CN114632335B - 一种智能积木的电气接口信号处理方法和智能积木系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能玩具技术领域，本发明提供一种智能积木的电气接口信号处理方法和智能积木系统，所述智能积木配置底板及搭接至所述底板的智能积木，所述方法包括：底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息；电气接口信息为信号传输信息和电源供电信息；所述电气接口信息通过串行级联接口执行所述电气信号接收及解码；所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位。本发明的底板和智能积木支持多层堆叠，通过底板的指令发送，智能积木通过两个通信信号线连接点向上级传送指令同时向下级智能积木反馈相应指令做出的相应数据，实现了依靠两个触点实现智能积木的三维精确定位。

Description

一种智能积木的电气接口信号处理方法和智能积木系统
技术领域
本发明涉及智能玩具技术领域，特别涉及一种智能积木的电气接口信号处理方法。
背景技术
智能积木是电子积木的智能形态，就是将导线、灯泡 、二极管、电阻、电容、各种开关、电表、电机、喇叭、集成块等电子元器件固定在塑料片（块）上，用独特的子母扣做成独立可拼装的配件，在产品配置的安装底板上像搭积木一样拼装。
现有技术中的智能积木的底板对于多层搭接智能积木不能够完成识别，即：不支持智能积木基于多层搭接的识别。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种智能积木的电气接口信号处理方法，所述智能积木配置底板及搭接至所述底板的智能积木，所述方法包括：
底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息；电气接口信息为信号传输信息和电源供电信息；
所述电气接口信息通过串行级联接口执行所述电气信号接收及解码；所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位。
进一步的，所述智能积木配置底板的结构为：
所述底板设置有多个识别单元，每个识别单元包括：
斜对角设置的电源阳极触点和电源阴极触点；
以及斜对角设置的第一串行级联接口及第二串行级联接口；
所述多个识别单元有序排列设置。
进一步的，所述底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息具体实现为：
若电气信号只为高电平，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为电源阳极触点或电源阴极触点；
若电气信号为方波时，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为第一串行级联接接口或第二串行级联接口；
若电气信号始终为低电平，此时底板未搭接智能积木。
进一步的，所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位，包括：当前层智能积木的第一串行级联接口配合第二串行级联接口接收底板和/或往下一层发送的定位指令信号；
当前层智能积木定位解码后将定位数据发送至底板和/或经由下一层智能积木发送至底板，并将定位数据传送至上一层智能积木。
进一步的，所述智能积木斜对角设有一个电源正极触点和一个电源负极触点；
以及斜对角设置的第一通信信号触点及第二通信信号触点。
本发明还提供一种智能积木系统，执行上述智能积木的电气接口信号处理方法。
进一步的，包括底板及搭接至所述底板的智能积木，所述底板设置有多个识别单元，每个识别单元包括：
斜对角设置的电源阳极触点和电源阴极触点；
以及斜对角设置的第一串行级联接口及第二串行级联接口；
所述多个识别单元有序排列设置；
所述智能积木斜对角设有一个电源正极触点和一个电源负极触点；
以及斜对角设置的第一通信信号触点及第二通信信号触点。
进一步的，所述智能积木内还设有稳压模块，包括：稳压二极管和第一电阻；
所述电源正极触点、电源负极触点、第一通信信号触点和第二通信信号触点均通过稳压二极管和第一电阻连接至所述单片机的IO口。
进一步的，所述智能积木内还设有整流模块，所述整流模块采用整流桥进行整流，具体的连接方式为：所述电源正极触点和电源负极触点与第一整流桥连接，第一通信信号触点和第二通信信号触点第二整流桥连接。
进一步的，所述智能积木内还设有电源传输模块，所述电源正极触点、电源负极触点第一通信信号触点和第二通信信号触点分别与第一MOS管连接，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管串联连接一个第二MOS管，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管串联连接一个第二MOS管。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过在底板和智能积木上均设有斜对角设置的电源正极连接点和电源负极连接点、斜对角设置的通信信号线连接点，基于此智能积木可以实现自由旋转，无论怎么摆放，智能积木内部会根据电平信号判断电源连接点或通信信号线连接点进行信号传输或电源传输；
（2）本发明通过双MOS管串联连接，实现电气接口既支持信号传输又支持电源传输；
