CN202044787U - 可自动识别的拼插益智玩具装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可自动识别的拼插益智玩具装置，包括：拼插件，由插件头和插件插柱构成；拼插板，包括：由多个拼插孔组成的拼插区，在上述拼插区中，设置有与各个上述拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线，并且在各个上述拼插孔的内部安装一个电子开关，上述电子开关与一个二极管串联连接在与该拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线之间；在上述拼插区周围设置的、与上述拼插孔的排列相对应地排列的LED指示灯；和控制按键；和电路部分，包括：微处理器；以及分别与上述微处理器连接的上述拼插区、LED指示灯模块、声音输出模块、内部存储模块、电源模块、输入接口和背光控制模块。本实用新型是新型益智类玩具，能够判断拼插结果，并提供丰富的语音提示。

Description

可自动识别的拼插益智玩具装置

技术领域

本实用新型涉及一种拼插玩具装置，特别涉及适用于儿童游戏的可自动识别的拼插益智玩具装置。属于玩具技术领域。

背景技术

一般在传统的儿童教育中大都采用图书、模型和模具等形式对孩子进行教育、引导和启发。现今，随着社会的发展，各种儿童教育工具层出不穷，但是无论何种教育方式，多多少少都不能摆脱简单直观的教学方式。由于旧的玩具存在很多缺陷，渐渐被新型玩具所替代。而新型益智类玩具的出现更有利于教学效果而被广泛采用。其中，拼插类玩具也是益智类玩具的典型代表。

传统拼插玩具可以很好地锻炼儿童的动手能力，拼插游戏有利于发展幼儿小肌肉的力量与灵活性，培养幼儿对色彩、形状、空间位置等要素的准确感受和表达能力，促进想象力与创造力的发展，是一种为儿童喜爱的益智玩具，但由于机械结构的限制，只有简单的插拔功能，缺乏更多的内容和表现形式。

传统的拼插玩具可以实现拼插件的插拔，可以拼插组成各种各样的图形，但拼插的结果只能通过与示例图案的对比实现，缺乏互动性和成就感，不容易激发儿童的拼插乐趣。

发明内容

本实用新型是鉴于上述问题而完成的，其目的是在于提供一种可自动识别的拼插益智玩具装置。该装置作为一种教学和玩具娱乐工具，既能够寓教于乐又能够开发潜能，通过拼插的真实模型配合各种针对性的游戏能够灵活地应用于儿童教育活动中，全方位地开发儿童的大脑思维，拓展学习能力。

本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置，其中包括：拼插件，由插件头和插件插柱构成；拼插板，包括：由多个拼插孔组成的拼插区，在上述拼插区中，设置有与各个上述拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线，并且在各个上述拼插孔的内部安装一个电子开关，上述电子开关与一个二极管串联连接在与该拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线之间；在上述拼插区周围设置的、与上述拼插孔的排列相对应地排列的LED指示灯；和控制按键；和电路部分，包括：微处理器；以及分别与上述微处理器连接的上述拼插区、LED指示灯模块、声音输出模块、内部存储模块、电源模块、输入接口和背光控制模块。

此外，根据本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置，其中，上述电路部分还包括分别与上述微处理器连接的上述USB接口模块、上述外部存储装置接口、上述选书接口模块。

此外，根据本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置，其中，上述拼插件包括单体拼插件和模块拼插件，上述单体拼插件和模块拼插件由导光性材料构成。

此外，根据本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置，其中，上述微处理器对上述拼插区采用扫描方式检测：将上述拼插区中横扫描线作为输入口直接与上述微处理器连接，将纵扫描线分别由三个74HC138译码器进行控制。

此外，根据本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置，其中，在上述拼插板上还设置有用于读取选书卡的选书卡槽。

根据本实用新型，能够对拼插区域进行有效地扫描识别，由此不仅能够对插拔动作做出判断和声光提示，还能够在拼插全部完成后提供更多的声音内容。此外，能够利用背光技术让拼插图案光彩照人，并且能够实现模块化操作。

与传统拼插玩具装置相比，本实用新型通过将拼插结构与电子扫描部分结合实现了对拼插区域的自动识别。传统的键盘扫描方式只能对单键或最多几个组合键进行识别，而本实用新型采用二极管隔离技术实现了对多个拼插件的扫描识别，通过有限的I/O接口和相对低廉的硬件成本实现了多插点识别。此外，具有单体拼插件和模块拼插件，通过特定的识别算法，能够进行准确识别，使得模块化拼插成为可能。

附图说明

图1为表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的的电路框图。

图2为表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的外观示意图，其中图(a)为俯视图，图(b)为侧视图。

图3为表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的拼插件的示意图，其中图(a)为单体拼插件示意图，图(b)为模块拼插件的示意图。

