CN103394191A - 一种电子三阶魔方比赛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子三阶魔方比赛系统，数据采集模块采集魔方体位变化和旋转的数据，无线通信模块对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输，数据处理模块通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程，虚拟魔方演示模块实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能；本发明可使观众清楚地观看选手还原魔方的步骤，提高了魔方比赛的观赏性，结构简单，实用性强，成本低廉，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种电子三阶魔方比赛系统

技术领域

本发明属于魔方比赛系统技术领域，尤其涉及一种电子三阶魔方比赛系统。

背景技术

现有电子魔方及系统技术的实现方案是：采用6个方向的显示屏作为电子魔方的六个面，每个显示屏有九个区域，通过触摸屏感应的方式控制各个区域的表面特征发生变化，通过感应单元感应魔方的加速度感应数据、地磁场感应数据、陀螺感应数据以及触摸屏感应数据的一种或多种，通过这些数据获取魔方自身的运动信息或定位信息，再经由内置的发送单元通过无线传输方式发送到制定的魔方对端设备，最后实现电子魔方和其他游戏设备的对接，可对电子魔方进行控制操作，包括开关电源、发声、显示屏的显示亮度或显示内容变化。

魔方计时是从人手离开计时板到完成魔方还原手再次按在计时板结束，受人为的动作影响，现有的魔方计时过程中有近0.5秒的计时误差。并且由于魔方体积小、旋转速度快、选手双手的遮挡等问题，观众无法清楚的观看选手还原魔方的步骤，这严重影响了比赛的观赏性，导致魔方难以推广。

现有技术主要缺点分为三类：系统硬件设计受空间约束、系统软件设计复杂度高、误差难以控制：

1.现有硬件设计技术没有做到在有限的魔方空间内设计复杂高精度的电路板，容易使电路内部结构在魔方转动的时候发生掉落与接触不良的状况。同时，由于空间约束和芯片功耗要求更高的电源密度，现有设计容易导致散热不良或者电压不足的问题；

2.现有软件设计技术缺少一个良好的还原状态判定算法，难以快速而准确的检测魔方是否被还原，同时还缺少优化还原算法，根据当前的魔方状态提供最优的还原路径；

3.由于软件算法设计的缺陷和硬件检测芯片本身受外部因素而引起的误差，会导致最后魔方还原时间出现非常大的滞后。

发明内容

本发明提供了一种电子三阶魔方比赛系统，旨在解决现有电子魔方及系统技术的硬件设计受空间约束、软件设计复杂度高、误差难以控制的问题。

本发明的目的在于提供一种电子三阶魔方比赛系统，该电子三阶魔方比赛系统包括：

数据采集模块，用于采集魔方体位变化和旋转的数据，并对获得的魔方体位变化和旋转的数据进行输出；

无线通信模块，与所述数据采集模块相连接，用于接收所述数据采集模块输出的魔方体位变化和旋转的数据，并对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输；

数据处理模块，用于接收所述无线通信模块输出的魔方体位变化和旋转的数据，通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程；

虚拟魔方演示模块，与所述数据处理模块相连接，用于接收所述数据处理模块输出的控制信号，实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能。

