CN102120090B

CN102120090B - 一种电子积木控制模块

Info

Publication number: CN102120090B
Application number: CN 201010017163
Authority: CN
Inventors: 徐志强; 曹伟勋
Original assignee: Wuxi Arx Electronic Co Ltd
Current assignee: Wuxi Arx Electronic Co Ltd
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: CN102120090A

Abstract

一种电子积木控制模块，其包括：一块电路板和安装在电路板上的若干插座、控制芯片及晶振单元，所述电路板为矩形，前述若干插座包括在电路板第一矩形边并排设置的第一插座、第二插座及第三插座；在电路板第二矩形边并排设置的第四插座、电源插入插座及第五插座；在电路板第三矩形边上并排设置的第六插座及一个非同步串列通信口(UART)插座；在第四矩形边设置的一个第七插座；前述控制芯片设置于所述电路板中央；所述若干插座的导电端子与控制芯片的引脚电性连接实现对芯片的输入和输出，晶振单元与芯片配合提供外部时钟信号，在电路板上设置有便于将该电子积木控制模块固定于其他物件上的穿孔。

Description

一种电子积木控制模块

【技术领域】

本发明是关于电子领域。特别是关于一种电子积木的控制模块。

【背景技术】

现有的电子玩具，其通常是包括一些塑料件以及安装于塑料件内的一整块电路板，在电路板上设置各种电子元件实现一定的功能。但这种电子玩具，其整个电路板通常无法拆分，这样，当电子玩具产品的集成电路中的某个单元发生故障时，整个产品即报废，十分浪费。

另外，对于用户来讲，也无法了解该玩具中的电子构件的各个功能单元的结构及功能，特别是对于喜欢动手拆解或拼装玩具的玩家来讲，趣味性不强。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种电子积木控制模块，以方便与其他同类型接口的单一功能性电子积木控制模块通过导线连接，形成各式各样的系统。

本发明采用的技术方案是：

一种电子积木控制模块，其包括：一块电路板和安装在电路板上的若干插座、拨码开关以及控制芯片，特别地：

所述电路板为矩形，前述若干插座包括在电路板第一矩形边并排设置的第一插座、第二插座及第三插座；在电路板第二矩形边并排设置的第四插座、电源插入插座及第五插座；在电路板第三矩形边上并排设置的第六插座及一个非同步串列通信口(UART)插座；在第四矩形边设置的一个第七插座；前述控制芯片设置于所述电路板中央；所述若干插座的导电端子与控制芯片的引脚电性连接实现对芯片的输入和输出，晶振单元与芯片配合提供外部时钟信号，在电路板上设置有便于将该电子积木控制模块固定于其他物件上的穿孔。

进一步地，前述控制芯片采用的是ATMEGA88芯片。

进一步地，前述第一插座包括三个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的PB1引脚、VCC引脚和接地端电性相连。

进一步地，前述第二插座包括四个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、PD3引脚、PB5引脚和GND引脚电性相连；所述第三插座包括四个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、PB4引脚、PB5引脚和GND引脚电性相连。

进一步地，前述第四插座包括三个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、GND引脚和PB3引脚电性相连；所述第五插座包括三个导电端子，通过导电线迹分别于前述控制芯片的VCC引脚、GND引脚和PB2引脚电性相连。

进一步地，前述第六插座包括两个导电端子，一个导电端子通过整流电路后与前述控制芯片的PD2引脚电性相连，另外一个导电端子通过导电线迹与GND引脚电性相连；所述第七插座包括八个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、VCC和GND引脚电性相连。

进一步地，前述电源插座包括两个导电端子，通过导电线迹分别与VCC引脚和GND引脚相连，负责给所述控制芯片供电。

进一步地，前述非同步串列通信口(UART)插座包括三个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的PD0引脚、PD1引脚和GND引脚电性相连；

进一步地，前述电子积木控制模块还包括一个ISP编程插座，所述ISP编程插座包括十个导电端子，通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC、PB3、PB4、PB5、PC6和GND引脚电性相连。

进一步地，前述电子积木控制模块还包括五相拨码开关，所述五相拨码开关包括五个拨码按钮，分别通过导电线迹与前述控制芯片的VCC、PB0、PD4、PD5、PD6和PD7引脚电性相连。

