数字电路自动裁判陆战棋

本人采用CMOS数字集成电路设计、制作了一台声光显示的自动裁判陆战棋。整机由棋子、自动裁判器和棋盘组成，装入一个机壳。机壳尺寸为130×100×43（mm）。外型见图1。电路方框图见图2。

通常陆战棋只有十二种不同的棋子名称，因此可以采用四位二进制码给每个棋子一个代码，按陆战棋游戏规则中规定的大小分配代码如下：

1．取样电路：由棋子和编码开关组成，红、黑方相同。棋子底部有一字排列的深浅不同的四个孔，浅孔代表“1”，深孔代表“0”。按照每只棋子各自的代码制孔。编码开关由四只按钮开关组成，开关接通，代表“1”，开关断开，代表“0”。平时开关都处于断开状态，当棋子放入棋孔并按下时，对应浅孔位置的开关接通，对应深孔位置的开关仍断开。这样，每只棋子通过编码开关就可以输出代码。

2．比较裁判电路：由一块四位数字比较器CD4585、两块或非门CD4025、两块与门CD4073等组成。CD4585各脚功能见图3。A端接红方编码开关，B端接黑方编码开关。级联输入端不用。除去炸弹遇任何子，地雷遇工兵外，其它棋子都可以通过CD4585得到正确的比较输出信号。

3．显示电路：由三只发光二极管和蜂鸣电路等构成。LED1亮，表示A方胜；LED2亮，表示B方胜；LED3亮，表示同归于尽。灯亮同时，蜂鸣器发声，表示已有比较结果。

陆战棋游戏规则规定，棋子的胜负是以军职高低来判别，以高胜低；地雷威力最大，谁碰到它都要阵亡，但它也有克星——工兵可以胜它；炸弹遇到任何棋子都同归于尽。按规则设计的电原理图见图4。

从电原理图可知，电路中各IC的输出Y分别为：

式中（A=B）为比较器3脚的输出信号。

（A＜B）\(_{d}\)、（A＞B）d分别为比较器12脚、13脚输出经RC延时电路后的信号。

现分三种情况进行分析：1．工兵遇地雷。工兵、地雷的代码分别为0001和1010；如A为工兵，代码A3A2A1A0=0001，B为地雷，代码是B3B2B1B0=1010，将输入的代码代入各Y方程得：Y1=1；Y2=1；Y5=0；Y6=0；Y9=0；Y10=0；Y4=Y2·Y3=0；因为此时比较器12脚输出（A＜B）=1，3脚输出（A=B）=0，Y11=Y9·Y10·（A=B）=1，Y7=Y11·Y4·（A＜B）=0；Y8=Y6·Y7=1；所以LED1亮，LED2、LED3不亮，表示A方工兵胜B方地雷。反之，B为工兵，A为地雷，分析方法同。但结果是Y8=0，Y4=1，Y11=1；LED2亮，LED1、LED3不亮。2．炸弹遇任何子。炸弹的编码为1100，由输入的代码和Y方程可知，无论A或B为炸弹，Y9、Y10必有一个为“1”，所以Y11=0，LED3亮，表示同归于尽。这时Y2、Y6、Y3、Y7均为“0”,Y4、Y8均为“1”，LED1、LED2不亮。3．除上述两种特殊情况外，其余各子都通过比较器输出信号。若A大于B，将输入代码代入方程可得出：Y2、Y6、Y9、Y10均为“0”；因为，比较器3脚输出信号（A=B）=0，12脚输出信号（A＜B）=0，13脚输出信号（A＞B）=1，代入方程得：Y11=Y9·Y10·（A=B）=1；Y7=Y11·Y4·（A＞B）=0，Y8=Y6·Y7=1，Y3=Y11·Y8·（A＞B）=1，Y4=Y2·Y3=0。所以LED1亮，LED2、LED3不亮，表示A方胜。若A小于B，分析方法同，但结果是LED2亮，LED1，LED3不亮，表示B方胜。若A等于B，则比较器3脚输出信号（A=B）=1，12脚输出信号（A＜B）=0，13脚输出信号（A＞B）=0，代入方程得：Y11=Y9-·Y10-·（A=B）-=0；Y7=Y11·Y4（A＞B）=0，Y8=Y6-·Y7-=1；Y3=Y11·Y8·（A＜B）=0，Y4=Y2-·Y3-=1。所以LED3亮，LED1、LED2不亮，表示同归于尽。

1．棋子用塑料制成，外形尺寸为25×17×8.5（mm），要求一致。棋子底部有一字排列四个平底孔，浅孔深2mm，深孔深5mm，孔径为4mm，孔距为5mm，按中心线对称分布。每只棋子按代码制孔。2．编码开关组件是该棋判断不失误的关健器件，需要自制。A、B方各一只。每只编码开关组件由六只按钮开关组成，边上两只为电源开关，中间四只为编码开关。要求棋子在棋孔中用手按下时，编码开关先动作，再接通电源开关。（黄金木）