专利名称：交互式电子智能答题机的制作方法
技术领域：
本发明涉及教具制造领域，具体地讲是关于一种交互式电子智能答题机。
背景技术：
传统的儿童教育大都采用图书、图形等媒体进行引导和启发，而近几年随着答题板的出现，彻底颠覆了传统的儿童智力开发的方式，极大地提高了阅读的趣味性和多样性。 现有配合图书的各种答题板是对传统图书的整合，以提出与书的内容相应的问题的方式， 促使阅读的人能够更深入地融入阅读活动，提高了阅读效率和阅读兴趣。因此，这种和图书配合的答题板是一种突破传统思维的学习工具，其通过让儿童自主答题的方式，可提高儿童的学习兴趣，刺激大脑开发，从而更容易地吸收读物中的知识。然而，传统的答题板均采用简单的机械结构，答题过程无任何提示信息，并且在做完题后，核对答案时，仍然需要进行抽出书本一翻页一翻面一插入操作板一核对答案等操作步骤。单调的文字、图片以及复杂的操作方法，对于耐性不足的儿童而言，有可能妨碍他们进一步学习的兴趣。对于电子式答题机教具，目前尚没有；而一般的插块游戏机对于插块的识别多采用硅胶按键加塑胶件的方式，由于硅胶按键的尺寸不宜过小，这就导致如果编码的位数较多，识别部位的面积就会过大，占用空间。
发明内容因此，为解决答题机中答题块的快速、有效识别，以及增加识别量的问题，本发明提供一种交互式电子智能答题机。它应用电子技术实现了对答题插块的多编码自动识别， 将答题插块放入插槽后，按答题键，可直接获得答题正确与否的信息。本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的一种交互式电子智能答题机，其特征在于它包括主机和插块两部分，其中主机正面上设置有六个放置所述插块的插槽，每个插槽的一侧内壁上都设置有六个金属弹片开关，弹片开关固定在插槽电路板上，插槽电路板置于主机内部，主机上还设置指示灯，显示屏，答题键，功能键，音量键，页码键，扬声器以及电源接口、USB接口、Micro SD卡接口 ；在所述主机内部还设置主机电路板，与插槽电路板通过排线连接，其中包含有微处理器、内存模块、电源管理模块、声音模块、显示模块、 数据处理模块、按键接口，微处理器分别与它们以及USB接口、Micro SD卡接口连接，所述内存模块中预存有配套书的数据信息；所述插块包括单体插块和六面体插块，所述单体插块的四侧面都具有相同的凹、凸部，与插槽中的弹片开关相配合后产生一种编码；所述六面体插块的六面具有互不相同的凹、凸部，与插槽中的弹片开关相配合后产生六种编码；六个所述插块设置为六种颜色，与配套书上印证的六种选书码色彩一一对应。所述插槽和插块上都配置有磁铁，相互吸引。所述插块可分为答题插块和功能插块，所述答题插块内存储有答案信息，所述功能插块中存储有数字，或字母，或运算符号信息。[0009]所述单体插块由底座和手柄组成，底座上有滑槽，手柄滑设在其中，可以更换。所述微处理器对所述插槽内的弹片开关采用扫描方式检测，将同一插槽内的六个弹片开关的一端相连作为输出口直接与微处理器连接，六个弹片开关的另一端作为输入口分别与微处理器连接。各所述弹片开关电路中，使用二极管对每一个开关进行隔离。所述功能键包括选书键、学习键、练习键、测试键等。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明利用电子方案，在每一个插槽内采取了 6个金属弹片开关，弹片受压迫时直接和PCB触点连接，完成编码部位的通断；对应于弹片开关设置了具有凸凹形状的答题插块，答题插块的编码量为6位，当答题插块插入插槽后，弹片可以识别63种不同的插块，解决了在较小的空间提供更多编码的可能性。2、本发明通过扫描方式实现了用较少的I/O对较多弹片开关的检测，并用二极管隔离技术避免了多个开关之间的电平冲突。3、答题插块放入插槽内有磁铁将其吸附到位。4、答题插块放入或取出插槽均有声音和LED指示灯的提示。5、答题插块有单体和六面体两种不同的答题块，适合不同年龄段的儿童操作。6、由于可以识别63种不同的插块，这样除了完成答题内容之外，还可以将插块做成数字和英文字母等特定功能插块，就可以增加数学运算和英语拼单词等更加有趣的游戏功能。7、同时为了让答题更有效地进行，还增加了帮助功能，可以完成题目解释和答题解析等功能，另外还增加了测试和练习两种游戏模式，测试模式需要系列地完成事先存好的多道题后进行打分，练习模式可对答题过程进行计时并评分。答题全对后页码自动加一， 方便继续做题，也可通过页码键直接跳至不同的页码。8、答题机直接放在书本上就可以进行操作，方便书本的翻页。9、通过不同色块组合的方式实现选书功能。10、本发明还利用语音压缩和回放技术，内置了大量语音数据，根据独有的数据结构，可以在不同的过程中播放不同的语音内容，并可以通过换卡的方式实现多种不同的配套内容。
