CN211486504U - 一种益智拼图实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种益智拼图实验装置，包括底座、主控电路、拼图底板和拼图模块；主控电路包括STM32 F103C8T6主控芯片、电源电路、复位电路、时钟电路和ADC检测电路；拼图底板安装在底座上；拼图底板和拼图模块内置一预设电路；预设电路连接在ADC检测电路上；在拼图底板上设有二个以上的拼图位；拼图模块包括拼图块；拼图块包括拼图底座、拼图电路板和拼图上盖。利用本实用新型的结构，既能实现拼图，而且能检测拼图是否正确。

Description

一种益智拼图实验装置

技术领域

本实用新型涉及益智拼图实验装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们更加注重娱乐和学习，特别是亲子活动，如何让父母在与孩子玩的同时收获更多，是儿童玩具未来的发展趋势，本意念拼图是基于现实人们对拼图购买需求考虑，在父母与孩子玩的同时，提高大脑的注意力的专注度，培养注意力，提高学习和工作的效率，拼图是现在孩子玩具最常用的选择，AR益智拼图突破了传统模式，电路、AR平台、拼图、mp3模块和led灯相结合，打造最现代亲子玩具，力争使玩家有更好亲子活动。

而现有的拼图工具只能通过肉眼进行观察来判断拼图是否正确，这样，对拼图的正确性判定存在人为的主观因素，可能出现判断不准确的情况。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种益智拼图实验装置，利用本实用新型的结构，既能实现拼图，而且能检测拼图是否正确。

为达到上述目的，一种益智拼图实验装置，包括底座、主控电路、拼图底板和拼图模块；

主控电路设置在底座上；所述的主控电路包括STM32 F103C8T6主控芯片、电源电路、复位电路、时钟电路和ADC检测电路；电源电路给STM32 F103C8T6主控芯片供电，复位电路、时钟电路和ADC检测电路分别连接在STM32F103C8T6主控芯片上；

拼图底板安装在底座上；拼图底板和拼图模块内置一预设电路；预设电路连接在ADC检测电路上；

在拼图底板上设有二个以上的拼图位；

所述的拼图模块包括与拼图位数量相同的拼图块，拼图块与拼图位之间形成电连接位；

所述的拼图块包括拼图底座、拼图电路板和拼图上盖；拼图底座内具有容置腔，拼图电路板设置在容置腔内，拼图电路板上设有元器件和/或导线，拼图电路板上设有伸出拼图底座的上触点，拼图上盖盖设在拼图底座上，拼图上盖上设有拼图图案。

上述益智拼图实验装置的拼图方法为：

（1）根据拼图的完整图案将多个拼图块放置到对应的拼图位上；其中，完整图案由正确的多个拼图块上的图案组成；

（2）拼图块全部放置完成后，给予STM32 F103C8T6主控芯片一拼图完成信号；

（3）STM32 F103C8T6主控芯片通过ADC检测电路从预设电路的两端采集信号并回馈到STM32 F103C8T6主控芯片内，在STM32 F103C8T6主控芯片内将采集的信号与存储在STM32 F103C8T6主控芯片内的正确预设电路的比较信号进行比较，如果采集的信号与比较信号相同，则说明拼图正确，如采集的信号与比较信号不同，则说明拼图不正确。

因此，通过上述装置，既能实现拼图，通过将拼图与预设电路结合起来，通过ADC检测电路采集预设电路的信号，通过比较来判断拼图是否正确，这样，对拼图是否正确的判断可靠性好、准确性高。所述的复位电路是对整个装置进行复位，所述的时钟电路是对拼图进行计时。

进一步的，所述的电源电路包括XC6206P332MR芯片、电容C8、电容C9、电阻R4和发光二极管LED9；XC6206P332MR芯片的VIN端连接电源的输入端，XC6206P332MR芯片的VOUT端连接输出端，XC6206P332MR芯片的GND端接地，电容C8连接在XC6206P332MR芯片的VIN端与GND端，电容C9连接在XC6206P332MR芯片的VOUT端与GND端，XC6206P332MR芯片的VOUT端依次连接电阻R4和发光二极管LED9，二极管LED9的输出端接地。上述结构，通过XC6206P332MR芯片对输入电压进行降压，让该电源电路获得稳定的输出电压。

