模块式可编程智能积木的制作方法

本发明涉及智能积木技术领域，具体为模块式可编程智能积木。

背景技术：

积木通常是立方的木头或塑料固体玩具，一般在每一表面装饰着字母或图画，容许进行不同的排列或进行建筑活动积木有各种样式，可开发儿童智力，可拼成房子，各种动物等。积木有助于开发智力，训练孩子手眼协调能力，积木中的排列，接合，环形，对称等都对孩子的智力有好处。搭积木时，孩子一定要涉及到比例，对称等问题，这就有利于孩子数概念的早期培养。积木有利于孩子发挥想象，综合运用多种不同种类的积木共同搭建实物。有利于他们想象力和创造力的培养。

但现有的积木结构简单，仅仅只能通过不同的排列组合形成不同的形状来锻炼孩子的空间想象能力，随着智能化时代的到来和机器人教育市场的开拓，普通的积木已经无法满足现代化的需要，因此市场上急需一种带编程的智能积木，能够将现代科技应用到积木上，更好的为市场进行服务。鉴于此，我们提出模块式可编程智能积木。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供模块式可编程智能积木，以解决上述背景技术中提出的积木结构简单，仅仅只能通过不同的排列组合形成不同的形状来锻炼孩子的空间想象能力，随着智能化时代的到来和机器人教育市场的开拓，普通的积木已经无法满足现代化的需要，因此市场上急需一种带编程的智能积木。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

模块式可编程智能积木，包括核心模块以及与所述核心模块配套设计的外壳模块，所述核心模块为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面，所述工作面上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面，所述核心模块之间能够任意组合，形成不同形态，同一个所述核心模块的所述通用连接面对称设计，能够实现任意角度对接，每个所述通用连接面均设有磁铁和嵌入卡位。

作为优选，所述工作面上安装的电子模块为摄像模块，所述摄像模块用于对图像进行摄像并记录图像数据。

作为优选，所述工作面上安装的电子模块为语音模块，所述语音模块用于对语音进行识别以及记录语音数据。

作为优选，所述工作面上安装的电子模块为视频模块，所述视频模块用于播放相应的教学视频。

作为优选，所述外壳模块用于套接在所述核心模块上，加强所述核心模块的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法。

作为优选，两个所述外壳模块之间通过磁吸组合。

作为优选，两个所述外壳模块之间通过卡扣组合。

作为优选，所述外壳模块为六面开槽的球形。

作为优选，所述外壳模块为六面开槽的正方体。

作为优选，还包括有辅助模块，所述辅助模块用于配合形成具体形态积木的辅助结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该模块式可编程智能积木，通过在工作面上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，能够将现代科技应用到积木上，符合智能化时代的要求，顺应了机器人教育市场的发展，能够更好的为市场进行服务。

2、该模块式可编程智能积木，通过磁铁的磁性相互组合，能够实现两个外壳模块之间组合连接，且能够任意改变连接的角度，便于拆卸和组合。

3、该模块式可编程智能积木，通过卡位之间相互配合，能够实现两个外壳模块之间的组合连接，能够任意改变组合的位置，进而形成不同的形状，且连接紧密，不易分散。

4、该模块式可编程智能积木，外壳模块可以根据用户需要进行改变，便于进行不同的组合连接，提高增加组合的类型，提高玩法。

附图说明

图1为本发明的核心模块结构示意图；

图2为本发明的实施例6中结构示意图；

图3为本发明的实施例7中结构示意图；

图4为本发明的组合结构图之一；

图5为本发明的组合结构图之二；

图6为本发明的组合结构图之三；

图7为本发明的组合结构图之四；

图8为本发明的语音模块电路图；

图9为本发明的视频模块电路图。

图中：1、核心模块；11、工作面；12、通用连接面；2、外壳模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，工作面11上安装有摄像模块，摄像模块用于对图像进行摄像并记录图像数据，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法。

本实施例中的摄像模块基于ov7670摄像头模块，ov7670是ov(omnivision)公司生产的一颗1/6寸的cmosvga图像传感器，提供单片vga摄像头和影像处理器的所有功能，通过sccb总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据，该产品vga图像最高达到30帧/秒，用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式，所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、度、色度等都可以通过sccb接口编程。

本实施例中，ov7670传感器包括感光整列模块、时序发生器模块、模拟信号处理模块、a/d转换模块、测试图案发生器模块、数字处理器模块、缩放功能模块、数字视频接口模块、sccb接口模块以及led和闪光灯输出控制模块；

