CN207085289U - 一种具有设定和检测状态的智能魔方 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有设定和检测状态的智能魔方，包括一魔方，设在魔方中的若干个角块、若干个棱块、若干个中心块、中心轴；每一角块和每一棱块均内设有若干发光室、及一控制模块，所述发光室包括若干不同颜色的发光单元，所述控制模块控制发光单元颜色的变化；每一中心块内设有用来识别角块、棱块位置和方向的主控模块，还内设有给发光单元、控制模块、主控制模块供电的电池；每一中心块与中心轴均由一连接器连接。本实用新型具有结构简单，使用方便、热过滤效果好的优点，在智能魔方技术领域具有广泛的生产及应用价值。

Description

一种具有设定和检测状态的智能魔方

技术领域

本实用新型涉及智能魔方技术领域，尤其涉及的是一种具有设定和检测状态的智能魔方。

背景技术

魔方自面世以来，深受人们喜爱。然而，还原魔方的过程复杂，需要记忆大量的公式，因此降低了魔方游戏的趣味，最终也限制了魔方的推广和普及。究其原因，传统魔方缺乏与人的互动，普通人在还原魔方的过程中得不到任何提示和帮助，因而有必要研究能与人互动的智能电子魔方。之前，有过一些关于电子魔方的研究，有一种采用陀螺仪检测魔方状态的复杂方案，另有一种通过导电信号测量魔方各子块电压和电流从而检测魔方状态的方案。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种可设定魔方状态、检测魔方状态、拓展魔方游戏功能，提升魔方游戏的趣味性的智能魔方。

本实用新型的技术方案如下：一种具有设定和检测状态的智能魔方，包括一魔方，设在魔方中的若干个角块、若干个棱块、若干个中心块、中心轴；每一角块和每一棱块均内设有若干发光室、及一控制模块，所述发光室包括若干不同颜色的发光单元，所述控制模块控制发光单元颜色的变化；每一中心块内设有用来识别角块、棱块位置和方向的主控模块，还内设有给发光单元、控制模块、主控制模块供电的电池；每一中心块与中心轴均由一连接器连接；

每一角块、棱块、中心块的表面中均设置有若干个触点组；任意共面的表面触点组的触点一一对应相连；在所述触点中均设有一根连接识别中心块的中心识别线；所述主控模块与控制模块、发光单元、电池通过触点组电性连接；所述主控模块编码后通过控制模块设定角块、棱块的唯一的识别码；所述主控模块通过中心识别线及识别码，确定角块、棱块的位置；主控模块通过若干个中心块与相邻的角块、棱块的若干发光室发光颜色确定角块、棱块的方向。

优选地，所述角块设为8个，所述每一角块中均还设置有三个独立的发光室，所述三个独立的发光室分别设在角块的三个面中；所述每一发光室中均设有显示6种不同颜色的发光单元，所述发光单元为LED灯；所述每一角块的三个面均设有触点组。

优选地，所述棱块设为12个；所述每一棱块中均还设置有两个独立的发光室，所述两个独立的发光室均设在棱块的两个表面中；所述每一发光室设有显示6种不同颜色的LED灯；所述每一棱块的四个面均设有触点组。

优选地，所述中心块设为6个中心块；所述在中心轴设有六个触点环，所述在中心块中设置有六个碳刷；所述在中心块旋转时六个碳刷均与六个触点环连接；所述六个碳刷均与中心块表面中的触点组连接，所述每一中心块的四个面均设有触点组。

优选地，所述每个触点组均包含6个触点，所述6个触点上分别还设有与电池连接的两根正负极电源线、两根供主控模块读写的信号线、一根识别角块或棱块的第一识别线，所述触点均呈同心圆状分布。

