CN113476820A - 一种可以控制魔方显示颜色的魔方及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可以控制魔方显示颜色的三阶魔方，魔方包括有：一中央控制模块，一中央供电模块，6个中心块，12个棱块，8个角块，所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种可以控制魔方显示颜色的魔方。
背景技术
魔方，也称鲁比克方块，中国台湾称为魔术方块，中国香港称为扭计骰，英文名字是：Rubik's Cube。三阶魔方是由富有弹性的硬塑料制成的6面正方体。核心是一个轴，并由26个小正方体组成。包括中心方块有6个，固定不动，只有一面有颜色。边角方块（角块）有8个(3面有色)可转动。边缘方块（棱块）12个(2面有色）亦可转动。
此外除三阶魔方外还有二阶、四阶至十七阶，近代新发明的魔方越来越多，它们造型不尽相同，但都是趣味无穷。玩具在出售时，小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色。当大立方体的某一面平动旋转时，其相邻的各面单一颜色便被破坏，而组成新图案立方体，再转再变化，形成每一面都由不同颜色的小方块拼成。据专家估计三阶魔方所有可能的图案构成约为4.3×10^19。玩法是将打乱的立方体通过六面转动尽快恢复成六面成单一颜色。传统魔方玩家在练习公式的时候，公式是随机出现的，并且不连续，而记忆的关键是连续的重复，所以传统魔方的练习效率非常低。当然，玩家也可以手动去创建连续的情况，但这样非常消耗时间，效率还是很低。
发明内容
按照魔方阶数的不同，魔方分为偶数阶魔方和奇数阶魔方，其中奇数阶魔方的结构一般由转芯、设置在转芯的端部的中心块、卡设在相邻的中心块之间的棱块和卡设在相邻的棱块之间的角块构成，而偶数阶魔方不包括有中心块，二阶魔方在偶数阶魔方的基础上还不包括棱块。本申请解决背景技术当中的技术问题时考虑到以上魔方性质的不同，对于不同的魔方给出了不同的设计方案，但是无论哪种阶数的魔方其基本的原理是相同的，即：用可以改变颜色的显示单元代替了原来魔方的彩色贴纸，通过改变颜色来模拟传统魔方打乱的效果，并且可以实现瞬间打乱，让玩家省去打乱的时间，专注于还原的练习。
下面以三阶魔方为基础并逐级拓宽到二阶魔方、偶数阶魔方、奇数阶魔方的相应技术方案：
一种可以控制魔方显示颜色的三阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有：
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块，所述的中央供电模块包含一充电电池；
6个中心块，所述的每个中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块、第一通信模块，所述的第一供电模块与中央供电模块电连接，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
12个棱块，所述的每个棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的12个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的每个角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
进一步的，所述的主控包含有MCU,加速度芯片，蓝牙芯片，红外发射管，发送相同的信号，工作时与接收管的距离为5mm以内。
进一步的，所述的显示颜色包括但不限于为白色，黄色，蓝色，绿色，橙色，红色，熄灭时的颜色。
进一步的，所述的第一供电模块包括但不限于为充电线圈的形式；所述的第一通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第一通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
所述的第二供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第二通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第二通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
所述的第三供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第三通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第三通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
进一步的所述的魔方还配套有一充电盒，用于收纳和对魔方进行充电。
所述的魔方还配套有一远程控制终端，所述的远程控制终端通过无线信号与魔方内的中央控制模块连接，用于控制魔方的运行状态，优选的所述的控制终端为手机，魔方与手机通过蓝牙连接。
所述的控制终端上还配套有一控制程序，优选为手机APP。
所述的第二通信模块和第三通信模块均为红外信号接收管。
在本申请当中的另一个实施方式当中，
一种可以控制魔方显示颜色的二阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块，所述的中央供电模块包含一充电电池；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，将同步颜色的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给角块中的第三通信模块，所述的角块接收指令后显示相应的颜色。
在本申请当中的另一个实施方式当中，
一种可以控制魔方显示颜色的奇数阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令；
一中央供电模块，所述的中央供电模块包含一充电电池；
m个中心块，所述的中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块，所述的m个中心块均与中央供电模块电连接，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
n个棱块，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的n个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
在本申请当中的另一个实施方式当中，
一种可以控制魔方显示颜色的偶数阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块，所述的中央供电模块包含一充电电池；
n个棱块，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的n个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，将同步颜色的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
值得注意的是，本申请当中的技术原理当然还适用于一切以魔方的基本结构为基础的异形魔方，由于汉语言不能包罗万象，因此本申请的保护范围，不限于上述的叙述。.
