CN108597265A - 基于幼儿教育的动画交互系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于幼儿教育的动画交互系统，包括微处理器、语音交互模块、手势交互模块、触屏交互模块、动画显示模块、无线传输模块、服务器和电源供电电路，语音交互模块与微处理器连接、用于连接终端设备并通过终端设备与动画显示模块显示的智能动画进行语音交互，手势交互模块与微处理器连接；电源供电电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第二稳压二极管、第一三极管、第三电阻、第一电容、第四电阻、第二三极管、第三稳压二极管和第一MOS管。本发明能增加动画交互的乐趣、能充分发挥幼儿的想象力、电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。

Description

基于幼儿教育的动画交互系统
技术领域
本发明涉及教育领域，特别涉及一种基于幼儿教育的动画交互系统。
背景技术
目前，关于幼儿的涂鸦产品，儿童发挥自己的想象力在固定的线框内使用涂色笔，将整个线框内的内容涂满颜色，通过移动设备的摄像头扫描涂色区域，并识别出这个图片所对应内置动画素材，通过UV映射，修改动画贴图，完成更换动画皮肤。利用AR技术将动画与现实环境相结合。由于受图形边框的影响，限制儿童发挥想象力，同时也缺少交互的乐趣。另外，传统的动画系统的供电部分的电路结构复杂，硬件成本较高。另外由于缺少相应的电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能增加动画交互的乐趣、能充分发挥幼儿的想象力、电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高的基于幼儿教育的动画交互系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于幼儿教育的动画交互系统，包括微处理器、语音交互模块、手势交互模块、触屏交互模块、动画显示模块、无线传输模块、服务器和电源供电电路，所述语音交互模块与所述微处理器连接、用于连接终端设备并通过所述终端设备与所述动画显示模块显示的智能动画进行语音交互，所述手势交互模块与所述微处理器连接、用于通过所述终端设备与所述动画显示模块显示的智能动画进行手势交互，所述触屏交互模块与所述微处理器连接、用于连接触控屏幕并通过所述触控屏幕与所述动画显示模块显示的智能动画进行进行交互，所述动画显示模块与所述微处理器连接、用于显示智能动画，所述服务器通过所述无线传输模块与微处理器连接、用于存储每个所述智能动画的内容以及能进行手势交互、语音交互和触控交互的内容，所述电源供电电路与所述微处理器连接、用于供电；
所述电源供电电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第二稳压二极管、第一三极管、第三电阻、第一电容、第四电阻、第二三极管、第三稳压二极管和第一MOS管，所述第一二极管的阴极与所述正极输入端连接，所述第一二极管的阳极与所述负极输入端连接，所述第一二极管的阴极还分别与所述第一电阻的一端和第二稳压二极管的阴极连接，所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述负极输入端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二稳压二极管的阳极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述负极输入端连接；
所述第一三极管的集电极通过所述第一电容分别与所述第四电阻的一端和第二三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端和第二三极管的发射极均与所述负极输入端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第三稳压二极管的阴极、第一MOS管的栅极、第二稳压二极管的阴极和正极输出端连接，所述第三稳压二极管的阳极和第一MOS管的源极均与所述负极输入端连接，所述第一MOS管的漏极与所述负极输出端连接，所述第一电容的电容值为500pF。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述电源供电电路还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阴极连接，所述第四二极管的阴极与所述负极输出端连接，所述第四二极管的型号为S-562。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述电源供电电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二电容的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二电容的电容值为460pF。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述电源供电电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第五电阻的另一端与所述负极输入端连接，所述第五电阻的阻值为33kΩ。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管，所述第一MOS管为N沟道MOS管。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述无线传输模块为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块、GSM模块、CDMA模块、WCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述语音交互模块包括动画语音存储模块、语音采集模块和语音检索模块，所述动画语音存储模块与所述微处理器连接、用于存储每个所述智能动画能语音交互的内容，所述语音采集模块与所述微处理器连接、用于通过麦克风监控语音，并将监控的语音输入到所述终端设备，所述语音检索模块与所述微处理器连接、用于依据输入的语音，从所述服务器中查找所述智能动画将要执行的操作。