图1是整体示意图；图2是电路原理图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但本发明并不局限于此。如图1所示，本发明主要包括答题机主机1和插块2两部分，插块2包括一些答题插块，还有功能插块；其中主机1正面上设置有六个插槽3，分列左、右两侧，每侧各有三个， 用于放置插块2。每个插槽3的一侧内壁上都设置有六个金属弹片开关4，开关直接固定在电路板上，电路板置于主机内部；每个插槽3的底壁上都安装有磁铁。主机1上还设置有LED指示灯5，分列于每个插槽3旁边，用于提示有插块2放入
4或取出；设置有LCD显示屏6，用于显示页码信息、游戏模式、计时时间等；设置有一个答题键7 ；六个功能键8 ；设置有上、下两个音量键9用于调节音量，左、右两个页码键10用于选择页码；以及扬声器11，用于提示有插块2放入或取出。主机1由外部电源或电池供电，在主机1侧面设置有电源接口(在图1的另一侧面，图1中看不到)、USB接口 12 (也可作为电源接口)和Micro SD卡接口 13，作为主机与外围设备的连接接口。如图2所示，主机1内置主机电路板，其中包含有USB接口 12、Micro SD卡接口 13、 微处理器14、内存模块15、电源管理模块16、声音模块17、显示模块18、数据处理模块19、 按键接口 20 (包含所有按键)等；还内置有插槽电路板21，与金属弹片开关4连接。微处理器14与USB接口 12、Micro SD卡接口 13、内存模块15、电源管理模块16、声音模块17、 显示模块18、数据处理模块19、按键接口 20、插槽电路板21等都有连接，检测插槽内插块的情况和扫描按键，并根据具体输入情况做出相应的反应。每个插槽3内都有六个弹片开关4和内置的插槽电路板21相连，当有插块2放入插槽时，插块下端有规则的凸起和凹陷将使对应的弹片开关压紧或抬起，在微处理器14的控制下可以准确判断插块的编码状况。可是由于微处理器14的I/O 口数量有限，对六个插槽内的弹片开关的检测只能采用扫描的方式，具体方案如下如图3所示，将同一插槽内的六个弹片开关的一端相连作为输出口直接与微处理器14连接，六个弹片开关的另一端作为输入口分别与微处理器14连接，这样微处理器只用12个I/O 口就可以控制6个插槽内的全部36个弹片开关。为了避免同一条线上的电平干扰，使用二极管D对每一个开关进行隔离，二极管可采用1N4148。具体实现方法为在未进行扫描识别时，所有输出线均为高电平，需要识别时，依次将某条输出线变为低电平，此时检测每一条输入线，如果检测到低电平，表示输出为低的那条输出线和这条输入线的这位开关对应的插件为凸起，反之则为凹陷，以此类推可以知道整六个插槽内插件的编码情况。插块2是独立于主机1的一部分，从功能上分，包括具有答题功能的答题插块，和特定功能的插块；从形式上分，插块又分为单体插块、六面体插块等。每一种插块都内置磁铁，和插槽3内的磁铁相吸。如图4所示，单体插块由底座22和手柄23组合而成，底座上设计有滑槽，使得手柄可以更换。单体插块每块对应一个编码，在底座的四侧面都具有相同的凹凸部M，这样无论怎样插入插槽都可以识别到相同的编码。如图5所示，六面体插块只有底座22部分，底座的六面都有凹凸部M，但不同的面具有不同的编码，这样以不同方向放入插槽后可以有6种不同的编码。答题插块内存储有答案信息，特定功能插块是指在答题插块之外特别设计的一些功能插块，也有单体或者六面体的形式，存储的信息可以为数字0 946个英文字母、运算符号等，可以实现不同的游戏功能。插块底部按照不同编码安排特定的凸凹设计，这些凸凹刚好和插槽内的弹片开关 4位置相对应，凸起部位会将弹片压紧，从而使弹片开关处于导通状态，如图6所示，插块2 的凸起部位A挤压金属弹片开关的受力面B，从而使弹片末端的触点与电路板上的焊盘导通；图7表示的是另外一种情况，插块2的凹陷部位A’不会压迫金属弹片开关的受力面B， 弹片末端的触点不与电路板上的焊盘导通。[0036]本发明的重点在于设计了一种特殊的金属弹片开关，直接固定在PCB电路板上， 利用答题插块底部的凸凹设计，实现不同金属弹片的通断，再通过微处理器以扫描的方式对每组金属弹片开关进行有效的判断，为了避免每个开关之间的电平冲突，用二极管进行了隔离。为每个插槽安排6个排列紧密的金属弹片开关，由于每个金属弹片有接通和断开两种状态，6个弹片可以组合得到2的6次方共计64种状态，由于未插入插块时弹片全部断开已经占用了 1种状态，所以插块的编码数量最多为63个，这样就可以在实现答题功能的同时，还可以扩展为数字和英文字母等多种特殊功能插块，从而实现更多的游戏功能。