（3）本发明的底板和智能积木支持多层堆叠，通过底板的指令发送，智能积木通过两个通信信号线连接点向上级传送指令同时向下级智能积木反馈相应指令做出的相应数据，实现了依靠两个触点实现智能积木的三维精确定位；
（4）本发明通过在智能积木内设有整流模块和电源模块，实现积木的内部供电，减少了外部电源线的设置，更便于低年龄段用户的使用；
（5）本发明是通过单线串行级联方式实现数据传输和电源传输，可以实现多数据和电源的同时传输，解决了现有技术中采用I2C总线单向通信的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例1中的电气接口信号处理方法流程图。
图2是本发明的实施例1中的底板定位第一层智能积木时执行定位流程图。
图3是本发明的实施例2中的底板定位第三层智能积木时执行定位流程图。
图4是本发明的实施例3中的底板立体示意图。
图5是本发明的实施例3中的平面示意图。
图6是本发明的实施例3中的智能积木结构图。
图7是本发明的实施例4中的底板和智能积木搭接示意图。
图8是本发明的实施例4的稳压模块连接电路图。
图9是本发明的实施例4的整流模块连接电路图。
图10是本发明的实施例4的第一MOS管连接电路图。
图11是本发明的实施例4的第二MOS管连接电路图。
实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述，应当指出的是，实施例只是对发明的具体阐述，不应视为对发明的限定，实施例的目的是为了让本领域技术人员更好地理解和再现本发明的技术方案，本发明的保护范围仍应当以权利要求书所限定的范围为准。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。
实施例
如图1所示，本发明提供一种智能积木的电气接口信号处理方法，所述智能积木配置底板及搭接至所述底板的智能积木，所述方法包括：
S1，底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息；电气接口信息为信号传输信息和电源供电信息；
所述底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息具体实现为：
若电气信号只为高电平，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为电源阳极触点或电源阴极触点；
若电气信号为方波时，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为第一串行级联接接口或第二串行级联接口；
若电气信号始终为低电平，此时底板未搭接智能积木。
S2，所述电气接口信息通过串行级联接口执行所述电气信号接收及解码；
S3，所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位。
如图2所示，当底板定位第一层智能积木时，所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位，包括：
S31，第一层智能积木的第一串行级联接口配合第二串行级联接口接收底板发送的定位指令信号；
S32，第一层智能积木定位解码后将定位数据发送至底板，并将定位数据传送至第二层智能积木。
实施例
如图3所示，当底板定位第三层智能积木时，电气接口信号处理方法为：
S41，第三层智能积木的第一串行级联接口配合第二串行级联接口接收第二层的定位指令信号；
S42，第三层智能积木定位解码后将定位数据发送至第二层智能积木，并将定位数据传送至第四层智能积木；
S43，第二层智能积木将定位数据发送至第一层智能积木；
S44，第一层智能积木将定位数据发送至底板。
实施例
如图4-图5所示，所述智能积木配置底板的结构为：
所述底板1设置有多个识别单元2，每个识别单元2包括：
斜对角设置的电源阳极触点21和电源阴极触点22；
以及斜对角设置的第一串行级联接口23及第二串行级联接口24；
所述多个识别单元2有序排列设置。
如图6所示，在一些优选方案中，所述智能积木3的斜对角设有一个电源正极触点31和一个电源负极触点32；
以及斜对角设置的第一通信信号触点33及第二通信信号触点34。
本实施例中的底板1和智能积木3的触点设置位置仅仅是一种设置情况，不具有唯一限定作用。
实施例
本发明还提供一种智能积木系统，执行上述智能积木的电气接口信号处理方法。
如图7所示，包括底板1及搭接至所述底板1的智能积木3，所述底板1设置有多个识别单元2，每个识别单元2包括：
斜对角设置的电源阳极触点21和电源阴极触点22；
以及斜对角设置的第一串行级联接口23及第二串行级联接口24；
所述多个识别单元2有序排列设置；
所述智能积木3的斜对角设有一个电源正极触点31和一个电源负极触点32；
以及斜对角设置的第一通信信号触点33及第二通信信号触点34。
如图8所示，所述智能积木内还设有稳压模块，包括：稳压二极管D3和第一电阻R3；所述电源正极触点31、电源负极触点32、第一通信信号触点33和第二通信信号触点34均通过稳压二极管D3和第一电阻R3连接至所述单片机的IO口。
优选的，所述第一电阻R3的阻值为27k。
如图9所示，所述智能积木内还设有整流模块，所述整流模块采用整流桥进行整流，具体的连接方式为：所述电源正极触点31和电源负极触点32与第一整流桥D2连接，第一通信信号触点33和第二通信信号触点34第二整流桥D1连接。
