VCC端。

连接后可使用个人计算机与立体棋盘的交互，实现拓展程序的下载，拓展程序可实现立体棋盘更多潜在功能，可使用立体棋盘按键和拓展按键的充分、灵活使用，此功能的实现取决于下载的程序。通过下载不同的程序，本发明的棋盘可根据需要，选择实现相应的功能。

由此，本发明通过多个发光二极管的阵列式的连接关系，实现对立体棋盘的显示，并相应的通过单片机响应按钮的触发信号而实现落子等操作。本发明所设计的立体棋盘，其反应速度快、功耗低、单片机抗干扰、运行稳定、性能优良，设计结构合理，还具有拓展程序的功能，主要适合于棋类益智游戏，给予游戏者更丰富的思考空间。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。