CN108014446A - 智能儿童益智跳格教具 - Google Patents

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Abstract

一种智能儿童益智跳格教具，包括多个方形跳格，主机以及每个跳格内设有的压力传感器、彩色LED模块、无线通信模块和子处理器，每个独立跳格预设一个位置编号，跳格内所述子处理器根据压力传感器的感应信号进行踩踏判断，判断信号通过无线通信发送至主机，所述主机包括嵌入式处理器、音乐播放模块和人机交互显示屏，操作人员通过人机交互显示屏选择游戏模式，嵌入式处理器根据选择的游戏模式和接收到的被踩踏跳格位置判别游戏参与者是否踩对跳格，发出控制命令。

Description

智能儿童益智跳格教具
技术领域
本发明涉及益智教具领域，具体而言涉及一种智能拼接、可编程的跳格及其控制和音乐播放系统。
背景技术
跳格是一种世界性儿童游戏，也是中国民间传统的体育游戏之一，具有极强的趣味性和娱乐性，有助于开发儿童智力，锻炼儿童身体协调能力，同时能培养团结协作的意识。
现有市场的跳格玩具主要有两种：毯式固定跳格和块式可拼接跳格。毯式固定跳格是整个跳格画在一个大的毯子上，用不同的颜色标记，一旦画好格子便不能再做改动。块式可拼接跳格的每个格子都是可以活动的方格或者圆环，可以根据需求任意的组合，变化方案多，灵活性高。
在以上的方案中，毯式固定跳格的格子是固定的，只能满足单一的游戏模式，无法灵活更改。块式可拼接的格子可以自由组合，但是游戏形式比较简单，娱乐性和可扩展性不强。
发明内容
针对现有市场中跳格玩具存在的缺陷和不足，本发明目的是，旨在提供一种智能拼接、可自助编程的跳格及其控制和音乐播放系统。可以根据需求任意拼接，多种的游戏模式，同时具有音乐播放的功能，大大的增强了娱乐性和可扩展性，从而达到很好的用户体验效果。
为了达到上述目的，本发明技术方案是，一种智能儿童益智跳格教具，包括多个独立的方形跳格和一个主机；每个独立跳格内设有的压力传感器、彩色LED模块、无线通信模块和子处理器；每个独立跳格预设一个位置编号，跳格内子处理器根据压力传感器的感应信号进行踩踏判断，判断被踩踏后将所在跳格位置编号通过无线通信模块发送至主机；所述主机包括嵌入式处理器、音乐播放模块和人机交互显示屏，操作人员通过人机交互显示屏选择游戏模式，嵌入式处理器根据选择的游戏模式和接收到的被踩踏跳格位置判别游戏参与者是否踩对跳格，发出控制命令，主机内音乐播放模块和跳格内的彩色LED模块根据该控制命令播放音乐和显示相应颜色的灯光。
所述跳格压力传感器感应游戏参与者的踩踏压力，所述子处理器根据压力传感器感应压力信号变化判断当前是否存在踩踏动作，如发生踩踏则把跳格位置编号通过无线通信模块发给主机。所述嵌入式处理器根据所述跳格无线通信模块发出的信号得知被踩踏跳格的位置编号，控制音乐播放模块发出提示音，控制跳格彩色LED模块发出颜色变化。
操作人员也可在交互显示屏进行自助编辑，修改游戏模式中哪些跳格是可踩踏，哪些是不可踩踏。游戏参与者只能按顺序踩踏预设为可踩踏跳格，才能完成游戏，踩踏错误即判游戏失败。游戏过程与“跳房子”游戏相似，但增加了计时功能和计数功能，并可通过增加跳格数量至两组，实现两组竞争。与市场现有跳格玩具相比，本发明游戏模式可千变万化不断组合，具有更强的娱乐性和扩展性。
所述压力传感器感应游戏参与者的踩踏信号，所述子处理器根据压力传感器反馈信号判断当前是否存在踩踏动作，判别出被踩踏后将跳格位置编号通过无线通信模块传递给嵌入式处理器。所述无线通信模块采用ZigBee通信协议。
所述彩色LED模块可以根据主机的控制信号显示不同的颜色表示踩对或踩错，也可在学习模式下通过颜色引导参与者踩对跳格。