如图10-图11所示，所述智能积木内还设有电源传输模块，所述电源正极触点31、电源负极触点32、第一通信信号触33和第二通信信号触点34分别与第一MOS管Q1至第一MOS管Q4连接，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管Q1和第一MOS管Q2串联连接一个第二MOS管Q8，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管Q3和第一MOS管Q4串联连接一个第二MOS管Q8。
具体的电路连接为，智能积木的正极电源触点31、第一通信信号触点33、负极电源触点32和第二通信信号触点33连接的单片机IO口依次连接第一MOS管Q1、第二MOS管Q3、第三MOS管Q2和第四MOS管Q4的第一源极；所述第一MOS管Q1至第一MOS管Q4的第二源极连接下级智能积木的负极电源触点32’、第一通信信号触点33’、正极电源触点31’和第二通信信号触点34’连接的单片机IO口；
所述第一MOS管Q1和第第一MOS管Q3的栅极串联连接后连接第二电阻R13后与第二MOS管Q8的源极连接，第二MOS管Q8的栅极输出所述第一MOS管Q1和第一MOS管Q3所对应的智能积木的触点信号，所述第二MOS管Q8的漏级与三极管Q9的基极连接；第一三极管Q9的发射级连接电源，三极管Q9的集电极与所述第一MOS管Q1和第一MOS管Q3的栅极连接；
所述第一MOS管Q2和第一MOS管Q4的栅极串联连接后连接第二电阻R13后与第二MOS管Q8的源极连接，第二MOS管Q8的栅极输出所述第一MOS管Q2和第一MOS管Q4所对应的智能积木的触点信号，所述第二MOS管Q8的漏级与三极管Q9的基极连接；三极管Q9的发射级连接电源，三极管Q9的集电极与所述第一MOS管Q2和第一MOS管Q4的栅极连接。
优选的，所述第一MOS管和第二MOS管均为NMOS管。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (9)

1.一种智能积木的电气接口信号处理方法，其特征在于，所述智能积木配置底板及搭接至所述底板的智能积木，所述方法包括：
底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息；电气接口信息为信号传输信息和电源供电信息；
所述电气接口信息通过串行级联接口执行所述电气信号接收及解码；所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位；
所述底板读取智能积木搭接产生的电气信号，并以此判断智能积木触点的电气接口信息具体实现为：
若电气信号只为高电平，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为电源阳极触点或电源阴极触点；
若电气信号为方波时，则当前底板搭接有智能积木，且智能积木搭接触点为第一串行级联接接口或第二串行级联接口；
若电气信号始终为低电平，此时底板未搭接智能积木。
2.根据权利要求1所述的一种智能积木的电气接口信号处理方法，其特征在于，所述智能积木配置底板的结构为：
所述底板设置有多个识别单元，每个识别单元包括：
斜对角设置的电源阳极触点和电源阴极触点；
以及斜对角设置的第一串行级联接口及第二串行级联接口；
所述多个识别单元有序排列设置。
3.根据权利要求1所述的一种智能积木的电气接口信号处理方法，其特征在于，所述底板利用第一串行级联接口配合第二串行级联接口执行定位，包括：当前层智能积木的第一串行级联接口配合第二串行级联接口接收底板和/或往下一层发送的定位指令信号；
当前层智能积木定位解码后将定位数据发送至底板和/或经由下一层智能积木发送至底板，并将定位数据传送至上一层智能积木。
4.根据权利要求2所述的一种智能积木的电气接口信号处理方法，其特征在于，所述智能积木的斜对角设有一个电源正极触点和一个电源负极触点；
以及斜对角设置的第一通信信号触点及第二通信信号触点。
5.一种智能积木系统，其特征在于，执行权利要求1-4所述一种智能积木的电气接口信号处理方法。
6.根据权利要求5所述的一种智能积木系统，其特征在于，包括底板及搭接至所述底板的智能积木，所述底板设置有多个识别单元，每个识别单元包括：
斜对角设置的电源阳极触点和电源阴极触点；
以及斜对角设置的第一串行级联接口及第二串行级联接口；
所述多个识别单元有序排列设置；
所述智能积木的斜对角设有一个电源正极触点和一个电源负极触点；
以及斜对角设置的第一通信信号触点及第二通信信号触点。
7.根据权利要求6所述的一种智能积木系统，其特征在于，所述智能积木内还设有稳压模块，包括：稳压二极管和第一电阻；
所述电源正极触点、电源负极触点、第一通信信号触点和第二通信信号触点均通过稳压二极管和第一电阻连接至单片机的IO口。
8.根据权利要求6所述的一种智能积木系统，其特征在于，所述智能积木内还设有整流模块，所述整流模块采用整流桥进行整流，具体的连接方式为：所述电源正极触点和电源负极触点与第一整流桥连接，第一通信信号触点和第二通信信号触点第二整流桥连接。
9.根据权利要求6所述的一种智能积木系统，其特征在于，所述智能积木内还设有电源传输模块，所述电源正极触点、电源负极触点第一通信信号触点和第二通信信号触点分别与第一MOS管连接，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管串联连接一个第二MOS管，与所述电源正极触点和电源负极触点连接的第一MOS管串联连接一个第二MOS管。
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