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无线电电子与电气工程百科全书 基于计算机的费舍尔时钟。 无线电电子电气工程百科全书
无线电电子与电气工程百科全书 / 时钟、定时器、继电器、负载开关 无线电爱好者中有很多棋手。 他们中的许多人自己组装国际象棋时钟。 然而，自制设备无法用于或多或少严肃的比赛，主要是因为它们不符合国际棋联的要求。 造成这种情况的原因并不是使用基于中低集成度逻辑芯片的设备实现必要的计时算法的复杂性，而是因为开发人员对国际象棋时钟的类型及其要求缺乏了解。 。 为了填补这一空白，在本文的开头介绍了国际象棋钟的历史、分类和操作模式。 鉴于如今每个办公室和许多家庭都有电脑，作者为读者提供了一个由他开发的程序，该程序实现了电子象棋时钟（ESC）所需的所有功能，并在屏幕上清晰地显示了情况，并谈到了为此所需的简单机顶盒的设计。 国际象棋锦标赛和比赛的一个不可或缺的属性是时钟。 最古老的是沙子，后来被机械、电力、最后是电子所取代。 现代 ESC 通常被称为“费歇尔时钟”。 要了解这个名字出现的原因，让我们回顾一下历史。 曾几何时，下棋是没有时间控制的。 碰巧有一位棋手故意陷入失败的境地，让对手“挨饿”。 比赛连续拖了好几个小时、好几天。 两位名人设法思考了几个小时的个人行动。 溢出耐心之杯的一滴水是1851年国际锦标赛上的一个事件。当晚裁判威廉-麦克洛创造了历史纪录：“比赛还没有结束，双方对手都睡着了……”。 两年后，在哈维茨与莱文塔尔的比赛中，对手第一次受到时间限制，每一步棋都有 10 分钟的思考时间。 时钟是一个沙漏，每个对手都有自己的沙漏。 超过期限的，处以罚款。 1866年，在安徒生与斯坦尼茨的比赛中，沙漏被机械沙漏所取代，虽然还不是一种特殊的国际象棋沙漏，而是一个普通的沙漏。 带有两个表盘的国际象棋时钟是由英国人托马斯·布莱特·威尔逊于 1883 年发明的。 他们的设计仍然远非现代，但它允许一个时钟机制在停止时启动另一个时钟机制。 一年后，Amandus Shearwater 获得了国际象棋时钟工业生产的专利。 1886 年，它们已经在利物浦的商店出售。 自1899年起，国际象棋时钟上出现了一面“旗帜”，显示距离规定时间还剩不到三分钟。 这个想法是由 D. B. Meyer 提出的。 上图。 图 1 显示了早期费兰蒂国际象棋时钟之一。
得益于Weenhoff的改进，现在的机械国际象棋钟的原型于1900年出现。 大约在同一时间，美国人亨利·沃伦发明了电钟。 他们的国际象棋版本于上世纪20年代中期上市（图2）。
世界上第一台 ESC 于 1964 年在基辅制造。他们的工作算法与经典锦标赛算法没有什么不同。 长期以来，ESC 的改进仅与电子技术的进步有关：晶体管被微电路取代，真空和气体放电指示器被 LED 和液晶取代。 业余无线电爱好者也做出了贡献。 自制 ESCh 的几个变体的描述可以在[1-3]中找到，[4]中有一个将普通微型计算器变成国际象棋时钟的前缀图。 但上世纪90年代初，平静的事态被第十一位国际象棋世界冠军、美国特级大师罗伯特·詹姆斯·费舍尔打破。 从长期的隐居中走出来的他再次让大家感到惊讶，他主动提出按照“费舍尔时钟”下“费舍尔棋”。 供参考：“费舍尔随机象棋”的特点是，像往常一样，在初始位置排列的棋子在游戏开始前通过抽签交换。 结果，马很可能会取代后，车取代主教，依此类推。结果不是单一的，而是每次移动 960 秒以上的变化。 如果在思考下一步行动的同时，你不断地融入这个奖励，那么时钟上的“旗帜”就永远不会倒下。 此外，时间余量可能会增加。 在这种情况下，经验丰富的国际象棋棋手可以使任何理论上的获胜局面取得胜利。 R. Fischer 为他的手表申请了专利 [5]。 与“随机棋”不同，他们得到了国际棋联的支持。 新的时间控制方法在费舍尔-斯帕斯基比赛（1992年）中首次付诸实践。 自1999年起，“费舍尔时钟”模式下的“官方FIDE数字国际象棋计时器”（图3）已在欧洲和世界国际象棋团体锦标赛中使用。 官方手表还提供其他同样有趣的模式。 总共有12个，下面讨论主要的。