本发明的优点在于，所述的电子积木控制模块具有多种插座，方便利用带相对应插头的导线与其他单一性功能电子积木模块(例如：语音积木块，麦克风积木块、无线积木块、电池盒等)相连，以组成不同功能，不同用途的系统，以便于用户实验，教学等目的，另外本发明的电子积木控制模块上设置有穿孔，可以方便地将电子积木控制模块安装固定于其他物件上。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1，其示出了本发明一种电子积木控制模块的优选实施方式的结构原理图。

图2，其示出了本发明一种电子积木控制模块的中心部分电路图。

图3，其示出了晶振单元与控制芯片之间的对应连接关系。

图4，其示出了第一插座J1与控制芯片之间的对应连接关系。

图5，其示出了第二插座J2与控制芯片之间的对应连接关系。

图6，其示出了第三插座J3与控制芯片之间的对应连接关系。

图7，其示出了第四插座J4与控制芯片之间的对应连接关系。

图8，其示出了第五插座J5与控制芯片之间的对应连接关系。

图9，其示出了第六插座J6与控制芯片之间的对应连接关系。

图10，其示出了第七插座J7与控制芯片之间的对应连接关系。

图11，其示出了电源插座J8与控制芯片之间的对应连接关系。

图12，其示出了非同步串列通信口(UART)插座U与控制芯片之间的对应连接关系。

图13，其示出了ISP编程插座与控制芯片之间的对应连接关系。

图14，其示出了本发明在一个无线门铃发射端的实施示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。很显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不脱离本发明本质和精神的情况下所获得的所有其他实施例，都属于本发明公开和保护的范围。

请参照图1，其示出了本发明一种电子积木控制模块的优选实施方式的结构示意图。

一种电子积木控制模块100，其包括一块矩形电路板11，在矩形电路板11的中央设置有一块控制芯片M。在矩形电路板11的第一矩形边并排设置有第一插座J1、第二插座J2及第三插座J3。在矩形电路板11第二矩形边并排设置有第四插座J4、电源插入插座J8及第五插座J5。在矩形电路板11第三矩形边上并排设置有第六插座J6及一个非同步串列通信口(UART)插座U。在第四矩形边设置有一个第七插座J7。五相拨码开关SW设置于矩形电路板11的第一矩形边的插座与控制芯片M之间，晶振Y设置于矩形电路板11的第二矩形边的插座与控制芯片M之间，ISP编程插座I设置于电路板的第三矩形边的插座与控制芯片之间。前述第一插座J1、第二插座J2、第三插座J3、第四插座J4、第五插座J5、第六插座J6、第七插座J7、电源插座J8、非同步串列通信口(UART)插座U、ISP编程插座I、晶振单元Y以及五相拨码开关SW均通过电路板上的导电线迹与控制芯片相应的引脚电性连接。

在电路板11四个角，有贯穿于电路板的圆形穿孔K1，以便安装。

请参照图2至图13所示，其示出了本发明电子积木控制模块的控制芯片与各单元的电路连接关系。

请参阅图2所示，其显示本发明电子积木控制模块的控制芯片的引脚示意图，其中前述五相拨码开关SW，已经与芯片相连。在本实施方式中，前述控制芯片采用的是ATMEGA88芯片，其包括32个引脚。鉴于该芯片的具体引脚，以及各引脚的功能是熟悉该领域的普通技术人员所熟知的现有技术，本说明书不再一一解释该芯片的各引脚的具体功能。

如图所示，控制芯片的PB0、PD4、PD5、PD6和PD7引脚分别经过阻值为1k的电阻R2、R3、R4、R5以及R6与电源VCC连接。五相拨码开关包括五个按钮，其中五个按钮一端分别连接于控制芯片的PB0、PD4、PD5、PD6和PD7引脚，另一端均接地。以其中一个与控制芯片的PB0引脚连接的按钮为例，当该按钮拨到接地端时，则该按钮使控制芯片的PB0引脚输入信号为0，当该按钮拨到另一端时，该按钮切断控制芯片的PB0引脚与接地之间的连接，则VCC通过电阻R2向控制芯片的PB0引脚输入高电平，则控制芯片的PB0引脚输入信号为1。通过拨动不同按钮则可以实现对控制芯片的PB0、PD4、PD5、PD6和PD7引脚输入不同的信号。

请参照图3，其示出了晶振单元与控制芯片之间的对应连接关系。

图中所示电路，其含有相互串联的电容C4、电容C5以及晶振Y1，其中两个电容的连接端接地，而晶振的两段分别与所述控制模块的PB6/XTAL1、PB7/XTAL2引脚电性相连，该晶振单元与控制芯片相配合负责给所述控制芯片提供外部时钟信号。

