一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力系统技术领域，公开了一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统。通过所述可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统，可以根据对校验信号线的电平检验结果，自动实现两连接端口的对应角色互换，由此可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命。此外，所述电路及电子积木系统还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
【专利说明】
一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，具体地，涉及一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统。
【背景技术】
[0002]现有的电子积木系统包括有多个级联的积木块:电源积木块和功能积木块，其中，电源积木块用于提供工作电源/或工作信号(当电源积木块的电路板设有信号发生单元时)，所述功能积木块用于在级联后实现对应的电子功能，例如LED灯散光显示或者音乐播放，因此在功能积木块的电路板上布置有相应的功能电路单元以及实现级联的输入输出连接端口。
[0003]在常见的电路及功能积木块中，输入输出连接端口的设置固定，即一连接端口固定设置为输入连接端口，另一连接端口固定设置为输出连接端口，如此将可能存在如下问题:(I)由于学生或儿童对连接端口缺乏足够的识别能力，很容易出现接反的情况，无法实现预期的功能，导致缺乏趣味性；(2)由于连接端口接反，还可能进一步导致功能积木块中的功能电路单元出现电路烧毁的情况，影响电子积木的使用寿命及使用安全性。
【实用新型内容】
[0004]针对前述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统，可以根据对校验信号线的电平检验结果，自动实现两连接端口的对应角色互换，由此可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命。此外，所述电路及电子积木系统还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
[0005]本实用新型采用的技术方案，一方面提供了一种可自动互换输入输出连接端口的电路，包括第一连接端口、第二连接端口、功能电路单元、电阻单元、电压比较器和双路单刀双掷开关，其中，所述第一连接端口依次包含有第一直流电源接头、第一工作信号接头、第一校验信号接头和第一地接头，所述第二连接端口依次包含有第二直流电源接头、第二工作信号接头、第二校验信号接头和第二地接头;所述第一直流电源接头与所述第二直流电源接头连接，并分别连接所述功能电路单元的电源端、所述电压比较器的电源端和所述双路单刀双掷开关的电源端;所述第一地接头与所述第二地接头连接，并分别连接所述功能电路单元的接地端、所述电压比较器的接地端和所述双路单刀双掷开关的接地端;所述第一校验信号接头和所述第二校验信号接头分别连接所述电压比较器的两电压输入端，且在所述第一校验信号接头与所述第二校验信号接头之间串联所述电阻单元;所述电压比较器的输出端分别连接所述双路单刀双掷开关的第一路开关控制端和第二路开关控制端，所述第一工作信号接头分别连接所述双路单刀双掷开关的第一路开关的第二输入端和第二路开关的第一输入端，所述第二工作信号接头分别连接所述双路单刀双掷开关的第一路开关的第一输入端和第二路开关的第二输入端，所述双路单刀双掷开关的第一路开关输出端和第二路开关输出端分别连接所述功能电路单元的工作信号输入端和工作信号输出端。
[0006]优化的，所述电阻单元包含第一电阻、第二电阻和第三电阻;所述第一电阻与所述第二电阻串联，并串联在所述第一校验信号接头与所述第二校验信号接头之间，所述第三电阻的一端连接在所述第一电阻与所述第二电阻之间，所述第三电阻的另一端连接所述第一地接头或所述第二地接头。
[0007]优化的，所述电压比较器采用芯片型号为LV321的电压比较器。
[0008]优化的，所述双路单刀双掷开关采用芯片型号为ADG884的SPDT模拟开关。
[0009]优化的，在所述第一直流电源接头与所述第一地接头之间和/或在所述第二直流电源接头与所述第二地接头之间串联有电容。
[0010]本实用新型采用的技术方案，一方面提供了一种可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统，包括电源积木块和若干个功能积木块，其中，所述功能积木块的电路板上布置有前述的可自动互换输入输出连接端口的电路，且任意两个所述功能积木块可通过在电路板上布置的连接端口实现对接;所述电源积木块的电路板上布置有可与所述功能积木块的连接端口对接的第三连接端口，所述第三连接端口依次包含有第三直流电源接头、第三工作信号接头、第三校验信号接头和第三地接头，其中，所述第三校验信号接头与所述第三直流电源接头连接。
