可自動識別的拼插益智玩具裝置的製作方法

2023-07-11 20:47:11

專利名稱：可自動識別的拼插益智玩具裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種拼插玩具裝置，特別涉及適用於兒童遊戲的可自動識別的拼插益智玩具裝置。屬於玩具技術領域。
背景技術：
一般在傳統的兒童教育中大都採用圖書、模型和模具等形式對孩子進行教育、引導和啟發。現今，隨著社會的發展，各種兒童教育工具層出不窮，但是無論何種教育方式，多多少少都不能擺脫簡單直觀的教學方式。由於舊的玩具存在很多缺陷，漸漸被新型玩具所替代。而新型益智類玩具的出現更有利於教學效果而被廣泛採用。其中，拼插類玩具也是益智類玩具的典型代表。傳統拼插玩具可以很好地鍛鍊兒童的動手能力，拼插遊戲有利於發展幼兒小肌肉的力量與靈活性，培養幼兒對色彩、形狀、空間位置等要素的準確感受和表達能力，促進想像力與創造力的發展，是一種為兒童喜愛的益智玩具，但由於機械結構的限制，只有簡單的插拔功能，缺乏更多的內容和表現形式。傳統的拼插玩具可以實現拼插件的插拔，可以拼插組成各種各樣的圖形，但拼插的結果只能通過與示例圖案的對比實現，缺乏互動性和成就感，不容易激發兒童的拼插樂趣。
發明內容本實用新型是鑑於上述問題而完成的，其目的是在於提供一種可自動識別的拼插益智玩具裝置。該裝置作為一種教學和玩具娛樂工具，既能夠寓教於樂又能夠開發潛能，通過拼插的真實模型配合各種針對性的遊戲能夠靈活地應用於兒童教育活動中，全方位地開發兒童的大腦思維，拓展學習能力。本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其中包括拼插件，由插件頭和插件插柱構成；拼插板，包括由多個拼插孔組成的拼插區，在上述拼插區中，設置有與各個上述拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線，並且在各個上述拼插孔的內部安裝一個電子開關，上述電子開關與一個二極體串聯連接在與該拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線之間； 在上述拼插區周圍設置的、與上述拼插孔的排列相對應地排列的LED指示燈；和控制按鍵； 和電路部分，包括微處理器；以及分別與上述微處理器連接的上述拼插區、LED指示燈模塊、聲音輸出模塊、內部存儲模塊、電源模塊、輸入接口和背光控制模塊。此外，根據本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其中，上述電路部分還包括分別與上述微處理器連接的上述USB接口模塊、上述外部存儲裝置接口、上述選書接口模塊。此外，根據本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其中，上述拼插件包括單體拼插件和模塊拼插件，上述單體拼插件和模塊拼插件由導光性材料構成。此外，根據本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其中，上述微處理器對
3上述拼插區採用掃描方式檢測將上述拼插區中橫掃描線作為輸入口直接與上述微處理器連接，將縱掃描線分別由三個74HC138解碼器進行控制。此外，根據本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其中，在上述拼插板上還設置有用於讀取選書卡的選書卡槽。根據本實用新型，能夠對拼插區域進行有效地掃描識別，由此不僅能夠對插拔動作做出判斷和聲光提示，還能夠在拼插全部完成後提供更多的聲音內容。此外，能夠利用背光技術讓拼插圖案光彩照人，並且能夠實現模塊化操作。與傳統拼插玩具裝置相比，本實用新型通過將拼插結構與電子掃描部分結合實現了對拼插區域的自動識別。傳統的鍵盤掃描方式只能對單鍵或最多幾個組合鍵進行識別， 而本實用新型採用二極體隔離技術實現了對多個拼插件的掃描識別，通過有限的I/O接口和相對低廉的硬體成本實現了多插點識別。此外，具有單體拼插件和模塊拼插件，通過特定的識別算法，能夠進行準確識別，使得模塊化拼插成為可能。

圖1為表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的的電路框圖。圖2為表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的外觀示意圖，其中圖 (a)為俯視圖，圖(b)為側視圖。圖3為表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的拼插件的示意圖，其中圖(a)為單體拼插件示意圖，圖(b)為模塊拼插件的示意圖。圖4表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的解碼器控制電路。圖5表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的掃描陣列的電路。圖6表示本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的LED指示燈的電路。附圖標記說明1-微處理器；2-拼插區；3-LED指示燈模塊；4_聲音輸出模塊；5_計算機；6-USB 接口模塊；7-外部存儲裝置接口 ；8-存儲卡；9-選書卡；10-選書接口模塊；11-內部存儲模塊；12-電源模塊；13-電源；14-輸入接口 ； 15-背光控制模塊；16-拼插孔；18-LED指示燈；19-按鍵；20-USB接口 ；21-MicroSD讀卡器；22-選書卡讀取器；23-聲音輸出裝置； 24-電源；25-單體拼插件頭；26-單體拼插件插柱；27-模塊拼插件頭；28-模塊拼插件插柱；29-74HC138解碼器；30-移位寄存器；31-三極體。
