CN209118525U - 教学积木装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教学积木装置，包括主控单元、输出单元以及若干个积木结构，积木结构内设置有电路板，相邻积木结构之间采用磁性结构连接，主控单元包括第一主控芯片U1及第一通信单元，电路板上设有第二通信单元、第三通信单元及第二主控芯片U11；相邻电路板上的第二通信单元相互连接，第二通信单元与位于同一电路板上的第二主控芯片U11连接，第二主控芯片U11与第三通信单元连接，第三通信单元与第一通信单元连接，第一通信单元与第一主控芯片U1连接，第一通信单元与所述输出单元连接。本实用新型可培养儿童的动手能力，加强互动性，具备教学功能。

Description

教学积木装置

技术领域

本实用新型涉及儿童教学玩具，更具体地说是指教学积木装置。

背景技术

目前，市面上售卖的带有儿童教学的产品主要为学习机，该学习机大多使用触摸屏幕点触或者拖动进行互动操作，虽然有大量的内容支撑，但是互动形式单一，缺少趣味性和耐玩性，且儿童只能点击屏幕进行拖曳组合，较为抽象，无法培养儿童的动手能力，对于儿童掌握知识而言，较为困难。

因此，有必要设计一种教学装置，实现既可以培养儿童的动手能力，加强互动性，且具备教学功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供教学积木装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：教学积木装置，包括主控单元、输出单元以及若干个积木结构，所述积木结构内设置有电路板，相邻积木结构之间采用磁性结构连接，所述主控单元包括第一主控芯片U1以及第一通信单元，所述电路板上设有第二通信单元、第三通信单元以及第二主控芯片U11；相邻电路板上的第二通信单元相互连接，所述第二通信单元与位于同一电路板上的第二主控芯片U11连接，第二主控芯片U11与第三通信单元连接，所述第三通信单元与第一通信单元连接，所述第一通信单元与第一主控芯片U1连接，所述第一通信单元与所述输出单元连接。

其进一步技术方案为：所述主控单元还包括主供电单元、放大器以及按键模块，所述主供电单元分别为放大器、按键模块、所述第一主控芯片U1以及第一通信单元提供电源，所述放大器以及按键模块分别与所述第一主控芯片U1连接，所述放大器用于播放第一主控芯片U1的内部音频数据；所述按键模块，用于输入开启或关闭信号至第一主控芯片U1，以控制第一主控芯片U1的启动工作或停止工作。

其进一步技术方案为：所述第一通信单元包括第一2.4G模块，所述第一2.4G模块的型号为XN297L。

其进一步技术方案为：所述主控单元还包括USB接口模块，所述USB接口模块，用于连接外部输入终端，并由第一主控芯片U1获取外部输入终端内的数据。

其进一步技术方案为：所述主控单元还包括与第一主控芯片U1连接的第一蓝牙模块，所述第一蓝牙模块包括第一蓝牙芯片UF1，所述第一蓝牙芯片UF1的型号为W25Q16。

其进一步技术方案为：所述第一主控芯片U1的型号为AK2117D。

其进一步技术方案为：所述电路板上还设有第四通信单元，所述第四通信单元分别与所述第一主控芯片U1和所述第三通信单元连接。

其进一步技术方案为：所述第二通信单元包括第二2.4G模块，所述第三通信单元包括红外发射接收模块，所述第四通信单元包括第三2.4G模块；所述第二2.4G模块的型号以及所述第三2.4G模块的型号为XN297L。

其进一步技术方案为：所述输出单元包括LCD模块，所述LCD模块设于所述积木结构上。

其进一步技术方案为：所述第二主控芯片U11的型号为AK2117D。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型的上述的教学积木装置，通过在积木结构内设置电路板，在电路板上设置第二主控芯片U11、第二通信单元以及第三通信单元，并由第一主控芯片U1通过第一通信单元获取积木排布方式对应的通信信号，输出对应的音频数据，由输出单元输出，以儿童动手对积木结构进行排布，可培养儿童的动手能力，加强互动性，且根据排布方式输出对应的音视频数据，进行教学，具备教学功能。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的教学积木装置的示意性框图；

图2为本实用新型具体实施例提供的第一主控芯片U1的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例提供的第一通信单元的电路原理图；

图4为本实用新型具体实施例提供的主供电单元的电路原理图；

图5为本实用新型具体实施例提供的放大器的电路原理图；

图6为本实用新型具体实施例提供的按键模块的电路原理图；

图7为本实用新型具体实施例提供的USB接口的电路原理图；

图8为本实用新型具体实施例提供的第一蓝牙模块的电路原理图；

图9为本实用新型具体实施例提供的存储卡JP10和SPI接口U3的电路原理图；

图10为本实用新型具体实施例提供的第二主控芯片U11的电路原理图；

图11为本实用新型具体实施例提供的第三通信单元的电路原理图；

图12为本实用新型具体实施例提供的第四通信单元的电路原理图；

图13为本实用新型具体实施例提供的LCD模块的电路原理图；

图14为本实用新型具体实施例提供的第二蓝牙模块的电路原理图；

图15为本实用新型具体实施例提供的积木USB接口以及积木按键的电路原理图。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1～15所示的具体实施例，本实施例提供的教学积木装置及操作方法，可运用于儿童教学过程中，或当作儿童玩具使用，实现既可以培养儿童的动手能力，加强互动性，且具备教学功能。

