军棋裁判器的CPLD实现

赵航+康广荃

摘 要：普通军棋一般都需要第三方做裁判，现在提出用一种电子裁判器来替代第三方裁判，实现无裁判对弈。该设计采用CPLD来实现逻辑判断和输入输出显示，成本低廉，电路简单，性能可靠。

关键词：军棋裁判器；CPLD；霍尔开关；二进制编码

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0008-01

军棋是青少年常玩的一种益智娱乐项目，常见的有两人对弈和四国大战。在军棋游戏的对弈中，需要裁判来判别双方的棋子大小和最终胜负，所以常常会因为缺少裁判或裁判不公而难以使游戏正常进行，军棋裁判器的设计则很好地解决了这个问题。

该军棋裁判器是根据军棋的游戏规则来设计完成的，实现棋子大小的比较。而棋子的等级可通过在棋子内镶嵌磁石，然后利用霍尔效应来识别，相当于对棋子进行二进制编码。裁判台将读取的二进制编码信号送入CPLD器件，CPLD根据程序预先设定的比较关系进行判断，输出比较结果，用指示灯和蜂鸣器表示。

1 系统总体结构

为了方便进行棋子大小的比较，军棋裁判器以EMP1270芯片为核心。当甲乙两方棋子靠近裁判台时，就接通了裁判台上对应的霍尔开关，分别产生四位数的二进制编码，EMP1270读取编码信息，根据预先设置的程序比较关系，输出相应的结果，用蜂鸣器和指示灯显示比较结果。整个系统框架如图1所示。

2 系统硬件设计

系统硬件电路包括棋子编码和棋子比较判别两部分。

2.1 编码电路设计

开关型霍尔传感器（简称霍尔开关）是一种新型的集成电路无触点开关，由稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器和输出级（OC门）组成，在磁场作用下可用来实现棋子编码。棋子的侧面镶嵌磁石，如图2所示。

图1 裁判器总体框图 图2 棋子结构图

采用图2所示的方法对军棋的12种军阶进行编码，结果如表1所示。

表1 棋子编码

工兵 排长 连长 营长 团长 旅长 师长 军长 司令 地雷 炸弹 军棋

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011

2.2 比较电路设计

比较器部分采用Altera公司的EPM1270可编程逻辑器件，其成本低、功耗低，编程方便，可实现较大规模电路的设计。同时采用LM317稳压电路为EPM1270提供工作电压。考虑到空间等其他因素的影响，本设计采用了便携式适配器的做法，通过5 V

直流电源接口供电。5 V电源接口为内正外负连接， 通过两片LM317电平转换，为整个电路板提供5 V、3.3 V和2.5 V三种直流电电压，供各部分电路使用。编码数据输入由IO口直接引出，带100 Ω保护电阻。输出部分由3个LED和1个蜂鸣器构成，3个LED亮分别表示每次比较会产生的3种结果：甲方大、乙方大、相等，蜂鸣器采用两种不同输入频率表示甲方胜或乙方胜。

3 系统程序设计

程序设计VHDL语言编程，总体功能包括分频、比较和蜂鸣器输出控制。

系统时钟源采用50 MHz有源晶振，分频部分对系统时钟分频，产生5 MHz和5 000 Hz的两个频率相差较大的方波，用来产生蜂鸣器输出驱动信号，表示甲方胜或者乙方胜。

棋子比较部分采用逐一比较的方法，例如当甲方为工兵时，分别与乙方12种棋子比较，其中除遇到乙方地雷、炸弹和军旗外，其他都为按编码大小判断比较结果；若乙方为地雷和炸弹，则判断为相等；若乙方为军旗，则判断为甲方大，且甲方胜。其余依此类推，直至所有情况都比较完为止。根据每次的比较结果决定输出显示控制信号为高电平或低电平。

蜂鸣器输出控制部分根据比较结果决定采用何种频率的信号控制蜂鸣器工作。

4 结束语

本文提出了利用霍尔开关和CPLD器件设计军棋裁判器的方法，并在设计上考虑了使用的方便性、便携性和娱乐性。经实践证明，该裁判器电路简单，性能可靠，性价比高，适合普遍推广。

参考文献

[1]周洪强.简易陆战棋裁判器的制作[J].电子制作，2008（9）.