优选地，所述主控模块通过角块识别码和三个中心块确定角块位置；所述主控模块通过三个中心块与分别相邻块三个面的发光室发出的颜色可以确定角块的方向。

优选地，所述主控模块通过棱块识别码和两个中心块确定棱块的位置，所述主控模块通过两个中心块与分别相邻两个面的发光室发出的颜色可以确定棱块的方向。

优选地，所述主控模块包括MCU芯片及MCU芯片外围电路。

优选地，所述控制模块由锁存器、缓冲器组成的电路模块，所述控制模块还用于对主控模块编写的识别码进行锁存。

优选地，所述中心块中还设有通信模块、按键A、按键B、按键C；所述按键A、按键B为功能键，按键C为电源开关键；所述通信模块、按键A、按键B、按键C均与主控模块连接；所述主控模块通过通信模块与手机、电脑终端通信；所述按键A、按键B通过长按、短按或不同组合，改变魔方的状态。

采用上述方案，本实用新型有益效果是：

(1)、本实用新型在魔方中的所有角块和棱块中均设有独立的发光室，能通过控制模块控制各发光室发出指定颜色的光，因此本实用新型可达到快速设置魔方状态的效果；

(2)、本实用新型所在子块中设有能记忆本子块的识别码和表面颜色的控制模块、主控模块；主控模块通过控制模块读取各角块、棱块的识别码和颜色信息，并结合各角块、棱块与中心块的相对位置，就能完全确定角块和棱块的位置和方向，因此本实用新型可以实现对魔方状态的检测；

(3)、本实用新型能够设置魔方的状态，并能检测魔方的状态，因此本实用新型可以实现人与魔方交互的效果，在此基础上，可以进一步拓展魔方的游戏功能，提升魔方游戏的趣味性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的中心块结构图；

图3为本实用新型的角块触点组分部图；

图4为本实用新型的棱块触点组分布图；

图5为本实用新型的触点组连线图；

图6为本实用新型的角块发光室结构图；

图7为本实用新型的棱块发光室结构图；

图8为本实用新型的触点组内部连线图；

图9为本实用新型的电路方框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明；

如图1至图9所示：本实施例提供了一种具有设定和检测状态的智能魔方，包括一魔方1，设在魔方1中的若干个角块8、若干个棱块9、若干个中心块2、中心轴6；每一角块8和每一棱块9均内设有若干发光室11、及一控制模块10b，所述发光室11包括若干不同颜色的发光单元，所述控制模块10b控制发光单元颜色的变化；每一中心块2内设有用来识别角块8、棱块9位置和方向的主控模块10，还内设有给发光单元、控制模块10b、主控制模块10供电的电池10a；每一中心块2与中心轴6均由一连接器4连接；

每一角块8、棱块9、中心块2的表面中均设置有若干个触点组7；任意共面的表面触点组7的触点一一对应相连；在所述触点中均设有一根连接识别中心块2的中心识别线7c；所述主控模块10与控制模块10b、发光单元、电池10a通过触点组7电性连接；所述主控模块10编码后通过控制模块10b设定角块8、棱块9的唯一的识别码；所述主控模块10通过中心识别线7c及识别码，确定角块8、棱块9的位置；主控模块10通过若干个中心块2与相邻的角块8、棱块9的若干发光室11发光颜色确定角块8、棱块9的方向。

所述角块8设为8个，所述每一角块8中均还设置有三个独立的发光室11，所述三个发光室分别为第一发光室11a、第二发光室11b、第三发光室11c；所述三个独立的发光室11分别设在角块8的三个面中；所述每一发光室11中均设有显示6种不同颜色的发光单元，所述发光单元为LED灯；所述每一角块8的三个面均设有触点组7。

所述棱块9设为12个；所述每一棱块中均还设置有两个独立的发光室11，所述两个独立的发光室分别为第四发光室11d、第五发光室11e所述两个独立的发光室11均设在棱块9的两个表面中；所述每一发光室11设有显示6种不同颜色的LED灯；所述每一棱块9的四个面均设有触点组7。

所述中心块2设为6个中心块2；所述在中心轴6设有六个触点环3，所述在中心块2中设置有六个碳刷5；所述在中心块2旋转时六个碳刷5均与六个触点环3连接；所述六个碳刷5均与中心块2表面中的触点组7连接，所述每一中心块2的四个面均设有触点组7。

所述每个触点组7均设为6个触点，所述6个触点上分别还设有与电池连接的两根正电源线7a、负极电源线7g、两根供主控模块10读写的信号线、一根识别角块8或棱块9的第一识别线7b，所述两根供主控模块10读写的信号线分别为第一信号线7d、第二信号线7e；所述触点均呈同心圆状分布。

