用于教学的感应电路和智能感应教学装置及控制方法与流程

本发明涉及感应电路，更具体地说是指用于教学的感应电路和智能感应教学装置及控制方法。

背景技术：

随着科技的发展及进步，父母们较以往更为重视儿童的学习能力，并使学龄前的儿童较以往更早接触到各种学龄前的相关启蒙教材，并且现今教育仅注重于单一学科(例如:英文、数学)的学习，而较不注重儿童身体及心理的发展，使儿童仅能接触枯燥无趣味性的教材，而缺乏其它潜能的开发，并使身心无法健全发展。

目前的积木教学产品，只能满足儿童简单的拼写和算术的要求，但是，判断儿童拼写和算术是否正确，仍需要人为判断，无法智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确，使用不便，并且，智能程度不高，不利于提高儿童的学习的兴趣和记忆能力。

中国专利201020694993.4涉及一种感应式播放器；其包括感应器本体和播放器本体，感应器本体包括TX发射电路、输入控制电路、红外发射/接收电路、红外驱动电路、感应器MCU控制电路，感应器MCU控制电路分别与TX发射电路、输入控制电路、红外发射/接收电路、红外驱动电路连接，播放器本体包括声音放大电路、寄存电路、数据接口电路、RX接收电路、播放器MCU控制电路，播放器MCU控制电路分别与声音放大电路、寄存电路、用数据接口电路、RX接收电路连接，感应器本体将目录书的OID二维码发送到播放器本体，播放器本体发出对应该OID二维码的声音；结合OID二维码读写技术和无线技术，适用于教学工作，有利于提高教学质量。

上述的专利是将感应器本体与播放器本体连接，当多个儿童进行教学是，结合OID二维码读写技术和无线技术进行教学，虽然也运用到感应的技术，当时，无法解决单个儿童进行自主学习过程中，智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确。

因此，有必要设计一种用于教学的感应电路，实现智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确，便于儿童自主学习，并且，智能程度高，利于提高儿童的学习的兴趣和记忆能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供用于教学的感应电路和智能感应教学装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：用于教学的感应电路，包括一主控芯片，及与主控芯片连接的喇叭和至少一个的感应单元，所述感应单元对置于其感应位置的标识块产生相对应的感应信号；所述主控芯片接收所述感应单元输入的感应信号并进行处理，并通过喇叭输出。

其进一步技术方案为：所述感应单元包括RF无线传感器、磁力传感器以及光电传感器中的至少一种，所述感应单元与所述主控芯片的输入端脚连接。

其进一步技术方案为：所述用于教学的感应电路还包括充电供电单元，所述充电供电单元包括USB接口、充电芯片U3、电池以及稳压升压降压电路，所述USB接口与所述充电芯片U3的输入端脚连接，所述充电芯片U3的输出端脚与所述电池连接，所述电池与所述稳压升压降压电路连接，所述稳压升压降压电路分别与所述主控芯片以及所述感应单元连接。

其进一步技术方案为：所述用于教学的感应电路还包括按键、指示灯、显示模块、内存卡、存储器、以及对话咪头，所述指示灯、显示模块以及对话咪头分别与所述主控芯片的输出端脚连接，所述按键、内存卡、存储器与所述主控芯片的输入端脚连接，所述指示灯、显示模块以及存储器分别与所述电池连接。

本发明还提供了智能感应教学装置，包括教学板以及标识块，所述教学板设有至少一个供所述标识块放置在内的感应区域，所述教学板内设有控制板，所述控制板上设有上述的用于教学的感应电路，所述感应单元的安装位置与所述感应区域的位置相对应，所述标识块上设有可视标识层和用于产生感应信号的感应标识层。