[2]凌忠兴，周洪强.基于51单片机及ADC0809的陆战棋裁判器[J].电子世界，2011（07）.

[3]李桂安.电子技术实验及课程设计[M].南京：东南大学出版社，2008

[4]卢文科，朱长纯，方建安.霍尔元件与电子检测应用电路[M].北京：中国电子出版社，2005.

[5]王锁萍.电子设计自动化（EDA）教程[M].成都：电子科技大学出版社，2002.

————————

作者简介：赵航，女，讲师，硕士，主要研究方向为信息技术、图形图像处理。

〔编辑：曹月〕

Military Chess CPLD to Realize to the Referee

Zhao Hang， Kang Guangquan

Abstract： Ordinary military chess typically require a third party to do the referee， now with an electronic device to replace the third party referee， no right as a referee. This design USES the CPLD to realize logic judgment and input and output， according to low cost， simple circuit， reliable performance.

Key words： military chess referee； CPLD； hall switch； binary code

摘 要：普通军棋一般都需要第三方做裁判，现在提出用一种电子裁判器来替代第三方裁判，实现无裁判对弈。该设计采用CPLD来实现逻辑判断和输入输出显示，成本低廉，电路简单，性能可靠。

关键词：军棋裁判器；CPLD；霍尔开关；二进制编码

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0008-01

军棋是青少年常玩的一种益智娱乐项目，常见的有两人对弈和四国大战。在军棋游戏的对弈中，需要裁判来判别双方的棋子大小和最终胜负，所以常常会因为缺少裁判或裁判不公而难以使游戏正常进行，军棋裁判器的设计则很好地解决了这个问题。

该军棋裁判器是根据军棋的游戏规则来设计完成的，实现棋子大小的比较。而棋子的等级可通过在棋子内镶嵌磁石，然后利用霍尔效应来识别，相当于对棋子进行二进制编码。裁判台将读取的二进制编码信号送入CPLD器件，CPLD根据程序预先设定的比较关系进行判断，输出比较结果，用指示灯和蜂鸣器表示。

1 系统总体结构

为了方便进行棋子大小的比较，军棋裁判器以EMP1270芯片为核心。当甲乙两方棋子靠近裁判台时，就接通了裁判台上对应的霍尔开关，分别产生四位数的二进制编码，EMP1270读取编码信息，根据预先设置的程序比较关系，输出相应的结果，用蜂鸣器和指示灯显示比较结果。整个系统框架如图1所示。

2 系统硬件设计

系统硬件电路包括棋子编码和棋子比较判别两部分。

2.1 编码电路设计

开关型霍尔传感器（简称霍尔开关）是一种新型的集成电路无触点开关，由稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器和输出级（OC门）组成，在磁场作用下可用来实现棋子编码。棋子的侧面镶嵌磁石，如图2所示。

图1 裁判器总体框图 图2 棋子结构图

采用图2所示的方法对军棋的12种军阶进行编码，结果如表1所示。

表1 棋子编码

工兵 排长 连长 营长 团长 旅长 师长 军长 司令 地雷 炸弹 军棋

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011

2.2 比较电路设计

比较器部分采用Altera公司的EPM1270可编程逻辑器件，其成本低、功耗低，编程方便，可实现较大规模电路的设计。同时采用LM317稳压电路为EPM1270提供工作电压。考虑到空间等其他因素的影响，本设计采用了便携式适配器的做法，通过5 V