时间延迟（“延迟时钟”，Andante）——在对手之一做出每一步之后，对手的时间倒计时不会立即开始，而是延迟，例如5秒。 如果玩家在这段时间内设法采取行动，他的时钟将不会改变指示。未使用的奖励时间不会累积，因此玩“超快”不会带来任何优势。 这一规定在美国国家国际象棋联合会（USCF）主办的锦标赛中很常见。 零延迟，计时与传统的机械国际象棋时钟没有什么不同。 “有延迟的时钟”的缺点是在相当快的游戏中它们的读数不变。 对于玩家来说，这会不由自主地与手表机械装置的故障联系在一起。 添加时间而不累积（“布朗斯坦时钟”，Adagio）是一种与上面讨论的模式等效的模式，但时间不是在移动之前添加，而是在移动之后添加（箭头向后移动）。 如果在“添加”到期之前进行了新的移动，然后再给出另一移动，时钟将自动返回到原始状态，而不进行添加。 该方法是由苏联大师 D. Bronstein 在 70 年代提出的。 从心理上来说，“布朗斯坦时钟”比“延迟时钟”更有吸引力，因为它的读数不断变化，让棋手相信该机制正在发挥作用。 累积时间增量（“费舍尔时钟”、“国际棋联时钟”、奖金、累进）- 类似于“布朗斯坦时钟”的算法，但累积未使用的奖金时间。 每次移动后的时间都会增加一定的秒数，无论玩家对这一移动的思考程度如何。 一系列“超快速”的动作可以积累足够的时间来进行长时间的仓位分析。 这是好还是坏——国际象棋理论家至今仍在争论。 辅助模式（“欢乐时光”、“沙漏”、“锣”）使 ESHCh 对消费者有吸引力。 至少制造商是这么认为的。 事实上，在一场严肃的比赛之后，你可以放松下来并进行比赛，例如，在一种模式下，花在思考动作上的时间会自动添加到对手身上。 另一种辅助模式“锣”可以追溯到上世纪30年代，当时进行的是集体比赛，所有参赛者同时进行比赛。 每一招都有严格的思考时间，通过真锣的敲响，立即告知大家自己的动作即将结束。 棋手在锣前连续几次未能下棋，就被视为失败者。 机械表的指针“来回”旋转是非常困难的。 因此，只有在电子学的帮助下才有可能成功地实现时间控制的新原理。 于是，在费舍尔的帮助下，ESH 获得了“重生”。 根据现行的国际棋联规则，目前国际锦标赛只能使用 ESH 进行。 通常，前 40 步棋按照通常的时间控制进行，然后打开“费舍尔时钟”。 许多国家国际象棋联合会，包括俄罗斯国际象棋联合会，正在系统地用电子时钟取代机械时钟。 不幸的是，由于“FIDE时钟”的成本高昂，这些计划还远未完成。 作为 ESC 的替代方案，您可以在互联网上找到许多将个人计算机变成国际象棋时钟的程序。 在免费的中，最著名的是[6-8]。 它们的共同缺点是：只有数字时间指示，模仿使用传统键盘按下时钟按钮。 它放置在棋盘的一侧，一个玩家使用 ESC 键，另一个玩家使用 ENTER。 实践表明，对于一些表现力特别强的棋手来说，在下“闪电战”时，标准电脑键盘的力度显然是不够的。 数字时间显示使得在时间困难时玩起来非常困难。 在不分散棋盘注意力的情况下，用余光观察剩余秒数是极其困难的；人们立即会想到普通国际象棋时钟的方便旗子。 因此，除了屏幕上的数字之外，还需要一个“模拟”指示器。 例如，如程序[9]中，在初始状态下，在监视器屏幕上可以看到两个绿色圆圈转盘。 随着每个玩家花费时间，蓝色区域会在表盘上生长。 当其中一个转盘完全变成蓝色时，游戏结束。 如果我们以类似的指示方法为基础，添加数字指示方法，提供现代时间跟踪模式，使用额外的足够耐用和方便的按钮进行控制的能力，我们将得到不逊色于官方的 EShCh 。 上图。 4和图。 图 5 显示了最简单的方案，根据该方案，两个外部按钮（每个对手一个）可以分别连接到计算机的 LPT 或 COM 端口连接器。 1 ... 2 mA 的电流将流过按钮 SB2 和 SB5 的触点，按下时闭合。 这个值可以认为是最优的。 值越大，触点会很快烧坏，值越小，由于接触电阻不稳定，导致工作不可靠的概率增大。
按钮既可以放置在一般情况下，也可以放置在两个单独的盒子中，连接线的长度可达几米。 一种选择是使用两只计算机“鼠标”，即使它们有故障。 在每个按键中，所有可用按键的触点都是并联连接的，这样您无需看就能按下任何一个按键。 其余的“馅料”没有使用。 为了使结构机械稳定，橡胶球被移除。 只有一个缺点 - 按下按钮的“非国际象棋”方式（尽管有人会认为这是一个优点）。 上图。 图6显示了更复杂的远程按钮块(BVK)的图。 其细节位于标准的“Yantar”国际象棋时钟内，其时钟和按钮机构未经过任何改动。 由于使用了手表中现有按钮位置的非接触式光学传感器，这才成为可能。 传感器由发光二极管BI1、BI2和双光电晶体管BL1、BL2组成。
插座 XS1 BVK 可以连接到计算机的并行端口和串行端口。 根据图 7 所示的图表制作合适的电缆就足够了。 8（至 LPT 端口）或图 XNUMX 中。 XNUMX（至 COM 端口）。