进一步，所述数据采集模块包括：光电传感器、重磁力传感器、CPLD模块；

在三阶魔方的六个面以及中心部位设置有所述光电传感器及重磁力传感器，所述光电传感器及重磁力传感器与所述CPLD模块相连接；

所述无线通信模块进一步包括：蓝牙发射器、蓝牙接收器；

所述CPLD模块与所述蓝牙发射器相连接，所述蓝牙发射器与所述蓝牙接收器进行无线通信；

所述数据处理模块进一步包括：数据接收模块、数据解析模块；

所述蓝牙接收器与所述数据接收模块进行无线通信，所述数据接收模块与所述数据解析模块相连接；

所述虚拟魔方演示模块进一步包括：

OpenGL渲染模块，用于对虚拟魔方进行渲染；

功能支持模块，用于对虚拟魔方进行实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计处理。

进一步，所述OpenGL渲染模块包括：魔方3D图形绘制模块、魔方单面旋转控制模块、魔方整体旋转辅助模块；

所述功能支持模块进一步包括：计时模块、魔方控制模块、还原步骤重现模块、统计模块。

进一步，该电子三阶魔方比赛系统采用3V纽扣锂电池为光电传感器、重磁力传感器及CPLD模块供电。

进一步，所述3V纽扣锂电池、光电传感器、重磁力传感器及CPLD模块通过柔性电路进行连接。

进一步，所述无线通信模块采用蓝牙芯片CC2541，蓝牙芯片CC2541的管脚10、21、24、27、28、29接外置3V纽扣锂电池供电；

蓝牙芯片CC2541的管脚2、3接收输入信号；

蓝牙芯片CC2541的管脚22、23，32、33分别外接由电容XATL1、C221、C231、XATL2、C321、C331构成的晶振电路并接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚30通过5.6kΩ的电阻R301接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚40通过1uF的电容C401接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚25、26分别连接电容C6、电容C5，再分别通过电容C7、电感L1接地，同时通过电感L2、电容C3连接在一起，之后通过电感L3、L4接信号接收端，其中电感L3、电感L4之间有一电容C9，并连接接地；

所述数据采集模块采用型号为LSM303的重磁力传感器，型号为LSM303的重磁力传感器集成了一个3轴加速度计和一个3轴磁力计，具体电路连接为：

LSM303DLHC管脚1外接VDD IO，14的管脚外接电源VCC，同时VCC引出C3_O节点接10uF的电容接地，引出C4_0节点接100uF的电容接地；

LSM303DLHC管脚2、3分别通过10KΩ的电阻R1_0，R2_0接二线制串行总线VDD I2C Bus；

LSM303DLHC管脚2、3、4、5、8、9悬空用以接收信息；

LSM303DLHC管脚12通过0.22uF的电容C2_0接13管脚；

LSM303DLHC管脚6通过4.7uF的电容C1_0接地，管脚7、10、11则直接的接地。

进一步，所述数据采集模块还可通过Wifi、zigbee的无线通信方式与所述数据处理模块进行通信。

本发明提供的电子三阶魔方比赛系统，数据采集模块采集魔方体位变化和旋转的数据，无线通信模块对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输，数据处理模块通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程，虚拟魔方演示模块实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能；本发明可使观众清楚地观看选手还原魔方的步骤，提高了魔方比赛的观赏性，结构简单，实用性强，成本低廉，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电子三阶魔方比赛系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的数据采集模块的电路原理图；

图3是本发明实施例提供的无线通信模块的电路原理图。

图中：11、数据采集模块；111、光电传感器；112、重磁力传感器；113、CPLD模块；12、无线通信模块；121、蓝牙发射器；122、蓝牙接收器；13、数据处理模块；131、数据接收模块；132、数据解析模块；14、虚拟魔方演示模块；141、OpenGL渲染模块；1411、魔方3D图形绘制模块；1412、魔方单面旋转控制模块；1413、魔方整体旋转辅助模块；142、功能支持模块；1421、计时模块；1422、魔方控制模块；1423、还原步骤重现模块；1424、统计模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

图1示出了本发明实施例提供的电子三阶魔方比赛系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

该电子三阶魔方比赛系统包括：

数据采集模块11，用于采集魔方体位变化和旋转的数据，并对获得的魔方体位变化和旋转的数据进行输出；

无线通信模块12，与数据采集模块11相连接，用于接收数据采集模块11输出的魔方体位变化和旋转的数据，并对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输；

数据处理模块13，用于接收无线通信模块12输出的魔方体位变化和旋转的数据，通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程；

虚拟魔方演示模块14，与数据处理模块13相连接，用于接收数据处理模块13输出的控制信号，实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能。