直流电源接口供电。5 V电源接口为内正外负连接， 通过两片LM317电平转换，为整个电路板提供5 V、3.3 V和2.5 V三种直流电电压，供各部分电路使用。编码数据输入由IO口直接引出，带100 Ω保护电阻。输出部分由3个LED和1个蜂鸣器构成，3个LED亮分别表示每次比较会产生的3种结果：甲方大、乙方大、相等，蜂鸣器采用两种不同输入频率表示甲方胜或乙方胜。

3 系统程序设计

程序设计VHDL语言编程，总体功能包括分频、比较和蜂鸣器输出控制。

系统时钟源采用50 MHz有源晶振，分频部分对系统时钟分频，产生5 MHz和5 000 Hz的两个频率相差较大的方波，用来产生蜂鸣器输出驱动信号，表示甲方胜或者乙方胜。

棋子比较部分采用逐一比较的方法，例如当甲方为工兵时，分别与乙方12种棋子比较，其中除遇到乙方地雷、炸弹和军旗外，其他都为按编码大小判断比较结果；若乙方为地雷和炸弹，则判断为相等；若乙方为军旗，则判断为甲方大，且甲方胜。其余依此类推，直至所有情况都比较完为止。根据每次的比较结果决定输出显示控制信号为高电平或低电平。

蜂鸣器输出控制部分根据比较结果决定采用何种频率的信号控制蜂鸣器工作。

4 结束语

本文提出了利用霍尔开关和CPLD器件设计军棋裁判器的方法，并在设计上考虑了使用的方便性、便携性和娱乐性。经实践证明，该裁判器电路简单，性能可靠，性价比高，适合普遍推广。

参考文献

[1]周洪强.简易陆战棋裁判器的制作[J].电子制作，2008（9）.

[2]凌忠兴，周洪强.基于51单片机及ADC0809的陆战棋裁判器[J].电子世界，2011（07）.

[3]李桂安.电子技术实验及课程设计[M].南京：东南大学出版社，2008

[4]卢文科，朱长纯，方建安.霍尔元件与电子检测应用电路[M].北京：中国电子出版社，2005.

[5]王锁萍.电子设计自动化（EDA）教程[M].成都：电子科技大学出版社，2002.

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作者简介：赵航，女，讲师，硕士，主要研究方向为信息技术、图形图像处理。

〔编辑：曹月〕

Military Chess CPLD to Realize to the Referee

Zhao Hang， Kang Guangquan

Abstract： Ordinary military chess typically require a third party to do the referee， now with an electronic device to replace the third party referee， no right as a referee. This design USES the CPLD to realize logic judgment and input and output， according to low cost， simple circuit， reliable performance.

Key words： military chess referee； CPLD； hall switch； binary code

摘 要：普通军棋一般都需要第三方做裁判，现在提出用一种电子裁判器来替代第三方裁判，实现无裁判对弈。该设计采用CPLD来实现逻辑判断和输入输出显示，成本低廉，电路简单，性能可靠。

关键词：军棋裁判器；CPLD；霍尔开关；二进制编码

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0008-01

军棋是青少年常玩的一种益智娱乐项目，常见的有两人对弈和四国大战。在军棋游戏的对弈中，需要裁判来判别双方的棋子大小和最终胜负，所以常常会因为缺少裁判或裁判不公而难以使游戏正常进行，军棋裁判器的设计则很好地解决了这个问题。

该军棋裁判器是根据军棋的游戏规则来设计完成的，实现棋子大小的比较。而棋子的等级可通过在棋子内镶嵌磁石，然后利用霍尔效应来识别，相当于对棋子进行二进制编码。裁判台将读取的二进制编码信号送入CPLD器件，CPLD根据程序预先设定的比较关系进行判断，输出比较结果，用指示灯和蜂鸣器表示。