[0011 ]优化的，所述连接端口为插头连接器或插座连接器，且对接的双方互为插头连接器和插座连接器。
[0012]综上，采用本实用新型所提供的一种可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统，具有如下有益效果:(I)可以根据对校验信号线的电平检验结果，自动实现两连接端口的对应角色互换，由此可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命;(2)所述电路及电子积木系统还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本实用新型提供的可自动互换输入输出连接端口的电路结构示意图。
[0015]图2是本实用新型提供的可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
[0017]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/SB，可以表示:单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示:单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符，一般表示前后关联对象是一种“或”关系O
[0018]实施例一
[0019]图1示出了本实用新型提供的可自动互换输入输出连接端口的电路结构示意图。本实施例提供的所述可自动互换输入输出连接端口的电路，包括第一连接端口、第二连接端口、功能电路单元、电阻单元、电压比较器OPl和双路单刀双掷开关SPDTl，其中，所述第一连接端口依次包含有第一直流电源接头VCC_1、第一工作信号接头SIG_1、第一校验信号接头CHK_1和第一地接头GND_1，所述第二连接端口依次包含有第二直流电源接头VCC_2、第二工作信号接头SIG_2、第二校验信号接头CHK_2和第二地接头GND_2;所述第一直流电源接头VCCj与所述第二直流电源接头VCC_2连接，并分别连接所述功能电路单元的电源端、所述电压比较器OPl的电源端和所述双路单刀双掷开关SPDTl的电源端;所述第一地接头GND_1与所述第二地接头GND_2连接，并分别连接所述功能电路单元的接地端、所述电压比较器OPl的接地端和所述双路单刀双掷开关SPDTl的接地端;所述第一校验信号接头CHKj和所述第二校验信号接头CHK_2分别连接所述电压比较器OPl的两电压输入端，且在所述第一校验信号接头CHK_1与所述第二校验信号接头CHK_2之间串联所述电阻单元;所述电压比较器OPl的输出端分别连接所述双路单刀双掷开关SPDTl的第一路开关控制端INl和第二路开关控制端IN2，所述第一工作信号接头SIG_1分别连接所述双路单刀双掷开关SPDTl的第一路开关的第二输入端SlB和第二路开关的第一输入端S2A，所述第二工作信号接头SIG_2分别连接所述双路单刀双掷开关SPDTl的第一路开关的第一输入端SlA和第二路开关的第二输入端S2B，所述双路单刀双掷开关SPDTl的第一路开关输出端Dl和第二路开关输出端D2分别连接所述功能电路单元的工作信号输入端SIG_In和工作信号输出端SIG_0ut。
[0020]如图1所示，所述电路可以但不限于用于布置在功能积木块中的电路板上，并配置了四条线路(即直流电源线路、工作信号线路、校验信号线路和地线路)来实现电子积木块之间的级联，其中，直流电源线路用于传递并提供工作电压;工作信号线路用于传递工作信号，例如时钟信号和使能信号等，以便电路中的功能电路单元实现对应的功能;校验信号线路用于传递校验信号电平，以便电路中的所述电压比较器OPl根据对两连接端口的校验信号电平的比较结果，驱动所述双路单刀双掷开关SPDTl对两连接端口的对应角色进行互换；所述地线路用于传递并提供参考地电压，使级联后的整个电路构成一个完整的回路。在所述电路结构中，所述功能电路单元为在级联情况下，实现预期功能的电路，其可以但不限于为现有的LED灯显示电路或者语音播放电路，除了设有电源端和接地端外，其还应当设有工作信号输入端和工作信号输出端，前者用于导入上一级电子积木块输出的第一工作信号，后者用于向下一级电子积木块导出第二工作信号。所述电阻单元用于限流及实现在电压比较器的两端分别输入电平，确保所述电压比较器OPl正常工作。
[0021]所述电压比较器OPl的两输入端(如图1中的I和3引脚)连接两个连接端口的校验信号接头(CHKj和CHK_2)，从而可对两接头的校验信号电平进行比较，由于通常输入连接端口的校验信号电平高于输出连接端口的校验信号电平，由此可以很容易的判断出两连接端口的对应角色(是为输入连接端口还是为输出连接端口)，并通过输出端的电平高低(如图1所示，若在所述第一校验信号接头CHK_1处的校验信号电平高于在所述第二校验信号接头CHK_2处的校验信号电平时，所述第一连接端口为输入连接端口，所述第二连接端口为输出连接端口，此时所述电压比较器的输出端输出低电平;若在所述第一校验信号接头CHK_1处的校验信号电平低于在所述第二校验信号接头CHK_2处的校验信号电平时，所述第一连接端口为输出连接端口，所述第二连接端口为输入连接端口，此时输出高电平)驱动所述双路单刀双掷开关SPDTl对两连接端口的对应角色进行互换。此外，所述电压比较器OPl可以但不限于采用芯片型号为LV321的电压比较器。
