一种基于单片机的解魔方装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于单片机的解魔方装置。
【背景技术】
[0002]目前，魔方大都是采用手工打乱并手工还原的。近年来科技馆陆续出现了一些解魔方机器人，该类解魔方机器人体积大，结构复杂，解魔方速度较慢。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有技术中解魔方机器人体积大，结构复杂，解魔方速度较慢的不足，本实用新型提供一种结构简单，成本低廉，节省解魔方时间并具有一定互动性的智能解魔方装置。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种基于单片机的解魔方装置，包括输入单元、控制单元、执行单元，所述控制单元的输入端连接所述输入单元，所述控制单元的输出端连接所述执行单元，所述执行单元由6块正方形固定板通过合页连接组成一个正方体，6个步进电机分别固定于所述6块正方形固定板上，6个传动块分别固定在所述6个步进电机转轴上并分别与魔方的六个面的中心块连接。
[0006]操作者在输入单元的矩阵键盘上完成魔方颜色信息的采集，按照给定顺序输入魔方每一小块的颜色，中心块颜色无需输入，一共需要输入48个小块的颜色(三阶魔方)。控制单元根据输入的魔方颜色信息，通过内置的快速解魔方函数，得到魔方还原步骤，根据还原步骤控制执行单元。执行单元通过6个步进电机的转动带动魔方6个面的转动从而还原魔方。电源单元主要由变压器、稳压电路组成，为输入单元、控制单元、执行单元供电。
[0007]执行单元中6块正方形固定板通过合页连接组成一个正方体固定装置，6个步进电机固定于6块固定板上，使每个步进电机和与其对应固定板的中心轴在一条直线上，固定板中心预留圆孔，使得步进电机的转轴得以通过伸入正方体内部，再通过一传动块连接步进电机转轴和魔方中心块，使用时去掉魔方中心块的盖子，使得传动块得以插入魔方中心块内部。
[0008]本实用新型的有益效果是:
[0009](I)采用键盘输入魔方颜色信息而不是通常所用的摄像头识别颜色，增加了人机交互和使用过程的趣味性，以适当牺牲自动化程度为代价降低了系统的复杂度和成本；
[0010](2)本实用新型采用步进电机作为执行机构，成本低，控制简单。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型结构示意图。
[0012]图2为本实用新型执行单元结构示意图。
[0013]图3是本实用新型一实施例电路原理图。
[0014]图4为本实用新型系统流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本实用新型一种基于单片机的解魔方装置，包括:输入单元:主要为4X4矩阵键盘；控制单元:主要为STC12C5A60S2单片机、晶振电路、复位电路、IXD1602显示模块；执行单元:主要为ULN2803驱动电路、28BYJ48步进电机、正方体固定装置；电源单元:主要为220V?15V变压器、LM7812稳压电路、LM7805稳压电路。
[0016]操作者在输入单元的键盘上按照给定顺序输入魔方每一小块的颜色，中心块颜色无需输入，一共需要输入48个小块的颜色。控制单元根据输入单元得到的结果，通过内置的快速解魔方函数，得到魔方还原步骤，根据还原步骤控制执行单元，同时在显示模块上显示实时步骤。执行单元通过6个步进电机的转动带动魔方6个面的转动从而还原魔方。电源单元为输入单元、控制单元、执行单元供电。
[0017]图2为本实用新型一实施例结构示意图:合页I与固定板2组成正方体固定装置主体，传动块3固定在步进电机转轴4上，步进电机5固定在固定板2上，魔方6放在传动块3中间。固定板2、步进电机转轴4、传动块3、魔方6安装位置与转轴同轴心。
[0018]如图3所示，本实用新型一实施例电路由4X4矩阵键盘接口 P1、STC12C5A60S2单片机Ul、3片SN74HC573锁存器U3，U4，U5、3片ULN2803达林顿阵列U6，U7，U8、6个步进电机接口 Jl，J2，J3，J4，J5，J6、IXD1602显示模块U2及外围电路组成。矩阵键盘Pl将接收的按键信息通过A0、Al、A2、A3、A4、A5、A6、A7传输给单片机Ul ;单片机Ul经过运算后通过RS、EN、T1、T2、T3分时复用地将信号通过D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8输出给显示模块U2、锁存器U3、锁存器U4、锁存器U5。锁存器U3，U4，U5输出信号给达林顿阵列U6、U7、U8。达林顿阵列U6、U7、U8输出信号给步进电机Jl、J2、J3、J4、J5、J6。
[0019]本实施例的R1、R2均为限流电阻；C1、C2为30pF起振电容，C3为1uF电解电容，用于提供单片机复位的正脉冲；κ?为单片机复位按键；P2为单片机PO 口 4.7K上拉排阻。
[0020]如图4所示，本实用新型系统流程实施例:系统开始工作后，等待操作者输入魔方每一小块的颜色，实时判断魔方颜色是否输入正确，直到魔方颜色输入完毕后，单片机将得到的颜色信息进行状态转换，得到魔方的状态信息。单片机通过解魔方函数得到此种状态魔方的还原步骤，并根据还原步骤控制相应步进电机转动逐步还原魔方，直到所有还原步骤执行完毕。
【主权项】
1.一种基于单片机的解魔方装置，包括输入单元、控制单元、执行单元，所述控制单元的输入端连接所述输入单元，所述控制单元的输出端连接所述执行单元，其特征是，所述执行单元由6块正方形固定板通过合页连接组成一个正方体，6个步进电机分别固定于所述6块正方形固定板上，6个传动块分别固定在所述6个步进电机转轴上并分别与魔方的六个面的中心块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的解魔方装置，其特征在于输入单元由4X4矩阵键盘组成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于单片机的解魔方装置，包括输入单元、控制单元、执行单元。所述控制单元的输入端连接所述输入单元，所述控制单元的输出端连接所述执行单元，所述执行单元由6块正方形固定板通过合页连接组成一个正方体，6个步进电机分别固定于所述6块正方形固定板上，6个传动块分别固定在所述6个步进电机转轴上并分别与魔方的六个面的中心块连接。
【IPC分类】A63F9-08
【公开号】CN204522254
【申请号】CN201520042543
【发明人】廖加竞, 张一斌
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月22日