在本发明实施例中，数据采集模块11包括：光电传感器111、重磁力传感器112、CPLD模块113；

在三阶魔方的六个面以及中心部位设置有光电传感器111及重磁力传感器112，光电传感器111及重磁力传感器112与CPLD模块113相连接；

无线通信模块12进一步包括：蓝牙发射器121、蓝牙接收器122；

CPLD模块113与蓝牙发射器121相连接，蓝牙发射器121与蓝牙接收器122进行无线通信；

数据处理模块13进一步包括：数据接收模块131、数据解析模块132；

蓝牙接收器122与数据接收模块131进行无线通信，数据接收模块131与数据解析模块132相连接；

虚拟魔方演示模块14进一步包括：

OpenGL渲染模块141，用于对虚拟魔方进行渲染；

功能支持模块142，用于对虚拟魔方进行实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计处理。

在本发明实施例中，OpenGL渲染模块141包括：魔方3D图形绘制模块1411、魔方单面旋转控制模块1412、魔方整体旋转辅助模块1413；

功能支持模块142进一步包括：计时模块1421、魔方控制模块1422、还原步骤重现模块1423、统计模块1424。

在本发明实施例中，该电子三阶魔方比赛系统采用3V纽扣锂电池为光电传感器111、重磁力传感器112及CPLD模块113供电。

在本发明实施例中，3V纽扣锂电池、光电传感器111、重磁力传感器112及CPLD模块113通过柔性电路进行连接。

如图3所示，在本发明实施例中，无线通信模块12采用蓝牙芯片CC2541，蓝牙芯片CC2541的管脚10、21、24、27、28、29接外置3V纽扣锂电池供电；

蓝牙芯片CC2541的管脚2、3接收输入信号；

蓝牙芯片CC2541的管脚22、23，32、33分别外接由电容XATL1、C221、C231、XATL2、C321、C331构成的晶振电路并接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚30通过5.6kΩ的电阻R301接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚40通过1uF的电容C401接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚25、26分别连接电容C6、电容C5，再分别通过电容C7、电感L1接地，同时通过电感L2、电容C3连接在一起，之后通过电感L3、L4接信号接收端，其中电感L3、电感L4之间有一电容C9，并连接接地；

如图2所示，数据采集模块11采用型号为LSM303的重磁力传感器112，型号为LSM303的重磁力传感器112集成了一个3轴加速度计和一个3轴磁力计，具体电路连接为：

LSM303DLHC管脚1外接VDD IO，14的管脚外接电源VCC，同时VCC引出C3_O节点接10uF的电容接地，引出C4_0节点接100uF的电容接地；

LSM303DLHC管脚2、3分别通过10KΩ的电阻R1_0，R2_0接二线制串行总线VDD I2C Bus；

LSM303DLHC管脚2、3、4、5、8、9悬空用以接收信息；

LSM303DLHC管脚12通过0.22uF的电容C2_0接13管脚；

LSM303DLHC管脚6通过4.7uF的电容C1_0接地，管脚7、10、11则直接的接地。

在本发明实施例中，数据采集模块11还可通过Wifi、zigbee的无线通信方式与数据处理模块13进行通信。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

1.电路设计，由于魔方内部空间约束以及功耗等问题，对电源密度、芯片电压承受能力有较高限制，并且要求在狭小的空间内合理排布主控芯片、传感器和电池等元件，柔性布板以适应魔方旋转和撞击等情况；

2.数据采集，在三阶魔方的六个面以及中心部位使用光电传感器111、重磁力传感器112感知和获取魔方体位变化和旋转的数据，通过蓝牙等无线手段发送到接收端；

3.数据分析，利用建立的数学模型，分析实时数据以判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方的旋转面；

4.控制信号生成，通过采集数据的分析，生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程，完成虚拟魔方的控制，实现实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计等功能；

5.图像处理，通过图像处理技术进行虚拟3D魔方的建模和渲染，使用跨平台技术，根据控制信号进行实时模拟，可以在不同操作系统的终端上实现虚实魔方同步显示；

6.算法设计，要求在还原魔方的过程中，通过设计优化还原算法，给使用者提供最后还原路径，并且光电传感器111、重磁力传感器112在感知角度和方向时难免有误差，需要通过算法给予滞后补偿。

本发明是一款基于光电传感器111及重磁力传感器112的三阶电子魔方比赛系统，实现了从旋转魔方到计时到数据统计的一体化，是技术和体系结构上的革新，提高了魔方的准确性、观赏性，同时研发一套与电子魔方匹配的跨平台3D模拟魔方比赛控制系统。