[0022]所述双路单刀双掷开关SPDTl中设有两路独立的单刀双掷开关(即第一路开关和第二路开关)，两路开关的工作原理相同，但相同属性的输入端(例如SlA引脚和S2A引脚分别为两路开关的第一输入端，具有相同属性)分别连接所述第一工作信号接头SIG_1和所述第二工作信号接头SIG_2，由此通过所述连接关系的布置，可以确保所述功能电路单元中所述工作信号输入端SIG_In和所述工作信号输出端SIG_0ut能够分别连接所述第一工作信号接头SIGj和所述第二工作信号接头SIG_2，且可在同一控制信号电平作用下(两路开关的控制端同时连接所述电压比较器OPl的输出端)进行连接关系的自动互换，进而实现对两连接端口的对应角色进行互换。所述双路单刀双掷开关SPDTl可以但不限于采用芯片型号为ADG884的SPDT模拟开关。
[0023]通过所述电路结构，在将其布置在功能积木块的电路板上后，可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命。此外，所述电路及电子积木系统还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
[0024]优化的，所述电阻单元包含第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3;所述第一电阻Rl与所述第二电阻R2串联，并串联在所述第一校验信号接头CHKj与所述第二校验信号接头CHK_2之间，所述第三电阻R3的一端连接在所述第一电阻Rl与所述第二电阻R2之间，所述第三电阻R3的另一端连接所述第一地接头GND_1或所述第二地接头GND_2。如图1所示，由于所述第三电阻R3的一端接地，可在其中一连接端口悬空时(此时该功能积木块后端无级联的积木块，其为末端功能积木块)，构成一个电阻分压电路，进而实现对两连接端口的对应角色进行互换，保障电路及功能积木块在特定情况下实现正常功能。
[0025]优化的，在所述第一直流电源接头VCCj与所述第一地接头GND_1之间和/或在所述第二直流电源接头VCC_2与所述第二地接头GND_2之间串联有电容。如图1所示，在所述第一直流电源接头VCCj和所述第二直流电源接头VCC_2处分别连接有第一电容Cl和第二电容C2，通过配置所述电容可以过滤直流电源中谐波信号，稳定电源线路。
[0026]综上，本实施例所提供的可自动互换输入输出连接端口的电路，具有如下有益效果:(I)可以根据对校验信号线的电平检验结果，自动实现两连接端口的对应角色互换，由此可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命；(2)所述电路还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
[0027]实施例二
[0028]图2示出了本实用新型提供的可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统的系统结构示意图。本实施例提供了一种应用实施例一所述的可自动互换输入输出连接端口的电路的电子积木系统，所述可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统，包括电源积木块和若干个功能积木块，其中，所述功能积木块的电路板上布置有如实施例一所描述的可自动互换输入输出连接端口的电路，且任意两个所述功能积木块可通过在电路板上布置的连接端口实现对接;所述电源积木块的电路板上布置有可与所述功能积木块的连接端口对接的第三连接端口，所述第三连接端口依次包含有第三直流电源接头VCC_3、第三工作信号接头SIG_3、第三校验信号接头CHK_3和第三地接头GND_3，其中，所述第三校验信号接头CHK_3与所述第三直流电源接头VCC_3连接。如图2所示，所述电子积木系统包含有一个电源积木块和N个功能积木块，N为自然数。在所述电源积木块中，由于所述第三校验信号接头CHK_3与所述第三直流电源接头VCC_3连接，由此可在所述第三校验信号接头CHK_3处输出高电平的校验信号，以便后端级联的功能积木块自动互换输入输出连接端口。
[0029]优化的，所述连接端口为插头连接器或插座连接器，且对接的双方互为插头连接器和插座连接器。
[0030]综上，本实施例所提供的可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统，具有如下有益效果:(I)可随意且快速地对功能积木块进行级联，杜绝出现接反的情况以及带来的后果，实现电子积木的预期功能，从而可保障电子积木的趣味性、使用安全性以及使用寿命;(2)所述电子积木系统还具有结构简单和制造成本低等优点，便于实际推广和应用。