具體實施方式
以下，為結合附圖對本實用新型的實施方式進行說明。圖1所示為本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的電路框圖。在本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置中，電路部分可包括微處理器 1 ；以及分別與微處理器1連接的拼插區2、LED指示燈模塊3、聲音輸出模塊4、USB接口模塊6、外部存儲裝置接口 7、選書接口模塊10、內部存儲模塊11、電源模塊12、輸入接口 14和背光控制模塊15。其中，由微型處理器1、電源模塊12、內部存儲模塊11和輸入接口 14構成控制部分。[0025]微處理器1通過LED指示燈模塊3控制拼插區2中的LED指示燈18 (參照圖2) 的點亮或者熄滅。微處理器1通過聲音輸出模塊4輸出來自內部存儲模塊11中的聲音數據，或者經由外部存儲裝置接口 7輸出來自存儲卡8中的聲音數據。微處理器1作為控制部分的核心，通過USB接口模塊6與外部的計算機5連接，用於將需要的數據傳輸到拼插益智玩具裝置中。微處理器1經由外部存儲裝置接口 7讀取外部存儲裝置例如存儲卡8中的聲音或規定結構的數據。微處理器1經由選書接口模塊10讀取選書卡9，根據選書卡9中的數據確定使用哪本書的數據。微處理器1通過背光控制模塊15來控制拼插區2中的背光指示燈的點亮或者關閉。電源模塊12為本裝置的整體提供電源，本裝置中可以採用AA電池作為供電電源。 內部存儲模塊11與微處理器1相連接，用於保存內部聲音數據或者規定格式的數據。輸入接口 14與微處理器1相連接，用於接收拼插區2中的按鍵19的控制指令信號。圖2所示為可自動識別的拼插益智玩具裝置中的拼插板的結構。圖2(a)所示該拼插板的俯視圖，如圖所示，該拼插板中包括例如以橫向為15排和縱向為M列的方式排列的拼插孔16組成的拼插區2 ；與拼插孔16的排列相對應地排列成橫向M個且縱向15個的LED指示燈18 ；和控制按鍵19。具體而言，拼插孔16用於將單體拼插件和模塊拼插件插入拼插板，LED指示燈18用於指示拼插時的坐標位置，控制按鍵 19經由輸入接口 14與微處理器1相連接，用於執行來自微處理器1的讀取或者播放等指令。拼插區2內還均勻分布有LED背光，微處理器1可以在掃描拼插件的情況下有選擇地點亮這些LED背光，在拼插件本身由具有導光性的材料製成的情況下，拼插件也隨之發光。 此外，拼插板上還可以設置選書卡槽，將不同的選書卡插入該選書卡槽後可進行相應書籍的拼插操作。圖2(b)所示拼插板的側視圖，如圖所示，設置有USB接口 20、MicroSD讀卡器21、 選書卡讀取器22、聲音輸出裝置23和電源24。USB接口 20與USB接口模塊6相連接，用於與外部計算機5進行通信。MicroSD讀卡器21用於讀取MicroSD存儲卡等記憶裝置。選書卡讀取器22用於讀取選書卡9。聲音輸出裝置23用於輸出聲音數據，通常來說聲音輸出裝置23可以採用喇叭等發聲設備。電源M既可以採用3節AA電池作為供電電源，也可以採用外部電源通過變壓器來供電。圖3所示為可自動識別的拼插益智玩具裝置中的拼插件的結構示意圖。圖3(a) 所示為單體拼插件的結構，如圖所示，該單體拼插件由單體拼插件頭25和單體拼插件插柱 26組成。單體拼插件頭25與位於其下方的單體拼插件插柱沈連接，單體拼插件插柱沈能夠全部插入到拼插區2中的拼插孔16內。當將多個單體拼插件拼插入拼插區2之後，由於單體拼插件頭25位於拼插孔16的上方，由此組成所期望的圖案或文字。單體拼插件頭25 和單體拼插件插柱26可以由導光性材料製成，拼插區2中的拼插孔16內的LED背光能夠通過該單體拼插件被導向表面。圖3 (b)為模塊拼插件的示意圖，如圖所示，模塊拼插件由模塊拼插件頭27和模塊拼插件插柱觀組成。模塊拼插件頭27與位於下方的模塊拼插件插柱觀連接，模塊拼插件插柱觀能夠全部插入到拼插區2中的拼插孔16內。當將多個模塊拼插件拼插入拼插區2之後，由於模塊拼插件頭27位於拼插孔16的上方，由此組成所期望的圖案或文字。模塊拼插件頭27和單體拼插件插柱觀可以由導光性材料製成，拼插區2中的拼插孔16內的LED背光能夠通過該模塊拼插件被導向表面。此外，如圖3(a)、(b)所示，單體拼插件與模塊拼插件的不同之處可以在於，插柱的數量不同，或者拼插件頭為組合形狀，或者為二者的結合。此外，模塊拼插件可以按照特定的編碼方案(組合規則)組成多種功能模塊，編碼方案能夠提供多種不同的編碼和方向信息，可方便地組成字母、數字或運算符號等。