Филиал Федерального Государственного Бюджетного Образовательного Учреждения Высшего Профессионального Образования

“Национальный исследовательский университет “МЭИ”

в г. Смоленске

Кафедра Вычислительной Техники

Расчетно-пояснительная записка

по дисциплине: «Схемотехника ЭВМ»

на тему: «Шахматные часы»

студент:	Андреев К.А.
группа:	АС-12
преподаватель:	Аверченков О.Е.

г. Смоленск, 2015

Реферат

Пояснительная записка к курсовой работе на тему "Шахматные часы" содержит 42 страницы, 10 рисунков, 9 источников.

В работе представлена разработка устройства для ограничения длительности игры, которая включает в себя составление и описание структурной схемы устройства, разработку и описание принципиальной схемы устройства, выбор и расчет отдельных узлов устройства, разработка и реализация алгоритма программы.

В приложении содержится принципиальная схема устройства, перечень элементов и текст программы.

Содержание

1. Техническое задание 5

2. Введение 6

2.1. Общие сведения 6

2.2. Обзор литературы, методов, схемных решений 9

3. Структурная схема устройства 13

3.1. Выбор и обоснование 13

3.2. Описание принципа действия устройства 14

4. Выбор, обоснование и расчет отдельных узлов 15

4.1. Выбор микросхемы ОВМ х51 15

4.2. Выбор микросхем дешифраторов и схем индикации 16

4.3. Расчет и выбор элементов звуковой сигнализации 19

5. Описание полной принципиальной схемы 21

6. Оценка нормируемых параметров 22

6.1. Оценка временных параметров 22

6.2. Оценка потребляемой мощности 22

6.3. Оценка потребляемого тока 22

6.4. Рабочие температуры 22

7. Алгоритм работы программы 24

7.1. Алгоритм работы главного цикла 24

7.2. Алгоритм работы таймера 0 25

7.3. Алгоритм работы таймера 1 27

7.4. Алгоритм работы подпрограммы внешнего прерывания по кнопке (плюс/первый игрок) 27

7.5. Алгоритм работы подпрограммы внешнего прерывания по кнопке (плюс/первый игрок) 29

7.6. Алгоритм работы подпрограммы динамическая индикация 30

7.7. Алгоритм работы подпрограммы обнуления индикаторов 31

7.8. Алгоритм работы подпрограммы изменения состояния индикаторов 31

31

7.9. Алгоритм работы сигнала окончания 31

8. Заключение 32

Литература 33

Приложение 1. Принципиальная схема устройства 34

Приложение 2. Перечень элементов 35

Приложение 3. Текст программы 38

1. Техническое задание

Разработать цифровое устройство на основе ОВМ x51, выполняющее функции шахматных часов.

• Назначение устройства и область использования.

Шахматные часы предназначены для отсчёта времени, обдумывания ходов игроков. Происходит обратный отсчёт времени, по истечению которого игрокам дается знак. При истечении времени игрок проигрывает. Эти часы применяются, обычно, при игре в шахматы на соревнованиях, в соответствии с предписаниями регламента по длительности временных интервалов.

• Общий алгоритм работы устройства (несколькими фразами).

Работа устройства заключается в следующем. В режиме «установки» устанавливается длительность времени, для обдумывания хода каждого игрока. В режиме «игры» при нажатии кнопки хода одним игроком время его останавливается, а у другого игрока включается обратный отсчёт времени. Так, переключая отсчёт времени на каждом ходе, если игра не закончиться матом или ничьёй, при истечении времени звучит звуковой сигнал, означающий проигрыш игрока.

• Входные и выходные параметры.

Изменения состояний осуществляется с помощью переключателя режимов и двух ключей, которые в зависимости от режима могут устанавливать время, либо осуществлять саму работу шахматных часов. Показания оставшегося времени осуществляется с помощью индикаторов. Звуковой сигнал осуществляется с помощью динамика.

• Состав устройства.

В состав устройства входят: микропроцессор; два строенных семисегментных индикатора: два дешифратора, осуществляющих управление индикаторами; звуковой динамик; два ключа; переключатель состояния; усилитель, в виде двух транзисторов.

• Числовые параметры.

