CN201629061U - 电子积木式英语拼读学习机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子积木式英语拼读学习机，包括：多个积木块、积木放置平台、单片机以及分别与单片机相连接的磁性传感器霍尔元件和语音芯片。积木块底部附着有特征磁性识别编码，积木放置平台设置有积木有效放置区。所述磁性传感器霍尔元件用于识别特征磁性识别编码，单片机用于对各种积木块的组合进行扫描、识别、分析、处理并控制语音芯片生成和播报积木块对应的中英文语音信息。本实用新型公开的英语拼读学习机配合儿童认知英文字母、单词、数字，学习数学运算等知识同时语音朗读英文字母、单词和中文语义，语音和光电报告或显示积木放置组合或运算结果的合理性和正确性，具有较强的互动性和趣味性。

Description

电子积木式英语拼读学习机

技术领域

本实用新型涉及儿童英语拼读学习机，更具体地说，涉及一种“人机互动式”的电子积木式英语拼读学习机。

背景技术

目前的英语学习机，基本上只是通过键盘输入和触摸屏手写输入英语单词，不具有锻炼儿童动手能力的功能；语音方面只具有英语朗读英语单词或语句的功能，不具有读出该单词的对应中文翻译的内容的功能；在操作上只是通过屏幕显示输入单词的正误、译文等，对于输入过程的是否正确，不做明确提示，互动性不强、缺乏趣味性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电子积木式英语拼读学习机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子积木式英语拼读学习机，包括：多个积木块、积木放置平台，还包括单片机以及分别与单片机相连接的磁性传感器霍尔元件和语音芯片，其中每个积木块均附着有特征磁性识别编码，积木放置平台设置有积木有效放置区，单片机和磁性传感器霍尔元件组成自动扫描和识别电路。

在本实用新型所述的电子积木式英语拼读学习机中，还包括与所述语音芯片连接、在学习过程中进行语音播报的喇叭。

在本实用新型所述的电子积木式英语拼读学习机中，所述积木放置平台上设置有积木存放区。

在本实用新型所述的电子积木式英语拼读学习机中，还包括与单片机相连接的指示灯，所述指示灯包括用于提示积木块放置正确的绿色状态指示灯、提示积木块放置错误的红色状态指示灯以及用于显示学习成绩的成绩指示灯。

在本实用新型所述的电子积木式英语拼读学习机中，所述积木放置平台还包括与单片机相连接的按键模块，所述按键模块包括开关键、清零键、重复键、确认键。

实施本实用新型的电子积木式英语拼读学习机，具有以下有益效果：

1、每块积木块名称和特征磁性识别编码一一对应，确保电子积木式英语拼读学习机的自动识别功能；识别误差率低于5％，而产生识别误差的原因主要来自于积木块放置位置不妥当，或有其他带有磁性的物品放置在电子积木式英语拼读学习机的可放置区域；

2、通过单片机和磁性传感器霍尔元件组成的自动扫描和识别电路实现了自动识别积木块对应的名称，通过单片机控制语音芯片成电路生成和播报积木块对应的语音信息，可帮助儿童识别字母、数字，学习英语单词和数学运算，纠正儿童读音、读数的不正确；

3、在儿童将积木块放置到积木有效放置区时，语音芯片成电路的语音播报和指示灯光电提示儿童所放置的积木块的名称、拼词可行性、数字可运算性等，帮助儿童及时纠错，并放置合理的单词组合、数字序列或运算表达式；

4、积木块放置结束按“确认”键后，电子积木式英语拼读学习机可评判儿童所组单词或所列运算式的合理性和正确性，并显示学习成绩，并伴有对应的背景乐曲，让儿童寓学于乐。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型电子积木式英语拼读学习机的外观示意图；

图2是本实用新型电子积木式英语拼读学习机的工作流程示意图；

图3是本实用新型电子积木式英语拼读学习机的电路图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型电子积木式英语拼读学习机的外观示意图。这种电子积木式英语拼读学习机包括：若干个积木块和积木放置平台，所述积木块的底部附着有特征磁性识别编码，此特征磁性识别编码与积木块所表示的数字、运算符或英文字母一一对应。所述积木放置平台包括：平台面板最上端的积木块存放区，在本实施例中包括：3组标识了“0～9”数字的积木块，共计30块积木块；2组标识了“+、-、×、÷”运算符号的积木块，共计8块积木块；1组标识了“＝、＞、＜”运算符的积木块，共计3块，此积木存放区可用于放置22个积木块。在此积木存放区两侧分别设置有用于在学习过程中进行语音播报的喇叭和电源指示灯。还包括学习成绩指示区、用于根据统计的英语单词拼组次数和数学式的运算次数以及正确率来显示儿童的学习成绩等级，学习成绩分为“优秀、良好、及格、较差”四个等级，分别用“优、良、中、差”4个学习成绩指示灯进行指示。图示黑框内为积木有效放置区，在本实施例中积木有效放置区被划分为10个小区域，当积木块被放置于积木有效放置区时，英语拼读学习机即自动识别该积木块的特征磁性识别编码。在积木有效放置区两侧还设有用于显示积木块放置合理性的状态指示灯，包括绿色的正确状态指示灯和红色的错误状态指示灯。如图所示在积木有效放置区下方还设置有一个积木存放区，在本实施例中包括：有3组标识了“a、b、c、……、z”字母的积木块，共计78块，其中此积木存放区可存放26个积木块。按键区包括4个按键，分别为开关键、清零键、重复键、确认键。其中清零键用于清除电子数学积木内累计结果、按下清零键后可以重新计数和统计成绩，重复键用于接收重复朗读的命令、按下重复键后英语拼读学习机将重复朗读英文单词和中文翻译等相关语音信息。