在每个插槽周围用LED灯表示其插入或拔出的状态，同时也可以作为答题正确与否的示意。微处理器在识别插块的同时，还扫描所有的按键，当检测到按键时执行相应的功能。为答题机配套的每本书封面都印有选书码，选书码由六种不同色块排列组合而成，六个答题插块刚好有六种相应的颜色，按照选书码的排列方式将答题插块插好后，通过 “选书”键(是功能键8中的一个)让微处理器在识别后可以直接检索不同书的数据，所有书的数据均已事先存储在内存模块或者外部记忆卡中。微处理器还通过micro SD接口，直接处理存储在micro SD卡上的数据；通过USB 接口和电脑连接。 整机的操作过程如图8所示1、将答题机放置在书本上，开机后先播放当前书的信息，如果要更换书本，需要按照选书码将答题块插好后按“选书”键，拼插正确则播放新选择的书信息并保存为当前书。2、开机后默认页码为1，可通过页码键10选择不同页码，选好页码后将答题机放在对应页的书上正确位置就可以进行答题操作了。3、根据题目将不同的答题插块放入插槽内，全部完成后按答题键7，如果答题正确则播放相应的正确语音，如果错误则播放错误语音。4、可通过“学习”按键(是功能键8中的一个)获得帮助信息和答错时的具体分析。5、有“练习”、“测试”、“功能”等不同功能键对应不同的答题方式，在操作过程中可以按“退出”功能键退出。6、用音量键9调整音量的大小。7、还可以在答题机的六个插槽内进行英语和数学操作将不同的字母插块放入插槽内，可播放相应的字母声音，如果能够拼出完整的单词，还可以播放相应的单词信息；同样插入数字插块和数学符号，则可以进行简单的数学运算，对错均有相应的语音反馈。
权利要求1.一种交互式电子智能答题机，其特征在于它包括主机和插块两部分，其中主机正面上设置有六个放置所述插块的插槽，每个插槽的一侧内壁上都设置有六个金属弹片开关，弹片开关固定在插槽电路板上，插槽电路板置于主机内部，主机上还设置指示灯，显示屏，答题键，功能键，音量键，页码键，扬声器以及电源接口、USB接口、Micro SD卡接口；在所述主机内部还设置主机电路板，与插槽电路板通过排线连接，其中包含有微处理器、内存模块、电源管理模块、声音模块、显示模块、数据处理模块、按键接口，微处理器分别与它们以及USB接口、Micro SD卡接口连接，所述内存模块中预存有配套书的数据信息；所述插块包括单体插块和六面体插块，所述单体插块的四侧面都具有相同的凹、凸部， 与插槽中的弹片开关相配合后产生一种编码；所述六面体插块的六面具有互不相同的凹、 凸部，与插槽中的弹片开关相配合后产生六种编码；六个所述插块设置为六种颜色，与配套书上印证的六种选书码色彩一一对应。
2.如权利要求1所述的交互式电子智能答题机，其特征在于所述插槽和插块上都配置有磁铁，相互吸引。
3.如权利要求1所述的交互式电子智能答题机，其特征在于所述插块分为答题插块和功能插块，所述答题插块内存储有答案信息，所述功能插块中存储有数字，或字母，或运算符号信息。
4.如权利要求1所述的交互式电子智能答题机，其特征在于所述单体插块由底座和手柄组成，底座上有滑槽，手柄滑设在其中，可以更换。
5.如权利要求1所述的交互式电子智能答题机，其特征在于所述微处理器对所述插槽内的弹片开关采用扫描方式检测，将同一插槽内的六个弹片开关的一端相连作为输出口直接与微处理器连接，六个弹片开关的另一端作为输入口分别与微处理器连接。
6.如权利要求5所述的交互式电子智能答题机，其特征在于各所述弹片开关电路中， 使用二极管对每一个开关进行隔离。
7.如权利要求1所述的交互式电子智能答题机，其特征在于所述功能键包括选书键、 学习键、练习键、测试键。
专利摘要本实用新型公开一种交互式电子智能答题机，包括主机和插块两部分，主机上设置有六个放置插块的插槽，每个插槽的一内壁上都设置有六个金属弹片开关，弹片开关固定在电路板上，主机内还设置指电源管理模块、声音模块、显示模块、数据处理模块、按键接口，微处理器分别与它们连接，内存模块中预存有配套书的数据信息；插块包括单体插块和六面体插块，单体插块四侧面都具有相同的凹、凸部，产生一种编码；六面体插块六面具有互不相同的凹、凸部，产生六种编码；所述插块设置为六种颜色，与配套书上的选书码色彩一一对应。所述插块分为答题插块和功能插块，答题插块内存储有答案信息，功能插块中存储有数字，字母，运算符号信息。本实用新型实现了快速、智能答题。
文档编号G09B7/00GK202230628SQ20112032725
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者付立涛, 李卫华, 陈小江 申请人:北京洪恩教育科技股份有限公司