圖4示出了本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的解碼器控制電路。微處理器1對拼插區2的檢測採用掃描的方式將拼插區2中橫向排列的線作為輸入口直接連接微處理器1，將縱向排列的線分別採用三個74HC138解碼器四控制，這樣微處理器1隻使用6個I/O接口就可以控制M條輸出線。由M條輸出線和15條輸入線組成的掃描陣列可實現對整個拼插區2的插拔判斷，為了避免同一條線上的電平幹擾，使用二極體對每一個拼插孔進行隔離。圖5示出了本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的掃描陣列的電路圖。 微處理器1通過I/O接口以掃描的方式對拼插區2進行控制，拼插區2中的每個拼插孔16 內都安裝了一個電子開關，當拼插件插入拼插孔16時會觸動電子開關，由此產生低電平。 此外，為了避免拼插孔16之間的電平衝突，在每個拼插孔16內採用二極體進行了隔離。具體過程如圖5所示，在未進行掃描時，所有輸出線均為高電平，在進行掃描的時候，依次將要掃描的某條輸出線變為低電平，檢測每一條輸入線，當檢測到低電平時，表示輸出為低的那條輸出線和這條輸入線的交叉點上有拼插件插入，以此類推可知整個拼插區 2中的哪些拼插孔內插入有拼插件。圖6示出了本實用新型的可自動識別的拼插益智玩具裝置的LED指示燈的電路。 在本裝置的拼插區2的周邊，在每條線(15條橫線和M條縱線)上都對應一個LED指示燈 18，為了使用更少的I/0接口控制這些LED燈，本裝置採用8位串行輸入和並行輸出的移位寄存器30配合三極體31控制LED的供電。本裝置採用5個移位寄存器30可控制15+ 個LED指示燈18，而總共只使用了 8個I/O接口，其中移位寄存器30的數據位共用一個I/ 0接口，每個時鐘端使用不同的I/O接口。當有拼插件插入或者拔出時，縱橫方向上相應的 LED指示燈18點亮或者熄滅，伴隨有不同的聲音提示。根據本實用新型，在拼插區2中設置電路部分，當拼插件插入拼插區2或從拼插區 2中拔出時均可由微處理器1檢測到，並發出相應的聲音提示，當拼插完成後，能夠立即完成整體判斷，並提供豐富的語音信息.獨特的背光技術和拼插件自身的導光功能能夠讓最終的插圖圖案熠熠生光，增加了拼插遊戲的娛樂性和成就感。本裝置採用的獨特編碼方案的模塊拼插件可以進行模塊化操作，完成字母、數字類的多種組合拼插方式。
權利要求1.一種可自動識別的拼插益智玩具裝置，其特徵在於，包括拼插件，由插件頭和插件插柱構成；拼插板，包括由多個拼插孔組成的拼插區，在所述拼插區中，設置有與各個所述拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線，並且一個電子開關位於各個所述拼插孔的內部，所述電子開關與一個二極體串聯連接在與該拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線之間；在所述拼插區周圍設置的、與所述拼插孔的排列相對應地排列的LED指示燈；和控制按鍵；和電路部分，包括微處理器；以及分別與所述微處理器連接的所述拼插區、LED指示燈模塊、聲音輸出模塊、內部存儲模塊、電源模塊、輸入接口和背光控制模塊。
2.如權利要求1所述的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其特徵在於所述電路部分還包括分別與所述微處理器連接的所述USB接口模塊、所述外部存儲裝置接口、所述選書接口模塊。
3.如權利要求1所述的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其特徵在於所述拼插件包括單體拼插件和模塊拼插件。
4.如權利要求1所述的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其特徵在於所述微處理器對所述拼插區採用掃描方式檢測所述拼插區中橫掃描線直接與所述微處理器連接，縱掃描線分別與三個74HC138解碼器相連接。
5.如權利要求1所述的可自動識別的拼插益智玩具裝置，其特徵在於在所述拼插板上設置有選書卡槽。
專利摘要本實用新型提供一種可自動識別的拼插益智玩具裝置，包括拼插件，由插件頭和插件插柱構成；拼插板，包括由多個拼插孔組成的拼插區，在上述拼插區中，設置有與各個上述拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線，並且在各個上述拼插孔的內部安裝一個電子開關，上述電子開關與一個二極體串聯連接在與該拼插孔對應的橫掃描線和縱掃描線之間；在上述拼插區周圍設置的、與上述拼插孔的排列相對應地排列的LED指示燈；和控制按鍵；和電路部分，包括微處理器；以及分別與上述微處理器連接的上述拼插區、LED指示燈模塊、聲音輸出模塊、內部存儲模塊、電源模塊、輸入接口和背光控制模塊。本實用新型是新型益智類玩具，能夠判斷拼插結果，並提供豐富的語音提示。
文檔編號A63H33/26GK202044787SQ20112017321
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者付立濤, 馮智明, 李衛華, 陳小江 申請人:北京洪恩教育科技股份有限公司