光整列模块用于提高ov7670摄像机的有效像素；

时序发生器模块用于整列控制和帧率发生、内部信号发生器和分布、帧率时序、自动曝光控制和输出外部时序；

模拟信号处理模块用于处理所有模拟功能，并包括自动增益和自动白平衡；

a/d转换模块用于将原始的信号经过模拟处理器模块之后，分g和br两路进入一个10位的a/d转换器，a/d转换器工作在12m频率，与像素频率完全同步；

测试图案发生器模块，：用于测试八色彩色条图案、渐变至黑白彩色条图案和输出脚移位“1”；

数字处理器模块用于控制由原始信号插值到rgb信号的过程，并控制图像质量；

缩放功能模块用于按照预先设置的要求输出数据格式，能将yuv/rgb信号从vga缩小到cif以下的任何尺寸；

数字视频接口模块用于通过寄存器com2[1:0]，调节iol/ioh的驱动电流，以适应用户的负载；

sccb接口模块用于控制图像传感器芯片的运行；

led和闪光灯输出控制模块用于控制外接闪光灯和闪光led的工作。

本实施例中，摄像模块的函数代码如下：

u8ov7670_init(void)

{

u8temp；

u16i＝0；

//设置io

rcc->apb2enr|＝1<<2；//先使能外设porta时钟

rcc->apb2enr|＝1<<3；//先使能外设portb时钟

gpioa->crl&＝0xfff0ff00；

gpioa->crl|＝0x00030033；//pa0/1/4输出

gpioa->odr|＝1<<4；

gpioa->odr|＝3<<0；

gpioa->crh&＝0x00f00fff；

gpioa->crh|＝0x83033000；//pa15输入、pa11/12/14输出

gpioa->odr|＝3<<14；

gpioa->odr|＝3<<11；

jtag_set(swd_enable)；sccb_init()；

//初始化sccb的io口

if(sccb_wr_reg(0x12,0x80))return1；//复位sccb

delay_ms(50)；

//读取产品型号

temp＝sccb_rd_reg(0x0b)；

if(temp！＝0x73)return2；

temp＝sccb_rd_reg(0x0a)；if(temp！＝0x76)return2；

//初始化序列

for(i＝0；i<sizeof(ov7670_init_reg_tbl)/sizeof(ov7670_init_reg_tbl[0])；i++)

{

sccb_wr_reg(ov7670_init_reg_tbl[i][0],ov7670_init_reg_tbl[i][1])；

delay_ms(2)；

}return0x00；//ok

}

本实施例中，修改tim3_irqhandler函数，用于统计帧率，修改代码如下：

u8ov_frame＝0；

voidtim3_irqhandler(void)

{

if(tim3->sr&0x0001)//溢出中断

{

printf("frame:％dfps\r\n",ov_frame)；

ov_frame＝0；

}

tim3->sr&＝～(1<<0)；//清除中断标志位

}

实施例2

作为本发明的第二种实施例，与实施例1对比，不同点在于工作面11的电子模块不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，工作面11上安装有语音模块，语音模块用于对语音进行识别以及记录语音数据，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法。

本实施例中，如图8所示，语音模块包括16个引脚的语音芯片wt588d、一个对语音模块进行语音下载的编程器和上位机软件viocechip，wt588d语音芯片是一款可重复擦除烧写的语音单片机芯片，配套wt588dviocechip上位机操作软件可随意更换wt588d语音单片机芯片的任何一种控制模式，把信息下载到spi-flash上即可，可控制220个语音地址，每个地址位能加载组合128段语音。支持dac/pwm两种输出方式，pwm输出可直接推动0.5w/8ω扬声器。支持加载wav，音频格式，以及mp3控制模式、按键控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式。本系统采用一线串口控制模式接收待合成的文本，直接合成为语音输出。

本实施例中的语音模块还设置有预处理模块，预处理模块包括模数转换模块、分帧模块、数据加窗模块以及预加重模块，模数转换模块用于将语音信号的频率控制在65hz-1100hz之内，分帧模块用于将语音信号控制在10ms-30ms之间，并保持相对平稳，数据加窗模块用于对分帧后的语音信息进行时域和频域的分析，预加重模块用于对信号进行高频补偿，使得信号频谱平坦化，以便于进行频谱分析和声道参数分析。

具体的，每帧取20ms，为了使前后帧之间保持平滑过渡，帧移10ms，即前后帧之间交叠10ms。

进一步的，为了便于后续语音处理，需对分帧后的信号加窗，加窗方式如式y(n)＝y(n)w(n),0≤n≤n-1，式中y(n)是加窗后的信号，y(n)是输入信号，w(n)是窗函数，n是帧长。

此外，窗函数为汉明窗，可以有效地克服泄露现象，应用范围也最为广泛。

实施例3

作为本发明的第三种实施例，与实施例1对比，不同点在于工作面11的电子模块不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，工作面11上安装有视频模块，视频模块用于播放相应的教学视频，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法。

