CN104784938A - 一种玩具车双模式感应控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玩具车双模式感应控制系统，包括有信号收发模块，处理模块和驱动模块，特点是信号收发模块包括有信号发射器和信号接收器，该信号接收器在开机后自动进入对码模式，在对码模式下若感应到遥控器的对码信号则自动进行对码，对码成功后进入第二控制模式，即遥控器控制模式，若在对码模式的时间内没有对码或对码不成功，则进入第一控制模式，即手势感应控制模式，因此可根据需要选择任一控制模式进行玩耍，当玩具车在比较复杂的轨道上行驶，则可通过遥控器来控制，从而可避免手势操作会不慎破坏轨道，该控制系统具有双控制模式，可控性强，操作简单，操作时需把握时机和观察判断，故能提高小朋友的观察能力，以及对物理加速原理的了解。

Description

一种玩具车双模式感应控制系统

技术领域

本发明涉及一种感应控制系统，具体是一种玩具车双模式感应控制系统。

背景技术

现有的遥控玩具车，基本都是通过遥控器来控制的，而且都是实施控制的，即令遥控器的开关、按钮或摇杆一直处于触发状态来使玩具车行走，而一旦松开开关、按钮或摇杆，玩具车的电机就马上停止转动，玩具车也随即停止行走，即On和Off的控制方式，这样的遥控玩具车完全离不开遥控器，一旦遥控器损坏了该玩具车就失去玩耍功能，而且这种遥控方式对于年龄较小的小孩子来难以正确实施；还有一些遥控玩具车是通过感应操控的，有如红外线感应的非接触式感应和如插卡感应的接触式感应，但目前的感应操控大多是相当于On和Off的功能，即玩具收到感应时进行某个动作，这样的玩具车同样无法通过感应来实现动作的变化；只有小部分感应玩具车是可实现手势感应对玩具车进行加速操作的，但这种加速方式需要玩家进入到玩具车的行驶场地中操作，但若是在比较复杂的轨道上，想靠近轨道中行走的玩具车进行挥手感应来实现加速基本很难，很容易不慎破坏轨道。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种应用于电动玩具车上以实现该玩具车既可通过遥控器控制其动作变化，又可通过手势感应控制其动作变化的玩具车双模式感应控制系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种玩具车双模式感应控制系统，包括有信号收发模块，处理模块和驱动模块，其特点是：

所述信号收发模块包括有信号发射器和信号接收器，所述信号接收器在开机后自动进入对码模式，在对码模式下若感应到遥控器的对码信号则自动进行对码，对码成功后进入第二控制模式，若在对码模式的时间内没有对码或对码不成功，则进入第一控制模式；

所述第一控制模式为手势感应控制模式，该控制模式下信号发射器和信号接收器同时工作，信号发射器发出的信号在手势感应下反射给信号接收器，并生成感应信号；

所述第二控制模式为遥控器控制模式，该控制模式下仅信号接收器工作，用于接收遥控器所发出的控制信号，并生成遥控信号；

所述处理模块在第一控制模式下用于接收信号收发模块的感应信号并统计在连续时间内感应信号的次数，根据不同的统计次数而发出相应的驱动信号给所述驱动模块；在第二控制模式下用于接收信号收发模块的遥控信号并根据该遥控信号发出相应的驱动信号给所述驱动模块；

所述驱动模块用于接收处理模块发送过来的驱动信号，并控制玩具车的电机工作。

其中，所述信号接收器通过系统程序控制而实现在开机时进入对码模式，所述对码模式在一持续的设定时间内进行对码且对码成功则自动进入第二控制模式，在该设定时间内没有进行对码或对码不成功则自动进入第一控制模式，为避免影响玩耍时间，该设定时间为3-10秒为佳。

为了方便进行对码，所述第二控制模式下对应的遥控器中设有发射模块，所述发射模块在遥控器开机后一段时间内连续发出对码信号，在玩具车的信号接收器进入对码模式下开启遥控器即可实现自动对码，故无需手动操作，只需对码双方同步开机即可自动对码。

为了实现一对一的控制，避免控制受干扰造成混乱，所述遥控器还包括有MCU模块，所述MCU模块中设有唯一的地址码，所述玩具车与该遥控器进行对码时将所述地址码储存到玩具车的处理模块中而实现该玩具车仅可接收具有相应地址码的遥控器所发出的控制信号。

