一种积木模块、主机装置和积木系统的制作方法

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种积木模块、主机装置和积木系统。

背景技术：

儿童是祖国的花朵，儿童的教育受到越来越广泛的重视，教育方式也越来越多样化。现有技术有一些教育、益智玩具应用了拼积木的交互方式，但是大部分积木通常只设有一个符号，因此存在所需积木模块数量多，难以寻找相应符号的缺陷；虽然也有设计具有多个符号的积木模块，但是模块接口复杂，成本较高，不利于积木式教育、益智玩具的普及和推广。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种积木模块、主机装置和积木系统，其能解决现有的具有多个符号的积木模块接口复杂，成本较高，不利于积木式教育、益智玩具的普及和推广的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种积木模块，包括模块主体，所述模块主体的外周包括至少两个标记侧面，各标记侧面上均设有符号标记；所述模块主体内包括分控制单元，所述模块主体的一端设有第一模块接口和第一容纳部，另一端设有第二模块接口，所述第一模块接口、第二模块接口均与所述分控制单元电性连接；

所述第一容纳部内设有第一磁体，所述第二模块接口包括第一电路板，所述第一电路板的中部设有第二容纳部，所述第二容纳部内设有第二磁体；

所述第一模块接口与主机装置的主机接口连接时，所述第一磁体与主机装置中的第三磁体相吸；以及

所述第一模块接口与另一积木模块的第二模块接口连接时，所述第一磁体与所述另一积木模块的第二磁体相吸。

进一步地，所述第一模块接口包括标识端子，所述第二模块接口包括多个标识触点；

当所述第一模块接口与另一积木模块的第二模块接口连接时，所述标识端子与所述另一积木模块中的一个标识触点连接，以及所述分控制单元通过所述标识端子将所述积木模块的模块标识信息发送至所述另一积木模块的所述标识触点；

所述分控制单元通过所述标识触点接收到模块标识信息后，根据所述模块标识信息以及接收所述模块标识信息的标识触点发送前传信息至所述第一模块接口。

进一步地，所述标识触点的数目与所述标记侧面的数目相等，且所述标识触点在所述第二模块接口上的位置与所述标记侧面在所述模块主体上的位置相匹配。

进一步地，所述第一模块接口还包括高电平端子和低电平端子，所述高电平端子、低电平端子和所述标识端子成排设置；

所述第二模块接口还包括高电平触点和低电平触点，所述高电平触点的数目、低电平触点的数目均等于所述标识触点的数目；各标识触点分别与一高电平触点和一低电平触点成排设置。

进一步地，各标识触点和相应的高电平触点、低电平触点成排设置，且分别位于一正多边形的边上；所述第二容纳部位于所述正多边形内。

进一步地，各标识触点分别连接于所述分控制单元的一个IO口，所述IO口连接有下拉电阻。

一种主机装置，包括壳体、主控制单元和主机接口，所述主控制单元位于所述壳体内，所述主机接口包括第二电路板，所述第二电路板的中部设有第三容纳部，所述第三容纳部内设有第三磁体；

所述主机接口与如权利要求1-6中任一项所述的积木模块的第一模块接口连接时，所述第三磁体与所述积木模块的第一磁体相吸。

进一步地，所述主机接口包括多个主机触点；

当所述主机接口连接于积木模块的第一模块接口时，所述多个主机触点中的一个与所述第一模块接口的标识端子连接；所述主控制单元通过所述主机触点接收到所述第一模块接口发送的模块标识信息后，根据所述模块标识信息以及接收所述模块标识信息的主机触点判定所述积木模块对应于所述主机装置特定方向的符号标记。

进一步地，所述主机接口还包括正极触点和负极触点，所述正极触点的数目、负极触点的数目均等于所述主机触点的数目；各主机触点分别与一正极触点和一负极触点成排设置；

各主机触点和相应的正极触点、负极触点成排设置，且分别位于一正多边形的边上；所述第三容纳部位于所述正多边形内。

一种积木系统，包括上述的积木模块，以及上述的主机装置。

相比现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于：通过在第二模块接口的第一电路板上设置第二容纳部放置第二磁体，不仅可以使用更少的磁体实现模块间和模块与主机的连接，而且第二磁体位于第二模块接口的中部，便于调整两个积木模块的标记侧面之间的相对关系和积木模块的标记侧面与主机装置之间的相对关系；还可以降低积木模块的接口复杂程度，减少装配工序，成本更低，利于积木式教育、益智玩具的普及和推广。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的积木模块一角度的结构示意图；

