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象棋棋钟控制系统

发表时间：2020/7/13 来源：《新纪实》2020年第3期作者：李骋宇

[导读] 随着计算机技术和微型芯片技术的不断成熟与完善，各种型号的电子设备与单片机的结合应用到更多电子系统中，电子计时器已经逐渐取代了人工计时的方式。计时器中用到的最多的电子芯片就是单片机，这都要归因于单片机强大的计算能力和数据处理能力，使用寿命长，比原始钟的长，所以把单片机应用到数字计时当中很有必要。

        西安市西安思源学院陕西西安 710000

        【摘要】随着计算机技术和微型芯片技术的不断成熟与完善，各种型号的电子设备与单片机的结合应用到更多电子系统中，电子计时器已经逐渐取代了人工计时的方式。计时器中用到的最多的电子芯片就是单片机，这都要归因于单片机强大的计算能力和数据处理能力，使用寿命长，比原始钟的长，所以把单片机应用到数字计时当中很有必要。
        【关键词】单片机；象棋钟；象棋规

        一、绪论
        （一）设计的意义
        现如今，在各类需计时的比赛当中，裁判计时明显已经跟不上比赛的节奏，而且裁判在进行比赛计时的时候会面临或多或少的压力。在象棋的比赛中，如果有一台计时器会让比赛变得更加规范。有了象棋棋钟计时器就可以在不需要象棋裁判的情况下进行象棋比赛，可以使比赛环境更加安静，减少人工裁判带来的失误操作，使比赛更加的公正，省力，便捷。所以研究象棋棋钟十分的有必要。
        （二）国内外研究现状
        中国象棋历史悠久，难度适中，规则简单易懂，是男女老少都喜爱的益智比赛。数字时钟没有问世前，人们经常采用人工计时的方法来判决胜负，由于人工计时在比赛中的计时误差比较大，容易使比赛结果不令选手信服。随着单片机芯片技术的日益成熟，现在多数象棋比赛中主要采用指针式时钟和数字式时钟这两种计时方式。不仅象棋在比赛中采用电子时钟，许多其它比赛，例如，围棋，篮球，足球，网球比赛也都使用数字时钟[1]。
        （三）设计的主要研究内容
        该设计要求在了解象棋比赛的规则以及计时规则的前提下，利用单片机内部定时/计数器，加上设置定时时间的按键电路及用来显示剩余时间的LCD显示模块，设计一个能够达到象棋比赛计时的象棋钟控制系统。在设置时间到时，可以发出报警信号提醒裁判作出相应的判决。
        二、象棋棋钟控制系统方案设计
        （一）单片机的选择
        方案一：选用STC89C52RC单片机。在STC系列单片机中，STC89C52RC的使用度最高，而且还是众多单片机DIY爱好者的首选芯片。它由STC公司开发生产，以其功耗低、性能高的优点在消费者中大受欢迎。此外，它还具备可在线编程的功能。
        方案二：选用AT89C52单片机。AT89C52现在基本上已被市场淘汰，不再生产，但它的优点在于价格低廉，节省成本，性能方面与STC89C52RC相差无几，既可在线编程，也可常规编程。

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        经过对比，STC89C52RC充分满足本次设计的要求，因此选其作为本次设计的核心元器件。
        （二）蜂鸣器的选择
        方案一：选用直流5V有源蜂鸣器。首先，该蜂鸣器的工作电压为5V，采用直流电压供电，在实践中使用率比较高。其次，它自带振荡源，因此程序简单，只要一通电就会报警，在编程中，需要它进入报警状态时，只需给个高电平或低电平即可，缺点是价格比无源蜂鸣器高一些[2]。
        方案二：选用无源蜂鸣器。该蜂鸣器名称中的这个“源”指的就是振荡源，而无源的意思就是它没有振荡源，换句话说，就是有源蜂鸣器的优点它都不具备，即直流电压不能使其工作，让它工作的驱动信号必须是2K-5K，因此编程比较复杂，但它胜在价格便宜，设计成本低，能发出音乐中的音符“1234567”。
        本次设计中的报警电路使用有源蜂鸣器就可满足要求，因而我们选择有源蜂鸣器。
        （三）显示器的选择
        方案一：选择数码管显示。七段数码管是用七个可发光的LED管组成8字来显示数字的，加上小数点就可构成八段数码管，八段分别是a，b，c，d，e，f，g，dp。给这八段某些特定的段加上相应的电压后，这些特定的段就可以发光显示相应的数字（0-9）或小数点，具备操作简便，程序易控制的优点。本次设计中需要显示时、分、秒，所以所需的数码管个数至少为6个，单片机如果使用数码管作为显示模块，由于其I/O端口数量有限，就要利用位选和段选来实现时间的显示。这样一来，就比较复杂了。
        方案二：选用LCD1602显示器。LCD1602相比于数码管而言，显示结果更加直观，程序控制简单，体积小，功耗低，在实物制作过程中比较容易安装。在数据的显示上，虽然它不能显示汉字，但可以显示字母、数字和一些符号，比起12864显示器，它体积小、速度快、价格便宜，因而在一些不需要显示汉字的场合被广泛使用。
        经过分析本次设计不需要显示汉字，因而我们选择LCD1602显示器。
        本次设计是基于单片机的象棋棋钟控制系统设计，电路比较简单，除单片机最小系统外，只有按键电路、显示电路和报警电路。首先，本次软件设计的核心是利用单片机内部定时/计数模块计时，但与一般定时不同的是，本次设计需要开启两个定时器分别进行定时。其次，本次设计使用按键数目较多，又都加入了按键消抖程序，所以按键部分程序既复杂又有一定长度，容易忽略微小的细节，因此在仿真过程中遇到不少问题。同时，要熟练使用单片机应用中非常常用的仿真软件Proteus、绘图软件Altium Designer、编程软件Keil uVision4以及STC单片机专用的程序烧写软件STC-ISP系列烧写软件，只有学好了这些软件的使用，才能完整的完成本次设计。

        参考文献：
        [1]赵其娟.浅析数字时钟的设计与发展[J].科技风,2015,12(21):93.
        [2]刘晓萌.基于单片机的多功能数字时钟设计[J].科技经济市场,2017,23(第7期):17-18.