所述主控模块10通过角块8识别码和三个中心块2确定角块8位置；所述主控模块10通过三个中心块2与分别相邻块三个面的发光室11发出的颜色可以确定角块8的方向。

所述主控模块10通过棱块9识别码和两个中心块2确定棱块9的位置，所述主控模块19通过两个中心块2与分别相邻两个面的发光室11发出的颜色可以确定棱块9的方向。

所述主控模块10包括MCU芯片及MCU芯片外围电路。

所述控制模块10b由锁存器、缓冲器组成的电路模块，所述控制模块10b还用于对主控模块10编写的识别码进行锁存。

所述中心块2中还设有通信模块、按键A10c、按键B10d、按键C10e；所述按键A、按键B为功能键，按键C为电源开关键；所述通信模块、按键A、按键B、按键C均与主控模块连接；所述主控模块通过通信模块与手机、电脑终端通信；所述按键A、按键B通过长按、短按或不同组合，改变魔方1的状态。

实施例1

魔方1回位成为一个正方体的状态时，角块8表面上的触点组7与相邻的棱块9面上的触点组7的触点一一对应相连，棱块9表面上的触点组7与相邻的中心块2面上的触点组7的触点一一对应相连，这样，整个电子魔方的所有角块、棱块、中心块就保持6个触点的连接，并通过电池10a能够给为所有角块8、棱块9、中心块2供电，同时能与主控模块10进行通信；

用户操作按键，可以设定魔方1到某一状态，按下C键可以开启或关闭魔方1，魔方1启动电源时，将恢复到最原始的状态；操作A键、B键，通过点击、短按、长按及组合，可以进行多种不同类型的操作。A键、B键对应的操作具体如下：

A键	B键	功能说明
			短按	不按	当前状态下的上一项
不按	短按	当前状态下的下一项
			短按	短按	复位到当前状态的初始状态
长按	不按	在三种训练模式中循环切换
			不按	长按	在计时、计步两种模式中切换
长按	长按	复位到开机时的初始状态

主控模块10通过控制模块10b发出命令，并设定或检测魔方1状态；在设定魔方1状态时，主控模块10生成各角块8、棱块9的识别码，并初始设定角块8、棱块9表面的发光颜色，这些信息逐一发送给相应的角块8、棱块9，并在角块8、棱块9内部的控制模块10b中存储；

检测魔方1状态时，主控模块10按照预定顺序，逐一向各角块8、棱块9的内部控制模块10b发送命令，并读取各角块8、棱块9的识别码和各表面的发光颜色。

实施例2

主控模块10通过控制角块8、棱9块中的控制模块10b，并通过锁存器实现对角块8、棱块9识别码和各表面发光颜色的存储，通过缓冲器响应主控模块10的存储命令；所述以棱块9的存储具体过程为：

(1)、在主控模块设置位于两个中心块2之间的棱块9的识别码为“0001”，并与其中的一中心块2相邻面的发光颜色为红色，与另一中心块2相邻面的发光颜色为蓝色；

(2)、主控模块10首先设置两个中心块2的中心识别线7c分别为低电平，其他中心块2的中心识别线7c均为高电平，同时主控模块10设置棱块9的第一识别线7b为低电平，这样主控模块10就选中棱块9；反之第一识别线7b为高电平则主控模块10就选中角块8；

(3)棱块9被选中后，其锁存器被选中，主控模块通过第一信号线7d、第二信号线7e；将控制信号或识别码存储到锁存器中，并通过锁存器的输出端输出，所述锁存器总共有10条输出线；其中4条信号线输出识别码，其电平依次为“低低低高”，即“0001”；另外6条分别控制棱块9中的第四发光室11d、第五发光室11e发光。

实施例3

检测角块8、棱块9位置的具体方法是：(1)、主控模块10为所有的角块8、棱块9分别生成一个唯一的识别码，这些识别码在初始设定时被动态地分配到各角块8、棱块9中，直到下一次设定，这些识别码不会发生改变；