所述嵌入式处理器根据所述跳格子处理器反馈的踩踏信号判别是否踩对，以此来控制音乐播放和灯光控制。
所述主机包括人机交互显示屏，显示屏连接嵌入式处理器进行游戏模式的选择、相关信息的显示和游戏模式的自主编辑，以及对应踩踏信号来控制音乐播放和灯光控制的幅度或显示信息。
音乐播放模块接收来自嵌入式处理器的命令，根据游戏参与者踩踏结果播放不同的提示音，在特定游戏模式下播放背景音乐。
所述彩色LED模块根据主机的控制信号为跳格显示不同的背景颜色。
儿童益智教具的灯光和音乐实现方法，包括以下步骤:
利用压力传感器感应游戏参与者踩踏跳格动作，输出强度信号给该跳格子处理器；
跳格内子处理器根据踩踏强度信号判断是否发生踩踏，判断发生踩踏后将跳格位置编号通过无线通信模块发送至主机；
主机根据踩踏判断信号处理并发出控制命令，包括跳格背景光LED灯光控制和音乐播放控制；
彩色LED模块根据主机控制命令显示相应颜色灯光；
音乐播放模块根据主机控制命令播放相应的提示音；根据游戏模式播放相应的背景音乐。
所述主机根据压力传感器感应踩踏强度的大小控制提示音的幅度和频率。
有益效果：根据以上发明的技术方案，本发明将传统跳格发展成可以任意选择的跳格游戏，既作为教具又能作为玩具，通过跳格内压力传感器信号判断是否发生踩踏，并通过无线通信模块将结果发送至主机，主机通过操作者选择的游戏模式和接收到的判断信号控制音乐的播放和灯光的显示，系统稳定可靠，灵敏度高，可选的游戏模式多种多样，同时添加音乐和灯光效果，大大的增强了娱乐性和可扩展性，从而达到很好的用户体验效果。
附图说明
图1为本发明实施例中方形跳格部分原理示意图。
图2为本发明实施例中主机部分的原理示意图。
具体实施方式
根据本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下：图中标记如下，压力传感器1、彩色LED2、无线通信模块3、子处理器4、软塑跳格5、主显示屏11、底座12、无线通信模块13、主处理器14。
根据本发明的实施例，实施例的智能益智教具包括多个方形跳格，主机以及每个跳格内的压力传感器、彩色LED模块、无线通信模块和子处理器，子处理器根据压力传感器的感应信号进行踩踏判断，判断信号通过无线通信发送至主机，主机包括主机处理器、音乐播放模块和人机交互显示屏，操作人员通过人机交互显示屏选择游戏模式，主机处理器根据选择的游戏模式和接收的踩踏判断信号发出控制命令，音乐播放模块和彩色LED模块根据该控制命令播放音乐和显示相应的灯光。
压力传感器1是一种可以感应和测量物体所受到压力大小的电子元件，可以检测形变并测量压力大小，常见有压阻式力传感器，扩散硅压力传感器，压电式压力传感器等。本实施例中采用的压阻式力传感器，通过感受压力大小改变传感器阻值来测量使用着的踩踏信号。跳格软塑材料或橡胶材料制备的方形跳格，其尺寸为40cm*40cm*2cm；彩色LED2包括红绿黄三色LED或红绿黄白蓝五色的彩色LED芯片组。压力值的任何阈值以上均能够导致一串不同的彩色光亮的出现；来自主机的控制命令至彩色LED模块，彩色LED模块根据来自主机的控制命令显示相应的颜色和灯光闪烁效果。
无线通信模块用于主机和跳格子处理器之间的通信：子处理器通过无线通信模块将踩踏信号传送到主机，主机通过无线通信模块将控制信号发送给子处理器。
子处理器根据压力传感器的信号判断当前是否存在踩踏，并将信号发送给主机。同时子处理器接收来自主机的控制信号，并根据控制信号进行相应的控制动作。
参考图2所示，主机包括嵌入式处理器，音乐播放模块和人机交互显示屏，操作人员通过人机交互显示屏选择游戏模式，嵌入式处理器根据选择的游戏模式和接收的踩踏判断信号发出控制命令，音乐播放模块和彩色LED模块根据该控制命令播放音乐和显示相应的灯光。
