CN105126357A - 电子积木系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子积木系统，包括多个相连的电子积木模块、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板和选择性固定设置于线路板侧边的插头连接器或/和插座连接器；所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路；相应地，在所述插头连接器和所述插座连接器设置有四个导电端子，分别是正电源端、负电源端和两个数据信号端。本发明可随意级联拼接、自动对位快速连接、可编程控制、四路信号传递线路，功能更多。

Description

电子积木系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于教学实验和电子积木玩具的电子积木系统。

背景技术

传统技术上用于教学实验或电子积木玩具的电子积木系统一般包括一块完整的电路基板及各种功能的器件，电路基板上预设有指定的线路及安装孔，在使用时，将需要的功能器件搭建在电路基板上以实现特定的功能。但是，普通的电路基板或功能器件是不可拆分的整体，这样的产品不仅局限于几项单一功能，灵活性低，而且，一旦电路基板上任意器件出现故障，整个产品将无法正常工作，这样对于喜欢动手拆卸或拼装玩具的用户来说，无法了解该产品中各功能模块的结构及功能，易失去趣味性。

中国专利申请号为201310037891.3，专利名称为磁吸附式电子积木系统，其中电子积木模块中电路板是通过电源正极线路、电源负极线路和数据信号线路三路信号线路来完成信号的传递，而对某些功能电路三路信号线路是无法实现信号传递，非常有限的积木模块进行教学对于学生来说很枯燥，且孩子短暂的把玩便会失去兴趣。

发明内容

本发明的目的在于：为解决以上问题提供一种可随意级联拼接、自动对位快速连接、可编程控制、功能更多的电子积木系统。

本发明所采用的技术方案是这样的：

电子积木系统，包括多个相连的电子积木模块、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；

每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板和选择性固定设置于线路板侧边的插头连接器或/和插座连接器；电子积木模块可以是插座连接器与线路板的组合，可以是插头连接器和线路板的组合，也可以是插座连接器、插头连接器和线路板的组合，根据每个积木模块的功能作用来决定组合方式。

所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路；四条信号线路即能实现现有三条信号线路的传输功能，又能满足更多功能电路信号传输的需要；相应地，在所述插头连接器和所述插座连接器设置有四个导电端子，分别是正电源端、负电源端和两个数据信号端；三条信号线路能完成信号传递的功能模块，处于工作状态下，第四条信号线路处于悬空状态，即电子积木模块插座连接器与插头连接器内部直接连接。

电子积木模块为设有单一功能电路的电路板，每一块电路板设有两路基本的供电线路VCC和GND，用于电路板的供电，另外，电路板上集成设置有两路用于信号传输的数据信号线路SIGA和SIGD，主要用于传输控制信号，多个电子积木模块上的功能电路用于处理数据信号线路输出的信号，使经过该模块后的信号具有该模块的特性。电源通过正电源线路和负电源线路传输到下一级电子积木模块中，信号源通过数据信号线路传输到下一级电子积木模块，经过该级电子积木模块后的信号具有该电子积木模块的功能特性。下一级电子积木模块上可以依次级联多个电子积木模块，进行多个功能叠加，同时根据电子积木系统拼接的功能需要，可以对各电子积木模块的位置进行调换，实现随意拼接。

进一步地，所述电子积木系统中包括一用于实现多路模块连接的转换连接模块，转换连接模块上设置有一个插头和至少两个插座连接器或一个插座连接器和至少两个插头连接器；插头连接器和插座连接器通过线路板上的电源正极线路、电源负极线路、数据信号线路和模拟信号线路相连；所述转换连接模块上设置有电压跟随电路。

进一步地，所述转换连接模块上设置有一个插头连接器和三个插座连接器或一个插座连接器和三个插头连接器；四通的转换连接模块，使一个输入信号转换成三个输出信号，便于系统功能的扩展。

进一步地，所述电子积木系统还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，多个电子积木模块与所述编程模块级联。

进一步地，所述编程模块包括单片机芯片、电源、USB串口驱动芯片和信号指示灯。

进一步地，所述编程模块还包括一ICSP，其与单片机芯片直接连接。

进一步地，所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种；每一个电子积木模块上的功能电路为单一功能电路，其中外部信号采集电路用于采集外面信号，为传感类器件及其电路，信号处理电路用于控制及处理各级联模块中的信号，使传输的信号具有变化，信号执行电路是用于输出信号及反馈。所述电源及信号发生模块设有电源和信号源。

进一步地，所述外部信号采集电路为传感器电路、麦克风电路、重力加速度电路、电容触摸电路、倾斜角电路中的一种，信号处理电路为调频电路、调幅电路、延时电路、定时电路、、触发电路、信号发生电路、信号传递电路和信号接收电路中的一种，信号执行电路为LED灯电路、蜂鸣器电路、扬声器电路、振动器电路、电机控制电路、继电器开关电路、显示屏电路、打印机电路、四位数码管电路中的一种。

综上所述，由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明电子积木结构上可以是线路板与插头连接器和/或插座连接器选择性的组合连接，使得电子积木模块种类更多，功能更多；

采用四路信号连接，避免有些功能电路单信号无法完成传输的问题，使得电子积木模块相应的功能电路种类更多，功能更多；

作为教学用具集合编程模块使用，不仅是可依靠改变级联模式来改变电子积木系统的特性，还可以通过编程实现，充分发挥孩子们的拓展思维，使得电子积木系统更有趣味，更能吸引孩子。