本发明总括的技术方案可以概括为：
一种可以控制魔方显示颜色的魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
也可包括M个中心块，所述的M个中心块为魔方的固有属性，所述的中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块，所述的M个中心块均与中央供电模块电连接，所述的第一供电模块用于向中央供电模块供电，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
也可包括N个棱块，所述的N个中心块为魔方的固有属性，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的N个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色，
进一步的，所述的第一供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第一通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第一通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
进一步的，所述的第二供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第二通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第二通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
进一步的，所述的第三供电模块包含有第三供电模块，所述的第三供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第三通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第三通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
进一步的，所述的中心块、棱块、角块均包括有：
一底框；
一显示模块，至少包括一个凸起的显示点位，用于显示颜色，所述的显示模块上有充电电路；
一胶套，其结构至少可以遮挡除显示点位以外的显示模块空间，以利于减少环境光反射；
一导光材料，包括可以与显示点位相配合的导光区域；
一供电模块；
所述的供电模块连接显示模块；
一外框，所述的外框与底框配合连接；
所述的中心块还包括有一通信模块，所述的供电模块和通信模集成为充电通信线圈。
进一步的，所述的中心块当中的供电模块可以单独设置具备充电、供电功能，也可以仅具备充电功能向中央供电模块充电，再由中央供电模块向中心块当中的显示模块供电。
进一步的，所述的中心块、棱块、角块的供电模块可以单独设置具备充电、供电功能，也可以仅具备充电功能向中央供电模块充电，再由中央供电模块向中心块、棱块、角块当中的显示模块供电。
进一步的，显示模块是一块方形电路板，四个角各有一个RGB 3色LED，通过红绿蓝的不同亮度组合可以显示不同的颜色，在该产品中，仅需显示6种颜色：红，绿，蓝，橙，黄，白。
胶套是黑色硅胶材质，主要利用黑色吸收光线的特性，在该产品中的作用是提升显示效果，具体原理如下：导光材质是半透明材料，LED发出的光直接目视是很刺眼的，光线通过导光材料后发生散射，让光线看起来更柔和，此时目视看到的光主要是由LED 光（主要）和环境光（次要）在导光材料中散射形成的，胶套的作用是吸收环境光，让显示颜色更纯净。
本发明还提供一种控制魔方显示颜色的方法：
S1. 魔方从充电盒里拿出来的时候，魔方开机，等待蓝牙连接手机，连好之后，用户可以随意拧魔方;
S2.魔方每个面的转动状态将实时通过中央控制模块传给手机;
S3.如果用户需要使用手机控制魔方的颜色状态，指令将会通过蓝牙传给中央控制模块，中央控制模块处理指令后转化为红外脉冲传给角块与棱块。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
该新型魔方的创新关键在于：通过改变魔方各个面的颜色来模拟传统魔方的物理转动效果。
传统玩家在练习复原魔方的时候需要先打乱魔方，大概需要10秒，如果使用该新型魔方，玩家只需在手机APP里按一下“打乱”按钮，瞬间即可打乱，玩家还可以设置“连续打乱”模式，这时候魔方被复原之后又会自动打乱，玩家可以沉浸在连续练习的状态中。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1为本申请的结构示意图；
图2为三阶魔方中心块、棱块、角块示意图；
图3为中央控制模块与中心块的连接关系示意图；
图4为中心块与主控区域空间；
图5为中央控制模块控制中心块的示意图；
图6为角块的包含结构示意图；
图7为棱块的包含结构示意图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施方式为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：下面结合附图1-7所示的三阶魔方说明，包括有：中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
中央供电模块；
6个中心块(10)，所述的中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块，所述的6个中心块均与中央供电模块电连接，所述的第一供电模块用于向中央供电模块供电，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
12个棱块(9)，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的12个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块(11)，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
主控包含有MCU,加速度芯片，蓝牙芯片，红外发射管，发送相同的信号，工作时与接收管的距离为5mm以内。
显示颜色包括但不限于为白色，黄色，蓝色，绿色，橙色，红色，熄灭时的颜色。
第二供电模块包含有第二供电模块，所述的第二供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第二通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第二通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
进一步的，所述的第三供电模块包含有第三供电模块，所述的第三供电模块包括但不限于为充电线圈的形式，所述的第三通信模块包括但不限于为通信线圈的形式；所述的第三通信模块包括但不限于与充电线圈为一体结构。
魔方还配套有一充电盒，用于收纳和对魔方进行充电。
所述的魔方还配套有一远程控制终端，所述的远程控制终端通过无线信号与魔方内的中央控制模块连接，用于控制魔方的运行状态，优选的所述的控制终端为手机，魔方与手机通过蓝牙连接。
