专利名称：光电识别卡片、射频笔识读的学习装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光电识别卡片、射频笔识读的学习装置。
背景技术：
目前，用于早期教育的电子图书设备基本上可以分为两大类其一是以散张卡片为图形、文字载体，在每张卡片的特定、相同区域打上能够代表本张卡片序号编码的透孔，早期教育设备上设置一片多个按键组成的薄膜开关片，和用于检测卡片编码的成排的弹片式机械开关；预先对每张卡片对应于薄膜开关片上不同开关的位置上绘制相应的图形或文字，配以对应的声音，并编成表格存储于存储器中。操作时将卡片逐一置于薄膜开关片上，由成排的弹片式机械开关检测卡片上的孔从而获知卡片编码，按动卡片上不同位置的图形或文字，即可透过卡片使下面的对应位置的开关闭合，集成片CPU检测到卡片的编码和被按下的开关编码后，通过查表，调用预先录入的声音，通过扬声器播出，完成“手指图形文字，设备即可对应发声”的操作过程，可称“卡片式设备”。但由于弹片式机械开关在结构上的缺陷，使开关在环境变化、使用频繁、机械磨擦、触点氧化、环境灰尘颗粒污染等诸多因素下，不可避免会出现弹片变形和接触不良等故障，造成卡片检测错误；同时，通过压力按压，迫使下面薄膜开关闭合的方式，存在低龄儿童按压困难、技术含量低等缺陷。
其二是设备由用于接收电磁场的笔式天线、用于控制电磁场发射接受和计算强度的电子部分、用于存储语音的存储器和作为图文载体的成册装订的纸质图书，以及扬声器等外围元器件构成。预先对图书的每页的各部分图形和文字配以对应的声音，编成表格并存储，图书的每一页在不同位置印刷一个符号，并将此位置座标预先列表存储。操作时将图书置于发射薄膜上，用笔式天线点击图书上的图文，集成电路CPU根据笔式天线接收到的信号强度获知笔尖对应的坐标，从而获知当前图书页码和笔尖指向的图文，通过查表调用对应声音并播放，完成“笔点图文，设备发声”的操作过程，称“书册式设备”。但由于需要对打开的书册正反两面进行操作，需要设置面积相同的两块电磁发射薄膜，成本较高，同时，该设备存在的一个致命缺陷是设备不能检测到翻页的操作，每次翻页后需要首先成功地点击标示本页页码的符号，通知集成电路CPU“发生翻页”，此后的语音才能与当前页的图文对应，操作起来受到极大限制，特别对于低龄儿童，极易忘记首先点击页码符号。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种操作可靠、顺畅，成本低、寿命长的光电识别卡片、射频笔识读的学习装置。
旨在上述目的，本实用新型的光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，包括集成电路及与集成电路电连接的识读笔、扬声器、电磁发射膜、发光元件和光识别器件。由识读笔读取电磁发射膜的信号以确定识读笔的坐标。与光电识别卡片、射频笔识读的学习装置配套的卡片上设有对应该卡片编码的透光的标识孔，学习装置对应标识孔的两侧安装有与集成电路电连接的至少一个发光元件和至少一个光识别器件，每个光识别器件与卡片上的一个标识孔对应。本文所述之识读笔，即为射频笔。
本实用新型还存在如下技术特征所述装置还包括卡片安放区、识读笔、安放槽、扬声器发声孔，在安放区内层设置电磁发射膜，并在一端设置发光元件和光识别器件。所述装置的安放区设有容纳卡片的插槽，标识孔置于插槽内。
集成电路设置有引脚DO4，与发光元件LED相连。引脚DI3通过比较器A1与光识别器件5相连，本例8个光识别器件5与开关电路IC1的引脚X0～X7连接，进而通过开关电路IC1与集成电路引脚DO5～DO7相连接。集成电路还设有环境检测电路，另一光识别器件5与电阻Rb并联后，一端与比较器A1的反极性端连接，另一端串联电阻Ra后与IC1的X8引脚电连接，该光识别器件置于装置主板的左上角检测孔的下方。Ra、Rb用于设置低亮度阈值，CPU将对环境亮度检测动作等同于对一个卡片编码标识孔3来巡检，巡检该标识孔3后如使DI3为低电平时为环境亮度过低，本装置作出语音提示并拒绝提供学服务，达到保护使用者视力不从心之目的。集成电路引脚DO16～DOn与引脚DOn+1～DOn+m连接纵横交叉排列的扫描线，构成电磁发射膜。引脚DI5连接整形、滤波、放大电路A2，再通过屏蔽线连接识读笔。引脚SPK与扬声器相连；引脚VCC和GND分别连接电源和接地。