首先本发明对接收到的魔方轴运动信息数据使用计算机手段进行快速处理，并对渲染的虚拟魔方的状态进行控制，保证与实体魔方的状态变化实时、同步；其次，使用系统的计算机或相应设备可使用投影仪等外接设备将渲染的虚拟魔方投影到大屏幕，满足比赛的观赏性需要；再者，系统的功能支持模块142中的复原步骤重现模块可对魔方转动的步骤进行记录和保存，满足了选手赛后分析、选手间赛后交流的需要；此外，本发明的统计模块1424，对选手的魔方还原事件和步数进行了统计，便于选手赛后对自己的竞赛数据进行分析；最后，本系统设计并开发了在线竞技平台，便于来自世界各地的选手随时随地地进行魔方竞技和纪录挑战。

硬件设计：硬件设计主要对应电子魔方的硬件设计，魔方嵌入式比赛系统采用基于51核心的cc2540蓝牙芯片，数据采集模块11采用型号为LSM303的重磁力传感器112，由于重磁力传感器112的地址固定，且通讯只能采用I2C总线的方式，所以不能将7个重磁力传感器112直接挂接到一条I2C总线上，因此，另外在中间加了一块CPLD模块113，从而扩展出7路I2C总线通道；此外，由于魔方的内部空间狭小，普通电路板容量不够，即使采用复合多层电路板也难以解决散热、震动、以及容量的问题，故本系统运用了四层整卷(ROLL-TO-ROLL)工艺技术的柔性电路板，体积和厚度都相当小，轻便。

电子魔方的每一个面后均有一个光电传感器111，光电传感器111记录每一个面的轴动信息，在魔方中心有一个重磁力传感器112，记录魔方整体的重力加速度，地磁场等信息；然后将采集到的感应数据流传递给CPLD模块113，通过CPLD模块113发送给蓝牙芯片进行数据处理，蓝牙芯片将处理后的数据通过无线方式最终传递到终端的虚拟魔方演示模块14上，实现步骤记录、实时渲染控制等功能。

处于实体魔方中的光电传感器111及重磁力传感器112实时感应实体魔方的体位和旋转变化情况并产生数据，将数据传送给实体魔方中的蓝牙芯片，然后把按一定协议封装好的数据包发送给数据处理模块13中的蓝牙接收器122，数据处理模块13接收到数据后，根据数据信息实时对3D模拟的魔方进行相应的同步体位变换和旋转。

光电传感器111是由两个元件，即投光器及受光器所组成，利用投光器将二极管发出的光线由透镜聚焦，经传输而至受光器，受光器的接收光盘上分为光面和暗面，交叉间隔出现，当照射到光面时会将光线发射到接收感测器，接收感测器将收到的光信号转变为电信号，由光线进入的角度、折射率等通过算法可以计算出魔方轴转动角度和方向。

外置电源：在魔方装置中采用3V纽扣锂电池对无线通信模块12、数据采集模块11、CPLD模块进行供电。

由于魔方体积较小，故采用柔性电路板(30mm*30mm)嵌入其中，预计使用四层板以增加布线面积，来满足51蓝牙芯片的布线需求，同时采用柔性电路板有如下四大优势：

1.组装工时短，所有线路都配置完成，省去多余排线的连接工作；

2.体积比PCB小，可有效降低产品体积.增加携带上的便利性；

3.重量比PCB(硬板)轻，可减少最终产品的重量；

4.厚度比PCB薄，可提高柔软度.加强再有限空间内作三度空间的组装。

系统采用Qt框架，利用Qt Creator和Qt Designer进行开发，拥有良好的跨平台特性，可方便的移植于Linux等操作系统，并可广泛应用于相应操作系统的手持终端设备，系统对魔方的渲染采用OpenGL技术，可高效的对虚拟魔方进行渲染、控制，开源性质对本软件系统的跨平台特性也提供了良好的支持；系统采用面向对象技术，把对象充分的抽象和封装，采用继承和多态等手段，提高了系统开发的可控性，便于系统应用后的维护和升级；嵌入式魔方比赛系统的设计基于Qt框架，用OpenGL进行图像渲染、处理。

软件UI模块：负责与用户的直接交互，对其他模块的调度与资源分配提供支持，本模块使用Qt Designer工具进行设计、实现，软件界面具有友好、方便、美观等特点，按钮采用桌面化布局，操作快捷，设置有快捷键，对用的键盘操作提供支持。