在本发明所述的基于幼儿教育的动画交互系统中，所述手势交互模块包括动画手势存储模块、手势采集模块和手势检索模块，所述动画手势存储模块与所述微处理器连接、用于存储每个所述智能动画能手势交互的内容，所述手势采集模块与所述微处理器连接、用于将手势输入到所述终端设备，所述手势检索模块与所述微处理器连接、用于依据输入的手势，从所述服务器中检索所述智能动画将要执行的操作。
实施本发明的基于幼儿教育的动画交互系统，具有以下有益效果：由于设有语音交互模块、手势交互模块、触屏交互模块和动画显示模块，可以实现语音、手势或触控操作与智能动画的交互，电源供电电路相对于传统的供电电路，其使用的元器件较少，这样可以降低硬件成本，另外，第一电容用于防止第一三极管与第二三极管之间的干扰，因此能增加动画交互的乐趣、能充分发挥幼儿的想象力、电路结构较为简单、成本较低、电路的安全性和可靠性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于幼儿教育的动画交互系统一个实施例中的结构示意图；
图2为所述实施例中电源供电电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明基于幼儿教育的动画交互系统实施例中，该基于幼儿教育的动画交互系统的结构示意图如图1所示。图1中，该基于幼儿教育的动画交互系统包括微处理器1、语音交互模块2、手势交互模块3、触屏交互模块4、动画显示模块5、无线传输模块6、服务器7和电源供电电路8，其中，语音交互模块2与微处理器1连接、用于连接终端设备并通过终端设备与动画显示模块5显示的智能动画进行语音交互，手势交互模块3与微处理器1连接、用于通过终端设备与动画显示模块5显示的智能动画进行手势交互，触屏交互模块4与微处理器1连接、用于连接触控屏幕并通过触控屏幕与动画显示模块5显示的智能动画进行进行交互，动画显示模块5与微处理器1连接、用于显示智能动画，服务器7通过无线传输模块6与微处理器1连接、用于存储每个智能动画的内容以及智能动画能进行手势交互、语音交互和触控交互的内容，电源供电电路8与微处理器1连接、用于供电。
通过设置语音交互模块2、手势交互模块3、触屏交互模块4和动画显示模块5，可以实现语音、手势或触控操作与智能动画的交互，能增加动画交互的乐趣、能充分发挥幼儿的想象力。
本实施例中，语音交互模块2包括动画语音存储模块21、语音采集模块22和语音检索模块23，其中，动画语音存储模块21与微处理器1连接、用于存储每个智能动画能语音交互的内容，语音采集模块22与微处理器1连接、用于通过麦克风监控语音，并将监控的语音输入到终端设备，语音检索模块23与微处理器1连接、用于依据输入的语音，从服务器7中查找智能动画将要执行的操作，也就是检索该智能动画会做怎样的反应，动画或做语音对应的动作，或与儿童对话。
本实施例中，手势交互模块3包括动画手势存储模块31、手势采集模块32和手势检索模块33，其中，动画手势存储模块31与微处理器1连接、用于存储每个智能动画能手势交互的内容，手势采集模块32与微处理器1连接、用于将手势输入到终端设备，手势检索模块33与微处理器1连接、用于依据输入的手势，从服务器7中检索智能动画将要执行的操作，也就是检索该动画会做怎样的反应，动画或做手势对应的动作，或与儿童对话。
值得一提的是，本实施例中，无线传输模块6可以是蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块、GSM模块、CDMA模块、WCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过设置多种无线传输方式，可以满足不同用户的需求，增加使用的灵活性。尤其是采用LoRa模块时，传输的距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。在实际应用中，用户可以根据自身需要灵活选择相应的无线传输方式。
图2为本实施例中电源供电电路的电路原理图，图2中，该电源供电电路8包括正极输入端Vin+、负极输入端Vin-、正极输出端Vo+、负极输出端Vo-、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二稳压二极管D2、第一三极管Q1、第三电阻R3、第一电容C1、第四电阻R4、第二三极管Q2、第三稳压二极管D3和第一MOS管M1，其中，第一二极管D1的阴极与正极输入端Vin+连接，第一二极管D1的阳极与负极输入端Vin-连接，第一二极管D1的阴极还分别与第一电阻R1的一端和第二稳压二极管D2的阴极连接，第一三极管Q1的基极分别与第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与负极输入端Vin-连接，第一三极管Q1的发射极分别与第二稳压二极管D2的阳极和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与负极输入端Vin-连接。