其进一步技术方案为：所述标识块包括卡片和/或积木，所述标识块的上端面设有可视标识层，所述感应标识层设在所述标识块的下端面。

其进一步技术方案为：所述感应标识层为无线射频标识层或设有若干个磁感应点的磁标识层，又或设有若干个色标感应点的光电标识层。

本发明还提供了智能感应教学装置的控制方法，所述控制方法包括：

将标识块放置在感应区域内；

感应单元获取标识块上的感应标识层的信息，产生对应的感应信息，所述感应信息反馈至主控芯片进行处理；

判断是否收到确认键的确认信息；

若没有收到确认键的确认信息，则返回所述感应单元获取标识块上的感应标识层的信息，产生对应的感应信息，所述感应信息反馈至主控芯片进行处理的步骤；

若收到确认键的确认信息，判断所放置的标识块是否正确；

若正确，则主控芯片输出控制信号，由喇叭播放正确情况下对应的提示语音；

若不正确，则主控芯片输出控制信号，由喇叭播放错误情况下对应的提示语音。

其进一步技术方案为：所述若收到确认键的确认信息，判断所放置的标识块是否正确的步骤，包括以下具体步骤：

搜索产生感应信号的感应单元的位置以及个数；

判断依照位置顺序的感应单元产生的感应信号是否正确；

若正确，则所放置的标识块正确；

若不正确，则所放置的标示块不正确。

其进一步技术方案为：所述将标识块放置在感应区域内的步骤之前，还包括：

判断是否预先设定自定义内容；

若需要预先设定自定义内容，则利用对话咪头、喇叭以及存储器录入语音，对标示块上的感应标识层以及所对应的可视标识层的信息一一对应后录入，并进入所述将标识块放置在感应区域内的步骤；

若不需要预先设定自定义内容，则直接进入所述将标识块放置在感应区域内的步骤。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的用于教学的感应电路，通过设置感应单元对带有标识块进行感应，产生相对应的感应信号，将所述的感应信号输出，由主控芯片接收后并进行处理，判断所放置的标示块是否正确，由喇叭输出，当感应单元感应到操作者放入错误或正确的标示块，则对应告知操作者此次操作是错误或正确的，实现智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确，便于操作者自主学习，并且，智能程度高，利于提高操作者的学习的兴趣和记忆能力。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的用于教学的感应电路的电路原理框图；

图2为本发明具体实施例提供的感应单元的电路原理图；

图3为本发明具体实施例提供的主控芯片的电路原理图；

图4为本发明具体实施例提供的输出单元的电路原理图；

图5为本发明具体实施例提供的充电供电单元的电路原理图；

图6为本发明具体实施例提供的指示灯的电路原理图；

图7为本发明具体实施例提供的显示模块的电路原理图；

图8为本发明具体实施例提供的对话咪头的电路原理图；

图9为本发明具体实施例提供的内存卡的电路原理图；

图10为本发明具体实施例提供的存储器的电路原理图；

图11为本发明具体实施例提供的按键的电路原理图；

图12为本发明具体实施例提供的智能感应教学装置的主视结构图；

图13为本发明具体实施例提供的填充物的剖切结构示意图；

图14为本发明另一具体实施例提供的智能感应教学装置的立体结构图；

图15为本发明具体实施例提供的智能感应教学装置的控制方法的流程图；

图16为本发明具体实施例提供的判断所放置的标识块是否正确的具体流程图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～16所示的具体实施例，本实施例提供的用于教学的感应电路，可以运用在自主学习英语、语文以及数学的过程中，实现智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确，便于儿童自主学习，并且，智能程度高，利于提高儿童的学习的兴趣和记忆能力。

用于教学的感应电路，包括一主控芯片U1、及与主控芯片U1连接的喇叭20和至少一个感应单元40，所述感应单元40，对置于其感应位置的标识块60产生相对应的感应信号；主控芯片U1接收感应单元40输入的感应信号，并进行处理，并通过喇叭20输出。

标识块60上设有带标识的部分，标识的部分经由感应单元40感应后，获取感应信号，将所述的感应信号输出，由主控芯片U1接收后处理，判断感应信号是否正确，从而判断所放置的标识块60是否正确，并喇叭20输出。