所述装置还包括彩色灯球，集成电路引脚DO8和DO13分别与三组双色LED的L1、L2、L3电连接。
集成电路引脚DO0与功放电路IC3及话筒电路电连接。
所述装置包括功能按键，功能按键与集成电路引脚DI1、DI2及DO1～DO4电连接。配套的录放电路通过SPK、DO0、DO14、DO15和DI4引脚与集成电路电连接。
开关电路IC1所用集成片型号为4051。
集成电路CPU所用集成片型号为SPC1000。
本实用新型相比现有技术具有下面优点，由于使用光电识卡片结构代替现有技术中识别卡片的弹簧结构，既解决了机械结构本身因接触不良、材料疲劳变形带来的可靠性差、使用寿命短等一系列问题，又使卡片的插入、抽出操作顺畅，无卡顿感，无弹簧片撕裂卡片问题。采用装置上的电磁发射与识读笔指向位置的坐标，借鉴了书册式设备之坐标检测原理，代替现有的书册翻页形式仅需安置一片电磁发射膜即可实现，保持了其技术含量，但较书册式设备提高了可靠性，降低了成本，采用光电原理检测页码，使制造、检验工序的复杂性大为降低。多个功能按键及配套使用的三色彩色灯球、卡拉OK电路、录放音配置，可完成复读、跟读和对比功能，使本设备功能齐全，增加了使用者的趣味性。设置的光线检测器件，可用于保护使用者的视力。
图1为本实用新型总体配置图；
图2为卡片及插槽结构图；图3集成电路结构简图。
具体实施方式
参见图1本实用新型所述光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，它包括集成电路及与集成电路电连接的识读笔1、扬声器9、电磁发射膜2。与该装置配套的卡片上设有标识孔3，由于标识孔3的位置、是否透光，排列方式的不同，代表着不同卡片，成为不同卡片的编码。在标识孔3两侧安装有与集成电路电连接的至少一个发光元件4和至少一个光识别器件5，发光元件4和对应的一个光识别器件5组成一组光路，一组光路与一个标识孔3对应。标识孔3两侧安装与集成电路电连接的发光元件4和光识别器件5，一组光路与一个卡片编码标识孔3对应。CPU通过检测各光识别器件5是否受光获得在机卡片的编码。同时，由识读笔1指向卡片某区域，使识读笔1的接收天线端进入电磁发射膜2的有效发射范围内，识读笔1读取电磁发射膜2的信号从而确定识读笔1所在位置的坐标。CPU综合获得者的卡片编码和识读笔1坐标两组信息，通过查表播放对应语音，驱动扬声器9发声。
光电识别卡片、射频笔识读的学习装置整体可采用平面结构，如为携带方便也可制成可折叠的盒式。在平面上设置卡片安放区6、识读笔1安放槽7和功能按键11。在安放区6内设置电磁发射膜2，并在一端设置发光元件4和光识别器件5以及容纳卡片的插槽8，参见图2。与该装配套的卡片一端设有卡片编码标识孔3，使用时将卡片带编码标识孔3的一端插入插槽8内，整张卡片安放在安放区6内，落在电磁发射膜2正上方。卡片每个编码标识孔3恰好在一组发光元件4和光识别器件5组成的光路中间。根据每个编码标识孔3为一透光的通孔，或为遮光不开孔，通孔位置的光识别器件5能够受到足够光线，而不开孔位置的光线被卡片遮断，对应光识别器件5不能接受到光线，CPU通过检测所有光识别器件5的状态是否受光，即可获得对应卡片的编码。本实施例编码标识孔为7个，设在卡片一端，编码标识孔3越多，学习装置能够识别的卡片数量就越多。光识别器件5根据发光元件发出光线的频谱可选择红外接收元件、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管或光电池等。所述功能按键11分别有开关、学习、测验、重复、录音、跟读等多个学习功能的按键，也可根据设计规划改变按键功能定义、增减按键数量，其功能按键11的相应技术的实现，根据要求在现有技术中选取，不作详叙。
所述实施例电路之一例由图3表示，集成电路装配在一块集成片上，卡片识别由DO4～DO7和DI3引脚及其外围电路构成。其中DO4为卡片识别电路的电源控制端，该引脚输出高电平时卡片识别电路得电工作，卡片识别机构的发光元件4LED被燃亮，提供恒亮度光源，同时比较器A1、多选一模拟开关电路IC1上电工作，开关电路IC1所用集成片型号为4051。DO5～DO7输出二进制编码，使连接于IC1之X0～X7各脚的光识别器件5逐一与X脚地电位接通，则在比较器A1反极性输入端逐一得到各光识别器件5的状态，卡片开孔则光识别器件5受光，A1反极性输入端电位低于正极性输入端，A1对应输出低电平，引脚DI3通过比较器A1与光识别器件5相连，比较器A1选用通用型号。集成电路CPU自DO5～DO7输出光识别器件5编码后检测DI3状态获知对应位置是否开孔，然后输出下一个光识别器件5编码，如此循环重复，不断检测卡片的编码。当所有光识别器件5全部受光时，即认为卡片已被抽走，为无卡片状态。为节省电源，在卡片识别间隙，即不检测卡片期间，可通过DO4关断卡片识别电路及光源的电源。