本发明的玩具车处理模块中还储存有多种驱动信号，可以是所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以转速S₁转动；当次数范围为N₂次时，电机以转速S₂；当次数范围为N₃次时，电机以转速S₃转动；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S_m转动；其中N₁<N₂<N₃<N_m，S₁<S₂<S₃<S_m；也可以是所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以一设定速度S转动T₁秒；当次数范围为N₂次时，电机以转速S转动T₂秒；当次数范围为N₃次时，电机以转速S转动T₃秒；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S转动T_m秒；其中N₁<N₂<N₃<N_m，T₁<T₂<T₃<T_m；还可以是所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以转速S₁转动T₁秒；当次数范围为N₂次时，电机以转速S₂转动T₂秒；当次数范围为N₃次时，电机以转速S₃转动T₃秒；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S_m转动T_m秒；其中N₁<N₂<N₃<N_m，S₁<S₂<S₃<S_m，T₁<T₂<T₃<T_m。

为降低成本，所述信号收发模块的信号发射器为光敏三极管，所述光敏三极管设置于玩具车的上表面，通过使用者的手在玩具车上方挥动而使光敏三极管的光线反射到信号接收器上生成感应信号并发送给所述处理模块，在连续时间内挥动手X次，相邻两次挥手时间间隔不超过设定时间，挥手停止后处理模块统计设定时间内的感应信号次数，得到统计次数X，将X分别与N₁、N₂、N₃、……N_m进行比对，若X小于N₁时则不发出信号，若X在N₂、N₃、……N_m时，则发出X次对应次数范围所在的驱动信号给所述驱动模块，进而带动电机按该驱动信号的转速要求或时间要求进行转动。

除此之外，为了使比赛更贴近赛车的真实感，比赛时可根据需要进行加速、减速的操作，所述信号收发模块包括有至少两个信号发射器和一个信号接收器，根据这些信号发射器被手势感应的顺序不同而生成两个不同的感应信号，所述处理模块根据这两个不同的感应信号分别生成控制电机正转的驱动信号和控制电机反转的驱动信号。电机正转即在原来电机转动的方向上再加速转动而实现玩具车加速行驶，电机反转即控制电机逆向原来电机转动的方向转动而实现玩具车减速行驶。

本发明的控制系统还包括有充电及检测模块和指示灯模块，所述充电及检测模块由充电电路和检测电路组成，所述充电电路用于为控制系统的电源充电，所述检测电路用于检测电源是否充满以防止过分充电，所述指示灯模块用于显示电源通电情况、对码情况以及感应情况。

为了更方便接收信号，所述信号收发模块的信号接收器为红外线接收管，所述信号发射器对应为红外线发射管，所述遥控器发出的控制信号对应为红外线，所述信号接收器设置于玩具车的后部并部分外露在玩具车上方，以方便遥控器的红外线能照射到信号接收器上。

本发明由于采用程序控制信号收发模块中的信号接收器在开机后自动进入对码模式，在对码模式下若感应到遥控器的对码信号则自动进行对码，对码成功后进入第二控制模式，即遥控器控制模式；若在对码模式的时间内没有对码或对码不成功，则进入第一控制模式，即手势感应控制模式；这两种控制模式均可控制其车速变化，因此可根据需要选择任一控制模式进行玩耍，当玩具车在比较复杂的轨道上行驶，则可以通过遥控器来控制，从而避免不慎破坏轨道，而且该玩具车在启动后马达是一直处于低于100%速率的工作状态，当接收到驱动信号后，马达则以100%速率输出实现玩具车加速，故无需对玩具车进行实时操作，只需把握时机对玩具车发出加速信号即可，操作更为简单，适合不同年龄阶段的小朋友玩耍；又由于在第一控制模式下挥手时，每挥手一次生成一个感应信号，通过设定时间内感应信号的总次数与处理模块中存储的数据进行比对，进而发出与感应次数相对应的驱动信号控制电机加速工作，因此，根据不同的感应次数可使电机执行不同的加速度，通过手势感应摆脱了对遥控器的束缚，适应性更强、更人性化，也提高了互动性和玩耍趣味性，能获得众多小孩子的喜爱。本发明的双模式感应控制系统设计巧妙，具有双控制模式，可控性强，而且采用即时控速的操作方式，操作简单，小朋友需把握时机和观察判断，故能提高小朋友的观察能力，以及对物理加速原理的了解。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明玩具车的电路示意图。