上述的标识块60可以为积木或者卡片等。

更进一步的，感应单元40包括RF无线传感器、磁力传感器以及光电传感器中的至少一种，感应单元40与主控芯片U1的输入端脚连接。

具体的，所述RF无线传感器的输出端脚通过电阻RA1与主控芯片U1的输入端脚连接；同样的，上述的磁力传感器的输出端脚与主控芯片U1的输入端脚连接。

另外，光电传感器的输出端脚连接有电阻R74、R75分别与三极管连接，所述三极管的基极与主控芯片U1的输入端脚连接。

更进一步的，所述喇叭20与所述主控芯片U1之间连接有功放芯片U8，功放芯片U8其接收主控芯片U1输出的信号，并对信号内的音频信号进行放大输出；喇叭20，其接收功放芯片U8放大输出的音频信号并播放。

对于喇叭20播放音频信号时，需要先对主控芯片U1输出的信号，该信号内包含的音频信号进行放大，再由喇叭20输出。

更进一步的，用于教学的感应电路还包括充电供电单元2，充电供电单元2包括USB接口、充电芯片U3、电池以及稳压升压降压电路，所述USB接口与所述充电芯片U3的输入端脚连接，所述充电芯片U3的输出端脚与所述电池连接，所述电池与所述稳压升压降压电路连接，所述稳压升压降压电路分别与所述主控芯片U1以及所述感应单元40连接。

利用上述的USB接口连接外部供电设备，经过充电芯片U3处理后，为电池充电，电池在对主控芯片U1进行供电时，需要对电池的输出的电流由稳压升压降压电路进行稳压、升压、降压和低压检测处理后，供给主控芯片U1。

所述稳压升压降压模块包括开关、稳压芯片U0、电容C9、C18以及电阻R04，所述开关与所述稳压芯片U0以及所述电池连接，所述电容C9、C18并联，且电容C9、C18分别与所述稳压芯片U0以及电阻R04连接。

电池输出的电压电流经过稳压芯片U0稳压后，再由电容C9、C18对其进行升压降压，最后经过电阻R04后，输入至主控芯片U1。

上述的充电芯片U3的型号为TP4054，TP4054是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器，充电电流可达500mA，其SOT-25封装与较少的外部元件数目使得TP4054成为便携式应用的理想选择。TP4054可以适合USB电源和适配器电源工作。由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4054将自动终止充电循环。当输入电压(交流适配器或USB电源)被拿掉时，TP4054自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下。也可将TP4054置于停机模式，以而将供电电流降至45uA。TP4054的其他特点包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电和一个用于指示充电结束和输入电压接入的状态引脚，可单灯或双灯指示。

更进一步的，用于教学的感应电路还包括按键10、指示灯6、显示模块5、内存卡3、存储器1、以及对话咪头4，所述指示灯6、显示模块5以及对话咪头4分别与所述主控芯片U1的输出端脚连接，所述按键10、内存卡3、存储器1与所述主控芯片U1的输入端脚连接，所述指示灯6、显示模块5以及存储器1分别与所述电池连接。

上述的对话咪头4用于录音，预先录入感应正确以及感应错误时，喇叭20所播放的音频。

上述的显示模块5包括LED、LCD、TFT、OLED等显示模块5。

上述的用于教学的感应电路还包括通讯电路，所述通讯电路包括Wi-Fi以及有线网卡中的至少一种，其用于与另一用于教学的感应电路连接，进行数据传输。

具体的，用户可以利用通讯电路，通过移动终端的应用程序找到其他相同阶段或年龄的朋友，使用采用该用于教学感应电路的产品进行互相竞争和比赛或学习，以增加互动或与外界小朋友或与出差在外的家长互动或与留守儿童或家长互动。