图2为图1中积木模块另一角度的结构示意图；

图3为图1中积木模块的分解示意图；

图4为图1中积木模块与主机装置配合的结构示意图；

图5为图4中主机装置的结构示意图；

图6为图4中主机装置的分解示意图；

图7为图4中积木模块与主机装置配合的电路示意图；

图8为多个积木模块与主机装置配合的电路示意图。

图中：100、积木模块；110、模块主体；111、标记侧面；112、符号标记；120、分控制单元；130、第一模块接口；131、标识端子；132、高电平端子；133、低电平端子；140、第二模块接口；141、标识触点；142、高电平触点；143、低电平触点；200、主机装置；210、壳体；220、主控制单元；230、主机接口；231、主机触点；232、正极触点；233、负极触点；

10、第一容纳部；11、第一磁体；20、第一电路板；21、第二容纳部；22、第二磁体；30、第二电路板；31、第三容纳部；32、第三磁体。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1和图2为一种积木模块100的结构示意图，图3为积木模块100的分解示意图。

如图1-图3所示，积木模块100包括模块主体110，模块主体110的外周包括至少两个标记侧面111，各标记侧面111上均设有符号标记112；模块主体110内包括分控制单元120，模块主体110的一端设有第一模块接口130和第一容纳部10，另一端设有第二模块接口140，第一模块接口130、第二模块接口140均与分控制单元120电性连接。

第一容纳部10内设有第一磁体11，第二模块接口140包括第一电路板20，第一电路板20的中部设有第二容纳部21，第二容纳部21内设有第二磁体22。

如图4所示，第一模块接口130与另一积木模块100的第二模块接口140连接时，第一磁体11与另一积木模块100的第二磁体22相吸。当需要调整两个积木模块100的标记侧面111之间的相对关系时，可以以第一磁体11、第二磁体22的中心为轴进行旋转，也可以先将两个积木模块100之间的距离稍稍分离，再以第一磁体11、第二磁体22的中心为轴进行旋转，旋转至合适位置后松手，两个积木模块100就在第一磁体11和第二磁体22吸力的作用下再次吸合。

如图4为主机装置200与积木模块100配合使用的示意图。因此，本实用新型实施例还提供了一种积木系统，包括积木模块100和主机装置200。

如图5和图6所示，主机装置200，包括壳体210、主控制单元220和主机接口230，主控制单元220位于壳体210内，主机接口230包括第二电路板30，第二电路板30的中部设有第三容纳部31，第三容纳部31内设有第三磁体32。

如图4所示，主机接口230与前述积木模块100的第一模块接口130连接时，第三磁体32与积木模块100的第一磁体11相吸；即积木模块100的第一模块接口130与主机装置200的主机接口230连接时，第一磁体11与主机装置200中的第三磁体32相吸。

当需要调整某积木模块100的标记侧面111和主机装置200正面之间的相对关系时，可以直接以第一磁体11、第三磁体32的中心为轴进行旋转，也可以先将积木模块100与主机装置200之间的距离稍稍分离，再以第一磁体11、第三磁体32的中心为轴进行旋转，旋转至合适位置后松手，两个积木模块100就在第一磁体11和第三磁体32吸力的作用下再次吸合。

本实用新型实施例提供的积木模块100，通过在第二模块接口140的第一电路板20上设置第二容纳部21放置第二磁体22，不仅可以使用更少的磁体实现模块间以及模块与主机的连接，而且第二磁体22位于第二模块接口140的中部，便于调整两个积木模块100的标记侧面111之间的相对关系和积木模块100的标记侧面111与主机装置200之间的相对关系；还可以降低积木模块100的接口复杂程度，减少装配工序，成本更低，利于积木式教育、益智玩具的普及和推广。

作为优选的实施方式，第一磁体11、第二磁体22、第三磁体32可以采用铁氧体磁铁，钕磁铁、铝镍钴磁铁，也可采用永磁铁和铁片配合实现相吸，即第一磁体11为永磁铁，第二磁体22为铁片。