进一步的，所述的复位电路包括电阻R1、电容C1和开关K9；电阻R1的一端连接电源电路的输出端，电阻R1的另一端通过电容C1接地，开关K9并联在电容C1之间，在电阻R1与电容C1之间连接到STM32 F103C8T6主控芯片的NRST复位端。该结构，当按下开关K9后，电容C1被短路，从而对装置进行复位。

进一步的，所述的时钟电路包括晶振管Y1、电容C2和电容C3，晶振管Y1的两端分别连接STM32F103C8T6主控芯片上的OSC_OUT和OSC_IN端，电容C2的一端连接晶振管Y1的一端，电容C2的另一端接地，电容C3的一端连接晶振管Y1的另一端，电容C3的另一端接地。通过该结构能对拼图进行计时。

进一步的，ADC检测电路包括三极管Q1、三极管Q2和电阻R2，三极管Q1的集电极连接电源电路的输出端，三极管Q1的发射极连接预设电路的输入端，三极管Q1的基极连接电阻R2，三极管Q2的集电极连接预设电路的输出端，三极管Q2的发射极接地，同时，三极管Q2的发射极连接STM32 F103C8T6主控芯片的GND端，三极管Q2的基极连接电阻R2，电阻R2连接STM32 F103C8T6主控芯片的PB0端。该ADC检测电路，如果拼图完成，则给予STM32 F103C8T6主控芯片一信号，STM32 F103C8T6主控芯片通过PB0端给予三极管Q1和Q2电压，让三极管Q1和Q2导通，这样，电源电路的输出端通过三极管Q1连接到预设电路内，预设电路的输出端连接到三极管Q2上，从而在STM32 F103C8T6主控芯片就能获得采集信号，通过该采集信号与比较信号进行比较来判断拼图是否正确。

进一步的，STM32 F103C8T6主控芯片上连接有按键电路；按键电路包括第一按键电路、第二按键电路、第三按键电路、第四按键电路、第五按键电路、第六按键电路、第七按键电路和第八按键电路；

第一按键电路包括发光二极管LED1和开关K1，发光二极管LED1的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA0端连接，发光二极管LED1的负极通过开关K1接地；

第二按键电路包括发光二极管LED2和开关K2，发光二极管LED2的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA1端连接，发光二极管LED2的负极通过开关K2接地；

第三按键电路包括发光二极管LED3和开关K3，发光二极管LED3的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA2端连接，发光二极管LED3的负极通过开关K3接地；

第四按键电路包括发光二极管LED4和开关K4，发光二极管LED4的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA3端连接，发光二极管LED4的负极通过开关K4接地；

第五按键电路包括发光二极管LED5和开关K5，发光二极管LED5的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA4端连接，发光二极管LED5的负极通过开关K5接地；

第六按键电路包括发光二极管LED6和开关K6，发光二极管LED6的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA5端连接，发光二极管LED6的负极通过开关K6接地；

第七按键电路包括发光二极管LED7和开关K7，发光二极管LED7的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA6端连接，发光二极管LED7的负极通过开关K7接地；

第八按键电路包括发光二极管LED8和开关K8，发光二极管LED8的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA7端连接，发光二极管LED8的负极通过开关K8接地；

在发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7和LED8的正极分别通过电阻R10连接到电源电路的输出端。

按键电路为对应音乐中的1、2、3、4、5、6、7、i的操作开关，以便于通过开关获得相应的音乐效果。

进一步的，所述的电连接位为与上触点电性连接的下触点。这样，便于实现电性连接。

进一步的，在拼图底板上位于拼图位处设有磁吸块，在拼图底座上设有能与磁吸块吸附的磁铁。这样，在拼图过程中，能将拼图块可靠的、位置准确的拼接到拼图底板上。

进一步的，STM32 F103C8T6主控芯片上连接显示屏。方便进行显示。

进一步，在STM32 F103C8T6主控芯片上连接有扬声器。这样，可以播放声音。

附图说明

图1为益智拼图实验装置的立体图。

图2为益智拼图实验装置的分解图。

图3为拼图块的立体图。

图4为拼图块的分解图。

图5为拼图块另一视角的分解图。

图6为主控电路的原理图。

图7为电源电路的原理图。

图8为复位电路的原理图。

图9为时钟电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1和图2所示，益智拼图实验装置包括底座1、主控电路2、拼图底板3、上盖4和拼图模块5。

