发明创造名称：一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统和方法
外观设计名称：
决定号：193907
决定日：2019-10-31
委内编号：1F255948
优先权日：
申请（专利）号：201510165548.6
申请日：2015-04-09
复审请求人：福建工程学院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘宏磊
合议组组长：柯静洁
参审员：刘士奎
国际分类号：G09B23/18
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为本领域最接近现有技术的对比文件相比存在区别特征，但这些区别特征中一部分已被另一对比文件公开，其余属于本领域的惯用技术手段，且该惯用技术手段的使用未产生任何意料不到的技术效果，则该权利要求所限定的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510165548.6、名称为“一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统和方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请的申请日为2015年04月09日，公开日为2015年07月15日，申请人为福建工程学院。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年01月22日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-7不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定引用如下对比文件：
对比文件1：CN102542886A，公开日期为2012年07月04日；
对比文件3：CN103065529A，公开日期为2013年04月24日。
驳回决定所依据的文本为申请日2015年04月09日提交的说明书及附图、摘要及摘要附图、权利要求第1-7项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，包括一电源、一计算机、一设有显示屏的单片机系统、至少一可编程逻辑器件以及一数字电路实验箱，所述电源为所述单片机系统、可编程逻辑器件以及数字电路实验箱供电，所述数字电路实验箱包括复数个仿真芯片插座，所述可编程逻辑器件上的输入/输出引脚与所述仿真芯片插座的引脚相连接，且连接的关系为一一对应连接，其连接的数量由仿真芯片插座的数量决定；所述计算机连接所述单片机系统，所述单片机系统连接所述可编程逻辑器件。
2. 根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，所述可编程逻辑器件为FPGA芯片或CPLD芯片。
3. 根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，所述单片机系统还包括一单片机最小系统、一Flash存储器以及复数个按键，所述Flash存储器、显示屏以及复数个按键均连接至所述单片机最小系统，所述单片机最小系统分别连接所述计算机和所述可编程逻辑器件。
4. 根据权利要求1所述的一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，所述数字电路实验箱还包括数码管、逻辑开关、脉冲信号模块、按键、蜂鸣器以及指示灯。
5. 一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验方法，其特征在于，该实验方法是基于权利要求1所述的基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统实现的，先对各仿真芯片插座进行编号，然后执行如下步骤：
步骤1、在计算机上，选择需要使用的仿真芯片插座的编号；
步骤2、在计算机上，为各个所选编号对应的仿真芯片插座确定一个对应的仿真芯片的型号，而后由计算机生成各所述型号的仿真芯片的分配信息，并自动生成各所述型号的仿真芯片与可编程逻辑器件的引脚对照表；
步骤3、在计算机上，通过支持FPGA/CPLD开发的软件，采用电路原理图输入的方式，输入所述各所述型号的仿真芯片；
步骤4、在计算机上，通过所述软件，根据步骤2产生的所述引脚对照表，将电路原理图上的对应各型号的仿真芯片，锁定在所述可编程逻辑器件的引脚上，并经过所述软件的编译、转换，生成能下载的配置数据；