数据处理模块13分为数据接收模块131和数据解析模块132，共同完成信号的处理过程，实体魔方的轴转动信息通过蓝牙发送到数据处理模块13，数据接收模块131负责完成串口接收数据的读取工作，数据处理模块13将读取到的数据进行处理，发出控制虚拟魔方旋转的控制信号。

OpenGL渲染模块141负责对虚拟魔方进行渲染的工作，包括：魔方3D图形绘制模块1411、魔方单面旋转控制模块1412、魔方整体旋转辅助模块1413，这些功能模块的实现需既保证了虚拟Cube渲染在视觉上的逼真，又保证了虚拟魔方在单面旋转、双面(某面与其对面)共同旋转，虚拟魔方整体自由旋转在功能上的需要。

功能支持模块142负责完善系统功能，包括：计时模块1421、魔方控制模块1422、还原步骤重现模块1423、统计模块1424，简要介绍如下：

(1)计时模块1421完成选手比赛中还原魔方的时间统计功能；

(2)魔方控制模块1422对魔方的转动进行控制，并控制虚拟魔方各面颜色的消失，对三阶魔方运动中的盲拧比赛提供支持，省去了遮蔽选手眼睛等不必要的要求，使比赛更加专业、透明；

(3)还原步骤重现模块1423可以让参赛选手和魔方爱好者在赛后通过步骤重现来进行相应的技术分析，同时魔方的推广组织和相关协会可以利用此功能来进行魔方运动的宣传和对初学者的培训；

(4)统计模块1424通过记录选手比赛或者训练的长期数据，可以帮组选手或者魔方爱好者对自己的学习之路进行分析，同时方便计算出相应的平均时间，平均步骤等数据来和其他选手或者爱好者进行交流。

1.基于光电传感器111及重磁力传感器112的电子三阶魔方具有同步显示和计时功能，实现了从旋转魔方到计时到数据统计的一体化，是技术和体系结构上的革新；

2.六面柔性电路板的安装方法，每一面电路板边缘均有焊接接口，能够快速组装成正六面体，节省组装时间；

3.采用动态补偿技术，对于模仿旋转过程中的不完全到位的问题给予了解决；

4.设计和实现三阶魔方的还原判定以及最优还原算法。

本发明的创新点在于：

1.采用光电传感器111、重磁力传感器112采集和处理魔方的旋转数据，是技术和体系结构上的革新；

2.采用基于51核心的蓝牙芯片，无线传输方式实现虚拟和实体魔方之间的数据接发，完成两者之间的实时同步；

3.硬件设计中的蓝牙芯片、传感器等电子器件均采用同类产品中低功耗产品，是整个魔方的散热和容量达到理想效果，采用3.3v纽扣锂电池，满足了有限空间约束和芯片功耗问题；

4.采用四层整卷(ROLL-TO-ROLL)工艺技术的柔性电路板，增加布线面积，具有组装时间短、体积更小、重量更轻、厚度更薄、柔韧行更强的优势；

5.通过软件设计，QT、openGL、3D渲染等编程技术使魔方虚拟化，实现了魔方计时、魔方复盘、电子盲拧、步骤还原、远端实时控制等功能；

6.算法设计，通过设计还原状态算法，可以快速而且准确的判定魔方是否还原。通过优化还原算法，可以提供魔方最快还原路径。通过动态补偿算法，可较为准确的弥补因为硬件和软件原因造成的魔方还原时间滞后的问题。

电子魔方的六个面采用重磁力传感器112代替原有的光电传感器111，重磁力传感器112需要接入到魔方的六个表面采集轴转动信息，采用滑块与中心内部的重磁力传感器112连接，利用这7个重磁力传感器112进行各面转动角度和体位的测量，并区分正逆旋转方向，预计精度达到15°以内，信号数据通过51蓝牙芯片传输至外部终端，可实现同样的数据采集功能。

本发明实施例提供的电子三阶魔方比赛系统，数据采集模块11采集魔方体位变化和旋转的数据，无线通信模块12对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输，数据处理模块13通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程，虚拟魔方演示模块14实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能；本发明可使观众清楚地观看选手还原魔方的步骤，提高了魔方比赛的观赏性，结构简单，实用性强，成本低廉，具有较强的推广与应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，该电子三阶魔方比赛系统包括：