第一三极管Q1的集电极通过第一电容C1分别与第四电阻R4的一端和第二三极管Q2的基极连接，第四电阻R4的另一端和第二三极管Q2的发射极均与负极输入端Vin-连接，第二三极管Q2的集电极分别与第三稳压二极管D3的阴极、第一MOS管M1的栅极、第二稳压二极管D2的阴极和正极输出端Vo+连接，第三稳压二极管D3的阳极和第一MOS管M1的源极均与负极输入端Vin-连接，第一MOS管M1的漏极与负极输出端Vo-连接。
该电源供电电路8相对于传统的供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。第一电容C1为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一电容C1的电容值为500pF，当然，在实际应用中，第一电容C1的电容值还可以根据具体情况进行相应调整。
第一二极管D1与直流输入电源并联，当直流输入电源接反时，即正极输入端Vin+连接直流输入电源负极，负极输入端Vin-连接直流输入电源正极，此时，第一二极管D1导通，产生很大的短路电流，促使直流输入电源过流保护，或烧断电路中的保险丝来提醒使用者，该第一二极管D1在正常工作时反向截止，系统效率损失为零，由于没有串入电路中，故不产生压降，也就不产生损耗，这样输入的反压就不会损坏后续的开关电源。
第二稳压二极管D2通过第三电阻R3获得工作电流，仍处于稳压状态，而第一电阻R1的端电压为第一电阻R1和第二电阻R2的分压所得，不足以使得第一三极管Q1的基极至发射极导通，第一三极管Q1截止，那么，由于第四电阻R4的存在，起到下拉作用，第一三极管Q1的集电极输出低电平，这时第二三极管Q2处于截止状态，第三稳压二极管D3的稳压电压大第一MOS管M1的开启电压VGS，第一MOS管M1处于饱和导通状态，那么这时直流输入电源的电压全部加到正极输出端Vo+和负极输出端Vo-上，后续的开关电源电路得电正常工作。根据上述工作状态，第一MOS管M1是串联在正极输入端Vin+到负极输出端Vo-的回路中，即通常所说的地线回路中，可以使用直流输入电源经第三稳压二极管D3直接驱动第一MOS管M1，第一MOS管M1导通后的导通内阻(Rds(ON))极低，插入损耗低，正常时静态功耗极低；由于没有使用升压电路，故静态功耗进一步降低。
当直流输入电源出现过压时，第二稳压二极管D2通过第三电阻R3获得工作电流，仍处于稳压状态，而第一电阻R1的端电压为第一电阻R1和第二电阻R2的分压所得，却足以使得第一三极管Q1的基极至发射极导通，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极输出高电平，这时第二三极管Q2处于放大状态第二三极管Q2事实上处于饱和导通状态，第三稳压二极管D3的稳压电压因第二三极管Q2的饱和导通，而等于第二三极管Q2的饱和导通压降，一般小于0.3V，远小于第一MOS管M1的开启电压VGS，第一MOS管M1处于截止状态，那么这时直流输入电源的电压无法加到正极输出端Vo+和负极输出端Vo-上，后续的开关电源电路因为没有输入电压而停止工作。在过压时，防过压作用的第一MOS管M1因为关断，即截止而不容易损坏。
值得一提的是，本实施例中，第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管，第一MOS管M1为N沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以为NPN型三极管，第二三极管Q2也可以为PNP型三极管，第一MOS管M1也可以为P沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。
本实施例中，该电源供电电路8还包括第四二极管D4，第四二极管D4的阳极与第二稳压二极管D2的阴极连接，第四二极管D4的阴极与负极输出端Vo-连接。第四二极管D4为限流二极管，用于对第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的支路进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四二极管D4的型号为S-562，当然，在实际应用中，第四二极管D4可以选择其他型号具有类似功能的二极管。
本实施例中，该电源供电电路8还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第二三极管Q2的集电极连接，第二电容C2的另一端与第一MOS管M1的栅极连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止第二三极管Q2与第一MOS管M1之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为460pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整。
本实施例中，该电源供电电路8还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第二三极管Q2的发射极连接，第五电阻R5的另一端与负极输入端Vin-连接。第五电阻R5为限流电阻，用于对第二三极管Q2的发射极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为33kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整。