步骤5，计算机通过RS232总线，将所述分配信息及所述配置数据，发送给单片机系统，由单片机系统实现对所述可编程逻辑器件的编程，同时，单片机系统将仿真芯片的信息显示在显示屏上；
步骤6，学生根据所述显示屏的显示，使用对应的仿真芯片插座，即可完成实际的数字电子技术实验。
6. 根据权利要求5所述的一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验方法，其特征在于，所述步骤2中生成的分配信息、引脚对照表以及步骤4所生成的配置数据，均以工程文件的形式保存，当下次需要使用相同的实验芯片组合时，可以直接调用。
7. 根据权利要求5所述的一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验方法，其特征在于，所述可编程逻辑器件为FPGA芯片或CPLD芯片。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1的区别在于，权利要求1对芯片进行仿真的是可编程逻辑器件，而对比文件1采用的是DSP。权利要求1还包括电源、计算机、设有显示屏的单片机系统、数字电路实验箱，仿真芯片插座设置在数字电路实验箱中，单片机系统连接可编程逻辑器件。对于上述区别特征，对比文件3公开了数字电路实验箱，给出了采用FPGA对芯片进行仿真的启示，其余特征为本领域的惯用技术手段，因此权利要求1不具备创造性；权利要求5与对比文件1的进一步区别还在于该权利要求步骤3-5所限定的特征，而这些特征是计算机通过单片机对FPGA编程的常见步骤，因此权利要求5也不具备创造性；权利要求2-4、6-7的附加技术特征中，部分已被对比文件3公开，部分为本领域的惯用技术手段，因此上述权利要求也不具备创造性。
申请人福建工程学院（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年07月06日向国家知识产权局提出了复审请求，并提交了权利要求书的全文修改替换页，其中将权利要求3的附加技术特征加入权利要求1中，并在权利要求1中加入了说明书中的特征“复数个按键用于选择和查看当前的仿真芯片的组合，单片机系统根据按键控制显示屏，并确认所选择的仿真芯片组合”。修改后的权利要求书共包括6项权利要求，其中独立权利要求1的具体内容如下：
“1. 一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，包括一电源、一计算机、一设有显示屏的单片机系统、至少一可编程逻辑器件以及一数字电路实验箱，所述电源为所述单片机系统、可编程逻辑器件以及数字电路实验箱供电，所述数字电路实验箱包括复数个仿真芯片插座，所述可编程逻辑器件上的输入/输出引脚与所述仿真芯片插座的引脚相连接，且连接的关系为一一对应连接，其连接的数量由仿真芯片插座的数量决定；所述计算机连接所述单片机系统，所述单片机系统连接所述可编程逻辑器件；所述单片机系统还包括一单片机最小系统、一Flash存储器以及复数个按键，所述Flash存储器、显示屏以及复数个按键均连接至所述单片机最小系统，所述单片机最小系统分别连接所述计算机和所述可编程逻辑器件；复数个按键用于选择和查看当前的仿真芯片的组合，单片机系统根据按键控制显示屏，并确认所选择的仿真芯片组合。
”
复审请求人认为：（1）本申请采用可编程逻辑器件进行仿真，而对比文件1采用DSP，且本申请可编程逻辑器件的引脚与仿真芯片插座的引脚相连接，且连接关系为一一对应连接；在通过可编程逻辑器件进行配置时，将数字逻辑芯片的电源和接地端作为使能端使用仿真芯片才能正常工作，反接时不能工作；（2）对比文件3利用FPGA的目的不在于模拟成某些具体型号的数字逻辑芯片，只是用于改变与其他功能模块连接关系的一种实现方法，与本发明目的不同；（3）本申请中单片机连接计算机与可编程逻辑器件，且单片机上连接有显示屏和多个按键，可同时模拟多种芯片，利用按键选择和查看芯片组合并在实验过程中显示仿真芯片的信息。