优选地，嵌入式处理器根据压力传感器感应到的踩踏力度来控制音乐播放模块声音的强度或者频率。
音乐播放模块具有蓝牙模块，通过蓝牙与主机进行通信。通过蓝牙接口接收来自嵌入式处理器的控制命令，播放相应的音乐。
所述压力传感器根据使用者踩踏的力度产生响应信号，所述子处理器根据压力传感器信号判断当前是否存在踩踏。
所述无线通信模块根据子处理器产生的激活信号，将踩踏判断信号发送至主机。嵌入式处理器根据选择的游戏模式和接收的踩踏判断信号控制播放音乐和灯光显示。主机包括人机交互显示屏，连接至嵌入式处理器进行信息和命令交互。
综上所述，本方法技术方案过跳格内压力传感器信号判断是否发生踩踏，并通过无线通信模块将结果发送至主机，主机通过操作者选择的游戏模式和接收到的判断信号控制音乐的播放和灯光的显示，系统稳定可靠，灵敏度高，可选的游戏模式多种多样，同时添加音乐和灯光效果，大大的增强了娱乐性和可扩展性，从而达到很好的用户体验效果。
虽然本发明的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种智能儿童益智教具，其特征在于，包括多个方形跳格，主机以及每个跳格内设有的压力传感器、彩色LED模块、无线通信模块和子处理器，每个独立跳格预设一个位置编号，跳格内所述子处理器根据压力传感器的感应信号进行踩踏判断，判断信号通过无线通信发送至主机，所述主机包括嵌入式处理器、音乐播放模块和人机交互显示屏，操作人员通过人机交互显示屏选择游戏模式，嵌入式处理器根据选择的游戏模式和接收到的被踩踏跳格位置判别游戏参与者是否踩对跳格，发出控制命令，主机内音乐播放模块和跳格内的彩色LED模块根据该控制命令播放音乐和显示相应颜色的灯光。
2.根据权利要求1所述的益智教具，其特征在于，所述主机包括人机交互显示屏，显示屏连接嵌入式处理器进行游戏模式的选择和相关信息的显示，以及对应踩踏信号来控制音乐播放和灯光控制的幅度或显示信息；操作人员在交互显示屏进行自助编辑，修改游戏模式中哪些跳格是可踩踏，哪些是不可踩踏；游戏参与者只能按顺序踩踏预设为可踩踏跳格，才能完成游戏，踩踏错误即判游戏失败。
3.根据权利要求1所述的益智教具，其特征在于，游戏过程增加了计时功能和计数功能，并可通过增加跳格数量至两组，实现两组竞争。
4.根据权利要求1所述的益智教具，其特征在于，所述跳格压力传感器感应游戏参与者的踩踏压力，所述子处理器根据压力传感器感应压力信号变化判断当前是否存在踩踏动作，如发生踩踏则把跳格位置编号通过无线通信模块发给主机；所述嵌入式处理器根据所述跳格无线通信模块发出的信号得知被踩踏跳格的位置编号，控制音乐播放模块发出提示音，控制跳格彩色LED模块发出颜色变化。
5.根据权利要求4所述的益智教具，其特征在于，所述彩色LED模块根据主机的控制信号为跳格显示不同的背景颜色。
6.一种儿童益智教具的灯光和音乐实现方法，包括以下步骤:
利用压力传感器感应游戏参与者踩踏跳格动作，输出强度信号给该跳格子处理器；
跳格内子处理器根据踩踏强度信号判断是否发生踩踏，判断发生踩踏后将跳格位置编号通过无线通信模块发送至主机；
主机根据踩踏判断信号处理并发出控制命令，包括跳格背景光LED灯光控制和音乐播放控制；
彩色LED模块根据主机控制命令显示相应颜色灯光；
音乐播放模块根据主机控制命令播放相应的提示音；根据游戏模式播放相应的背景音乐。
7.根据权利6要求所述音乐播放实现方法，其特征在于，所述主机根据压力传感器感应踩踏强度的大小控制提示音的幅度和频率。
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