上述的用于教学的感应电路，通过设置感应单元40对带有标识块60进行感应，产生相对应的感应信号，将所述的感应信号输出，由主控芯片U1接收后并进行处理，判断所放置的标示块60是否正确，由喇叭20输出，当感应单元40感应到操作者放入错误或正确的标示块60，则对应告知操作者此次操作是错误或正确的，实现智能感应并且判断得出当前的拼写和算术是否正确，便于操作者自主学习，并且，智能程度高，利于提高操作者的学习的兴趣和记忆能力。

如图12所示，是本实施例提供的智能感应教学装置，其包括教学板50以及标识块60，教学板50设有至少一个供标识块60放置在内的感应区域30，教学板50内设有控制板，控制板上设有上述的用于教学的感应电路，所述感应单元40的安装位置与所述感应区域30的位置相对应，标识块60上设有可视标识层61和用于产生感应信号的感应标识层62。

另外，标识块60包括卡片和/或积木，儿童在自主学习的过程中，将卡片或者积木放置到感应区域30内，感应单元40感应到卡片或积木上的感应标识层62，产生对应的感应信号，将所述的感应信号输出，由主控芯片U1接收后并处理，判断所放置的标示块60是否正确，由喇叭20输出。比如，当所放置的标示块60是错误的，则输出单元1的喇叭20输出“此次操作为错误的操作”；当所放置的标示块60是错误的，则输出单元1的喇叭20输出“宝贝真棒，此次操作为正确的操作”，当然，喇叭20所输出的音频有对话咪头4预先录音存储在存储器1内。

另外，于其他实施例，如图13所示，感应区域30包括两个部分，第一部分可以放置带有测试图片的标识块60，第二部分用于放置与第一部分相对应的标识块60，当该教学装置用于测试时，比如，当第一部分放置带有香蕉测试图片的标识块60时，第二部分则可以对应放置“香蕉”这两个文字或者“banana”这个英语单词；当然也可以第一部分放置数字的算式或其他图片，第二部分由操作者放置对应的算式或其他图片的结果等等的测试方法，以提高操作者的学习兴趣。当然，也可以在第二部分先放入标识块60，操作者根据第二部分放入的标识块60，将与第二部分的标识块60相对应的标识块60放置在第一部分中。

如图14所示，标识块60的上端面设有可视标识层61，感应标识层62设在标识块60的下端面。

且感应标识层62为无线射频标识层或设有若干个磁感应点的磁标识层，又或设有若干个色标感应点的光电标识层。

每块标识块60上的感应标识层62上都是不一样的，是唯一的，代表该标识块60上的可视标识层61的身份标识。

当所述感应单元40为RF无线传感器，则感应标识层62为无线射频标识层；当所述感应单元40为磁力传感器，则感应标识层62为设有若干个磁感应电的磁标识层；当所述感应单元40为光电传感器时，所述感应标识层62为设有若干个色标感应点的光电标识层。

喇叭20以及按键10设在教学板50上，另外，上述的对话咪头4也设置在所述教学板50上。

更进一步的，所述教学板50的外端面设有折叠架51，用于当儿童站立学习时，可以与儿童保持相同的高度，保证儿童学习时的姿态正确。

如图15所示，本实施例还提出了智能感应教学装置的控制方法，该方法包括：

S1、判断是否预先设定自定义内容；

S2、需要预先设定自定义内容，则利用对话咪头以及喇叭20录入语音至存储器1，将标示块60上的感应标识层62以及所对应的可视标识层61的信息录入到存储器1内，并进入S3步骤；

若不需要预先设定自定义内容，则直接进入S3步骤。

S3、将标识块60放置在感应区域内；

S4、感应单元40获取标识块60上的感应标识层62的信息，产生对应的感应信息，所述感应信息反馈至主控芯片U1进行处理；

S5、判断是否收到确认键的确认信息；

若没有收到确认键的确认信息，则返回S4步骤；

S6、若收到确认键的确认信息，判断所放置的标识块60是否正确；

S7、若正确，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放正确情况下对应的提示语音；

S8、若不正确，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放错误情况下对应的提示语音。

对于上述的S4步骤，感应单元40获取标识块60上的感应标识层62的信息，产生对应的感应信息，所述感应信息反馈至主控芯片U1进行处理的步骤，每块标识块60上的可视标识层61以及对应的感应标识层62都是不一样的，是唯一的，代表该标识块60上的可视标识层61的身份标识，感应单元40具体是通过获取标识块60上的感应标识层62的信息。

