专利名称：电子教学平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子教育或演示用具领域，尤其涉及一种应用电子线路对教材给予视听显示和重放信息的电教学装置。
背景技术：
在对于幼儿园儿童和小学低年级学生的教育过程中，板书是否能吸引低年龄儿童的注意力是课堂教育是否成功的关键。
传统的教学用书写板是普通的黑板，老师在教学中需要花费很多的时间去写、画板书，既不规范又不卫生，在老师作板书期间，学生思绪易受外界其他信息的干扰，对教学的实际效果有一定的影响。
同时，传统的幼儿教育是利用画面或文字及两者的结合，帮助儿童认识动物、植物、自然界其它事物以及记忆、理解文字，该教育方式的缺点是仅限于画面和文字的单一表面形式，不能用配音直观地反映动物和自然界发出的各种声音，人物的讲话和识别记忆字、词的读音。
公告日为1998年10月7日，公告号为CN 2293870Y的中国专利中公开了一种“看图学话板”，由与书本大小相近似的复合型面板、轻触开关及发声器等组成。面板正面印有图片，每一图片对应安装有轻触开关，轻触开关连接由电源、电子电路及语音装置等组成的发声器。由于其使图片与发声相结合，使听觉、感觉、视觉变得非常直观，可大大激发孩子的学习兴趣和学习效率。但是由于其图片与面板成一体式结构且数量有限，不能满足实际教育的需要。
公告日为2003年8月20日，公告号CN 2567688Y的中国专利中公开了一种“电子发声图书”，包括主机壳体、可置换书本、可置换学习语音储存卡盒、电子笔、CPU及I/O扫描电路、扬声器。其特点是在主机壳体内装有矩阵发射板10，当电子笔8触及书本中图片或文字的区域时就会把接收到的扫描信号经放大后由矩阵扫描电路11处理运算、比较得出书本中图片或文字的准确位置，从语音储存集成电路IC3中调出对应语音。其使用方便、学习直观、可根据书本的内容更换学习语音储存卡，扩大了信息载体的信息量，尤其适于语言辅导学习。但是，其由于可视面积小，只能适用于单人阅读和使用，无法满足课堂集中授课的需要，若上课的儿童人手配置一套，则幼儿园儿童或学校一次性投入的购置成本较高，不易为一般用户所接受；同时，由于其采用内置式发声装置，发音失真度较大，不利于正确培养孩子的听力和发音。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能将语音与图像及文字结合在一起、发音装置的发音失真度小、可满足互动式的课堂集中授课的需要、用户一次性购置成本低廉的电子教学平台。
本实用新型的技术方案是提供一种电子教学平台，包括带有边框的板状本体，其特征是在本体的一面设置由M×N条信号发生线构成的信号发生网；设置一前端带有感应天线和后端设置有按键开关的识读杆；设置一个外接存储器；在中空的边框中设置载有主控单元、解码单元、杆信号接受及比较单元和电源稳压单元的线路板；在边框上设置音频信号输出接口、识读杆连接接口、外接存储器接口、电源接口和选择按钮；在信号发生网的表面设置可与之分离的、带有与教学内容相匹配的挂图；其中，所述的信号发生网经解码单元与主控单元连接；所述识读杆的感应天线经按键开关、导线、识读杆连接接口、杆信号接受及比较单元与主控单元连接；所述的音频信号输出接口、选择按钮和外接存储器接口与主控单元连接；所述的外接存储器经外接存储器接口与主控单元连接；所述的电源稳压单元经电源接口与电源连接。
其中，所述信号发生网的表面设置有保护层；所述的本体为金属材质的平板，在信号发生网表面设置的挂图通过能与本体发生吸引作用的磁性块固定在本体表面；所述挂图的设置位置与信号发生网相对应。
其所述的主控单元经总线与解码单元、杆信号接受及比较单元以及外接存储器连接；所述的解码单元、杆信号接受及比较单元、音频信号输出接口和选择按钮分别与主控单元的对应I/O端口连接。
其所述的主控单元至少包括一个用于信号产生、接受和声音数据处理的单片机控制电路；所述的解码单元至少包括一个用于扩展I/O端口的解码电路；所述的杆信号接受及比较单元至少包括一个双信道运算放大电路。
具体地，所述的主控单元包括单片机集成电路U8及其外围电路；所述的解码单元包括解码集成电路U9、U10、U11及其外围电路；所述的杆信号接受及比较单元包括双信道运算放大集成电路U7、三极管Q1、Q2及其外围电路；所述的外接存储器包括集成电路U4、U5及其外围电路；所述的电源稳压单元包括电源稳压集成电路U1、U2、U3、U18及其外围电路。
与现有技术比较，本实用新型的优点是1.采用大尺寸(至少为0.8×0.6米)的挂图作为教学教具，使用杆式教鞭作为指示用具，能满足多人集中同时授课的实际需要；2.作为一种教学平台，能够将各种教材以挂图的形式，将文字读音、课文朗读、人物对话及音乐说唱等生动地反映出来，达到提高学生的学习兴趣和学习效率之目的；3.采用外接式音响发生装置，发声音质清晰度高，失真小，音质好，有利于使受教育者形成良好的听力和发音能力；4.采用外置式存储器，可根据不同的教材配备不同的存储器，客户的选择余地和可扩展信息量大，从而达到适应海量信息的目的；5.能满足互动式的课堂集中授课的需要，用户的一次性购置成本低廉，易于为客户所接受，便于推广。
