专利名称：空中显像棒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种玩具，更确切地说是涉及一种可在空中显示图像的电子玩具。
儿童电子玩具大多局限于电动机车、电动娃娃、电子枪等，有的还具有遥控功能，但据申请人所知，用于显示图像的电子玩具目前尚不可见。
电子工程技术领域中广泛使用的点阵式显示屏，一般由发光二极管按矩阵排列构成，利用动态扫描原理工作，即在某一时刻只点亮一个发光管，由电子电路控制其行或列的变换，若需显示一幅48×256点阵的图形，需要48×256=12288个发光二极管组成显示屏并设计相应的驱动电路。如果将显示屏技术应用于电子玩具上，其复杂性及成本是可想而知的。
电视机显示图像的原理是通过一个光点一行一行地快速扫描，并由电磁场使扫描电子束换行，扫描过程中某点的发光强度与被显示的图像在该点的亮度成正比，最后通过人眼的视觉暂留特性形成一幅完整的图像。但若将电视机的点扫描成像原理应用于电子显像玩具上，也有复杂度高、成本太高的问题，是不切实际的。
本实用新型的目的是设计一种空中显像棒，游戏者手持显像棒并在空中划过，利用人眼的视觉暂留特性，即可在空中看到一幅完整的图像，且具有结构简单、成本低的特点。
本实用新型的目的是这样实现的，综合利用微电脑、发光二极管显示及点扫描技术的空中显像棒，包括棒体、单片机和与单片机输出口连接的发光二极管显示器，其特征在于还包括有加速度传感器，所述的加速度传感器与单片机的输入口连接；所述发光二极管显示器由发光二极管驱动器连接发光二极管阵列构成；所述的棒体由手柄和棒杆连接构成，所述的发光二极管阵列成单列设置在棒杆上。
所述的发光二极管驱动器是计数器，计数器的计数脉冲端与单片机的一输出端连接；所述的发光二极管阵列等分成组，组内各发光二极管的负极并接在所述单片机的一个输出端上，各组内发光二极管的正极按相同排列序号并接在所述计数器的一个输出端上。
还包括有图案选择按钮，与所述单片机的输入口连接。
所述的发光二极管阵列包括有48个发光二极管，所述的发光二极管组包括有8个发光二极管，六组发光二极管按顺序成单列排布。
单片机按内部预存的点阵图可分时按组驱动发光二极管阵列，操作者只要手持显像棒并在空中晃动，所设置的加速度传感器根据运动速度及运动方向就可通过单片机控制图形显示的位置及方向，利用人眼的视觉暂留特性，在空中看到一幅完整的图像。
本空中显像棒按列扫描，并通过显像棒的水平方向运动实现换列，利用比显示屏少得多的发光二极管的亮灭及比电视机显像简单得多的控制技术实现了电子玩具的空中显像，不仅有结构简单、成本低廉的优点，而且大大提高了游戏的趣味性。
图1空中显像棒外形结构主视示意图。
图2空中显像棒电原理框图。
图3空中显橡棒电路图。
图4空中显像棒显像示意图。
参见
图1，空中显像棒的棒体由手柄11和棒杆12组成。手柄11内设置显像控制电路及电池，棒杆12上设置有按顺序排列的一列48个发光二极管13。手柄11上还设置有图案选择按钮S1、S2。
参见图2，空中显像棒的显像控制电路主要包括单片机21和与单片机21连接的加速度传感器22、图案选择按钮S1、S2及发光二极管显示器23(图中略去电池)。
加速度传感器22用于检测显像棒的运动速度及运动方向，以便控制图形显示的位置和方向。加速度传感器可以将运动速度及运动方向转换成模拟信号或数字信号。实施例可采用美国SMI公司生产的7130型加速度传感器，也可采用其他结构如光电式或触点式加速度传感器。