[0031]如上所述，可较好地实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出不同形式的可自动互换输入输出连接端口的电路及电子积木系统并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种可自动互换输入输出连接端口的电路，其特征在于，包括第一连接端口、第二连接端口、功能电路单元、电阻单元、电压比较器(OPI)和双路单刀双掷开关(SroTI)，其中，所述第一连接端口依次包含有第一直流电源接头(VCC_1)、第一工作信号接头(SIG_1)、第一校验信号接头(CHK_1)和第一地接头(GND_1)，所述第二连接端口依次包含有第二直流电源接头(VCC_2)、第二工作信号接头(SIG_2)、第二校验信号接头(CHK_2)和第二地接头(GND_2)； 所述第一直流电源接头(VCC_1)与所述第二直流电源接头(VCC_2)连接，并分别连接所述功能电路单元的电源端、所述电压比较器(OPl)的电源端和所述双路单刀双掷开关(SPDTl)的电源端； 所述第一地接头(GND_1)与所述第二地接头(GND_2)连接，并分别连接所述功能电路单元的接地端、所述电压比较器(OPl)的接地端和所述双路单刀双掷开关(STOTl)的接地端； 所述第一校验信号接头(CHKj)和所述第二校验信号接头(CHK_2)分别连接所述电压比较器(OPl)的两电压输入端，且在所述第一校验信号接头(CHK_1)与所述第二校验信号接头(CHK_2)之间串联所述电阻单元； 所述电压比较器(OPl)的输出端分别连接所述双路单刀双掷开关(SPDTl)的第一路开关控制端(INl)和第二路开关控制端(IN2)，所述第一工作信号接头(SIG_1)分别连接所述双路单刀双掷开关(STOTl)的第一路开关的第二输入端(SlB)和第二路开关的第一输入端(S2A)，所述第二工作信号接头(SIG_2)分别连接所述双路单刀双掷开关(STOTl)的第一路开关的第一输入端(SlA)和第二路开关的第二输入端(S2B)，所述双路单刀双掷开关(SPDTl)的第一路开关输出端(Dl)和第二路开关输出端(D2)分别连接所述功能电路单元的工作信号输入端(SIG_In)和工作信号输出端(SIG_0ut)。2.如权利要求1所述的一种可自动互换输入输出连接端口的电路，其特征在于，所述电阻单元包含第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3); 所述第一电阻(Rl)与所述第二电阻(R2)串联，并串联在所述第一校验信号接头(CHK_I)与所述第二校验信号接头(CHK_2)之间，所述第三电阻(R3)的一端连接在所述第一电阻(Rl)与所述第二电阻(R2)之间，所述第三电阻(R3)的另一端连接所述第一地接头(GND_1)或所述第二地接头(GND_2)。3.如权利要求1所述的一种可自动互换输入输出连接端口的电路，其特征在于，所述电压比较器(OPl)采用芯片型号为LV321的电压比较器。4.如权利要求1所述的一种可自动互换输入输出连接端口的电路，其特征在于，所述双路单刀双掷开关(STOTI)采用芯片型号为ADG884的SPDT模拟开关。5.如权利要求1所述的一种可自动互换输入输出连接端口的电路，其特征在于，在所述第一直流电源接头(VCC_1)与所述第一地接头(GND_1)之间和/或在所述第二直流电源接头(VCC_2 )与所述第二地接头(GND_2 )之间串联有电容。6.—种可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统，其特征在于，包括电源积木块和若干个功能积木块，其中，所述功能积木块的电路板上布置有如权利要求1至5任意一项所述的可自动互换输入输出连接端口的电路，且任意两个所述功能积木块可通过在电路板上布置的连接端口实现对接； 所述电源积木块的电路板上布置有可与所述功能积木块的连接端口对接的第三连接端口，所述第三连接端口依次包含有第三直流电源接头(VCC_3)、第三工作信号接头(SIG_3 )、第三校验信号接头(CHK_3 )和第三地接头(GND_3 )，其中，所述第三校验信号接头(CHK_3)与所述第三直流电源接头(VCC_3)连接。7.如权利要求6所述的一种可自动互换输入输出连接端口的电子积木系统，其特征在于，所述连接端口为插头连接器或插座连接器，且对接的双方互为插头连接器和插座连接器。
【文档编号】A63H33/10GK205672562SQ201620537863
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201620537863.7, CN 201620537863, CN 205672562 U, CN 205672562U, CN-U-205672562, CN201620537863, CN201620537863.7, CN205672562 U, CN205672562U
【发明人】戴煜辉
【申请人】戴煜辉