如图所示。 5 和 8 插座 XS1 (DB-9F) 与现代计算机中安装的 COM9 端口的插头 DB-1M 连接。 COM2口通常配备DB-25M插头，其针脚分配略有不同。 用于老式计算机串行和并行端口的连接器主要在苏联制造，种类繁多。 东德和波兰。 在所有这些情况下，BVK 都必须连接到计算机连接器，重点关注图中所示的端口线名称。 让我们回到图。 6. 通过发光 LED VI 和 BI2 的电流由电阻器 R1 和 R4（连接到 LPT 时）或 R1-R4（连接到 COM 时）设置。 发射器及其相应的光电探测器（BL1、BL2）的定位方式使得它们之间的光学连接在适当的位置被国际象棋时钟的按钮机构的摇杆中断。 例如，当按下右侧按钮时，BI1-BL1不应连接，组件BL1的光电晶体管应闭合。 当按下两个按钮时（时钟完全停止），两个组件（BL1 和 BL2）的光电晶体管都会点亮并打开。 实验表明，光学传感器的信号仅在发射器和光电探测器之间的距离非常小时就达到足以直接供应到计算机端口的输入的幅度。 因此，在BVK中，提供了传感器信号的放大器-反相器-晶体管VT1和VT2。 当连接到 COM 端口时，它们的集电极负载是电阻器 R7 和 R8。 LPT 端口不需要终端电阻。 二极管 VD1 - 保护，以防 COM 端口的 RTS 和 DTR 线上电压反转。 BVK 组装在尺寸为 95x15x1 mm 的玻璃纤维板上。 如图所示。 如图9所示，该板(4)从内部粘到Yantar表壳的上壁上。 所有部件和印刷导体均位于电路板的自由侧。 光学传感器85位于其相对端，彼此相距约2mm，并且靠近相应的按钮3。发射二极管和与其一起工作的光电晶体管组件之间的距离为6...8mm。 BVK 的其他元件以不干扰摇臂 1 行程的方式安装在板上。
插座XS1安装在表壳的可拆卸后壁上，并通过线束4连接到板5。由于板上空间不足，VD1二极管和电阻器R1、R4直接焊接到插座触点上。 在 BVK 中，设计为仅连接到 LPT 端口，因此可以不安装二极管 VD1 和电阻器 R2、R3、R7、R8。 光学传感器的元件——发光二极管和光电晶体管——取自计算机“小鼠”Genius Easy Mouse。 当用其他类型“小鼠”的类似器件替换它们时，您可能需要选择电阻值：R1-R4 将通过发光二极管的电流设置为 4 ... 8 mA，R5、R6 以实现可靠运行的传感器。 二极管VD1和晶体管VT1、VT2——任意小。 所有电阻器 - MLT-0,125。 通过相应地更换 XP9 电缆插头，可以将 DB-101F 插座替换为 SNP9-1G 或另一种适合触点数量和尺寸的插座（见图 7 和 8）。 与任何所述的按钮面板或 BVK 一起，该程序电子棋钟”。对于那些对其工作算法细节感兴趣的人，还有 C 语言的源文本。 该程序是为 MS DOS 操作系统和 VGA 视频适配器（峰值 640x480）开发的，它允许您在最“古老”的计算机上运行它，这些计算机经常在壁橱里积满灰尘。 可以在Windows下以DOS模拟模式工作。 启动后立即告诉程序如何控制时钟（按钮、光学传感器、计算机键盘上的 ESC 和 ENTER 键）、按钮或 BVK 连接到哪个端口（LPT1、LPT2、COM1、COM2）并选择时间控制模式（带延迟的时钟、“布朗斯坦时钟”、“费舍尔时钟”、沙漏）。 剩下的就是设置分配给每个玩家整个游戏的时间，并指出延迟或增加的时间量。 计算机会伴随所有设置模式的操作并附有提示。 程序主界面，如图所示。 10包含两个圆形表盘。
倒计时以模拟方式（所用时间 - 白色和黄色部分，剩余时间 - 紫色部分）和数字方式进行。 屏幕顶部的显示屏显示当前时间 - 计算机内部时钟的读数。 使用5键，可以暂时停止和重新启动棋钟。 通过按7键，您可以纠正任何玩家的移动计数器的值（显示在屏幕的下角）。 如果误按了手表按钮，则可能需要执行此操作。 当玩家的时间还剩不到 1 分钟时，屏幕底部的表盘下方就会出现一个白色的“最后一英里”条，并逐渐填充为蓝色。 正是在这一点上，他们受到了时间压力的引导。 根据国际棋联规则，双方时钟停止、声音信号和屏幕上的“停止”字样表明时间已到。 当“旗帜”几乎同时落下时，机械时钟游戏中固有的无法确定获胜者的问题就被消除了，无论棋盘上的位置如何，裁判都会记录平局。 基于计算机的 ESCH 也可用于其他游戏：跳棋、桥牌、围棋、连珠。 文学
作者：S.Ryumik，乌克兰切尔尼戈夫
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