所述的控制终端上还配套有一控制程序，优选为手机APP。
其中中央控制模块发送的信号为为146位的0，1信号，例子如下：
01（前两位是亮度控制，可以设置4个亮度等级）
101 101 110（角块1向后读取9位）
101 101 110（角块2向后读取9位）
101 101 110（角块3向后读取9位）
101 101 110（角块4向后读取9位）
101 101 110（角块5向后读取9位）
101 101 110（角块6向后读取9位）
101 101 110（角块7向后读取9位）
101 101 110（角块8向后读取9位）
101 101（棱块1向后读6位）
101 101（棱块2向后读6位）
101 101（棱块3向后读6位）
101 101（棱块4向后读6位）
101 101（棱块5向后读6位）
101 101（棱块6向后读6位）
101 101（棱块7向后读6位）
101 101（棱块8向后读6位）
101 101（棱块9向后读6位）
101 101（棱块10向后读6位）
101 101（棱块11向后读6位）
101 101（棱块12向后读6位）
因为一个显示单元有7种状态，需要用掉3位，角块有3个显示单元，所以用掉3*3=9位；棱块有2个显示单元，用掉2*3=6位。
共计8*9+12*6+2=146位。
主控发射信号后，12个棱块和8个角块会同时接收整个146位的信号，收到信号后才会读取各自的信号片段，然后控制显示单元的颜色状态。
实施例2：下面结合附图1-7所示的三阶魔方说明
本发明当中的，中心块10、棱块9、角块11均包括有：
一底框1；
一显示模块2，至少包括一个凸起的显示点位3，用于显示颜色；
一胶套5，其结构至少可以遮挡除显示点位3以外的显示模块空间，以利于减少环境光反射；
一导光材料6，包括可以与显示点位3相配合的导光区域；
一供电模块4；
所述的供电模块4连接显示模块2；
一外框7，所述的外框7与底框1配合连接；
所述的中心块还包括有一通信模块8，所述的供电模块4和通信模块8集成为充电通信线圈。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (9)
1.一种可以控制魔方显示颜色的三阶魔方，其特征在于，所述的魔方包括有：
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块；
6个中心块，所述的每个中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块、第一通信模块，所述的第一供电模块与中央供电模块电连接，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
12个棱块，所述的每个棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的12个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的每个角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
2.一种可以控制魔方显示颜色的二阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，将同步颜色的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给角块中的第三通信模块，所述的角块接收指令后显示相应的颜色。
3.一种可以控制魔方显示颜色的奇数阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令；
一中央供电模块；
m个中心块，所述的中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块，所述的m个中心块均与中央供电模块电连接，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
n个棱块，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的n个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
4.一种可以控制魔方显示颜色的偶数阶魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块；
n个棱块，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的n个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，将同步颜色的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
5.一种可以控制魔方显示颜色的魔方，其特征在于：所述的魔方包括有
一中央控制模块，所述的中央控制模块包括有红外发射管，所述的中央控制模块可以接收外部颜色显示指令，
一中央供电模块；
8个角块，所述的角块包括有第四显示模块、第五显示模块、第六显示模块，所述的8个角块均设置有单独的第三供电模块、第三通信模块；
也可包括M个中心块，所述的M个中心块为魔方的固有属性，所述的中心块均包含有第一显示模块、第一供电模块，所述的M个中心块均与中央供电模块电连接，所述的第一供电模块用于向中央供电模块供电，所述的中心块内设置有角度反馈模块，将角度信息实时传输给中央控制模块；
也可包括N个棱块，所述的N个中心块为魔方的固有属性，所述的棱块包括有第二显示模块、第三显示模块，所述的N个棱块均设置有单独的第二供电模块、第二通信模块；
所述的中央控制模块接收外部颜色显示指令后，调整中心块的颜色并将同步的的指令通过红外发射管产生的红外脉冲传给棱块中的第二通信模块和角块中的第三通信模块，所述的角块与棱块接收指令后显示相应的颜色。
6.根据权利要求1-5任一所述的魔方，其特征在于：
所述的魔方还配套有一远程控制终端，所述的远程控制终端通过无线信号与魔方内的中央控制模块连接，用于控制魔方的运行状态，优选的所述的控制终端为手机，魔方与手机通过蓝牙连接。
7.根据权利要求1、3、5任一所述的魔方，其特征在于，所述的中心块、棱块、角块均包括 有：
一底框；
一显示模块，至少包括一个凸起的显示点位，用于显示颜色，所述的显示模块上有充电电路；
一胶套，其结构至少可以遮挡除显示点位以外的显示模块空间，以利于减少环境光反射；
一导光材料，包括可以与显示点位相配合的导光区域；
一供电模块；
所述的供电模块连接显示模块；
一外框，所述的外框与底框配合连接。
8.根据权利要求7所述的魔方，其特征在于所述的中心块还包括有一通信模块，所述的供电模块和通信模集成为充电通信线圈。
9.根据权利要求6所述的魔方的控制方法，其特征在于：
S1.魔方从充电盒里拿出来的时候，魔方开机，等待蓝牙连接手机，连好之后，用户可以随意拧魔方;
S2.魔方每个面的转动状态将实时通过中央控制模块传给手机;
S3.如果用户需要使用手机控制魔方的颜色状态，指令将会通过蓝牙传给中央控制模块，中央控制模块处理指令后转化为红外脉冲传给角块与棱块。
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