图3所示为本实用新型的电子积木式英语拼读学习机的电路图。如图所示电子积木式英语拼读学习机的一实施例的电路图中包括：单片机以及分别与单片机相连接的磁性传感器霍尔元件和语音芯片。在本实施例中采用型号为MEGA16的单片机，用于对各种积木块的组合序列的特征磁性识别编码进行扫描、识别、分析、处理并控制语音芯片及时生成和播报积木块所对应的语音信息。语音芯片型号为ML2200X，用于生成和播报积木块名称、积木块单词组合可行性、中文翻译、以及数学式的正确性所对应的语音信息。

如图所示包括8个磁性传感器霍尔元件H0～H7，积木有效放置区被划分为十个小区域，每个小区域对应一组共6个磁性传感器霍尔元件，所述磁性传感器霍尔元件用于识别积木块底部的特征磁性识别编码，积木块底部附着有磁性传感器霍尔元件可识别的特征磁性识别编码，编码规则和要求必须和磁性传感器霍尔元件对应和配套，并完全符合ASCII码表值。需要说明在本实施例中仅仅列举出8个磁性传感器霍尔元件进行说明，在实际应用中采用的磁性传感器霍尔元件的数量不仅限于8个。

如图所示还包括与单片机相连接的指示灯，所述指示灯包括用于提示积木块放置正确的绿色状态指示灯D15、提示积木块放置错误的红色状态指示灯D16；用于显示学习成绩的成绩指示灯，包括用于显示成绩优秀的指示灯D11、成绩良好的指示灯D12、成绩及格的指示灯D13、成绩较差的指示灯D14等4种成绩等级的成绩指示灯，分别对应于积木放置平台上的“优、良、中、差”4个指示灯，在实际应用中还可设置电源指示灯等。

如图所示还包括与单片机相连接的按键模块，所述按键模块包括确认按键S1电源按键、清零按键S2和重复按键S3，还设有一些备用按键用于功能扩展等。

根据图2所示的工作流程图，对本实用新型的电子积木式英语拼读学习机的工作流程进行说明。包括以下步骤：

步骤S1：放置积木到放置区；

在打开学习机电源开关后，儿童可选取不同的字母、数字以及运算符号组合的积木块放置到积木有效放置区的相应的十个小区域中。

步骤S2：识别积木名称，语音提示；

当积木块被放置到积木有效放置区后，每个小区域对应的6个磁性传感器霍尔元件开始检测积木块底部的特征磁性识别编码，单片机对各种积木块的组合序列进行识别、分析、处理后控制语音芯片及时生成积木块对应的语音信息并进行播报。

步骤S3：判断放置合理性、可行性和可运算性，如果不合理则执行步骤S4，否则执行步骤S5；

当积木块放置到积木有效放置区后，单片机对积木块进行识别、并判断积木块放置的合理性和可运算性，如果积木块放置不合理，如顺序扫描到“a”、“b”、“l”、“z”时，再如顺序扫描到“2”、“+”、“+”时，则执行步骤S4；否则执行步骤S5。

步骤S4：放置不当，重新放置，红色指示灯亮；

语音提示“放置不当，请重新放置”同时红色指示灯点亮，返回步骤S1用户重新放置积木块。

步骤S5：语音读字母、数字或运算符，绿色指示灯亮；

在单片机控制下语音芯片及时生成并播报语音信息，顺序读出字母、数字或运算符的名称，同时绿色指示灯点亮。

步骤S6：判断是否按下了“确认”键，如果没有按下“确认”键则执行步骤S1继续放置积木块，如果按下了“确认”，根据放置的积木块组成的内容，分别执行步骤S7、S8或S9；

单片机对“确认”键进行扫描，判断是否按下，如果扫描结果没有按下“确认”键则说明积木块还没有放置结束，可继续放置积木块，如果按下“确认”键则根据放置的积木块组成的内容，分别执行步骤S7、S8或S9。

步骤S7：当放置的积木块为字母组合时，单片机控制语音芯片及时生成并播报语音信息，拼读出字母、英语单词以及对应的中文翻译内容，同时绿色指示灯点亮；

步骤S8：当放置的积木块为纯数字组合时，单片机控制语音芯片及时生成并播报语音信息，读出数字名称，同时绿色指示灯点亮；

步骤S9：当放置的积木块为运算表达式时，单片机控制语音芯片及时生成并播报语音信息，读出数学表达式，同时判断运算结果是否正确，如果结果正确则绿色指示灯点亮；如果结果错误，红色指示灯点亮；

