一种电子积木电气连接系统与方法与流程

本发明涉及电子积木，尤其涉及一种电子积木电气连接系统与方法。

背景技术：

电子积木是指在传统积木的基础上加入了电子组件，如电池、马达、声音、灯光控制等电子电路和元件；近几年来逐步兴起并已经越来越多了，但无论是哪种电子积木，其电气连接结构全部是采用一个主控模块并行连接多个子功能模块（以下简称子模块）的结构，如图1所示，各家仅仅是采用了不同的接口而已。无论怎样，现在这些电子积木虽然能整合出强大的功能，但其各个子模块与主模块之间的连线确是很不方便的事情，功能强大点的系统甚至非常复杂，组合位置的灵活度不够强，不容易推广到年龄小的用户；尤其是模块设计及制造本身的难度就更大了，各种电器触点的设计和制造都是很麻烦的事情，还要考虑多个接口摆放的位置和连线的走法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种电子积木电气连接系统与方法。

本发明提供了一种电子积木电气连接系统，包括主控模块和至少两个子模块，所有的所述子模块只通过电源线、地线、数据线串联，所述子模块只通过电源线、地线、数据线与所述主控模块连接。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块通过电源线、地线、数据线串联有电池。

作为本发明的进一步改进，所述数据线为采用半双工串行通讯的数据通讯线。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块、子模块上均设有相同的电器接口，所述电器接口为触头接口、触电接口、插头、插头中的任意一种。

本发明还提供了一种电子积木电气连接方法，采用单线的半双工串行通讯方式，把所有的子模块只通过电源线、地线、数据线串联起来。

作为本发明的进一步改进，通过同一数据线连接的所有主控模块、子模块在没有发送数据时，输入口都设定为带弱上拉电阻的输入口或者浮空的输入口，如果全部子模块都选用浮空的输入口，则主控模块是带有上拉电阻的输入口，只有在需要发送数据时，输入口才转变为输出口发送数据，一旦数据发送完成则立即恢复为输入口。

作为本发明的进一步改进，将通用异步收发传输器的tx功能和rx功能合并到一起，平时禁止tx功能，开启rx功能，发射数据是才使能tx功能，发送完毕后即刻禁止tx功能。

本发明的有益效果是：简化了连接结构，只需要使用电源线、地线、数据线这三条线，减少了触点与连接，连接较为灵活、方便。

附图说明

图1是现有技术中传统电子积木的电器连接示意图。

图2是本发明一种电子积木电气连接系统的示意图。

图3是本发明一种电子积木电气连接方法的单线数据线连接示意图。

图4是本发明一种电子积木电气连接方法的双线合并数据总线连接示意图。

图5是本发明一种电子积木电气连接系统的主功能模块示例1示意图。

图6是本发明一种电子积木电气连接系统的主功能模块示例2示意图。

图7是本发明一种电子积木电气连接系统的子功能模块示例示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图2至图7所示，一种电子积木电气连接系统，包括主控模块101和至少两个子模块102，所有的所述子模块102只通过电源线、地线、数据线串联，所述子模块102只通过电源线、地线、数据线与所述主控模块101串联。

如图2至图7所示，所述主控模块101通过电源线、地线、数据线串联有电池103。

本发明采用单线的半双工串行通讯方式，把所有的子模块102全部串联起来，这样、每个模块的接口都只有电源线、地线和数据线这三根线，把所有的接口都做成完全相同的，引线（或触点）少，生产加工容易；全部都是一样的便于生产；如全部按照电源线(b)、地线(g)和数据线(d)这个排序，即使意外接反了也不会损坏电路，很安全（何况有机械结构可以保证其不会接反）；无论是主模块还是子模块，所有电子模块都具有一个或多个这种接口（机械结构上可能是多个接口，而电器关系上可能是相同的，当然主模块也可以设计不止一个这种的电器接口以便提高通讯速率）。

电器接口的机械结构描述如下：

a)接口都只有电源线、地线和数据线这三根线（或触点）；

b)系统中有的模块只需用两根线（或触点），可空出不使用的引线位置；如电池模块就只使用电池正极和负极两条线，就可以不用d位置的线（或触点），而其他负载型的模块则可只使用地线和数据线而空出电源线的位置不用。

c)接口可使用触头/触电结构或插头/插座结构。

d)触点（或插件）的位置放在不是正中的位置以防止插反后还能通电。

电气连接关系描述如下：

a)每个模块都具有自己独立的电源管理系统；

b)三条线上的电源线（b）和地线（g）是整个系统统一的；

c)数据线（d）视具体模块的功能有所不同，标准的定义是数据通讯线，采用半双工串行通讯，通讯速率要求整个系统要统一；特别的模块可把这条线作为其他功能控制线使用；

d)在整个系统中，也可以和传统的连接关系共同使用，即将需要多线连接和不方便的地方换成本发明的串联连接接口，而线少的和便于与主模块连接的模块仍是使用直接连接。

一种电子积木电气连接方法，采用单线的半双工串行通讯方式，把所有的子模块只通过电源线、地线、数据线串联起来。

数据通讯实现方法描述如下：

a)单线数据总线方式，如图3所示：即系统中全部这种三线结构中的数据线都是连到一起的，也就是一条线，此线上的所有模块在没有发送数据时都设定为带弱上拉电阻（或浮空，如果全部子模块都选用浮空的输入口，则主控模块必须是带有上拉电阻的输入口）的输入口，只有在模块需要发送数据时才转变为open-drain输出口发送数据，一旦数据发送完成则立即恢复为输入口；当然、在通讯协议中加入竞争机制将会更加可靠。

b)双线合并数据总线方式，如图4所示：将uart（通用异步收发传输器）的tx（发送）和rx（接收）合并到一起，平时禁止tx功能开启rx功能，发射数据是才使能tx，发送完毕后即刻禁止tx。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种电子积木电气连接系统，包括主控模块和至少两个子模块，所有的所述子模块只通过电源线、地线、数据线串联，所述子模块只通过电源线、地线、数据线与所述主控模块连接。本发明还提供了一种电子积木电气连接方法。本发明的有益效果是：简化了连接结构，只需要使用电源线、地线、数据线这三条线，减少了触点与连接，连接较为灵活、方便。

技术研发人员：黄光建
受保护的技术使用者：深圳市康柏特科技开发有限公司
技术研发日：2017.12.29
技术公布日：2018.05.08