为克服收到驳回决定后提出复审时间逾期的问题，复审请求人于2018年07月12日提交了复审程序恢复权利请求书，经形式审查合格，国家知识产权局于2018年07月18日依法受理了该复审请求，并将本案转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年06月20日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1与对比文件1的区别在于（1）权利要求1使用可编程逻辑器件对芯片进行仿真，而对比文件1采用的是DSP；权利要求1还包括计算机、单片机系统、数字电路实验箱以及向上述部件供电的电源，显示屏设于单片机系统中，仿真芯片插座设置在数字电路实验箱中，单片机系统连接可编程逻辑器件；（2）权利要求1的单片机系统包括分别连接计算机和可编程逻辑器件的单片机最小系统，Flash存储器、显示屏和复数个按键与单片机最小系统相连，按键用于选择和查看当前仿真芯片的组合，单片机系统根据按键控制显示屏并确认所选择的仿真芯片组合。其中，区别特征（1）中的大部分特征已被对比文件3公开，而将显示屏设置于单片机外围属于本领域技术人员根据对比文件1公开的内容容易想到的，将器件管脚模块设置在实验箱的控制芯片位置、设置电源、用计算机对单片机编程、通过单片机对FPGA配置等均为本领域的惯用技术手段，区别特征（2）是本领域的常规技术手段，因此权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性；权利要求4与对比文件1的进一步区别还在于该权利要求步骤3-5所限定的特征，而这些特征是计算机通过单片机对FPGA编程的常见步骤，因此权利要求4也不具备创造性；权利要求2-3、5-6的附加技术特征中，部分已被对比文件3公开，部分为本领域的惯用技术手段，因此上述权利要求也不具备创造性。
复审请求人于2019年07月26日提交了意见陈述书和修改的权利要求书，其中在权利要求1中加入了特征“可编程逻辑器件包括：FPGA，且单片机分别控制每一个FPGA的nCEO引脚，从而实现更多仿真芯片”，并删除了权利要求2。修改后的权利要求书共包括5项权利要求，其中独立权利要求1内容如下：
“1. 一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，其特征在于，包括一电源、一计算机、一设有显示屏的单片机系统、至少一可编程逻辑器件以及一数字电路实验箱，所述电源为所述单片机系统、可编程逻辑器件以及数字电路实验箱供电，所述数字电路实验箱包括复数个仿真芯片插座，所述可编程逻辑器件上的输入/输出引脚与所述仿真芯片插座的引脚相连接，且连接的关系为一一对应连接，其连接的数量由仿真芯片插座的数量决定；所述计算机连接所述单片机系统，所述单片机系统连接所述可编程逻辑器件；所述单片机系统还包括一单片机最小系统、一Flash存储器以及复数个按键，所述Flash存储器、显示屏以及复数个按键均连接至所述单片机最小系统，所述单片机最小系统分别连接所述计算机和所述可编程逻辑器件；复数个按键用于选择和查看当前的仿真芯片的组合，单片机系统根据按键控制显示屏，并确认所选择的仿真芯片组合；可编程逻辑器件包括：FPGA，且单片机分别控制每一个FPGA的nCEO引脚，从而实现更多仿真芯片。”
复审请求人认为：（1）权利要求1与对比文件1的区别在于利用可编程逻辑器件实现数字电路试验系统，可编程逻辑器件上的I/O引脚与仿真芯片插座引脚一一对应连接；通过单片机最小系统分别连接计算机和可编程逻辑器件且通过单片机控制多个FPGA，基于这些特征权利要求1解决的问题是减少实际芯片的损耗、教师的实验准备和回收工作以及仿真更多芯片。对比文件1只能实现一种数字电路的模拟，无法实现74系列芯片及同时实现多种复杂芯片的模拟；对比文件3的目的与本申请不同，其不是为了模拟数字逻辑芯片，也没有公开通过FPGA同时实现多种数字逻辑芯片的模拟。本申请通过单片机分别控制FPGA，每个FPGA均可以模拟多个74系列芯片。（2）本申请中单片机上连接有显示屏和多个按键，利用按键选择和查看芯片组合并在实验过程中显示仿真芯片的信息，使学生能够根据信息正确使用对应的仿真芯片插座。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
在复审程序中，复审请求人最终于2019年07月26日提交了权利要求第1-5项的修改替换页，经审查，其中所作的修改符合专利法第33条的规定。因此，本决定以申请日2015年04月09日提交的说明书及附图、摘要及摘要附图，以及2019年07月26日提交的权利要求第1-5项为基础作出。
2、有关创造性的问题
创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果一项权利要求与作为本领域最接近现有技术的对比文件相比存在区别特征，但这些区别特征中一部分已被另一对比文件公开，其余属于本领域的惯用技术手段，且该惯用技术手段的使用未产生任何意料不到的技术效果，则该权利要求所限定的技术方案不具备突出的实质性特点和显著的进步，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