图2是本发明遥控器的电路示意图。

图3是本发明遥控器的另一电路示意图。

图4是本发明遥控器的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，该发明是一种玩具车双模式感应控制系统，包括有信号收发模块，处理模块和驱动模块，其中信号收发模块包括有信号发射器和信号接收器，该信号接收器在开机后自动进入对码模式，在对码模式下若感应到遥控器的对码信号则自动进行对码，对码成功后进入第二控制模式，若在对码模式的时间内没有对码或对码不成功，则进入第一控制模式；第一控制模式为手势感应控制模式，该控制模式下信号发射器和信号接收器同时工作，信号发射器发出的信号在手势感应下反射给信号接收器，并生成感应信号；第二控制模式为遥控器控制模式，该控制模式下仅信号接收器工作，用于接收遥控器所发出的控制信号，并生成遥控信号；该处理模块在第一控制模式下用于接收信号收发模块的感应信号并统计在连续时间内感应信号的次数，根据不同的统计次数而发出相应的驱动信号给所述驱动模块；在第二控制模式下用于接收信号收发模块的遥控信号并根据该遥控信号发出相应的驱动信号给所述驱动模块；该驱动模块用于接收处理模块发送过来的驱动信号，并控制玩具车的电机工作。故该玩具车即可在第一控制模式下通过手势感应控制其车速变化，也可在第二控制模式下通过遥控器控制其车速变化，可根据需要选择任一控制模式进行玩耍，若玩具车在比较复杂的轨道上行驶，则可以通过遥控器来控制，从而可避免用手挥操作会不慎破坏轨道，导致游戏中断。

如图1所示，该实施例的信号接收器通过系统程序控制而实现在开机时进入对码模式，其对码模式的持续时间为5秒，5秒后自动退出对码模式，玩具车在对码模式这5秒时间内进行对码且对码成功则自动进入第二控制模式，在该5秒时间内没有进行对码或对码不成功则自动进入第一控制模式。该实施例的电路中还包括有充电及检测模块和指示灯模块，该充电及检测模块由充电电路和检测电路组成，充电电路用于为控制系统的电源充电，检测电路用于检测电源是否充满以防止过分充电，该指示灯模块用于显示电源通电情况、对码情况以及感应情况。该信号收发模块的信号接收器为红外线接收管，信号发射器对应为红外线发射管，遥控器发出的控制信号对应为红外线，信号接收器设置于玩具车的后部并部分外露在玩具车上方。

如图2所示，该实施例的遥控器上包括有MCU模块、发射模块和电源模块，该MCU模块上设有控制芯片IC2，该控制芯片IC2的引脚1和引脚8接电源模块，引脚5接发射模块，而引脚6接具有对码功能和启动功能的开关，引脚3、4、7留空。其中，该发射模块在遥控器开机后5秒时间内会连续发出对码信号，在玩具车的信号接收器进入对码模式下开启遥控器即可实现自动对码，故无需手动操作，只需对码双方同步开机即可自动对码，对码成功后玩具车上的指示灯模块会显示以提示对码成功。另外为了实现一对一的控制，避免控制受干扰造成混乱，该MCU模块的控制芯片IC2中设有唯一的地址码，当玩具车与该遥控器进行对码时将该地址码就会被储存到玩具车的控制芯片IC1中，从而实现该玩具车仅可接收具有对相应地址码的遥控器所发出的控制信号，因此可避免多人竞赛玩耍时他人的遥控器会控制到己方的玩具车的情况发生。

如图3所示，该实施例的遥控器上包括有MCU模块、发射模块、接收模块和电源模块，该MCU模块上设有控制芯片IC3，该控制芯片IC3的引脚1和引脚8接电源模块，引脚4接接收模块，引脚5接发射模块，而引脚6接具有对码功能和启动功能的开关，引脚3、7留空。其中，该发射模块在遥控器开机后5秒时间内会连续发出对码信号，在玩具车的信号接收器进入对码模式下开启遥控器即可实现自动对码，故无需手动操作，只需对码双方同步开机即可自动对码，对码成功后玩具车上的指示灯模块会显示以提示对码成功，同时会发出对码成功信号，遥控器的接收模块接收到该对码成功信号后，其MCU模块上的LED1会显示以提示对码成功。同样的，该MCU模块的控制芯片IC3中也设有唯一的地址码，当玩具车与该遥控器进行对码时将该地址码就会被储存到玩具车的控制芯片IC1中。