总之，本实施例中，通过设置语音交互模块2、手势交互模块3、触屏交互模块4和动画显示模块5，可以实现语音、手势或触控操作与智能动画的交互，能增加动画交互的乐趣、能充分发挥幼儿的想象力。该电源供电电路8相对于传统的供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，这样可以降低硬件成本。另外，该电源供电电路8中设有耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。
以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，包括微处理器、语音交互模块、手势交互模块、触屏交互模块、动画显示模块、无线传输模块、服务器和电源供电电路，所述语音交互模块与所述微处理器连接、用于连接终端设备并通过所述终端设备与所述动画显示模块显示的智能动画进行语音交互，所述手势交互模块与所述微处理器连接、用于通过所述终端设备与所述动画显示模块显示的智能动画进行手势交互，所述触屏交互模块与所述微处理器连接、用于连接触控屏幕并通过所述触控屏幕与所述动画显示模块显示的智能动画进行进行交互，所述动画显示模块与所述微处理器连接、用于显示智能动画，所述服务器通过所述无线传输模块与微处理器连接、用于存储每个所述智能动画的内容以及能进行手势交互、语音交互和触控交互的内容，所述电源供电电路与所述微处理器连接、用于供电；
所述电源供电电路包括正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第二稳压二极管、第一三极管、第三电阻、第一电容、第四电阻、第二三极管、第三稳压二极管和第一MOS管，所述第一二极管的阴极与所述正极输入端连接，所述第一二极管的阳极与所述负极输入端连接，所述第一二极管的阴极还分别与所述第一电阻的一端和第二稳压二极管的阴极连接，所述第一三极管的基极分别与所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述负极输入端连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二稳压二极管的阳极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述负极输入端连接；
所述第一三极管的集电极通过所述第一电容分别与所述第四电阻的一端和第二三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端和第二三极管的发射极均与所述负极输入端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第三稳压二极管的阴极、第一MOS管的栅极、第二稳压二极管的阴极和正极输出端连接，所述第三稳压二极管的阳极和第一MOS管的源极均与所述负极输入端连接，所述第一MOS管的漏极与所述负极输出端连接，所述第一电容的电容值为500pF。
2.根据权利要求1所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述电源供电电路还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阴极连接，所述第四二极管的阴极与所述负极输出端连接，所述第四二极管的型号为S-562。
3.根据权利要求2所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述电源供电电路还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二电容的另一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二电容的电容值为460pF。
4.根据权利要求3所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述电源供电电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第五电阻的另一端与所述负极输入端连接，所述第五电阻的阻值为33kΩ。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管，所述第一MOS管为N沟道MOS管。
6.根据权利要求5所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述无线传输模块为蓝牙模块、WIFI模块、GPRS模块、GSM模块、CDMA模块、WCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。
7.根据权利要求6所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述语音交互模块包括动画语音存储模块、语音采集模块和语音检索模块，所述动画语音存储模块与所述微处理器连接、用于存储每个所述智能动画能语音交互的内容，所述语音采集模块与所述微处理器连接、用于通过麦克风监控语音，并将监控的语音输入到所述终端设备，所述语音检索模块与所述微处理器连接、用于依据输入的语音，从所述服务器中查找所述智能动画将要执行的操作。
8.根据权利要求7所述的基于幼儿教育的动画交互系统，其特征在于，所述手势交互模块包括动画手势存储模块、手势采集模块和手势检索模块，所述动画手势存储模块与所述微处理器连接、用于存储每个所述智能动画能手势交互的内容，所述手势采集模块与所述微处理器连接、用于将手势输入到所述终端设备，所述手势检索模块与所述微处理器连接、用于依据输入的手势，从所述服务器中检索所述智能动画将要执行的操作。
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