一种投影按键显示五子棋棋盘系统的设计

黄旭阳 冯玉松 徐佳璇 汪源 三亚学院 理工学院

1 概述

随着时代的发展，人工智能逐渐进入人们的视野当中，许许多多的人工智能产品呈现在人们的眼前。我国正值工业化、城镇化、信息化、农业现代化的攻坚阶段，迫切需要加快推动人工智能在国民经济社会各行业、各领域的创新应用，促进产业提质增效，改善人民生活水平，切实解决经济运行的重大结构性失衡人机对战五子棋保留了原始的实体五子棋的下棋方式，同时加入了人工智能来与玩家进行对抗。人机对战五子棋借助于研究具有典型意义的五子棋对战的基础上，来初步的对人工智能进行研究和探索，让人通过与计算机之间的相互交互体验到人与人对弈的真实感觉。

2 投影按键显示五子棋棋盘设计方法

本设计是通过电子技术、LabVIEW技术、投影技术来设计的投影按键显示五子棋棋盘，主要电子棋盘模块、计时器模块、LabVIEW程序、投影系统组成。

2.1 电子棋盘

2.1 .1 电子棋盘模块

将棋盘分为8*8的方格，在每个棋盘的方格内，挖一个圆孔来放置按键轻触开关，从而构成8*8的开关阵列，这样一来，每个棋格下面都有一个的开关元件，当某一棋格为当前选手落子的位置，选手通过按动棋格内部的轻触开关，该棋格处的轻触开关在选手按下时处于闭合状态，则此刻该棋格内部的电路接通给予单片一个高电平信号，单片机通过识别高电平来源判断出选手落子与棋盘上的准确位置，从而达到棋子于棋盘上位置识别的目的。当然本发明采用的是轻触开关，当选手抬手时开关也跟着断开电路。本棋盘在人机对弈模式下，棋盘仅用于选手下棋落子，选手无需帮助电脑下棋按键，电脑下棋的位置回直接通过投影仪显示在棋盘上无需按键。

2.1 .2 计时器模块

棋盘的右侧装有两个LCD1602显示屏，两个显示屏分别连接单片机上构成两个计时显示模块，每一棋局开始时双方选手都有60分钟的时间用于思考棋局，所以双方刚开局时两个计时器显示都为60分钟，当某一选手处于下棋一方时计其对方的计时器处于倒计时暂停而下棋方的计时器开始倒时，双方计时器每一棋局结束后计时器才重新刷新计时，如果某一计时器显示时间剩余为零则电子棋盘进行报警则最先用完时间的选手对局失败。

2.1 .3 开机键及暂停键模块

在电子棋盘的左边装有一个LCD1602显示屏连接单片机上，其作用是用于显示计数棋盘上黑棋子数与白棋子数，电路如图五。棋盘上装有开始键和暂停键，当按下开始键所有的模块与系统正式开始启动运转。暂停键用于比赛过程中的停盘现象，按下暂停键整个棋局则受到保护双方的计时器停止倒计时并且选手无法再改变棋局直到再次按下暂停键后整个棋局才再次开始。

2.2 LabVIEW

在人机对弈下电脑程序主要通过对电子棋盘传送的棋盘信息进行接收并处理，以此来获取棋盘上棋子的分布信息，进而通过算法，给出计算机下一步要行棋的位置，并将此信息传送到投影仪，让投影仪投影出最新时刻的棋盘上棋子分布情况进而达到实现落子、提子及取子的过程。在本次设计过程中，电脑程序的开发选用了LabVIEW图形化计算机语言来开发。2.在人人对弈下，电脑程序包括上述1中的基本功能的前提下，还增加判断落子者的身份的程序。根据五子棋的游戏规则，黑方为先手棋，所以全局中下棋为奇数步的为黑棋选手所下，偶数步的为白棋选手所下，根据算法判断当前落子的步数的奇偶就可以判断落子者的身份，从而计算机绘制棋子分布图发送指令给投影仪并投影到棋盘上显示出黑棋还是白棋。

2.3 投影仪

投影仪设计的目的是为了实现A.无棋子化五子棋；B.实现棋子的落子、提子、棋子回收的动作过程；C.实现显示棋子颜色显示。其实现功能的过程如下步骤：1.选手在棋盘上选定将要下棋的位置，通过按下棋盘上的轻触开关，给予单片机一个高电平信号，单片机通过计算出选手所下棋子于棋盘上的具体位置，并将计算结果传输到计算机里。2.接着上位机对电子棋盘传输的棋盘信息进行接收处理，计算获得棋盘上棋子的分布信息，并将棋盘上的棋子分布信息图传输给投影仪。3.投影仪将上位机中绘制的棋盘上的棋子分布信息图投影到棋盘上层面幕布上。投影仪的放置位置及固定：投影仪固定于棋盘的左侧通过高精度机动360度可连续旋转固定架对其固定，使用者可以准确的调节投影仪的位置及高度知道最佳投影位置。

棋盘的具体电路如图一所示：具体每个区的功能划分为A区为8*8的按键轻触开关，功能是根据棋格里开关是否连接或断开判断有无棋子；B区为电子棋盘的信息处理区，该区有一定的计算能力，能完成对A区输出信号的接收和进一步处理，并通过串行口，将最后处理的棋盘信息数据发送到上位机，即计算机，方便计算机的进一步处理。最终，电子棋盘完成了棋子的位置识别的功能。整体效果图如图二所示。

图一 整体电路图

图二 整体效果图

3 结论

人机对战五子棋区别于传统的图像识别的技术，通过运用物理特性和电路特性对棋子的位置进行识别和确定，通过核心运算系统对信号的处理完成上述操作。对人工智能算法的解决方案，针对五子棋特点对程序算法进行优化，提高整体的运转效率，保证整体的性能指标。对电路进行优化设计确保硬件系统在运行的时候能够有良好的稳定性和可靠性。