在本实施例中，模块主体110具有四个标记侧面111，在其他实施例中，模块主体110具有两个、三个、五个、六个、七个或八个标记侧面111。

作为优选的实施方式，符号标记112为字母、数字、运算符、音符、指令等。

作为本实用新型实施例的进一步改进，如图1和图3所示，第一模块接口130包括标识端子131；如图5和图6所示，主机接口230包括多个主机触点231。

如图7所示，当主机接口230连接于某积木模块100的第一模块接口130时，第一模块接口130的标识端子131与多个主机触点231中的一个连接。积木模块100的分控制单元120通过标识端子131将该积木模块100的模块标识信息发送至主机接口230的这一个主机触点231。

作为优选的实施方式，模块标识信息可以为积木模块100的编号，对应的在主机装置200中存储有与积木模块100的编号对应的，表示该积木模块100各标记侧面111上的符号标记112的信息。

主控制单元220通过这个主机触点231接收到第一模块接口130中标识端子131发送的模块标识信息后，根据模块标识信息以及接收该模块标识信息的主机触点231判定积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112。

作为优选的实施方式，主机装置200规定了使用时的正方向，即主机装置200的特定方向，优选的为面向使用者的方向。各主机触点231分别位于主机接口230的不同位置，积木模块100的某一标记侧面111与规定的正方向平行时，该积木模块100的标识端子131与相应的一个主机触点231连接。

如图7所示，主机接口230连接的积木模块100的标识端子131连接于第二个主机触点231；主控制单元220检测出是哪一个主机触点231连接到了标识端子131，就可以知道该积木模块100的侧面标记与主机装置200正方向之间的相对关系。

由于主机装置200定义有正方向，因此，主控制单元220就可以得出该积木模块100相对于主机装置200正方向的标记侧面111，即对应于主机装置200特定方向的符号标记112。从而主控制单元220就可以通过积木模块100的模块标识信息和接收该模块标识信息的主机触点231判断积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112。

作为优选的实施方式，第一模块接口130还包括高电平端子132和低电平端子133，高电平端子132、低电平端子133和标识端子131成排设置。

主机接口230还包括正极触点232和负极触点233，正极触点232的数目、负极触点233的数目均等于主机触点231的数目；各主机触点231分别与一正极触点232和一负极触点233成排设置。

当积木模块100某一标记侧面111与主机装置200特定方向匹配时，成排的高电平端子132、低电平端子133、标识端子131分别与一正极触点232、负极触点233、主机触点231连接。正极触点232、负极触点233通过高电平端子132、低电平端子133向积木模块100的分控制单元120供电。因此，积木系统中可以在主机装置200安装电源(图未示)，然后通过正极触点232、负极触点233为与主机接口230连接的积木模块100供电。

作为优选的实施方式，当积木模块100连接至主机装置200，正极触点232和负极触点233通过高电平端子132、低电平端子133向分控制单元120供电；分控制单元120通电后，先将第一模块接口130的标识端子131置为高电平，并在维持高电平预设时长之后输出模块标识信息；相应的，主控制单元220通过某主机触点231检测到与主机接口230连接的标识端子131的高电平后，通过主机触点231接收模块标识信息。由此可以避免连接抖动造成的模块标识信息传输失败。

作为优选的实施方式，如图7所示，各主机触点231分别连接于主控制单元220的一个IO口，IO口连接有下拉电阻。采用IO口的方式进行积木模块100的识别判断，分控制单元120的成本可以更低，识别更快速。

作为优选的实施方式，高电平端子132、低电平端子133以及标识端子131可以采用弹针，可以保证各端子与触点的可靠连接。

作为优选的实施方式，如图5所示，各主机触点231和相应的正极触点232、负极触点233成排设置，且分别位于一正多边形的边上；第三容纳部31位于正多边形内。因此第三磁体32的位置更合理，所需装配工序更少。

作为优选的实施方式，第二模块接口140和主机接口230采用相同的结构，以便于与第一模块接口130的连接和相应符号标记112的识别。

如图2和图3所示，第二模块接口140包括多个标识触点141。

作为优选的实施方式，标识触点141的数目与标记侧面111的数目相等，且标识触点141在第二模块接口140上的位置与标记侧面111在模块主体110上的位置相匹配。当某一积木模块100的第一模块接口130以不同角度关系连接于另一积木模块100的第二模块接口140时，其标识端子131分别与该另一积木模块100的不同标识触点141连接。