如图4所示，该实施例的遥控器设计成枪形状，该开关即为枪的扳机，当扣下扳机时，发射模块的红外线发射管从枪膛口处射出一道红外光线，当该红外光线对准玩具车后部凸出的信号接收器时，该信号接收器即可接收到遥控信号，进而发送给处理模块，处理模块根据接收到的遥控信号控制电机工作，具体为：接收到遥控信号时，电机按照其本来的转动方向以电机全速的100%转动，为玩具车加速5秒，同样设定了一次比赛（即玩具车的电机从启动到停止这一过程）中有5次加速机会。

实施例一：

如图1所示，该实施例的玩具车上包括有处理模块、信号收发模块、指示灯模块、处理模块、驱动模块和充电及检测模块，该处理模块上设有控制芯片IC1，该控制芯片IC1的引脚1、2、3连接指示灯模块，引脚7、8连接控制芯片的电源部分，引脚10连接驱动模块，引脚12连接充电及检测模块，引脚13、14连接信号收发模块，引脚4、5、6、9、11留空。该实施例的信号发射器为一个红外线发射管，该信号发射器的红外线光向上射出，当使用者的手在电动玩具车上部挥动一次，遮挡住红外线光使光线反射给信号接收器接收，每接收到一次光线就对应输出一次感应信号并传送给处理模块；该处理模块中包含有一控制芯片IC1，该控制芯片IC1可记录在连续时间内信号接收器所输出的感应信号的次数，并根据统计的次数输出一个与该统计次数相对应的驱动信号给驱动模块。该实施例的控制芯片IC1中存储有五组控制信号，每组控制信号均与一个次数范围值相对应，若统计次数不在任一个次数范围内，则不输出信号；若统计次数在任一个次数范围内，则输出该统计次数所在的次数范围所对应的控制信号。该实施例的控制芯片IC1中存储的控制信号具体如下：①手挥动1~2次，1秒后玩具车加速1秒，速度按照电机全速的90%；②手挥动3~5次，1秒后玩具车加速2秒，速度按照电机全速的90%；③手挥动6~8次，1秒后玩具车加速4秒，速度按照电机全速的100%；④手挥动9~10次，1秒后玩具车加速6秒，速度按照电机全速的100%；⑤手挥动10次以上，1秒后玩具车加速10秒，速度按照电机全速的100%。以上相邻两次挥手时间间隔不超过1秒，且设定了一次比赛（即玩具车的电机从启动到停止这一过程）中有5次加速机会。该指示灯模块包括有3色LED指示灯，该指示灯会根据手的挥动速度进行闪烁。

实施例二：

该实施例的信号发射器为两个红外线发射管，这两个红外线发射管呈前后排布在电动玩具车的上部，根据使用者的手挥动的方向不同，这两个红外线发射管的光线被遮挡反射给信号接收器的顺序也不同，具有先后顺序，因此，该信号收发模块就可生成两个不同的感应信号：一个为手从玩具车后方向前挥动而生成的正感应信号，一个为手从玩具车前方向后挥动而生成的反感应信号。该处理模块中存储有两个驱动信号以对应信号收发模块的两个感应信号，具体如下：①接收到正感应信号时，电机按照其本来的转动方向以电机全速的100%转动，为玩具车加速5秒；②接收到反感应信号时，电机按照其本来的转动方向的反方向以电机全速的100%转动，为玩具车减速1秒，即实现刹车功能。同时设定了一次比赛（即玩具车的电机从启动到停止这一过程）中有5次加速机会。

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种玩具车双模式感应控制系统，包括有信号收发模块，处理模块和驱动模块，其特征在于：

所述信号收发模块包括有信号发射器和信号接收器，所述信号接收器在开机后自动进入对码模式，在对码模式下若感应到遥控器的对码信号则自动进行对码，对码成功后进入第二控制模式，若在对码模式的时间内没有对码或对码不成功，则进入第一控制模式；