步骤S10：判断是否有“重复”键按下，如果“重复”键按下则根据放置的积木块组成的内容，重复执行步骤S7、步骤S8或步骤S9，如果没有按下“重复”键则执行步骤S11；

步骤S11：判断是否有“清零”键按下，如果扫描到“清零”键按下则执行步骤S12，否则执行步骤S13；

步骤S12：汇总学习成绩清零，清除单片机内的累计结果，可以重新计数和统计成绩；

步骤S13：判断放置区是否全部为空，即判断是否继续进行学习，如果放置区不为空则执行步骤S10，如果放置区为空则执行步骤S14；

步骤S14：汇总学习成绩，单片机统计英语组词和数学运算的次数和正确率，语音播报成绩同时学习成绩对应的成绩指示灯点亮；

步骤S15：判断是否关闭电源，若电源没有关闭则返回步骤S1，继续进行学习，否则学习结束。

根据以上工作流程对具体实施过程进行详细说明：

1、积木块自动识别：是电子积木式英语拼读学习机的关键技术之一。每个积木块的底部均附着有磁性传感器霍尔元件可自动识别的特征磁性识别编码，编码规则和要求与磁性传感器霍尔元件对应和配套，并完全符合ASCII码表值；积木有效放置区域，被划分为十个小区，每个小区对应一组共6只可以识别积木块底部磁铁编码的霍尔元件。

2、一组6只磁性传感器霍尔元件时，总共可识别出2⁶-1＝63种积木块。

3、在本实施例中电子积木式英语拼读学习机共有积木块数量为：

“a、b、c、……、z”字母，计26个，共3组，需要26个磁铁编码；

“0～9”数字符，计10个，共3组，需要10个磁铁编码；

“+、-、×、÷”运算符，计4个，共2组，需要4个磁铁编码；

“＝、＞、＜”运算符，计3个，共1组，需要3个磁铁编码；

共计：26×3+10×3+4×2+3＝119个；

因此，需要磁铁编码总数为：26+10+4+3＝43种，选6只磁性传感器霍尔元件；

4、单片机负责动态扫描积木有效放置区的积木块放置状况，以及动态扫描各按键的按动情况：

(1)、一旦扫描到有积木块放置时，则首先识别积木块的名称，再判断该积木块放置的合理性，如顺序扫描到“a”、“b”、“l”、“e”等时，学习机即顺序读出各字母的名称；而顺序扫描到“a”、“b”、“l”、“z”等时，在接收到“z”后，系统会及时语音提示“放置不当，请重新放置”同时红色指示灯点亮。再如顺序扫描到“2”、“+”、“3”等时，语音及时提示“2”、“+”、“3”等，同时绿色状态指示灯点亮；如果顺序扫描到“2”、“+”、“+”等时，即刻在第2个“+”放置后，语音提示“放置不当，请重新放置”，并有红色指示灯点亮；

(2)、当积木块放置完一个组合、当有“确认”键按下时，单片机就会在接收到“确认”键按动信号后，分析、判断当前积木组合的结果：

A、如果是纯数字组合，单片机控制语音芯片生成和播报语音，读出数字语音；

B、如果是数学运算的等式组合，单片机会确定数序式的合理性和正确性：“正确”，则语音提示“答案正确，请继续”；“错误”，则语音提示“答案错误，请重来”，“答案”连续错误三次后，则自动提示：“正确答案”；

C、如果是英文字母组合，如“a”、“b”、“l”、“e”，学习机则读出：“able，形容词，能干的、有才华的”；

D、按“重复”键，则根据组合内容重复以上A、B、C的语音发声；

E、单片机同时统计英语组词和数学运算的次数和正确率，语音播报“优秀、良好、及格、较差”等的成绩等级，同时学习成绩对应的成绩指示灯点亮；

5、“清零”键的使用，可以清除单片机内的累计结果，可以重新计数和统计成绩；

6、定制语音芯片完成电子积木式英语拼读学习机的语音生成，由单片机控制其播放；

7、电子积木式英语拼读学习机的电源为三节5号碱性电池或可充电电池，也可通过外配的交流电源适配器供电。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电子积木式英语拼读学习机，包括：多个积木块、积木放置平台，其特征是：还包括单片机以及分别与单片机相连接的磁性传感器霍尔元件和语音芯片，其中每个积木块均附着有特征磁性识别编码，积木放置平台设置有积木有效放置区，单片机和磁性传感器霍尔元件组成自动扫描和识别电路。

2.根据权利要求1所述的电子积木式英语拼读学习机，其特征是：所述电子积木式英语拼读学习机还包括与所述语音芯片连接、在学习过程中进行语音播报的喇叭。

3.根据权利要求1所述的电子积木式英语拼读学习机，其特征是：所述积木放置平台上设置有积木存放区。

4.根据权利要求1所述的电子积木式英语拼读学习机，其特征是：还包括与单片机相连接的指示灯，所述指示灯包括用于提示积木块放置正确的绿色状态指示灯、提示积木块放置错误的红色状态指示灯以及用于显示学习成绩的成绩指示灯；包括与单片机相连接的按键模块，所述按键模块包括开关键、清零键、重复键、确认键。

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