附图说明

图1为本发明端子面结构图；

图2为本发明电路板上信号采集电路火焰传感器电路图；

图3为本发明电路板上信号采集电路倾斜角电路图；

图4为本发明电路板上信号处理电路锁存器电路图；

图5为本发明电路板上信号处理电路蓝牙数传发送端电路图；

图6为本发明电路板上信号处理电路蓝牙数传接收端电路图；

图7为本发明电路板上信号执行电路电机控制电路图；

图8为本发明电路板上信号执行电路四位数码管电路图；

图9为本发明编程模块线路板连接器端子连接结构图；

图10为本发明编程模块电源电路连接图；

图11为本发明编程模块USB串口驱动芯片电路连接图；

图12为本发明编程模块I/O端口扩展电路图；

图13为本发明编程模块单片机芯片电路连接图；

图14为本发明编程模块ICSP电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

电子积木系统，包括多个相连的电子积木模块、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板和选择性固定设置于线路板侧边的插头连接器或/和插座连接器；

如图1所示，所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路；相应地，在所述插头连接器和所述插座连接器设置有四个导电端子，分别是正电源端、负电源端和两个数据信号端。

所述电子积木系统中包括一用于实现多路模块连接的转换连接模块，转换连接模块上设置有一个插头和三两个插座连接器；插头连接器和插座连接器通过线路板上的电源正极线路、电源负极线路、数据信号线路和模拟信号线路相连；所述转换连接模块上设置有电压跟随电路。

所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种，所述电源及信号发生模块设有电源和信号源。

所述外部信号采集电路为传感器电路（如图2所示，火焰传感器）、麦克风电路、重力加速度电路、电容触摸电路、倾斜角电路中的一种，其中重力加速度电路、电容触摸电路、倾斜角电路（如图3所示）信号传输必须要通过四条线路完成传输功能；

信号处理电路为调频电路、调幅电路、延时电路、定时电路、触发电路、信号发生电路、信号传递电路、信号接收电路和信号存储电路（如图4所示，锁存器电路）中的一种，其中信号传递电路（如图5、6所示，蓝牙数传电路）传输必须要通过四条线路完成；

信号执行电路为LED灯电路、蜂鸣器电路、扬声器电路、振动器电路、电机控制电路（如图7所示）、继电器开关电路、显示屏电路、打印机电路、四位数码管电路中的一种，其中打印机电路、四位数码管电路（如图8所示）信号传输必须要通过四条线路完成。

实施例2

其他部分与实施例1相同，只在实施例1的基础上增加编程模块。

如图9~14所示，所述电子积木系统还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，多个电子积木模块与所述编程模块级联；所述编程模块包括单片机芯片、电源、USB串口驱动芯片、ICSP和信号指示灯;所述编程模块还包括单片机芯片I/0端口扩展电路部分（如图12），在有限的端口不够用时，通过端口扩展来实现更多功能；所述编程模块通过USB串口驱动芯片连接PC的上位机，实现单片机芯片程序的烧写；所述编程模块可脱机或在线使用，通过编程控制功能电路的发生，可根据自己想法编程实现对积木模块的控制。

该编程模块可通过编程控制声音传感器在接收到持续或间断声音时报警；可以控制LED灯持续亮、间断闪烁或亮度渐变；可以控制蜂鸣器持续发声或间断发生或者播放音乐。在多个电子积木模块级联状态，例如电子积木模块是由触控按钮电路和电机控制电路连接，可以在触动按钮一次时电机不工作，两次时工作；电子积木模块是由延时电路和电机控制电路连接，可以控制延时电路5s或10s或20s后连接启动电机；这一切都可以通过编程实现，简单的编程来实现孩子们的创意，增加趣味性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。

Claims (8)

1.电子积木系统，包括多个相连的电子积木模块、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；其特征在于：

每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板和选择性固定设置于线路板侧边的插头连接器或/和插座连接器；

所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路；相应地，在所述插头连接器和所述插座连接器设置有四个导电端子，分别是正电源端、负电源端和两个数据信号端。

2.根据权利要求1所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述电子积木系统中包括一用于实现多路模块连接的转换连接模块，转换连接模块上设置有一个插头和至少两个插座连接器或一个插座连接器和至少两个插头连接器；插头连接器和插座连接器通过线路板上的电源正极线路、电源负极线路、数据信号线路和模拟信号线路相连；所述转换连接模块上设置有电压跟随电路。

3.根据权利要求2所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述转换连接模块上设置有一个插头连接器和三个插座连接器或一个插座连接器和三个插头连接器。

4.根据权利要求1所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述电子积木系统还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，多个电子积木模块与所述编程模块级联。

5.根据权利要求4所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述编程模块包括单片机芯片、电源、USB串口驱动芯片和信号指示灯。

6.根据权利要求5所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述编程模块还包括一ICSP，其与单片机芯片直接连接。

7.根据权利要求1所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种，所述电源及信号发生模块设有电源和信号源。

8.根据权利要求7所述的磁吸附式电子积木系统，其特征在于：所述外部信号采集电路为传感器电路、麦克风电路、重力加速度电路、电容触摸电路、倾斜角电路中的一种；信号处理电路为调频电路、调幅电路、延时电路、定时电路、触发电路、信号发生电路、信号传递电路、信号接收电路和信号存储电路中的一种；信号执行电路为LED灯电路、蜂鸣器电路、扬声器电路、振动器电路、电机控制电路、继电器开关电路、显示屏电路、打印机电路、四位数码管电路中的一种。