赛博军棋:让电路当裁判的电子军棋 PCB 设计

在模拟集成电路课程中,我们用嘉立创 EDA 从原理图到 Layout 完整设计了一款电子军棋——将传统棋类游戏的裁判逻辑做进了 PCB,实现棋子自动比大小、自动决定先后手。该项目获满分且全班第一。
一、想法从何而来?
军棋的暗棋玩法有一个痛点:两子对碰后需要第三方(裁判)查看大小才能判定胜负。如果只有两个人,要么轮流当裁判(破坏公平),要么翻明棋(失去暗棋乐趣)。
能不能让电路来当裁判?于是有了赛博军棋——每枚棋子底部有电子触点,接触棋盘时自动比较等级,LED 直接显示胜负结果。两个人在任何地方都能开局,完全不需要第三个人。
二、核心设计:电阻编码自动比大小
思路很简单:每枚棋子底部焊接不同阻值的电阻,用电阻值编码棋子等级。

| 棋子等级 | 编码电阻 | 棋子等级 | 编码电阻 |
|---|---|---|---|
| 工兵 | 5 kΩ | 团长 | 16.9 kΩ |
| 排长 | 7.5 kΩ | 旅长 | 24.3 kΩ |
| 连长 | 10 kΩ | 师长 | 30 kΩ |
| 营长 | 13 kΩ | 军长 / 司令 | 42.2 kΩ |
| 地雷 (60.4 kΩ,仅被工兵克) | 炸弹 (7.5 MΩ,与任何棋子同归于尽) | ||

棋盘上有一个比较器电路:两枚棋子接触棋盘时,电路读取双方电阻值 → 比较大小 → LED 指示胜负。同时还有一个逻辑电路自动判定先后手。

三、从原理图到成品
整个设计流程在嘉立创 EDA 中完成:
- 原理图设计:比大小电路(比较器 + 电阻网络)和先后手电路(D 触发器 + LED 驱动)两部分独立设计
- PCB Layout:棋盘采用军棋标准棋盘格局,在行营/兵站位置布置电子触点;棋子底面使用铜片做接触式接口,无需拔插
- Gerber 出图:分别导出棋盘、棋子底面、棋子正面三组 Gerber 文件,交付 PCB 打样
棋子设计上特别注意了使用体验:底面采用接触式铜片而非插针,按下即导通、抬起即断开,操作流畅自然。正面丝印标注等级,方便识别。
四、特色与收获
将传统游戏规则"编译"为电路逻辑,是这个项目最有趣的地方。军棋的等级链(司令 > 军长 > … > 工兵)天然映射为电阻值大小的线性比较;炸弹的特殊规则(与任何棋子同归于尽)通过极高阻值(7.5MΩ)触发特殊判据;地雷的部分免疫性(仅被工兵克)则用阻值区间判断实现。
这不仅是一次 PCB 设计练习,更是对模拟电路在真实场景中如何解决问题的完整思考——从需求分析、方案选型、原理图设计到 Layout 布局、BOM 整理、Gerber 导出,完整走通了硬件产品化的全流程。
项目采用嘉立创 EDA 设计,Gerber 文件和 BOM 表已整理归档,可直接用于复刻。
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