电磁发射膜2坐标检测由识读笔和电磁发射膜2二部份构成，电磁发射膜2由不连接的平行导线行组成，为加强发射效果，布线时根据网格尺寸将平行导线条设计为一定宽度或形状，电磁发射膜2可以使用覆铜电路板或印刷薄膜等，两层网络的引出线直接与CPU的DO16～DOn+m端一一对应电连接，其中DO16～DOn和DOn+1～DOn+m分别连接纵坐标和横坐标的扫描线，并构成电磁发射膜2。卡片画面的布局以电磁发射膜2网格为基准，最小的识别区域为单个网格区域。根据设计需要可通过改变电磁发射膜2引出线的多少来调节坐标识别精度或有效范围。识读笔1由一条封装在非电磁屏蔽材料内的接收天线、带屏蔽层的延长线、微弱信号放大、滤波、整形电路A2构成，放大、滤波、整形电路A2为普通技术。用于接收由电磁发射膜2发射的电磁信号，并进行、滤波、整形处理，向CPU的DI5端输出接收到的信号。操作者用识读笔1端指向卡片上的某个区域，则接收天线靠近或点击电磁发射膜2，进入接收范围，接收范围由A2的灵敏度来设定，引脚DI5连接整形电路A2。由CPU循环、轮流自DO16～DOn和DOn+1～DOn+m端输出一定频率的方波，同时检测DI5端信号，如果DI5端没有出现同频率方波，则认为识读笔1端未处在当前正在发射方波的一条导线有效区域内，CPU停止在该输出端输出方波，继而转向下一个输出端输出方波。如果DI5端出现同频率方波，则认为识读笔1端正处在当前正在发射方波一条导线条有效区域内，由此获得识读笔1端所在位置的纵、横坐标之一，当CPU转向另一层输出方波时，则可获得识读笔1端所在位置的另一个坐标值。至此，识读笔1所在位置的坐标即可完全获知，CPU通过引脚SPK与扬声器9相连，查表播放约定的语音或输出光显示。其微弱信号的接收、放大、整形等电路均为成熟技术。集成电路CPU所用集成片型号为SPC1000。整机电路所需电源可用市电整流或电池供给，本文未予叙及，电路中VCC、GND分别为电源供给和接地符号。
所述装置包括功能按键11，功能按键11与集成电路引脚DI1、DI2及DO1～DO4电连接。配套的录放电路通过SPK、DO0、DO14、DO15和DI4引脚与集成电路电连接，集成电路引脚DO0与功放电路IC3及话筒电路电连接，由此控制功放电路及话筒电路和电源，实现卡拉OK功能。所述录放电路配合相应的集成电路有多种现有技术可供选择。该集成电路可进行卡拉OK操作，进入卡拉OK功能时，DO0输出高电平，由MIC拾取音频，由SPK扬声器9放音。
此外，为了使本卡片学习装置功能更加齐备，集成电路还具有彩色灯球10发光，录、放音功能。所述彩色灯球10集成电路引脚DO8和DO13分别与三组双色LED的L1、L2、L3电连接，可使三色灯光元件发光，也可使三色元件发生旋转、流动等效果，增加趣味性。另设有环境检测电路，一光识别器件5与电阻Rb并联后，一端与比较器A1的反极性端连接，另一端串联电阻Ra后与IC1的X8引脚电连接，该光识别器件5置于图1装置主板的左上角所示检测孔12的下方，如外界光线较暗，将迫使集成电路停止工作，保护使用者的视力。
使用本光电识别卡片、射频笔识读的学习装置时，将识别卡片具有标识孔3的一端插入插槽8中，通过检测卡片编码标识孔3的透光和不透光组合识别卡片的编码。再用识读笔1靠近卡片上不同图文区域，电磁发射膜2配合识读笔1内的接收天线确定识读笔1所在位置的坐标，CPU获取上述卡片编码和识读笔1端所在位置的坐标两组数据后，即时可通过查表调用并播放对应语音，驱动扬声器9发声。还可通过功能按键11选取所需学习类型，或录放功能，或卡拉OK功能，配合灯光元件L1、L2、L3和扬声器9进行工作。当环境光线不充足时，通过检测孔12及其下方的光电识别器件5的作用，可阻止该学习装置的正常工作。