具体到本案：
1、权利要求1请求保护一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验系统，对比文件1公开了一种数字逻辑器件预置型数字电路实验装置，并具体公开了以下技术特征（参见对比文件1说明书第29-36段、图1-4）：所述装置包括DSP3、多个器件管脚模块1、通信接口5、信号发生器2、预置实验开关4，DSP与多个器件管脚模块连接，DSP与液晶显示器连接，显示数字逻辑器件或自定义器件的型号和图形；装置启动时，DSP根据预置实验开关的状态确定实验编号并查找到相应的逻辑关系图，根据所述逻辑关系图配置对应器件管脚模块状态定义，然后DSP根据每个器件管脚模块预置的逻辑关系，作相应的逻辑运算和输出。所述器件管脚模块包括数字逻辑器件引脚、液晶显示器、双向门电路和状态锁存器，数字逻辑器件引脚通过双向门电路与DSP连接，所述器件管脚模块的管脚图上对应的每个脚与实验所需数字逻辑芯片的管脚具有相同的逻辑特性和输入输出特性，以此仿真数字逻辑芯片，且由此可知DSP的管脚与器件管脚模块的管脚一一对应连接。其中，多个器件管脚模块相当于本申请的仿真芯片插座。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的技术方案相比，其区别特征在于：（1）权利要求1使用可编程逻辑器件对芯片进行仿真，而对比文件1采用的是DSP；权利要求1还包括计算机、单片机系统、数字电路实验箱以及向上述部件供电的电源，显示屏设于单片机系统中，仿真芯片插座设置在数字电路实验箱中，单片机系统连接可编程逻辑器件；（2）权利要求1的单片机系统包括分别连接计算机和可编程逻辑器件的单片机最小系统，Flash存储器、显示屏和复数个按键与单片机最小系统相连，按键用于选择和查看当前仿真芯片的组合，单片机系统根据按键控制显示屏并确认所选择的仿真芯片组合，可编程逻辑器件包括FPGA，单片机控制每个FPGA的nCEO引脚以实现更多仿真芯片。
基于该区别特征可以确定，权利要求1要解决的技术问题是采用何种器件对多种芯片进行仿真和如何对仿真信息进行配置，及提供相关的实验箱、电源和信息显示。
对于区别特征（1），对比文件3公开了一种电路动态重组EDA综合实验系统（参见对比文件3说明书第19-26段、图1-3），该系统包括单片机模块、可编程逻辑器件、基本外设、扩展接口、动态充足电路、信号产生和测量模块，所述动态重组电路采用FPGA芯片实现，通过动态重组电路实现这些模块的间接连接。该系统通过HDL语言描述，在FPGA芯片内构建一个数字器件库，模拟74系列和其他数字逻辑芯片的功能。即对比文件3给出了采用FPGA对实验所需芯片进行仿真的技术启示，本领域技术人员根据该启示容易想到将结合于对比文件1中并替代对比文件1中的DSP，以提高实验装置的适用性。此外，为进一步提高实验系统的应用范围，本领域技术人员容易想到设置多个DSP芯片来分别连接各器件引脚模块以实现对多个芯片的同时模拟。对比文件3还公开了常用的外设资源，其相当于数字电路实验箱。同时，在对比文件1已经公开了通过液晶显示器对仿真数字逻辑芯片信息进行显示的基础上，本领域技术人员容易想到根据需要调整其设置位置，例如将其设置在其他控制芯片例如单片机外围。为了使用仿真芯片进行数字电路实验而将器件管脚模块设置在数字电路实验箱的控制芯片位置是本领域的常规技术手段，而实验系统中设置电源为各部件供电、采用计算机对单片机进行编程、通过单片机对FPGA进行配置都是本领域的惯用手段。
对于区别特征（2），其所限定的由最小系统、Flash以及按键等组成的单片机系统及其连接关系是本领域中所常见常用的，使用按键来选择仿真芯片组合也属于其常规使用方式。
也就是说，在对比文件1的基础上结合对比文件3和本领域的公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求1请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
对于复审请求人的意见陈述，合议组认为：