下面将结合附图对各插座与前述控制芯片之间的连接关系一一做说明，其中各图中仅用方框示意图各插座的形状，而仅用文字编号代表各插座中的端子。

请参照图4，其示出了第一插座J1与控制芯片之间的对应连接关系。

第一插座J1是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2和导电端子3，导电端子1通过导电线迹和前述控制芯片的PB1引脚电性相连，导电端子2通过导电线迹接地，导电端子3通过导电线迹与电源VCC相连。

请参照图5，其示出了第二插座J2与控制芯片之间的对应连接关系。

第二插座J2是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2、导电端子3和导电端子4，其中导电端子1通过导电线迹接GND，导电端子2通过导电线迹与前述控制芯片的PB5/SCK引脚电性相连，导电端子3通过导电线迹与前述控制芯片的PD3/SER0引脚电性相连，导电端子4通过导电线迹与电源VCC相连。

请参照图6，其示出了第三插座J3与控制芯片之间的对应连接关系。

第三插座J3是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2、导电端子3和导电端子4，其中导电端子1通过导电线迹接GND，导电端子2通过导电线迹与前述控制芯片的PB5/SCK引脚电性相连，导电端子3通过导电线迹与前述控制芯片的PB4/MISO引脚电性相连，导电端子4通过导电线迹与电源VCC相连。

请参照图7，其示出了第四插座J4与控制芯片之间的对应连接关系。

第四插座J4是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2和导电端子3，导电端子1通过导电线迹和前述控制芯片的PB3/MOSI引脚电性相连，导电端子2通过导电线迹与GND相连，导电端子3通过导电线迹与电源VCC相连。

请参照图8，其示出了第五插座J5与控制芯片之间的对应连接关系。

第五插座J5是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2和导电端子3，导电端子1通过导电线迹和前述控制芯片的PB2/SS引脚电性相连，导电端子2通过导电线迹与GND相连，导电端子3通过导电线迹与电源VCC相连。

请参照图9，其示出了第六插座J6与控制芯片之间的对应连接关系。

第六插座J6是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1和导电端子2，导电端子1通过导电线迹接GND，导电端子2通过导电线迹与前述控制芯片的PD2/INT0电性相连，并且还通过一个10K欧姆的电阻与电源VCC相连，以便于整流。

请参照图10，其示出了第七插座J7与控制芯片之间的对应连接关系。

第七插座J7是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2、导电端子3、导电端子4、导电端子5、导电端子6、导电端子7和导电端子8，其中导电端子1通过导电线迹接VCC，导电端子2通过导电线迹接电源GND，导电端子3通过导电线迹与前述控制芯片的PC0引脚电性相连，导电端子4通过导电线迹与前述控制芯片的PC1引脚电性相连，导电端子5通过导电线迹与前述控制芯片的PC2引脚电性相连，导电端子6通过导电线迹与前述控制芯片的PC3引脚电性相连，导电端子7通过导电线迹与前述控制芯片的PC4引脚电性相连，导电端子8通过导电线迹与前述控制芯片的PC5引脚电性相连，

请参照图11，其示出了电源插座J8与控制芯片之间的对应连接关系。

电源插座J8是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1和导电端子2，导电端子1通过导电线迹接GND，导电端子2通过导电线迹接VCC，以便于给整个芯片供电。

请参照图12，其示出了非同步串列通信口(UART)插座U与控制芯片之间的对应连接关系。

非同步串列通信口(UART)插座U是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子1、导电端子2、和导电端子3，导电端子1通过导电线迹与前述控制芯片的PD1/TXD引脚电性相连，导电端子2通过导电线迹接GND，导电端子3通过导电线迹与前述控制芯片的PD0/RXD引脚电性相连。

请参照图13，其示出了ISP编程插座I与控制芯片之间的对应连接关系。

ISP编程插座I是安装在图1所述的电路板11上的，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的十个导电端子，导电端子1通过导电线迹与前述控制芯片的PB3/MOSI引脚电性相连，导电端子2通过导电线迹与VCC相连，导电端子5通过导电线迹与前述控制芯片的PC6/RESET相连，导电端子7通过导电线迹与前述控制芯片的PB5/SCK引脚电性相连，导电端子8接GND，导电端子9通过导电线迹与前述控制芯片的PB4/MISO引脚电性相连，导电端子3、导电端子4、导电端子6、导电端子10悬空。