主控电路2通过电路板设置在底座1上。如图6至图9所示，所述的主控电路2包括STM32 F103C8T6主控芯片11、电源电路12、复位电路13、时钟电路14、ADC检测电路15和按键电路16。

如图7所示，所述的电源电路12包括XC6206P332MR芯片121、电容C8、电容C9、电阻R4和发光二极管LED9；XC6206P332MR芯片的VIN端连接电源的输入端，在本实施例中，电源输入端的电源为5V，XC6206P332MR芯片的VOUT端连接输出端，在本实施例中，输出端的电压为3.3V，XC6206P332MR芯片的GND端接地，电容C8连接在XC6206P332MR芯片的VIN端与GND端，电容C9连接在XC6206P332MR芯片的VOUT端与GND端，XC6206P332MR芯片的VOUT端依次连接电阻R4和发光二极管LED9，二极管LED9的输出端接地。该电源电路，XC6206P332MR芯片121输入电压后，在电容C8、C9的滤波作用下输出稳定的电压值，通过发光二极管LED9能够直观的观察到电源电路是否有输出。电源电路给STM32 F103C8T6主控芯片供电。

如图8所示，所述的复位电路13包括电阻R1、电容C1和开关K9；电阻R1的一端连接电源电路的输出端，电阻R1的另一端通过电容C1接地，开关K9并联在电容C1之间，在电阻R1与电容C1之间连接到STM32 F103C8T6主控芯片的NRST复位端。通过按下开关K9，则电容C1短路，实现对装置的复位。

如图9所示，所述的时钟电路14包括晶振管Y1、电容C2和电容C3，晶振管Y1的两端分别连接STM32F103C8T6主控芯片上的OSC_OUT和OSC_IN端，电容C2的一端连接晶振管Y1的一端，电容C2的另一端接地，电容C3的一端连接晶振管Y1的另一端，电容C3的另一端接地。通过晶振管Y1能实现拼图计时。

如图6所示，ADC检测电路15包括三极管Q1、三极管Q2和电阻R2，三极管Q1的集电极连接电源电路的输出端，三极管Q1的发射极连接预设电路的输入端，三极管Q1的基极连接电阻R2，三极管Q2的集电极连接预设电路的输出端，三极管Q2的发射极接地，同时，三极管Q2的发射极连接STM32 F103C8T6主控芯片的GND端，三极管Q2的基极连接电阻R2，电阻R2连接STM32 F103C8T6主控芯片的PB0端。

如图6所示，所述的按键16电路包括第一按键电路、第二按键电路、第三按键电路、第四按键电路、第五按键电路、第六按键电路、第七按键电路和第八按键电路。

第一按键电路包括发光二极管LED1和开关K1，发光二极管LED1的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA0端连接，发光二极管LED1的负极通过开关K1接地。

第二按键电路包括发光二极管LED2和开关K2，发光二极管LED2的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA1端连接，发光二极管LED2的负极通过开关K2接地。

第三按键电路包括发光二极管LED3和开关K3，发光二极管LED3的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA2端连接，发光二极管LED3的负极通过开关K3接地。

第四按键电路包括发光二极管LED4和开关K4，发光二极管LED4的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA3端连接，发光二极管LED4的负极通过开关K4接地。

第五按键电路包括发光二极管LED5和开关K5，发光二极管LED5的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA4端连接，发光二极管LED5的负极通过开关K5接地。

第六按键电路包括发光二极管LED6和开关K6，发光二极管LED6的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA5端连接，发光二极管LED6的负极通过开关K6接地。

第七按键电路包括发光二极管LED7和开关K7，发光二极管LED7的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA6端连接，发光二极管LED7的负极通过开关K7接地。

第八按键电路包括发光二极管LED8和开关K8，发光二极管LED8的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA7端连接，发光二极管LED8的负极通过开关K8接地。

在发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7和LED8的正极分别通过电阻R10连接到电源电路的输出端。