图4表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的译码器控制电路。

图5表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的扫描阵列的电路。

图6表示本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的LED指示灯的电路。

附图标记说明：

1-微处理器；2-拼插区；3-LED指示灯模块；4-声音输出模块；5-计算机；6-USB接口模块；7-外部存储装置接口；8-存储卡；9-选书卡；10-选书接口模块；11-内部存储模块；12-电源模块；13-电源；14-输入接口；15-背光控制模块；16-拼插孔；18-LED指示灯；19-按键；20-USB接口；21-MicroSD读卡器；22-选书卡读取器；23-声音输出装置；24-电源；25-单体拼插件头；26-单体拼插件插柱；27-模块拼插件头；28-模块拼插件插柱；29-74HC138译码器；30-移位寄存器；31-三极管。

具体实施方式

以下，为结合附图对本实用新型的实施方式进行说明。

图1所示为本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的电路框图。

在本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置中，电路部分可包括：微处理器1；以及分别与微处理器1连接的拼插区2、LED指示灯模块3、声音输出模块4、USB接口模块6、外部存储装置接口7、选书接口模块10、内部存储模块11、电源模块12、输入接口14和背光控制模块15。

其中，由微型处理器1、电源模块12、内部存储模块11和输入接口14构成控制部分。

微处理器1通过LED指示灯模块3控制拼插区2中的LED指示灯18(参照图2)的点亮或者熄灭。

微处理器1通过声音输出模块4输出来自内部存储模块11中的声音数据，或者经由外部存储装置接口7输出来自存储卡8中的声音数据。

微处理器1作为控制部分的核心，通过USB接口模块6与外部的计算机5连接，用于将需要的数据传输到拼插益智玩具装置中。

微处理器1经由外部存储装置接口7读取外部存储装置例如存储卡8中的声音或规定结构的数据。

微处理器1经由选书接口模块10读取选书卡9，根据选书卡9中的数据确定使用哪本书的数据。

微处理器1通过背光控制模块15来控制拼插区2中的背光指示灯的点亮或者关闭。

电源模块12为本装置的整体提供电源，本装置中可以采用AA电池作为供电电源。内部存储模块11与微处理器1相连接，用于保存内部声音数据或者规定格式的数据。输入接口14与微处理器1相连接，用于接收拼插区2中的按键19的控制指令信号。

图2所示为可自动识别的拼插益智玩具装置中的拼插板的结构。

图2(a)所示该拼插板的俯视图，如图所示，该拼插板中包括：例如以横向为15排和纵向为24列的方式排列的拼插孔16组成的拼插区2；与拼插孔16的排列相对应地排列成横向24个且纵向15个的LED指示灯18；和控制按键19。具体而言，拼插孔16用于将单体拼插件和模块拼插件插入拼插板，LED指示灯18用于指示拼插时的坐标位置，控制按键19经由输入接口14与微处理器1相连接，用于执行来自微处理器1的读取或者播放等指令。拼插区2内还均匀分布有LED背光，微处理器1可以在扫描拼插件的情况下有选择地点亮这些LED背光，在拼插件本身由具有导光性的材料制成的情况下，拼插件也随之发光。此外，拼插板上还可以设置选书卡槽，将不同的选书卡插入该选书卡槽后可进行相应书籍的拼插操作。

图2(b)所示拼插板的侧视图，如图所示，设置有USB接口20、MicroSD读卡器21、选书卡读取器22、声音输出装置23和电源24。USB接口20与USB接口模块6相连接，用于与外部计算机5进行通信。MicroSD读卡器21用于读取MicroSD存储卡等记忆装置。选书卡读取器22用于读取选书卡9。声音输出装置23用于输出声音数据，通常来说声音输出装置23可以采用喇叭等发声设备。电源24既可以采用3节AA电池作为供电电源，也可以采用外部电源通过变压器来供电。

图3所示为可自动识别的拼插益智玩具装置中的拼插件的结构示意图。图3(a)所示为单体拼插件的结构，如图所示，该单体拼插件由单体拼插件头25和单体拼插件插柱26组成。单体拼插件头25与位于其下方的单体拼插件插柱26连接，单体拼插件插柱26能够全部插入到拼插区2中的拼插孔16内。当将多个单体拼插件拼插入拼插区2之后，由于单体拼插件头25位于拼插孔16的上方，由此组成所期望的图案或文字。单体拼插件头25和单体拼插件插柱26可以由导光性材料制成，拼插区2中的拼插孔16内的LED背光能够通过该单体拼插件被导向表面。