所述第一控制模式为手势感应控制模式，该控制模式下信号发射器和信号接收器同时工作，信号发射器发出的信号在手势感应下反射给信号接收器，并生成感应信号；

所述第二控制模式为遥控器控制模式，该控制模式下仅信号接收器工作，用于接收遥控器所发出的控制信号，并生成遥控信号；

所述处理模块在第一控制模式下用于接收信号收发模块的感应信号并统计在连续时间内感应信号的次数，根据不同的统计次数而发出相应的驱动信号给所述驱动模块；在第二控制模式下用于接收信号收发模块的遥控信号并根据该遥控信号发出相应的驱动信号给所述驱动模块；

所述驱动模块用于接收处理模块发送过来的驱动信号，并控制玩具车的电机工作。

2.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述信号接收器通过系统程序控制而实现在开机时进入对码模式，所述对码模式在一持续的设定时间内进行对码且对码成功则自动进入第二控制模式，在该设定时间内没有进行对码或对码不成功则自动进入第一控制模式。

3.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述第二控制模式下对应的遥控器中设有发射模块，所述发射模块在遥控器开机后一段时间内连续发出对码信号，在玩具车的信号接收器进入对码模式下开启遥控器即可实现自动对码。

4.根据权利要求3所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述遥控器还包括有MCU模块，所述MCU模块中设有唯一的地址码，所述玩具车与该遥控器进行对码时将所述地址码储存到玩具车的处理模块中而实现该玩具车仅可接收具有相应地址码的遥控器所发出的控制信号。

5.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以转速S₁转动；当次数范围为N₂次时，电机以转速S₂；当次数范围为N₃次时，电机以转速S₃转动；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S_m转动；其中N₁<N₂<N₃<N_m，S₁<S₂<S₃<S_m。

6.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以一设定速度S转动T₁秒；当次数范围为N₂次时，电机以转速S转动T₂秒；当次数范围为N₃次时，电机以转速S转动T₃秒；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S转动T_m秒；其中N₁<N₂<N₃<N_m，T₁<T₂<T₃<T_m。

7.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述处理模块中存储有如下驱动信号：当次数范围为N₁次时，电机以转速S₁转动T₁秒；当次数范围为N₂次时，电机以转速S₂转动T₂秒；当次数范围为N₃次时，电机以转速S₃转动T₃秒；依此类推，当次数范围为N_m次时，电机以转速S_m转动T_m秒；其中N₁<N₂<N₃<N_m，S₁<S₂<S₃<S_m，T₁<T₂<T₃<T_m。

8.根据权利要求5或6或7所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述信号收发模块的信号发射器为光敏三极管，所述光敏三极管设置于玩具车的上表面，通过使用者的手在玩具车上方挥动而使光敏三极管的光线反射到信号接收器上生成感应信号并发送给所述处理模块，在连续时间内挥动手X次，相邻两次挥手时间间隔不超过设定时间，挥手停止后处理模块统计设定时间内的感应信号次数，得到统计次数X，将X分别与N₁、N₂、N₃、……N_m进行比对，若X小于N₁时则不发出信号，若X在N₂、N₃、……N_m时，则发出X次对应次数范围所在的驱动信号给所述驱动模块，进而带动电机按该驱动信号的转速要求或时间要求进行转动。

9.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述信号收发模块包括有至少两个信号发射器和一个信号接收器，根据这些信号发射器被手势感应的顺序不同而生成两个不同的感应信号，所述处理模块根据这两个不同的感应信号分别生成控制电机正转的驱动信号和控制电机反转的驱动信号。

10.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：还包括有充电及检测模块和指示灯模块，所述充电及检测模块由充电电路和检测电路组成，所述充电电路用于为控制系统的电源充电，所述检测电路用于检测电源是否充满以防止过分充电，所述指示灯模块用于显示电源通电情况、对码情况以及感应情况。

11.根据权利要求1所述的玩具车双模式感应控制系统，其特征在于：所述信号收发模块的信号接收器为红外线接收管，所述信号发射器对应为红外线发射管，所述遥控器发出的控制信号对应为红外线，所述信号接收器设置于玩具车的后部并部分外露在玩具车上方。