本实施例的视频模块基于tft6758lcd模块是点阵式lcd，tft6758液晶模块的屏幕大小为2.2in，点像素为240&times；320，内带液晶控制器和液晶驱动器，支持真彩色262k色，用户界面更华丽。tft6758lcd模块的工作电压为3.3v，内带白光led背光灯，可以直接使用8位、16位或18位总线方式与控制器连接。

进一步的，tft液晶接口电路采用pack板形式与主板连接，其接口定义如图9所示，将tft6758液晶显示模块的reset引脚连接到j1连接器上，使用lpc2292的p0.22控制液晶模块复位。tft6758液晶显示模块的cs、wr和rd引脚均连接到j1连接器上，与主板的lpc2292的片选、写和读信号连接。而rs引脚则使用a1连接，当a1为高电平时为数据操作，当a1为低电平时为命令(索引)操作，即使用两个不同的地址来区别向tft6758液晶模块发送命令还是发送数据。tft6758液晶模块片选信号：lcm_ncs0；0x83200000～0x833fffff；索引/指令操作地址为：0x8320000；数据操作地址为：0x83200002。

此外，tft6758液晶模块的背光是led背光，采用4个白光led串连连接，所以要设计升压电路，cat32tdi就是专门用于白光led驱动的升压芯片，可以驱动4个串连的白光led。cat32tdi的为输出关闭控制引脚，由ledc信号控制(与主板的lpc2292的pwm引脚p0.21相连，可以使用pwm控制背光的亮度)，为了保证ledc连接的i/o在没有配置为输出时也能点亮led背光，所以接了一个10kω的上拉电阻r1。cat32tdi芯片为恒流输出，输出由r2控制。

实施例4

作为本发明的第四种实施例，与实施例1对比，外壳模块2的连接方式不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法，两个外壳模块2之间通过磁吸组合。

本实施例中的外壳模块2嵌设有磁铁，通过磁铁的磁性相互组合，能够实现两个外壳模块2之间组合连接，且能够任意改变连接的角度，便于拆卸和组合。

实施例5

作为本发明的第五种实施例，与实施例1对比，外壳模块2的连接方式不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法，两个外壳模块2之间通过磁吸组合，两个外壳模块2之间通过卡扣组合。

本实施例中的外壳模块2开设有嵌入卡位，通过卡位之间相互配合，能够实现两个外壳模块2之间的组合连接，能够任意改变组合的位置，进而形成不同的形状，且连接紧密，不易分散。

实施例6

作为本发明的第六种实施例，与实施例1对比，外壳模块2的形状不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法，两个外壳模块2之间通过磁吸组合，外壳模块2为六面开槽的球形。

本实施例中的外壳模块2呈六面开槽的球形，将外壳模块2套入到核心模块1上，使得核心模块1上的六个面均对应卡入到外壳模块2的槽口处，此时整体为球形，便于进行不同的组合连接，提高增加组合的类型，提高玩法。

值得说明的是，本实施例中的外壳模块2为六面开槽的球形，仅仅作为一种实施例进行解释，并不是对外壳模块2形状的限定，外壳模块2的形状可以根据用户需要进行改变。

实施例7

作为本发明的第七种实施例，与实施例1对比，外壳模块2的形状不同，模块式可编程智能积木，包括核心模块1以及与核心模块1配套设计的外壳模块2，核心模块1为十字形的智能核心模块，包括六个面，其中任意一个面为工作面11，工作面11上可安装不同的电子模块，分别有不同功能，其他面均为通用连接面12，核心模块1之间能够任意组合，形成不同形态，同一个核心模块1的通用连接面12对称设计，能够实现任意角度对接，每个通用连接面12均设有磁铁和嵌入卡位，外壳模块2用于套接在核心模块1上，加强核心模块1的连接强度，同时丰富视觉效果，增加玩法，两个外壳模块2之间通过磁吸组合，外壳模块2为六面开槽的正方体。

本实施例中的外壳模块2呈六面开槽的正方体，将外壳模块2套入到核心模块1上，使得核心模块1上的六个面均对应卡入到外壳模块2的槽口处，此时整体为正方体形状，便于进行不同的组合连接，提高增加组合的类型，提高玩法。

值得说明的是，本实施例中的外壳模块2为六面开槽的正方体，仅仅作为一种实施例进行解释，并不是对外壳模块2形状的限定，外壳模块2的形状可以根据用户需要进行改变。

实施例8

作为本发明的第八种实施例，还包括有辅助模块，辅助模块用于配合形成具体形态积木的辅助结构。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。