如图1和图2所示，拼图底板3安装在底座1上，在拼图底板3上设有二个以上的拼图位31，拼图位31与拼图块的数量和位置对应，每一拼图位31内具有下触点311和磁吸块312，在本实施例中，每一拼图位31上设有圆周均布的四个下触点311，磁吸块312位于四个下触点的中心位置。

所述的上盖4安装在拼图底板3上，在于拼图底板对应的位置设有拼图限位空间41，这样，便于放置拼图块。

所述的拼图模块5包括与拼图位数量相同的拼图块50。如图3至图5所示，所述的拼图块50包括拼图底座51、拼图电路板52和拼图上盖53。拼图底座51内具有容置腔511，在拼图底座上位于容置腔511的底部设有磁铁空腔512，在磁铁空腔512内嵌入有磁铁54，当拼图块放入到拼图底板上后，磁铁51能与磁吸块吸附，这样，能将拼图块可靠的、位置准确的与拼图底板进行吸合，而且便于将拼图块取出，在拼图底座51的上端位于容置腔511的边缘设有台阶513；拼图电路板52设置在容置腔内，拼图电路板52上设有元器件和/或导线，拼图电路板52上设有伸出拼图底座的上触点521，拼图上盖53嵌入到台阶513内，拼图上盖53上设有拼图图案，所有拼图上盖上的图案组成一完整的图案。

拼图底板3内设有线路，拼图底盘3内的线路和拼图模块4内的元器件或导线组成一预设电路，该预设电路可以是现有电路，也可以是新设计的电路；预设电路的输入端连接在ADC检测电路上三极管Q1的发射极端，预设电路的输出端连接在ADC检测电路上三极管Q2的集电极端。

STM32 F103C8T6主控芯片的PB6和PB7端连接有连接头，连接头上连接显示屏。在STM32 F103C8T6主控芯片上连接有扬声器，用于发出声音。

上述益智拼图实验装置的拼图方法为：

（1）通过按键K11旋转存储在STM32 F103C8T6主控芯片内的完整图案，并通过显示屏显示，根据选择的拼图的完整图案将多个拼图块50放置到对应的拼图位31上，通过对应的上触点和下触点实现电性连接，通过磁吸将拼图块吸附到拼图底板上；其中，完整图案由正确的多个拼图块上的图案组成。所述的K11按键与STM32 F103C8T6主控芯片连接。

（2）拼图块50全部放置完成后，通过按键K11给予STM32 F103C8T6主控芯片一拼图完成信号。

（3）STM32 F103C8T6主控芯片通过ADC检测电路从预设电路的两端采集信号并回馈到STM32 F103C8T6主控芯片内，在STM32 F103C8T6主控芯片内将采集的信号与存储在STM32 F103C8T6主控芯片内的正确预设电路的比较信号进行比较，如果采集的信号与比较信号相同，则说明拼图正确，如采集的信号与比较信号不同，则说明拼图不正确。ADC检测电路的工作方法为，如果拼图完成，则给予STM32 F103C8T6主控芯片一信号，STM32 F103C8T6主控芯片通过PB0端给予三极管Q1和Q2电压，让三极管Q1和Q2导通，这样，电源电路的输出端通过三极管Q1连接到预设电路内，预设电路的输出端连接到三极管Q2上，从而在STM32F103C8T6主控芯片就能获得采集信号，通过该采集信号与比较信号进行比较来判断拼图是否正确。

因此，通过上述装置，既能实现拼图，通过将拼图与预设电路结合起来，通过ADC检测电路采集预设电路的信号，通过比较来判断拼图是否正确，这样，对拼图是否正确的判断可靠性好、准确性高。

当拼图完成并正确后，按键电路中的开关K1-K8为对应音乐中的1、2、3、4、5、6、7、i的操作开关，以便于通过开关弹出相应的音乐效果。

Claims (10)

1.一种益智拼图实验装置，其特征在于：包括底座、主控电路、拼图底板和拼图模块；

主控电路设置在底座上；所述的主控电路包括STM32 F103C8T6主控芯片、电源电路、复位电路、时钟电路和ADC检测电路；电源电路给STM32 F103C8T6主控芯片供电，复位电路、时钟电路和ADC检测电路分别连接在STM32F103C8T6主控芯片上；