（1）首先，对比文件1的发明目的旨在解决实验中改变实验内容时，采用更换芯片的方式有使用局限性大、实验内容固定、器件损坏率高、各种信号逻辑器件及数量储备量大的问题，这与本申请的发明目的相同，且如图2所示，其明显能够实现对74系列芯片的模拟；其次，对比文件1中DSP与器件管脚之间虽非直接连接，但根据其公开的内容可知，DSP与器件管脚之间也是对应连接的，其连接方式属于电路工艺问题，而通过合适的转换电路进行连接还是直接连接，本领域技术人员能够根据公知的芯片和器件的电气特性作出常规选择，当将对比文件3与对比文件1结合，以FPGA替换DSP连接到电路中时，本领域技术人员容易做出将FPGA的引脚与器件管脚直接一一对应连接的选择。对比文件3的FPGA芯片按功能控制动态重组电路与其他模块及其他模块之间的不同连接方式，并把所有连接方式存储起来，提供切换参数给配置模块，同时FPGA芯片内构件数字器件库，提供通用数字芯片模拟功能，即用户可以根据模块提供的配置界面对FPGA模拟的芯片进行选择，对外表现出FPGA对于数字芯片的模拟，也就是说其给出了采用FPGA模拟逻辑芯片的启示，且由于其能够给整个实验平台提供更丰富的器件资源库，使得本领域技术人员有动机将其与对比文件1结合，替换对比文件1中的DSP。
此外，对比文件1中公开了器件管脚模块1设置有多个，而且本领域技术人员知道，在实验中同时用到多个芯片是经常出现的情况，且以单片机对多个可编程逻辑器件进行控制属于本领域的常规技术手段，因而在此基础上，设置多个FPGA分别连接仿真芯片插座，再以单片机对各个FPGA进行控制以同时实现对多个芯片的模拟从而提高实验箱的应用范围，对本领域技术人员来说是不难想到的。
（2）对比文件1已公开了使用液晶显示器来显示所模拟的数字逻辑器件或自定义器件的型号和图形等信息，在此基础上，在对多个芯片器件进行模拟的情况下，设置按键来选择芯片组合并进行显示等是本领域技术人员容易想到的常规技术手段，其并没有产生预料不到的技术效果。
因此，复审请求人的意见不能接受。
2、权利要求2对权利要求1做了进一步限定，数码管、按键、发光二极管（可以作为指示灯）已被对比文件3所公开，其余部件也是常见的数字电路实验箱的组成部件，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求3请求保护一种基于可编程逻辑器件的数字电路实验方法，其基于权利要求1所述的实验系统，结合上述对权利要求1的评述，对比文件1还公开了（参见对比文件1说明书第29-36段、图1-4）：将每个实验需要用到的器件建立逻辑关系的数据库作为预置实验配置保存，并通过预置实验开关选择实验编号，DSP通过预置实验开关的状态确定实验编号，查找到该变化的对应数据库，读取逻辑关系图，根据逻辑关系图配置对于器件管脚模块状态定义，相当于权利要求3的步骤1、2，隐含公开了学生根据显示屏的显示，利用器件管脚模块完成实际的数字电子技术实验，即权利要求3的步骤6。
权利要求3与对比文件1的进一步区别在于：对比文件1没有公开权利要求3的步骤3-5。但在本领域，用电路原理图输入方式输入所述的仿真芯片，再编译转换下载引脚配置数据并发送给单片机系统，由单片机对可编程逻辑器件进行编程均为FPGA编程的常见步骤，同时对比文件1已经公开了DSP的液晶显示器对仿真数字逻辑芯片信息进行显示，本领域技术人员根据需要很容易将该显示屏设置在其他控制芯片例如单片机上。
由此可见，在对比文件1的基础上结合对比文件3和本领域的惯用手段得到权利要求3请求保护的技术方案，对本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求3请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款所规定的创造性。
4、权利要求4对权利要求3做了进一步限定，其限定的将配置相关数据保存为工程文件以备调用是本领域的惯用手段。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该权利要求也不具备创造性。
5、权利要求5对权利要求4做了进一步限定，FPGA已被对比文件3公开，CPLD也是本领域常用的可以模拟其他数字逻辑信号的器件。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该权利要求也不具备创造性。
综上，本申请的权利要求1-5均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年01月22日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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