CN102380205B - 一种便携式4×4方阵电子智力魔方装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种便携式4×4方阵电子智力魔方装置，在电路板上固设STC12C5A60S2芯片、三色发光二极管LED与电阻阵列、74LS164芯片、数码管、按钮阵列及各个功能按钮；STC12C5A60S2芯片以其不同的端口分别连接三色发光二极管LED与电阻阵列、74LS164芯片、按钮阵列和各个功能按钮；74LS164芯片连接数码管；三色发光二极管LED与电阻阵列由四行四列共16个三色发光二极管LED和电阻的串接件排列组成，三色发光二极管LED有红光极、绿光极、蓝光极和共阳极，每个阳极均串接一个电阻；按钮阵列具有分别对应于各所述串接件的16个按钮组成；STC12C5A60S2芯片对各个端口的高、低平信息进行扫描并发出控制命令控制LED的颜色来完成平面魔方游戏，使用彩色LED组成平面魔方，容易操作，可用于魔方玩法的教学。
Description
技术领域
本发明属于一种由电池驱动的电子智力魔方装置。
背景技术
现有的魔方是立体形状，有六个面六种颜色，每个面被分割成九块，使用者通过纵向或横向旋转，将混乱排列的图案排列成每个面上只一种颜色的图案。公开号为CN87215022的专利公开了一种实物型平面魔方，由凹弧体形旋转板、分别呈三弧体、凸弧体和六弧体形状的三种滑块及边框组成，凸弧体上还连有凸块，转动相邻的凸块，便带动了由旋转板和滑块组成的旋转体，滑块就改变位置，从而使玩具各部分重新排列，像魔方那样可组成各种图案。无论是立体魔方还是平面魔方都具有如下缺陷；完成排列较困难，排列后不能随机复位，不能一步步回退演示，也不具备最高分步骤记忆和最高分教学功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能齐全的便携式4×4方阵电子智力魔方装置，容易顺利地完成魔方排列，可以一步步地重复所记忆的操作步骤。
本发明采用的技术方案是：包括电源及与其连接的电路板，电路板上固设STC12C5A60S2芯片、三色发光二极管LED与电阻阵列、74LS164芯片、数码管、按钮阵列及各个功能按钮；STC12C5A60S2芯片以其不同的端口分别连接三色发光二极管LED与电阻阵列、74LS164芯片、按钮阵列和各个功能按钮；74LS164芯片连接数码管；三色发光二极管LED与电阻阵列由四行四列共16个三色发光二极管LED和电阻的串接件排列组成，三色发光二极管LED有红光极、绿光极、蓝光极和共阳极，每个阳极均串接一个电阻；按钮阵列具有分别对应于各所述串接件的16个按钮组成；STC12C5A60S2芯片对各个端口的高、低平信息进行扫描并发出控制命令。
本发明的有益效果是：
1、本发明使用彩色LED组成平面魔方，通过控制系统控制LED的颜色来完成平面魔方游戏，容易操作。
2、本发明功能齐全，具有按难易程度初始状态随机出现的随机功能、回到初始状态的重回功能、在混乱状态回到初始状态的复位功能、难度选择功能、最高分步骤记忆功能和最高分教学功能，以及具有各种颜色顺序呈现的动画等功能，具有普通平面魔方和普通平面魔方记步功能两种模式，可用于魔方玩法的教学。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明；
图1是本发明装置的结构连接图；
图2是图1中三色发光二极管LED与电阻阵列的排列连接图；
图3是图1的电路连接图：
图中：1.电源；2.电路板；3.按钮阵列；4.第一列上按钮；5.三色发光二极管LED与电阻阵列；6.第一行右按钮；7.数码管；8.74LS164的芯片；9.STC12C5A60S2的芯片；10.“后退”按钮；11.“随机”按钮；12.“重回随机”按钮；13.“难度加”按钮；14.“难度减”按钮；15.“复位”按钮；16.“动画”按钮；17.“模式”按钮；18. 三色发光二极管LED；19.电阻；20.接通；21.按钮；22.电容；23.接地；24.晶振；25.高电平。
具体实施方式