图1是本实用新型的结构剖面示意图；图2是本实用新型的电路方框图；图3是本实用新型信号发生网的平面结构示意图；图4是主控单元、外接存储器以及电源稳压单元部分的实施例线路图；图5是解码单元、杆信号接受及比较单元部分的实施例线路图。
图中1和1′为边框，2为板状本体，3为信号发生网，4为保护层，5为挂图，6为线路板，7和8为磁性块，9为按钮，10为外接存储器接口、电源接口和音频信号输出接口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1中，带有边框1及1′的板状本体2的一面设置由M×N条信号发生线构成的信号发生网3，信号发生网的表面设置有保护层4，在信号发生网的表面设置可与之分离的、带有与教学内容相匹配的挂图5，在中空的边框1中设置载有主控单元、解码单元、杆信号接受及比较单元和电源稳压单元的线路板6，在边框上设置音频信号输出接口、识读杆连接接口、外接存储器接口、电源接口(图中用10来表示)和选择按钮9。
同时，设置一前端带有感应天线和后端设置有按键开关的识读杆(图中未示出)和一个外接存储器(图中未示出)。
在信号发生网表面设置的挂图通过能与本体发生吸引作用的磁性块7和8固定在本体表面，挂图的设置位置与信号发生网相对应。
图2中，本实用新型的电路部分包括信号发生网、解码单元、识读杆、杆信号接受及比较单元、主控单元、外接存储器和外置音响装置；其中，信号发生网经解码单元与主控单元连接，识读杆的感应天线经按键开关、导线、识读杆连接接口、杆信号接受及比较单元与主控单元连接，外置音响装置经音频信号输出接口与主控单元连接，外接存储器经外接存储器接口与主控单元连接，选择按钮与主控单元连接(图中未示出)，电源稳压单元经电源接口与电源连接(图中未示出)。
图3中，信号发生网由M×N条(图中为10×12条)信号发生线构成，其中的10条信号发生线根据不同的排列构成一个Y轴的38条行线，另12条信号发生线根据不同的排列构成一个X轴的52条列线，形成一个38×52列阵(亦称为矩阵)式信号发生/检测网，用于检测识读杆感应天线的位置，以决定输出相应内容的音频信号。
信号发生网信号发生线(包括行线和列线)的数量由板面积的大小所决定。
图4中，主控单元包括单片机集成电路U8及其外围电路，其构成了一个用于信号产生、接受和声音数据处理的单片机控制电路。
其J2为信号发生、信号接收及声音输出端口。
信号发生端口把单片机集成电路U8产生的信号脉冲发送到38×52列阵信号发生网中。
单片机集成电路U8把信号接收端口收到的信号发生网传回的信号进行分析，以确定、检验识读杆端的位置。
声音输出端口把音频信号传输到外置音响装置中。
J1为USB端口，可连接计算机更新数据。
外接存储器包括集成电路U4、U5及其外围电路，其构成了一个用于保存课文内容及声音数据，且可根据不同的授课内容方便地进行更换的外置式存储器。
电源稳压单元包括电源稳压集成电路U1、U2、U3及其外围电路，用于向各单元电路提供相应的电源。
图5中，杆信号接受及比较单元包括双信道运算放大集成电路U7、三极管Q1、Q2及其外围电路，其构成了一个双信道运算放大器；从识读杆连接接口CON3上收到的信号通过第一级放大稳压后经J7和J1接口与从主控单元D/A电路所提供的信号进行比较，识读杆本身自带的电路由一个开关键及信号接收探头组成(图中未示出)。
解码单元包括解码集成电路U9、U10、U11及其外围电路，其构成了一个3位解码器电路，经过接口J31和J32与信号发生网连接。
选择按钮SW1用于相应授课内容的选择。
图中的接口J1与J7相连接。
电源稳压单元中的稳压集成电路U18及其外围电路用于向各单元电路提供相应的电源。
实施例中上述集成电路的型号选择U8中央处理器AT20XX系列芯片，中国距力公司产品；U41M位存储器39VFOXX系列芯片；U564M位存储器，K9F28XXX系列芯片；U1、U2、U3、U18电源稳压XC6206PXXXM系列芯片；U9、U10、U113位解码器74HClX系列芯片。
本实用新型可选用的集成电路芯片不只局限于上述型号，能完成同样功能的芯片均可替换使用，其相应的外围电路亦需同步变动，由于具体电路的替换是本领域技术人员无需经创造性劳动即可实现的，故在此不再叙述。
本实用新型电路原理简述1.当处理器收到识读杆的按键信号后，开始进入杆端位置(实际是装在杆端的感应天线之位置)扫描程序；2.主控单元的单片机处理器向信号发生网上的第一条信号线输送一个脉冲，若杆端接近此信号线的距离小于预设定的距离(例如，60毫米)，则杆端的感应天线因电磁感应而收到一个微弱的脉冲信号。经第一级放大后可与D/A产生的模拟信号做比较；程序接着从D/A线路中生成的一个模拟信号与杆头上接收到的信号进行比较。若有信号收到，则产生第二脉冲，用一个加半的模拟信号与杆端收到的信号相比较；若无信号，产生第二脉冲，用一个减半的模拟信号与识读杆收到的信号比较，重复8个脉冲及比较，以知此条信号发生线对识读杆产生感应的信号的强弱，并记录下来。