权利要求1.一种光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，包括集成电路及与集成电路电连接的识读笔(1)、扬声器(9)、电磁发射膜(2)、发光元件(4)和光识别器件(5)，由识读笔(1)读取电磁发射膜(2)的信号以确定识读笔(1)的坐标，其特征在于与光电识别卡片、射频笔识读的学习装置配套的卡片上设有对应该卡片编码的透光的标识孔(3)，学习装置对应标识孔(3)两侧安装有与集成电路电连接的至少一个发光元件(4)和至少一个光识别器件(5)，每个光识别器件(5)与卡片上的一个标识孔(3)对应。
2.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于所述装置还包括卡片安放区(6)、识读笔(1)安放槽(7)、扬声器(9)发声孔，在安放区(6)内层设置电磁发射膜(2)，并在一端设置发光元件(4)和光识别器件(5)。
3.根据权利要求2所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于所述装置的安放区(6)设有容纳卡片的插槽(8)，标识孔(3)置于插槽(8)内。
4.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于集成电路设置有引脚DO4，与发光元件(4)LED相连；引脚DI3通过比较器A1与光识别器件(5)相连，光识别器件5与开关电路IC1的引脚X0～X7连接，进而通过开关电路IC1与集成电路引脚DO5～DO7相连接；集成电路引脚DO16～DOn与引脚DOn+1～DOn+m连接纵横交叉排列的扫描线，构成电磁发射膜(2)；引脚DI5连接整形、滤波、放大电路A2，再通过屏蔽线连接识读笔(1)；引脚SPK与扬声器(9)相连；引脚VCC和GND分别连接电源和接地。
5.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于所述装置还包括彩色灯球(10)，集成电路引脚DO8和DO13分别与三组双色LED的L1、L2、L3电连接。
6.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于所述装置包括功能按键(11)，功能按键(11)与集成电路引脚DI1、DI2及DO1～DO4电连接；配套的录放电路通过SPK、DO0、DO14、DO15和DI4引脚与集成电路电连接。
7.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于集成电路引脚DO0与功放电路IC3及话筒电路电连接。
8.根据权利要求1或4所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于集成电路还设有环境检测电路，一光识别器件(5)与电阻Rb并联后，一端与比较器A1的反极性端连接，另一端串联电阻Ra后与IC1的X8引脚电连接，该光识别器件(5)置于装置主板的左上角检测孔(12)的下方。
9.根据权利要求4所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于开关电路IC1所用集成片型号为4051。
10.根据权利要求1所述之光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，其特征在于集成电路CPU所用集成片型号为SPC1000。
专利摘要本实用新型为一种光电识别卡片、射频笔识读的学习装置，包括集成电路及与集成电路电连接的识读笔、扬声器、电磁发射膜、发光元件和光识别器件。由识读笔读取电磁发射膜的信号以确定识读笔的坐标。与光电识别卡片、射频笔识读的学习装置配套的卡片上设有对应该卡片编码的透光的标识孔，学习装置对应标识孔的两侧安装有与集成电路电连接的至少一个发光元件和至少一个光识别器件，每个光识别器件与卡片上的一个标识孔对应。所述装置还包括卡片安放区、识读笔、安放槽、扬声器发声孔，在安放区设置电磁发射膜，并在一端设置发光元件和光识别器件。本装置以非接触的光电识别装置代替现有技术中的机械结构，寿命长，可靠性高，成本低，设备功能齐全。
文档编号G06K7/10GK2708399SQ0324449
公开日2005年7月6日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者高明 申请人:高明