如图1，本发明装置包括电源1和电路板2，在电路板2上固定安装STC12C5A60S2芯片9、三色发光二极管LED与电阻阵列5、74LS164芯片8、数码管7、按钮阵列3以及各个功能按钮。“STC12C5A60S2”代表STC12C5A60S2芯片9的型号，“74LS164”代表74LS164芯片8的型号。各个功能按钮分别是“后退”按钮10、“随机”按钮11、“重回随机”按钮12、“难度加”按钮13、“难度减”按钮14、“复位”按钮15、“动画”按钮16、“模式”按钮17。电源1是4.5V的直流电源，连接STC12C5A60S2芯片9，STC12C5A60S2芯片9通过其不同的端口分别连接三色发光二极管LED与电阻阵列5、74LS164芯片8、按钮阵列3和各个功能按钮，74LS164芯片8连接数码管7。
如图2，三色发光二极管LED与电阻阵列5由四行四列共16个串接的三色发光二极管LED和电阻的串接件排列组成，三色发光二极管LED18和电阻19均固定在电路板2上。这16个串接件两端均分别连接STC12C5A60S2芯片9。按钮阵列3也有16个按钮21组成，这16个按钮分别连接STC12C5A60S2芯片9并且分别对应于16个串接件，这16个按钮分布在三色发光二极管LED与电阻阵列5的四面外围，并且每面外围均布四个按钮21。其中，按钮21中的第一列上按钮4位于三色发光二极管LED与电阻阵列5第一列的上方，按钮21中的的第一行右按钮6位于三色发光二极管LED与电阻阵列5第一行的右方。
如图3所示的电路连接图，因三色发光二极管LED18有四脚，它们是红光极、绿光极、蓝光极和共阳极，即有3个阳极，每个阳极均串接一个电阻19后接入电路，故本发明每个串接的三色发光二极管LED18和电阻19其实有3个阳极和3个电阻组成，因此，图3中排列有48个LED阳极和48个电阻19，每一个LED阳极相应于一个三色发光二极管LED18的一种颜色。
在图3中，电源1正极与电路板2上的STC12C5A60S2的芯片9中的高电平25相接，负极与接地23相接，电源1为电路板系统2提供电源。按钮阵列3与STC12C5A60S2的芯片9相应的端口相接；三色发光二极管LED 18与电阻19串联后与STC12C5A60S2的芯片9相应的端口相接；数码管7与74LS164的芯片8连接，并与STC12C5A60S2的芯片9相应的端口相接。“后退”按钮10、“随机”按钮11、“重回随机”按钮12、“难度加”按钮13、“难度减”按钮14、“复位”按钮15、“动画”按钮16、“模式”按钮17分别与STC12C5A60S2的芯片9相应的端口相接。具体是，STC12C5A60S2芯片9 的“p3.4” 端口连接“后退”按钮10，当使用者按一下“后退”按钮10时，“p3.4”接地23。“p3.5”端口连接“随机”按钮11，当使用者按一下“随机”按钮11时，“p3.5”接地23。“p3.6” 端口连接“重回后退”按钮12，当使用者按一下“重回后退”按钮12时，“p3.6”接地23。“p3.7” 端口连接“难度加”按钮13，当使用者按一下“难度加”按钮13时，“p3.7”接地23。“p2.0” 端口连接“难度减”按钮14，当使用者按一下“难度减”按钮14时，“p2.0”接地23。“p2.1”连接“复位”按钮15，当使用者按一下“复位”按钮15时，“p2.1”接地23。“Ex” 端口连接“动画”按钮16，当使用者按一下“动画”按钮16时，“Ex”接地23。“ALE” 端口连接“模式”按钮17，当使用者按一下“模式”按钮17，“ALE”接地23。
本发明在使用时，由STC12C5A60S2芯片9对各个端口的高、低平信息进行扫描并发出控制命令。先接通电源1，使用者按一下“随机”按钮11，游戏就可以开始。按一下电路板2上的“复位”按钮15，排列成4×4方阵的三色发光二极管LED 18初始状态显现的是，第一行是红色、第二行是绿色、第三行是蓝色、第四行是红绿蓝合成的白色。STC12C5A60S2芯片9扫描发现“ALE”接地就发出指令：在数码管7上显示“A”模式，即普通平面魔方模式，松手后，“ALE”变成高电平，STC12C5A60S2芯片9不发送指令，即数码管7上显示“A”模式保持不变；当使用者再按一下“模式”按钮17，“ALE”接地23。STC12C5A60S2芯片9扫描发现“ALE”接地，若在数码管7上显示“A”模式，则就发出指令：显示“b”模式；若在数码管7上显示“b”模式，则就发出指令：显示“A”模式，“b”模式表示具有记忆功能的平面魔方模式。