请参阅图1，教学积木装置，包括主控单元、输出单元4以及若干个积木结构，积木结构内设置有电路板，相邻积木结构之间采用磁性结构连接，主控单元包括第一主控芯片U1以及第一通信单元1，电路板上设有第二通信单元2、第三通信单元3以及第二主控芯片U11；相邻电路板上的第二通信单元2相互连接，所述第二通信单元2与位于同一电路板上的第二主控芯片U11连接，第二主控芯片U11与第三通信单元3连接，所述第三通信单元3与第一通信单元1连接，所述第一通信单元1与第一主控芯片U1连接，所述第一通信单元1与所述输出单元4连接。

其中，第二通信单元2，用于与相邻的电路板上的第二通信单元2通信，并向第二主控芯片U11发送输入信号；第二主控芯片U11，用于根据在同一电路板上的第二通信单元2输入的输入信号，输出通信信号；第三通信单元3，用于将通信信号发送至第一通信单元1；第一通信单元1，用于接收通信信号并反馈至第一主控芯片U1；所述第一主控芯片U1，用于根据通信信号调用音频数据，并发送至第一通信单元1，由第一通信单元1发送至输出单元4输出。

另外，上述的积木结构上设有标签，这些标签可以为单个字母、单词、文字、词语、数字、运算符号中至少一个，以达到对儿童的英语、语文和数学的教学。

具体地，上述的磁性结构为磁铁，通过对多个积木结构进行不同的排列方式，并由电路板上的第二主控芯片U11，由第二主控芯片U11反馈通信信号至第一主控芯片U1，由第一主控芯片U1调取相应的音视频数据，并通过第一通信单元1传输至输出单元4进行显示，既能从对积木结构的实际排布过程中训练儿童的动手能力，还能加强教学过程中的互动性，并根据排布方式的不同输出不同的音视频，以达到教学功能，譬如，在积木结构表面贴上字母，通过对字母的排布，若能形成英语单词，则在输出单元4上输出有关该单词的相应教学视频等。

通过多个模块排列组合的形式，进行语言，音乐，数学的学习，将抽象的指令与实际的动作相结合，有效培养儿童逻辑思维能力和手脑协调，同时，对于学习内容的掌握程度也大为加深了，以动手拼组的游戏形式增强了趣味性和可玩性，同时排列组合，给了互动内容无限的可能性。

具体地，如图4至图6所示，上述的主控单元还包括主供电单元5、放大器6以及按键模块7，主供电单元5分别为放大器6、按键模块7、第一主控芯片U1以及第一通信单元1提供电源，放大器6以及按键模块7分别与第一主控芯片U1连接，放大器6用于播放第一主控芯片U1的内部音频数据；按键模块7，用于输入开启或关闭信号至第一主控芯片U1，以控制第一主控芯片U1的启动工作或停止工作。

除了由输出单元4输出音视频数据之外，可以利用放大器6输出该音频数据，使用和操作均方便。

在本实施例中，如图3所示，第一通信单元1包括第一2.4G模块U7，所述第一2.4G模块U7的型号为XN297L。采用2.4G通信的方式，既可以实现无线通信，又可以使得整体成本较低。

在一实施例中，如图7所示，主控单元还包括USB接口模块8，USB接口模块8，用于连接外部输入终端，并由第一主控芯片U1获取外部输入终端内的数据。该USB接口模块8内采用的是型号为IC_SOP8_TP4056的芯片U6以及接口J1，其中，在芯片U6的输出端连接有Mos管S8550以及指示灯LED3和LED4，用指示灯LED3和LED4的亮与灭对USB接口模块8的工作状态进行指示。

在一实施例中，如图8所示，上述的主控单元还包括与第一主控芯片U1连接的第一蓝牙模块9，第一蓝牙模块9包括第一蓝牙芯片UF1，第一蓝牙芯片UF1的型号为W25Q16。可以采用蓝牙通信的模式，从外部终端获取音频数据。

在一实施例中，如图2所示，上述的第一主控芯片U1的型号为AK2117D。当然，于其他实施例，上述的第一主控芯片U1的型号还可以为AK2237D等其他类型芯片。

在一实施例中，上述的主控单元包括有SPI接口U3，所述SPI接口U3的型号为W25Q16。

另外，在一实施例中，上述的主控单元还包括存储卡JP10，所述存储卡JP10用于存储音频数据，供第一主控芯片U1调用。

在一实施例中，如图4所示，上述的主供电单元5包括有电池以及充电模块，该电池分别与放大器6、按键模块7、第一主控芯片U1以及第一通信单元1连接，该充电模块与第一主控芯片U1和电池连接。

具体地，将第一主控芯片U1与手机APP绑定，对每个排布方式匹配数据标签，包括：逻辑思维能力、想象创造力、观察力、手眼协调能力、记忆力、敏捷反应能力，实时将第一主控芯片U1输出的输出单元4的信号上传至云端，通过云端数据分析获取儿童的天赋喜好，帮助家长有针对性地培养孩子的优势能力。