(2)、在魔方1初始化时，在两个中心块2之间的棱块9的识别码设为00002时；

(3)、当魔方1发生转动，棱块9位于另外两中心块2之间时，存储棱块9的识别码仍是00002不会改变；主控模块10通过读取另外两块中心块2之间棱块9的识别码时；就能确定识别码为00002的棱块9，设在另外的两个中心块2之间；

(4)、确定角块8位置的与棱块9位置方法原理相同，读取三个中心块2之间的角块8的识别码，就可以确定这个角块8的位置。

实施例4

检测角块8、棱块9位置具体方法是：每一棱块9与中心块2相邻面上的触点组7，仅与一个中心块2相连接；每一个角块8与棱块9相邻面上的触点组7仅与一个棱块9相连接；因此主控模块10能够逐一单独读取角块8、棱块9有几个面的发光颜色，从而确定角块8、棱块9的方向。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有设定和检测状态的智能魔方，其特点在于：包括一魔方，设在魔方中的若干个角块、若干个棱块、若干个中心块、中心轴；每一角块和每一棱块均内设有若干发光室、及一控制模块，所述发光室包括若干不同颜色的发光单元，所述控制模块控制发光单元颜色的变化；每一中心块内设有用来识别角块、棱块位置和方向的主控模块，还内设有给发光单元、控制模块、主控制模块供电的电池；每一中心块与中心轴均由一连接器连接；

每一角块、棱块、中心块的表面中均设置有若干个触点组；任意共面的表面触点组的触点一一对应相连；在所述触点中均设有一根连接识别中心块的中心识别线；所述主控模块与控制模块、发光单元、电池通过触点组电性连接；所述主控模块编码后通过控制模块设定角块、棱块的唯一的识别码；所述主控模块通过中心识别线及识别码，确定角块、棱块的位置；主控模块通过若干个中心块与相邻的角块、棱块的若干发光室发光颜色确定角块、棱块的方向。

2.根据权利要求1所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述角块设为8个，所述每一角块中均还设置有三个独立的发光室，所述三个独立的发光室分别设在角块的三个面中；所述每一发光室中均设有显示6种不同颜色的发光单元，所述发光单元为LED灯；所述每一角块的三个面均设有触点组。

3.根据权利要求2所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述棱块设为12个；所述每一棱块中均还设置有两个独立的发光室，所述两个独立的发光室均设在棱块的两个表面中；所述每一发光室设有显示6种不同颜色的LED灯；所述每一棱块的四个面均设有触点组。

4.根据权利要求3所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述中心块设为6个中心块；在中心轴设有六个触点环，在中心块中设置有六个碳刷；在中心块旋转时六个碳刷均与六个触点连接；所述六个碳刷均与中心块表面中的触点组连接，所述每一中心块的四个面均设有触点组。

5.根据权利要求4所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述每个触点组均设为6个触点，所述6个触点上分别还设有与电池连接的两根正负极电源线、两根供主控模块读写的信号线、一根识别角块或棱块的第一识别线，所述触点均呈同心圆状分布。

6.根据权利要求5所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述主控模块通过角块识别码和三个中心块确定角块位置；所述主控模块通过三个中心块与分别相邻块三个面的发光室发出的颜色可以确定角块的方向。

7.根据权利要求6所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述主控模块通过棱块识别码和两个中心块确定棱块的位置，所述主控模块通过两个中心块与分别相邻两个面的发光室发出的颜色可以确定棱块的方向。

8.根据权利要求7所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述主控模块包括MCU芯片及MCU芯片外围电路。

9.根据权利要求8所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述控制模块由锁存器、缓冲器组成的电路模块，所述控制模块还用于对主控模块编写的识别码进行锁存。

10.根据权利要求9所述具有设定和检测状态的智能魔方，其特征在于：所述中心块中还设有通信模块、按键A、按键B、按键C；所述按键A、按键B为功能键，按键C为电源开关键；所述通信模块、按键A、按键B、按键C均与主控模块连接；所述主控模块通过通信模块与手机、电脑终端通信；所述按键A、按键B通过长按、短按或不同组合，改变魔方的状态。