拼图底板安装在底座上；拼图底板和拼图模块内置一预设电路；预设电路连接在ADC检测电路上；

在拼图底板上设有二个以上的拼图位；

所述的拼图模块包括与拼图位数量相同的拼图块，拼图块与拼图位之间形成电连接位；

所述的拼图块包括拼图底座、拼图电路板和拼图上盖；拼图底座内具有容置腔，拼图电路板设置在容置腔内，拼图电路板上设有元器件和/或导线，拼图电路板上设有伸出拼图底座的上触点，拼图上盖盖设在拼图底座上，拼图上盖上设有拼图图案。

2.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：所述的电源电路包括XC6206P332MR芯片、电容C8、电容C9、电阻R4和发光二极管LED9；XC6206P332MR芯片的VIN端连接电源的输入端，XC6206P332MR芯片的VOUT端连接输出端，XC6206P332MR芯片的GND端接地，电容C8连接在XC6206P332MR芯片的VIN端与GND端，电容C9连接在XC6206P332MR芯片的VOUT端与GND端，XC6206P332MR芯片的VOUT端依次连接电阻R4和发光二极管LED9，二极管LED9的输出端接地。

3.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：所述的复位电路包括电阻R1、电容C1和开关K9；电阻R1的一端连接电源电路的输出端，电阻R1的另一端通过电容C1接地，开关K9并联在电容C1之间，在电阻R1与电容C1之间连接到STM32 F103C8T6主控芯片的NRST复位端。

4.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：所述的时钟电路包括晶振管Y1、电容C2和电容C3，晶振管Y1的两端分别连接STM32F103C8T6主控芯片上的OSC_OUT和OSC_IN端，电容C2的一端连接晶振管Y1的一端，电容C2的另一端接地，电容C3的一端连接晶振管Y1的另一端，电容C3的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：ADC检测电路包括三极管Q1、三极管Q2和电阻R2，三极管Q1的集电极连接电源电路的输出端，三极管Q1的发射极连接预设电路的输入端，三极管Q1的基极连接电阻R2，三极管Q2的集电极连接预设电路的输出端，三极管Q2的发射极接地，同时，三极管Q2的发射极连接STM32 F103C8T6主控芯片的GND端，三极管Q2的基极连接电阻R2，电阻R2连接STM32 F103C8T6主控芯片的PB0端。

6.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：STM32 F103C8T6主控芯片上连接有按键电路；按键电路包括第一按键电路、第二按键电路、第三按键电路、第四按键电路、第五按键电路、第六按键电路、第七按键电路和第八按键电路；

第一按键电路包括发光二极管LED1和开关K1，发光二极管LED1的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA0端连接，发光二极管LED1的负极通过开关K1接地；

第二按键电路包括发光二极管LED2和开关K2，发光二极管LED2的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA1端连接，发光二极管LED2的负极通过开关K2接地；

第三按键电路包括发光二极管LED3和开关K3，发光二极管LED3的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA2端连接，发光二极管LED3的负极通过开关K3接地；

第四按键电路包括发光二极管LED4和开关K4，发光二极管LED4的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA3端连接，发光二极管LED4的负极通过开关K4接地；

第五按键电路包括发光二极管LED5和开关K5，发光二极管LED5的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA4端连接，发光二极管LED5的负极通过开关K5接地；

第六按键电路包括发光二极管LED6和开关K6，发光二极管LED6的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA5端连接，发光二极管LED6的负极通过开关K6接地；

第七按键电路包括发光二极管LED7和开关K7，发光二极管LED7的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA6端连接，发光二极管LED7的负极通过开关K7接地；

第八按键电路包括发光二极管LED8和开关K8，发光二极管LED8的正极与STM32F103C8T6主控芯片的PA7端连接，发光二极管LED8的负极通过开关K8接地；

在发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7和LED8的正极分别通过电阻R10连接到电源电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：所述的电连接位为与上触点电性连接的下触点。

8.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：在拼图底板上位于拼图位处设有磁吸块，在拼图底座上设有能与磁吸块吸附的磁铁。

9.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：STM32 F103C8T6主控芯片上连接显示屏。

10.根据权利要求1所述的益智拼图实验装置，其特征在于：在STM32 F103C8T6主控芯片上连接有扬声器。

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