1 系统总体结构

为了方便进行棋子大小的比较，军棋裁判器以EMP1270芯片为核心。当甲乙两方棋子靠近裁判台时，就接通了裁判台上对应的霍尔开关，分别产生四位数的二进制编码，EMP1270读取编码信息，根据预先设置的程序比较关系，输出相应的结果，用蜂鸣器和指示灯显示比较结果。整个系统框架如图1所示。

2 系统硬件设计

系统硬件电路包括棋子编码和棋子比较判别两部分。

2.1 编码电路设计

开关型霍尔传感器（简称霍尔开关）是一种新型的集成电路无触点开关，由稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器和输出级（OC门）组成，在磁场作用下可用来实现棋子编码。棋子的侧面镶嵌磁石，如图2所示。

图1 裁判器总体框图 图2 棋子结构图

采用图2所示的方法对军棋的12种军阶进行编码，结果如表1所示。

表1 棋子编码

工兵 排长 连长 营长 团长 旅长 师长 军长 司令 地雷 炸弹 军棋

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011

2.2 比较电路设计

比较器部分采用Altera公司的EPM1270可编程逻辑器件，其成本低、功耗低，编程方便，可实现较大规模电路的设计。同时采用LM317稳压电路为EPM1270提供工作电压。考虑到空间等其他因素的影响，本设计采用了便携式适配器的做法，通过5 V

直流电源接口供电。5 V电源接口为内正外负连接， 通过两片LM317电平转换，为整个电路板提供5 V、3.3 V和2.5 V三种直流电电压，供各部分电路使用。编码数据输入由IO口直接引出，带100 Ω保护电阻。输出部分由3个LED和1个蜂鸣器构成，3个LED亮分别表示每次比较会产生的3种结果：甲方大、乙方大、相等，蜂鸣器采用两种不同输入频率表示甲方胜或乙方胜。

3 系统程序设计

程序设计VHDL语言编程，总体功能包括分频、比较和蜂鸣器输出控制。

系统时钟源采用50 MHz有源晶振，分频部分对系统时钟分频，产生5 MHz和5 000 Hz的两个频率相差较大的方波，用来产生蜂鸣器输出驱动信号，表示甲方胜或者乙方胜。

棋子比较部分采用逐一比较的方法，例如当甲方为工兵时，分别与乙方12种棋子比较，其中除遇到乙方地雷、炸弹和军旗外，其他都为按编码大小判断比较结果；若乙方为地雷和炸弹，则判断为相等；若乙方为军旗，则判断为甲方大，且甲方胜。其余依此类推，直至所有情况都比较完为止。根据每次的比较结果决定输出显示控制信号为高电平或低电平。

蜂鸣器输出控制部分根据比较结果决定采用何种频率的信号控制蜂鸣器工作。

4 结束语

本文提出了利用霍尔开关和CPLD器件设计军棋裁判器的方法，并在设计上考虑了使用的方便性、便携性和娱乐性。经实践证明，该裁判器电路简单，性能可靠，性价比高，适合普遍推广。

参考文献

[1]周洪强.简易陆战棋裁判器的制作[J].电子制作，2008（9）.

[2]凌忠兴，周洪强.基于51单片机及ADC0809的陆战棋裁判器[J].电子世界，2011（07）.

[3]李桂安.电子技术实验及课程设计[M].南京：东南大学出版社，2008

[4]卢文科，朱长纯，方建安.霍尔元件与电子检测应用电路[M].北京：中国电子出版社，2005.

[5]王锁萍.电子设计自动化（EDA）教程[M].成都：电子科技大学出版社，2002.

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作者简介：赵航，女，讲师，硕士，主要研究方向为信息技术、图形图像处理。

〔编辑：曹月〕

Military Chess CPLD to Realize to the Referee

Zhao Hang， Kang Guangquan

Abstract： Ordinary military chess typically require a third party to do the referee， now with an electronic device to replace the third party referee， no right as a referee. This design USES the CPLD to realize logic judgment and input and output， according to low cost， simple circuit， reliable performance.

Key words： military chess referee； CPLD； hall switch； binary code