单片机21内置有程序和点阵图形，用于完成全部检测和控制功能。发光二极管显示器23与单片机21配合驱动发光二极管阵列按需要发光。按钮S1、S2分别是加、减按钮，用于选择图案，从存储的多幅点阵图案中选择所需要的图形显示。在显像棒处于静止状态时，操作S1或S2，则可顺序亮、灭阵列中的各发光二极管，用于检测电路故障和指示图幅数。
参见图3，图中22为加速度传感器，其1、4脚接电池B1，其2、3脚接单片机IC1的A3、A2输入端。IC1采用PIC16C系列单片机，其输入端A0、A1分别连接选择按钮S1、S2，图中电容C1、电阻R1-R3为单片机IC1提供必需的工作条件。电容C2为电源滤波器。
该单片机IC1中可存储的点数大于15000个，可以显示48×256的点阵图形1幅，或48×128的点阵图形2幅，或48×64的点阵图形4幅，或32×64的点阵图形6幅，或32×32的点阵图形14幅，或16×32的点阵图形28幅。利用相同原理，通过扩展存储器，还可以实现任意点阵和任意幅数的图形显示。
发光二极管显示器包括由计数器IC2(4017)构成的发光二极管驱动器和由48个发光二极管L1-L48构成的发光二极管阵列。48个发光二极管L1-L48共分成6组，每组8个发光二极管。每一组中8个发光二极管的负极并接并分别与单片机IC1的输出端B0、B1……B5连接，各组中的发光二极管按排列顺序并接，并分别与计数器IC2的输出端Q0、Q1……Q7连接，在单片机IC1控制下，按用户选择的内部预存点阵图，分时按列驱动48个发光二极管，实现空中图像显示。
参见图4，若单片机中装有英语字母Aa并被操作者选中，当显像棒在空中划过时，就可看到如图中所示的Aa图像。
本实用新型的空中显像棒，当装入各种儿童喜爱的图案，如小动物、童话故事中人物时，就是一种高档的儿童电子玩具；当装入英语字母、单词或汉字的图案时，就可作为幼儿认字、看图识字、学习拼音等的教具；当用电动机拖动显像棒转动，使之在空中形成圆形图案时，则可代替发光二极管显示屏，成为便于移动和架设的广告牌。通过操作按钮S1、S2，可使显像棒进入学习状态，就可按个人设计逐点输入点阵图，进一步增加学习趣味性。
权利要求1.一种空中显像棒，包括棒体、单片机和与单片机输出口连接的发光二极管显示器，其特征在于还包括有加速度传感器，所述的加速度传感器与单片机的输入口连接；所述发光二极管显示器由发光二极管驱动器连接发光二极管阵列构成；所述的棒体由手柄和棒杆连接构成，所述的发光二极管阵列成单列设置在棒杆上。
2.根据权利要求1所述的空中显像棒，其特征在于所述的发光二极管驱动器是计数器，计数器的计数脉冲端与单片机的一输出端连接；所述的发光二极管阵列等分成组，组内各发光二极管的负极并接在所述单片机的一个输出端上，各组内发光二极管的正极按相同排列序号并接在所述计数器的一个输出端上。
3.根据权利要求1所述的空中显像棒，其特征在于还包括有图案选择按钮，与所述单片机的输入口连接。
4.根据权利要求2所述的空中显像棒，其特征在于所述的发光二极管阵列包括有48个发光二极管，所述的发光二极管组包括有8个发光二极管，六组发光二极管按顺序成单列排布。
专利摘要本实用新型涉及一种电子玩具,是一种经晃动后利用人眼的视觉暂留特性,可在空中看到一幅图像的显像器。包括棒体和设置在棒体手柄内、由电池、加速度传感器、单片机及显示器组成的电子电路。其中的显示器由驱动器和发光二极管阵列连接构成。发光二极管阵列是一组成单列设置在棒杆上的发光二极管。单片机中预存有若干幅点阵图,加速度传感器根据棒体的运动速度及方向,通过单片机控制图形显示的位置及方向。结构简成本低趣味强。
文档编号A63H33/26GK2303672SQ9721828
公开日1999年1月13日 申请日期1997年6月18日 优先权日1997年6月18日
发明者彭敢 申请人:彭敢