图3(b)为模块拼插件的示意图，如图所示，模块拼插件由模块拼插件头27和模块拼插件插柱28组成。模块拼插件头27与位于下方的模块拼插件插柱28连接，模块拼插件插柱28能够全部插入到拼插区2中的拼插孔16内。当将多个模块拼插件拼插入拼插区2之后，由于模块拼插件头27位于拼插孔16的上方，由此组成所期望的图案或文字。模块拼插件头27和单体拼插件插柱28可以由导光性材料制成，拼插区2中的拼插孔16内的LED背光能够通过该模块拼插件被导向表面。此外，如图3(a)、(b)所示，单体拼插件与模块拼插件的不同之处可以在于，插柱的数量不同，或者拼插件头为组合形状，或者为二者的结合。

此外，模块拼插件可以按照特定的编码方案(组合规则)组成多种功能模块，编码方案能够提供多种不同的编码和方向信息，可方便地组成字母、数字或运算符号等。

图4示出了本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的译码器控制电路。微处理器1对拼插区2的检测采用扫描的方式：将拼插区2中横向排列的线作为输入口直接连接微处理器1，将纵向排列的线分别采用三个74HC138译码器29控制，这样微处理器1只使用6个I/O接口就可以控制24条输出线。由24条输出线和15条输入线组成的扫描阵列可实现对整个拼插区2的插拔判断，为了避免同一条线上的电平干扰，使用二极管对每一个拼插孔进行隔离。

图5示出了本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的扫描阵列的电路图。微处理器1通过I/O接口以扫描的方式对拼插区2进行控制，拼插区2中的每个拼插孔16内都安装了一个电子开关，当拼插件插入拼插孔16时会触动电子开关，由此产生低电平。此外，为了避免拼插孔16之间的电平冲突，在每个拼插孔16内采用二极管进行了隔离。

具体过程如图5所示，在未进行扫描时，所有输出线均为高电平，在进行扫描的时候，依次将要扫描的某条输出线变为低电平，检测每一条输入线，当检测到低电平时，表示输出为低的那条输出线和这条输入线的交叉点上有拼插件插入，以此类推可知整个拼插区2中的哪些拼插孔内插入有拼插件。

图6示出了本实用新型的可自动识别的拼插益智玩具装置的LED指示灯的电路。在本装置的拼插区2的周边，在每条线(15条横线和24条纵线)上都对应一个LED指示灯18，为了使用更少的I/O接口控制这些LED灯，本装置采用8位串行输入和并行输出的移位寄存器30配合三极管31控制LED的供电。本装置采用5个移位寄存器30可控制15+24个LED指示灯18，而总共只使用了8个I/O接口，其中移位寄存器30的数据位共用一个I/O接口，每个时钟端使用不同的I/O接口。当有拼插件插入或者拔出时，纵横方向上相应的LED指示灯18点亮或者熄灭，伴随有不同的声音提示。

根据本实用新型，在拼插区2中设置电路部分，当拼插件插入拼插区2或从拼插区2中拔出时均可由微处理器1检测到，并发出相应的声音提示，当拼插完成后，能够立即完成整体判断，并提供丰富的语音信息.独特的背光技术和拼插件自身的导光功能能够让最终的插图图案熠熠生光，增加了拼插游戏的娱乐性和成就感。本装置采用的独特编码方案的模块拼插件可以进行模块化操作，完成字母、数字类的多种组合拼插方式。

Claims (5)

1.一种可自动识别的拼插益智玩具装置，其特征在于，包括：

拼插件，由插件头和插件插柱构成；

拼插板，包括：由多个拼插孔组成的拼插区，在所述拼插区中，设置有与各个所述拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线，并且一个电子开关位于各个所述拼插孔的内部，所述电子开关与一个二极管串联连接在与该拼插孔对应的横扫描线和纵扫描线之间；在所述拼插区周围设置的、与所述拼插孔的排列相对应地排列的LED指示灯；和控制按键；和

电路部分，包括：微处理器；以及分别与所述微处理器连接的所述拼插区、LED指示灯模块、声音输出模块、内部存储模块、电源模块、输入接口和背光控制模块。

2.如权利要求1所述的可自动识别的拼插益智玩具装置，其特征在于：

所述电路部分还包括分别与所述微处理器连接的所述USB接口模块、所述外部存储装置接口、所述选书接口模块。

3.如权利要求1所述的可自动识别的拼插益智玩具装置，其特征在于：

所述拼插件包括单体拼插件和模块拼插件。

4.如权利要求1所述的可自动识别的拼插益智玩具装置，其特征在于：

所述微处理器对所述拼插区采用扫描方式检测：所述拼插区中横扫描线直接与所述微处理器连接，纵扫描线分别与三个74HC138译码器相连接。

5.如权利要求1所述的可自动识别的拼插益智玩具装置，其特征在于：

在所述拼插板上设置有选书卡槽。

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