3.对第2条至第22条信号结重复上述步骤，记录下笔探头对22条信号线的感应强度。
4.根据步骤第3步所记录下的信号强度，从第1条信号线到第10条信号线中找出信号最强的3条信号线，根据信号线的位置排列，找出这3条信号相邻的位置，从而得出识读杆在X轴上的位置。
5.同样道理，在第11条信号到第22条信号线构成了Y轴的网中找出3条最强的信号线，确定识读杆在Y轴上的位置。
5.重复2、3、4、5步骤一次，确定识读杆在X、Y轴的位置与上次收到的位置一样。
6.程序根据识读杆在X、Y轴上的位置，从数据表中取出不同的数据段，输出相对应的音频信号，经外接音响装置发音，实现了“指图发音”的功能。
由于本实用新型作为一种教学平台，采用大尺寸挂图作为教学教具，能满足多人集中同时授课的实际需要，能够将各种教材以挂图的形式，将文字读音、课文朗读、人物对话及音乐说唱等生动地反映出来，达到提高学生的学习兴趣和学习效率之目的。其发声音质清晰度高，音质好，有利于使受教育者形成良好的听力和发音能力。可根据不同的教材配备不同的外接式存储器，客户的选择余地和可扩展信息量大，用户的一次性购置成本低廉，易于为客户所接受，便于推广。
本实用新型可广泛用于儿童教育及培训领域。
权利要求1.一种电子教学平台，包括带有边框的板状本体，其特征是在本体的一面设置由M×N条信号发生线构成的信号发生网；设置一前端带有感应天线和后端设置有按键开关的识读杆；设置一个外接存储器；在中空的边框中设置载有主控单元、解码单元、杆信号接受及比较单元和电源稳压单元的线路板；在边框上设置音频信号输出接口、识读杆连接接口、外接存储器接口、电源接口和选择按钮；在信号发生网的表面设置可与之分离的、带有与教学内容相匹配的挂图；其中，所述的信号发生网经解码单元与主控单元连接；所述识读杆的感应天线经按键开关、导线、识读杆连接接口、杆信号接受及比较单元与主控单元连接；所述的音频信号输出接口、选择按钮和外接存储器接口与主控单元连接；所述的外接存储器经外接存储器接口与主控单元连接；所述的电源稳压单元经电源接口与电源连接。
2.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述信号发生网的表面设置有保护层。
3.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的本体为金属材质的平板，在信号发生网表面设置的挂图通过能与本体发生吸引作用的磁性块固定在本体表面。
4.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述挂图的设置位置与信号发生网相对应。
5.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的主控单元经总线与解码单元、杆信号接受及比较单元以及外接存储器连接。
6.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的解码单元、杆信号接受及比较单元、音频信号输出接口和选择按钮分别与主控单元的对应I/O端口连接。
7.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的主控单元至少包括一个用于信号产生、接受和声音数据处理的单片机控制电路。
8.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的解码单元至少包括一个用于扩展I/O端口的解码电路。
9.按照权利要求1所述的电子教学平台，其特征是所述的杆信号接受及比较单元至少包括一个双信道运算放大电路。
10.按照权利要求1、5、6、7、8或9所述的电子教学平台，其特征是所述的主控单元包括单片机集成电路U8及其外围电路；所述的解码单元包括解码集成电路U9、U10、U11及其外围电路；所述的杆信号接受及比较单元包括双信道运算放大集成电路U7、三极管Q1、Q2及其外围电路；所述的外接存储器包括集成电路U4、U5及其外围电路；所述的电源稳压单元包括电源稳压集成电路U1、U2、U3、U18及其外围电路。
专利摘要一种电子教学平台，属电演示教具领域。包括带有边框的本体，其特征是在本体一面设信号发生网，设一识读杆和一个外接存储器，在中空边框中设载有主控单元、解码单元、杆信号接受及比较单元和电源稳压单元的线路板，在边框上设置音频信号输出接口、识读杆连接接口、外接存储器接口、电源接口和选择按钮，在信号发生网上设置可分离的挂图，信号发生网经解码单元与主控单元连接，识读杆感应天线经按键开关、导线、识读杆连接接口、杆信号接受及比较单元与主控单元连接，音频信号输出接口和选择按钮与主控单元连接，外接存储器经外接存储器接口与主控单元连接。能满足多人集中同时授课的实际需要，用户购置成本低廉。可广泛用于儿童教育及培训领域。
文档编号G09B5/06GK2766303SQ20052008015
公开日2006年3月22日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者陈浩江 申请人:淄博海尔兄弟教育产品有限公司