在本实施例中，积木模块100有四个标记侧面111，第二模块接口140具有四个标识触点141；进一步地，分别靠近于两个标记侧面111的连接处设置。

在本实施例中，分控制单元120焊接在第一电路板20上，第一模块接口130与分控制单元120焊所在的电路板，即第一电路板20通过柔性线路或另一电路板连接；因此，第一电路板20与模块主体110的端部平行。

作为优选的实施方式，各标识触点141分别连接于分控制单元120的一个IO口，IO口连接有下拉电阻。

作为优选的实施方式，第二模块接口140还包括高电平触点142和低电平触点143，高电平触点142的数目、低电平触点143的数目均等于标识触点141的数目；各标识触点141分别与一高电平触点142和一低电平触点143成排设置。

当一积木模块100的第二模块接口140连接了另一积木模块100的第一模块接口130时，某一成排的高电平触点142、低电平触点143、标识触点141分别与另一积木模块100的第一模块接口130中的高电平端子132、低电平端子133、标识端子131连接。高电平触点142、低电平触点143通过高电平端子132、低电平端子133向该另一积木模块100的分控制单元120供电。

作为优选的实施方式，如图2和图3所示，各标识触点141和相应的高电平触点142、低电平触点143成排设置，且分别位于一正多边形的边上；第二容纳部21位于正多边形内。

第二模块接口140和主机接口230采用相同的结构，以便于与第一模块接口130的连接，在此不再赘述。

如图8所示，当一积木模块100的第一模块接口130与另一积木模块100的第二模块接口140连接时，其标识端子131与该另一积木模块100中的一个标识触点141连接，以及第二模块接口140的高电平触点142、低电平触点143通过高电平端子132、低电平端子133向该积木模块100的分控制单元120供电。该分控制单元120通电后，先将第一模块接口130的标识端子131置为高电平，并在维持高电平预设时长之后输出模块标识信息；该另一积木模块100可以通过其相应的标识触点141获取后一积木模块100的模块标识信息。

如图8所示，后一个积木模块100的标识端子131与前一个积木模块100的第四个标识触点141连接。分控制单元120还用于通过标识端子131将积木模块100的模块标识信息发送至另一积木模块100的标识触点141，即后一个积木模块100的分控制单元120通过该标识端子131将其模块标识信息发送至前一个积木模块100的标识触点141。

前一个积木模块100的分控制单元120通过其相应的标识触点141接收到后一个积木模块100的模块标识信息后，可以根据该模块标识信息以及接收该模块标识信息的标识触点141发送前传信息至其第一模块接口130。

如图8所示，前一个积木模块100将前传信息直接传递至主机装置200的主控制单元220。主机装置200的主控制单元220通过主机触点231接收到第一模块接口130发送的前传信息后，根据前传信息以及接收前传信息的主机触点231判定主机接口230连接的积木模块100之后积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112。

如图8所示，主机接口230连接的积木模块100的标识端子131连接于第二个主机触点231，由于主机装置200定义有正方向，因此，主控制单元220就可以知道该积木模块100位于正方向的标记侧面111，即该积木模块100与主机装置200之间的相对关系。

如图8所示，前一积木模块100的分控制单元120从第四个标识触点141获取到后一个积木模块100的模块标识信息，该分控制单元120就可以得知后一积木模块100与该积木模块100之间的相对关系，即前传信息。之后就可以推导出后一积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112。

一个实施例中，这个推导过程可以由各分控制单元120完成。各分控制单元120根据所属积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112，以及后一积木模块100与该积木模块100之间的相对关系推导该后一积木模块100对应于主机装置200特定方向的符号标记112；然后通过标识端子131将推导出对应于主机装置200特定方向的符号标记112，即后一积木模块100的当前符号标记112向前传，最后到达主机装置200。此时前传信息为根据标识触点141获取的模块标识信息以及获取该模块标识信息的标识触点141推导出的后一积木模块100的对应于主机装置200特定方向的符号标记112。

另一实施例中，这个推导过程可以由主机装置200的主控制单元220完成。各积木模块100获取到与后一积木模块100之间的相对关系和模块标识信息后，通过标识端子131逐个模块向前传，最后传至主机装置200；此时前传信息为获取模块标识信息的标识触点141以及通过该标识触点141获取的模块标识信息。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。