另外，上述的S6步骤，若收到确认键的确认信息，判断所放置的标识块60是否正确的步骤，具体是判断所有感应单元40获取的感应信息，组成的算法或者字符串是否正确。

具体的，主控芯片U1调用存储器1内存储的每个标识块60的可视标识层61的信息以及对应的感应标识层62的信息，通过对比所调用的感应标识层62信息与感应单元40所获取的信息，得知所放的标识块60的可视标识层61信息，从而进行判断正确与否。

不同布置的感应标识层62有共有41种，对应的字符62信息包括26个字母、10个数字以及算法符号5个。

另外，对于上述的S6步骤，若收到确认键的确认信息，判断所放置的标识块60是否正确的步骤，包括以下具体步骤：

S61、搜索产生感应信号的感应单元40的位置以及个数；

S62、判断依照位置顺序的感应单元40产生的感应信号是否正确；

S63、若正确，则所放置的标识块60正确；

S64、若不正确，则所放置的标示块60不正确。

对于上述的S61步骤，当操作者放入的标示块60的数量少于感应区域的数量时，需要先对产生感应信号的感应单元40的位置以及个数，对于标示块60散布放置、集中放置在前面、后面或者中间这四种情况进行位置的搜索，从而可以依照位置顺序对感应单元40产生的感应信号进行判断。

于其他实施例，上述的智能感应教学装置的控制方法还包括：

利用移动终端的应用程序寻找同样使用该装置的人，进行竞争或者比赛或者学习；

选择竞争或者比赛或者学习的对象，双方分别进行操作；

计算双方每次从开始到收到确认建的确认信息共用的时间长度长短以及所放置的标识块60的正确与否；

按照时间长度以及正确所占的比率计算总得分；

对比双方的总得分，总得分高者则胜出。

上述的时间长度以及正确所占的比率是人为所设定的。

于其他实施例，上述的智能感应教学装置的控制方法还包括测试步骤，该测试步骤具体如下：

教学者在感应区域30的第一部分放置带有测试图片的标识块60；

操作者根据第一部分的标识块60的信息，在第二部分放置与第一部分相对应的标识块60；

感应单元40获取第一部分以及第二部分的标识块60上的感应标识层62的信息，产生对应的感应信息，所述感应信息反馈至主控芯片U1进行处理；

当收到确认键的确认信息，判断第一部分与第二部分的标识块60是否匹配和对应；

若是，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放正确情况下对应的提示语音；

若不是，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放错误情况下对应的提示语音。

当然，于其他实施例，上述的测试步骤还可以由教学者先将标识块60放置在感应单元的第二部分，操作者根据第二部分的标识块60选择对应的带有测试图片的标识块60放置在第一部分，进行匹配对比，当收到确认键的确认信息，判断第一部分与第二部分的标识块60是否匹配和对应；若是，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放正确情况下对应的提示语音；若不是，则主控芯片U1输出控制信号，由喇叭20播放错误情况下对应的提示语音。

更具体的，当该教学装置用于测试时，比如，当第一部分放置带有香蕉测试图片的标识块60时，第二部分则可以对应放置“香蕉”这两个文字或者“banana”这个英语单词；当然也可以第一部分放置数字的算式或其他图片，第二部分由操作者放置对应的算式或其他图片的结果等等的测试方法，以提高操作者的学习兴趣。当然，也可以在第二部分先放入标识块60，操作者根据第二部分放入的标识块60，将与第二部分的标识块60相对应的标识块60放置在第一部分中。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。