Время отсчёта ограничим 16 минутами для каждого игрока. На индикаторах будем осуществлять вывод оставшегося времени в секундах. Установку будем производить прибавлением или вычитанием 60 секунд. Вывод информации произведём с помощью динамической индикации. Для исключения наблюдения мерцания индикаторов следует взять интервал горения одного индикатора 5мс.

2. Введение

2.1. Общие сведения

Шахматные часы — прибор для осуществления контроля времени в настольных играх. Впервые специальные шахматные часы были сконструированы английским шахматистом-любителем Томасом Брайтом Уилсоном (T.B.Wilson), инженером из Ланкашира, и применены на турнире в Лондоне в 1883 году. В 1899 году впервые на шахматных часах появился «флажок», индицирующий трехминутный интервал до окончания лимита времени. Прообраз нынешних механических шахматных часов с двумя кнопочными переключателями был создан в 1900 году, стараниями Винхоффа (Veenhoff). В 1920-х годах появились первые электрические шахматные часы. Первые электронные шахматные часы были изготовлены в Киеве в 1964 году.

Шахматные часы используются для того, чтобы фиксировать время, затрачиваемое игроками на обдумывание ходов и сигнализировать, когда у кого-то из игроков истечёт лимит времени, предоставленный ему по турнирным правилам.

Любые шахматные часы имеют два часовых механизма, которые включаются попеременно: когда один работает, другой простаивает. На каждом из механизмов устанавливается лимит времени, отведённый игроку. Когда этот лимит подходит к концу, часы визуально сигнализируют, что лимит истёк. Исторически роль сигнализатора выполнял красный флажок, который при приближении лимита к концу сначала поднимался, а затем резко падал, показывая, что время истекло.

Также имеется, как минимум, две кнопки управления (по одной на игрока). Часы устанавливаются рядом с игровым полем, настраиваются и запускаются в начале игры. Первоначально включается механизм со стороны того игрока, который должен ходить первым. Сделав ход, игрок нажимает кнопку на своей стороне часов, после чего его часовой механизм останавливается, а механизм противника — включается. Соперник, сделав свой ход, в свою очередь, снова переключает часы. Таким образом, каждый из часовых механизмов работает только тогда, когда соответствующий игрок обдумывает свой ход.

Классические шахматные часы представляют собой два обычных механических или электромеханических часовых механизма, каждый с собственным циферблатом, смонтированные в одном корпусе и снабжённые механической системой переключения, состоящей из двух кнопок и нескольких рычагов. Флажок — это обычная небольшая стрелка, закреплённая на оси на циферблате каждого из часовых механизмов, в обычном положении висящая на оси под собственным весом вертикально вниз. При приближении времени игрока к «нулевой отметки» (в качестве которой на таких часах выступает положение «12:00») минутная стрелка приподнимает флажок. После прохождения стрелкой крайнего верхнего положения она выходит из-под флажка, и флажок «падает» (возвращается в вертикальное положение). Существует конструкция, в которой стрелки идут в обратную сторону («против часовой стрелки»), чтобы положение стрелок на циферблате в любой момент правильно показывало оставшееся у игрока время, но обычно механизм часов вполне традиционен.

Именно в таком виде шахматные часы были изначально изобретены Вильсоном. В течение века в них менялись только материалы и внешнее оформление, принцип работы оставался неизменным. Используют эти часы по сей день, хотя в серьёзных соревнованиях всё чаще начинают применяться электронные часы, обеспечивающие автоматизацию более сложных систем контроля времени.

После появления электронных часов, естественно, появилась и электронная модификация часов шахматных. Простейший вариант таких часов отличается от механических лишь принципом работы часовых механизмов и переключателя, то есть представляет собой просто два попеременно включаемых таймера.

Однако использование новых технологий позволило не только изменить вид и принцип действия шахматных часов, но и придать им новые функции. Современные электронные часы, в отличие от своих механических предков, могут:

• самостоятельно считать сделанные игроками ходы;

• отслеживать несколько последовательных периодов партии, переходя от одного к другому в заданные моменты и автоматически перенося накопленное время в новый период;

• поддерживать разнообразные схемы контроля времени, в том числе с добавлением времени (часы с задержкой, часы Бронштейна, часы Фишера);

• сигнализировать о просрочке времени одним из игроков и останавливаться при этом автоматически (по нынешним правилам шахмат, обязанность следить за временем соперников лежит на самих игроках).[8]