在一个具体的实施例中，本发明一种电子积木控制模块可以根据使用者输入不同的程序，连接不同的单一功能电子积木块，完成不同的功能，在一个具体的实施例中，第二插座J2、第三插座J3可以接LED流水灯；第四插座J4可以接温度传感器；在另一个实施例中，第五插座J5可以接语音模块的触发端，其中第七插座J7可接无线模块，或者其他类型的模块，第六插座J6则可以接开关按钮模块，总之，按照不同的设计，可以完成不同的功能。

请参照图14，其示出了本发明的电子积木控制模块与其他模块相互连接组成一个无线门铃发射端的实施示意图。

如图所示，使用带插头的导线，将其一端插入本发明电子积木控制模块的电源插座J8，另一端与一个带有两节AA电池的电池盒连接，即可对本发明电子积木控制模块进行供电。使用带插头的导线，将其一端插入本发明电子积木控制模块的插座J7，另一端与一个无线发射模块连接，即可将本发明电子积木控制模块与所述无线发射模块相连。使用带插头的导线，将其一端插入本发明电子积木控制模块的插座J6，另一端与一个门铃按钮模块相连，即可将本发明电子积木控制模块与所述门铃按钮模块相连。前述四个模块相连则即可形成一个无线门铃发射端。

门铃按钮模块在门铃按动时产生按钮信号，经过本发明电子积木控制模块的插座J6输入控制模块，控制模块对信号处理后经插座J7输出信号给无线发射模块。通过控制拨码开关的按钮，则可以实现发射端与接收端(未图示)的一一对应。

前述实施方式中是将本发明电子积木控制模块与门铃按钮模块和无线发射模块相连组成的无线门铃发射端。而通过ISP编程插座可以下载不同的程序输入到控制芯片中，将本发明电子积木控制模块与其它模块相连可以组成其他电子系统。

本发明电子积木控制模块其电路板上开设有开孔，可以很方便地将该模块固定于其他物件上。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims

1.一种电子积木控制模块，其包括：一块电路板和安装在电路板上的控制芯片、晶振单元和若干插座，其特征在于：

所述电路板为矩形，前述若干插座包括在电路板第一矩形边并排设置的第一插座、第二插座及第三插座；在电路板第二矩形边并排设置的第四插座、电源插入插座及第五插座；在电路板第三矩形边上并排设置的第六插座及一个非同步串列通信口(UART)插座；在第四矩形边设置的一个第七插座；前述控制芯片设置于所述电路板中央；所述若干插座的导电端子与控制芯片的引脚电性连接实现对控制芯片的输入和输出，晶振单元与控制芯片配合提供外部时钟信号，在电路板上设置有便于将该电子积木控制模块固定于其他物件上的穿孔。

2.根据权利要求1所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述控制芯片采用的是ATMEGA88芯片。

3.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述第一插座包括三个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的PB1引脚、VCC引脚和接地端电性相连。

4.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述第二插座包括四个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、PD3引脚、PB5引脚和GND引脚电性相连；所述第三插座包括四个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、PB4引脚、PB5引脚和GND引脚电性相连。

5.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述第四插座包括三个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC引脚、GND引脚和PB3引脚电性相连；所述第五插座包括三个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别于前述控制芯片的VCC引脚、GND引脚和PB2引脚电性相连。

6.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述第六插座包括两个导电端子，一个导电端子通过整流电路后与前述控制芯片的PD2引脚电性相连，另外一个导电端子通过导电线迹与GND引脚电性相连；所述第七插座包括八个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、VCC和GND引脚电性相连。

7.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述电源插入插座包括两个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与VCC引脚和GND引脚相连，负责给所述控制芯片供电。

8.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：所述非同步串列通信口(UART)插座包括三个导电端子，所述导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的PD0引脚、PD1引脚和GND引脚电性相连；

9.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：其还包括一个ISP编程插座，所述ISP编程插座包括十个导电端子，其中六个导电端子通过导电线迹分别与前述控制芯片的VCC、PB3、PB4、PB5、PC6和GND引脚电性相连。

10.根据权利要求2所述的电子积木控制模块，其特征在于：还包括五相拨码开关，所述五相拨码开关包括五个拨码按钮，分别通过导电线迹与前述控制芯片的PB0、PD4、PD5、PD6和PD7引脚电性相连。