数据采集模块，用于采集魔方体位变化和旋转的数据，并对获得的魔方体位变化和旋转的数据进行输出；

无线通信模块，与所述数据采集模块相连接，用于接收所述数据采集模块输出的魔方体位变化和旋转的数据，并对魔方体位变化和旋转的数据进行无线传输；

数据处理模块，用于接收所述无线通信模块输出的魔方体位变化和旋转的数据，通过分析魔方体位变化和旋转的数据判定魔方体位变化方向和角度，识别魔方旋转面，并生成虚拟魔方的控制信号，记录魔方的变化过程；

虚拟魔方演示模块，与所述数据处理模块相连接，用于接收所述数据处理模块输出的控制信号，实现虚拟魔方的实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计功能。

2.如权利要求1所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，所述数据采集模块进一步包括：光电传感器、重磁力传感器、CPLD模块；

在三阶魔方的六个面以及中心部位设置有所述光电传感器及重磁力传感器，所述光电传感器及重磁力传感器与所述CPLD模块相连接；

所述无线通信模块进一步包括：蓝牙发射器、蓝牙接收器；

所述CPLD模块与所述蓝牙发射器相连接，所述蓝牙发射器与所述蓝牙接收器进行无线通信；

所述数据处理模块进一步包括：数据接收模块、数据解析模块；

所述蓝牙接收器与所述数据接收模块进行无线通信，所述数据接收模块与所述数据解析模块相连接；

所述虚拟魔方演示模块进一步包括：

OpenGL渲染模块，用于对虚拟魔方进行渲染；

功能支持模块，用于对虚拟魔方进行实时同步控制、电子盲拧、计时、复原步骤重现、最短还原路线提示、统计处理。

3.如权利要求2所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，所述OpenGL渲染模块进一步包括：魔方3D图形绘制模块、魔方单面旋转控制模块、魔方整体旋转辅助模块；

所述功能支持模块进一步包括：计时模块、魔方控制模块、还原步骤重现模块、统计模块。

4.如权利要求2所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，该电子三阶魔方比赛系统采用3V纽扣锂电池为光电传感器、重磁力传感器及CPLD模块供电。

5.如权利要求4所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，所述3V纽扣锂电池、光电传感器、重磁力传感器及CPLD模块通过柔性电路进行连接。

6.如权利要求2所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，所述无线通信模块采用蓝牙芯片CC2541，蓝牙芯片CC2541的管脚10、21、24、27、28、29接外置3V纽扣锂电池供电；

蓝牙芯片CC2541的管脚2、3接收输入信号；

蓝牙芯片CC2541的管脚22、23，32、33分别外接由电容XATL1、C221、C231、XATL2、C321、C331构成的晶振电路并接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚30通过5.6kΩ的电阻R301接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚40通过1uF的电容C401接地；

蓝牙芯片CC2541的管脚25、26分别连接电容C6、电容C5，再分别通过电容C7、电感L1接地，同时通过电感L2、电容C3连接在一起，之后通过电感L3、L4接信号接收端，其中电感L3、电感L4之间有一电容C9，并连接接地；

所述数据采集模块采用型号为LSM303的重磁力传感器，型号为LSM303的重磁力传感器集成了一个3轴加速度计和一个3轴磁力计，具体电路连接为：

LSM303DLHC管脚1外接VDD IO，14的管脚外接电源VCC，同时VCC引出C3_O节点接10uF的电容接地，引出C4_0节点接100uF的电容接地；

LSM303DLHC管脚2、3分别通过10KΩ的电阻R1_0，R2_0接二线制串行总线VDD I2C Bus；

LSM303DLHC管脚2、3、4、5、8、9悬空用以接收信息；

LSM303DLHC管脚12通过0.22uF的电容C2_0接13管脚；

LSM303DLHC管脚6通过4.7uF的电容C1_0接地，管脚7、10、11则直接的接地。

7.如权利要求1所述的电子三阶魔方比赛系统，其特征在于，所述数据采集模块还可通过Wifi、zigbee的无线通信方式与所述数据处理模块进行通信。

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