当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p3.4”接地就发出指令：将操作中记忆的第N步，回退至第N-1步。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p3.5”接地就发出指令：产生2个随机数，用于随机显示16盏三色发光二极管LED 18的发光颜色，只需要满足有4盏红色、4盏绿色、4盏蓝色、4盏白色，形成游戏的初始状态。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p3.6”接地就发出指令：将操作混乱的状态回到游戏的初始状态。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p3.7”接地就发出指令：将初始状态的混乱度加大1个等级，并通过74LS164芯片8在数码管7上显示的数字加1后再显示。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p2.0”接地就发出指令：将初始状态的混乱度减小1个等级，并通过型号为74LS164的芯片8在数码管7上显示的数字减去1后再显示。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“p2.1”接地就发出指令：将4×4方阵三色发光二极管LED 18设置成全部排列整齐状态，第一行为红色、第二行为绿色、第三行为蓝色、第四行为白色，即第一行4盏三色发光二极管LED 18红光极为低电平接地23，其他极高电平25，依次类推，第二行4盏三色发光二极管LED 18绿光极为低电平接地23，其他极高电平25；第三行4盏三色发光二极管LED 18蓝光极为低电平接地23，其他极高电平25；第四行4盏三色发光二极管LED 18的红、绿、蓝光极都为低电平接地23。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现“Ex”接地就发出指令：将4×4方阵发光二极管LED 18，发光颜色循环移位，时间间隔0.2s~8s，有时快有时慢，形成不同的颜色变化方式与图案。当使用者按一下第一列上按钮4时，该按钮接通低电平即接地23，STC12C5A60S2芯片9不停地进行扫描，就会发现图3中p1.0和p1.7突然出现低电平即接地23，而其他不变，就判定是第一列上按钮4被按过，就立即发出指令：图2中第一列的4只三色发光二极管LED 18发光的颜色向上移动一位，溢出下补，即最上面的颜色移动到最下面。同理，在图2中，第一行右按钮6位于三色发光二极管LED与电阻阵列5第一行的右方。当STC12C5A60S2芯片9扫描发现图3中p1.0和p1.5突然出现低电平即接地23，而其他不变，就认为是第一行右按钮6被按过，就立即发出指令：图2中第一行中4只三色发光二极管LED 18发光的颜色向右移动一位，溢出左补，即最右面的颜色移动到最左面。图2中第一行左按钮对应于图3中第一行第一个按钮。当该按钮被使用者按一下后，同样被检测为p1.0和p1.6低电平即接地23，而其他不变。依次类推，按一下不同的按钮完成不同的操作。
Claims (1)
1.一种便携式4×4方阵电子智力魔方装置，包括电源（1）及与其连接的电路板（2），其特征是：电路板（2）上固设STC12C5A60S2芯片（9）、三色发光二极管LED与电阻阵列（5）、74LS164芯片（8）、数码管（7）、按钮阵列（3）及各个功能按钮；STC12C5A60S2芯片（9）以其不同的端口分别连接三色发光二极管LED与电阻阵列（5）、74LS164芯片（8）、按钮阵列（3）和各个功能按钮；74LS164芯片（8）连接数码管（7）；三色发光二极管LED与电阻阵列（5）由四行四列共16个三色发光二极管LED和电阻的串接件排列组成，三色发光二极管LED（18）有红光极、绿光极、蓝光极和共阳极，每个阳极均串接一个电阻（19）；按钮阵列（3）具有分别对应于各所述串接件的16个按钮（21）组成；STC12C5A60S2芯片（9）对各个端口的高、低平信息进行扫描并发出控制命令；
所述16个按钮（21）分布在三色发光二极管LED与电阻阵列（5）的四面外围，并且每面外围均布4个所述按钮（21）；
所述各个功能按钮分别是“后退”按钮（10）、“随机”按钮（11）、“重回随机”按钮（12）、“难度加”按钮（13）、“难度减”按钮（14）、“复位”按钮（15）、“动画”按钮（16）和“模式”按钮（17）。
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