请参阅图10，上述的第二主控芯片U11的型号为AK2117D。当然，于其他实施例，上述的第二主控芯片U11的型号还可以为AK2237D等其他类型芯片。

在一实施例中，如图11和图12所示，上述的电路板上还设有第四通信单元10，所述第四通信单元10分别与所述第一主控芯片U1和所述第三通信单元3连接。

具体地，第二通信单元2包括第二2.4G模块，所述第三通信单元3包括红外发射接收模块，所述第四通信单元10包括第三2.4G模块；所述第二2.4G模块的型号以及所述第三2.4G模块的型号为XN297L。

于其他实施例，上述的第三通信单元3还可以为超声波模块。积木和积木之间采用红外发射接收模块进行通信，采用红外或超声波时，由于具有方向性的，因而相邻两个积木拼接后的通信效果更好；且超声波模块相对于红外模块的优势在于，因在自然光下红外受到的干扰会更多，而超声波的抗干扰性更强，并且超声波具有方向性更准、灵敏度更高的特性。同时，积木的侧面设置有用于使相邻的积木相互吸引的磁性件，进而方便了相邻的两个积木之间进行对接通信，克服了积木拼接时有缝隙或对接不整齐，影响对接通信效果的缺陷。

在一实施例中，如图14所示，上述的输出单元4包括LCD模块，所述LCD模块设于所述积木结构上。

另外，如图13所示，该电池板上设有第二蓝牙模块11，该第一蓝牙模块9包括第一蓝牙芯片UF111，第一蓝牙芯片UF111的型号为W25Q16。可以采用蓝牙通信的模式，进行积木与积木之间的数据通信。

该电池板上设有副供电单元13，该副供电单元13包括电池和充电IC，该充电IC与电池分别与第二主控芯片U11连接，该电池与芯片IC连接。

另外，在一实施例中，上述的电池板上还设有USB接口以及按键，USB接口用于植入数据，按键做开启和关闭操作。

通过积木移动排列组合方式培养儿童的逻辑思维能力、观察力、思维敏捷能力等，同时从多个方面及能力属性将用户的学习情况同步反馈到手机端，进行记录、数据分析，发现儿童的潜能并进行有针对性的为儿童推送更专业、更科学、更全面的学习内容；同时便于家长有效管理。

上述的教学积木装置，通过在积木结构内设置电路板，在电路板上设置第二主控芯片U11、第二通信单元2以及第三通信单元3，并由第一主控芯片U1通过第一通信单元1获取积木排布方式对应的通信信号，输出对应的音频数据，由输出单元4输出，以儿童动手对积木结构进行排布，可培养儿童的动手能力，加强互动性，且根据排布方式输出对应的音视频数据，进行教学，具备教学功能。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.教学积木装置，其特征在于，包括主控单元、输出单元以及若干个积木结构，所述积木结构内设置有电路板，相邻积木结构之间采用磁性结构连接，所述主控单元包括第一主控芯片U1以及第一通信单元，所述电路板上设有第二通信单元、第三通信单元以及第二主控芯片U11；相邻电路板上的第二通信单元相互连接，所述第二通信单元与位于同一电路板上的第二主控芯片U11连接，第二主控芯片U11与第三通信单元连接，所述第三通信单元与第一通信单元连接，所述第一通信单元与第一主控芯片U1连接，所述第一通信单元与所述输出单元连接。

2.根据权利要求1所述的教学积木装置，其特征在于，所述主控单元还包括主供电单元、放大器以及按键模块，所述主供电单元分别为放大器、按键模块、所述第一主控芯片U1以及第一通信单元提供电源，所述放大器以及按键模块分别与所述第一主控芯片U1连接，所述放大器用于播放第一主控芯片U1的内部音频数据；所述按键模块，用于输入开启或关闭信号至第一主控芯片U1，以控制第一主控芯片U1的启动工作或停止工作。

3.根据权利要求2所述的教学积木装置，其特征在于，所述第一通信单元包括第一2.4G模块U7，所述第一2.4G模块U7的型号为XN297L。

4.根据权利要求1所述的教学积木装置，其特征在于，所述主控单元还包括USB接口模块，所述USB接口模块，用于连接外部输入终端，并由第一主控芯片U1获取外部输入终端内的数据。

5.根据权利要求1所述的教学积木装置，其特征在于，所述主控单元还包括与第一主控芯片U1连接的第一蓝牙模块，所述第一蓝牙模块包括第一蓝牙芯片UF1，所述第一蓝牙芯片UF1的型号为W25Q16。

6.根据权利要求1至5任一项所述的教学积木装置，其特征在于，所述第一主控芯片U1的型号为AK2117D。

7.根据权利要求6所述的教学积木装置，其特征在于，所述电路板上还设有第四通信单元，所述第四通信单元分别与所述第一主控芯片U1和所述第三通信单元连接。

8.根据权利要求7所述的教学积木装置，其特征在于，所述第二通信单元包括第二2.4G模块，所述第三通信单元包括红外发射接收模块，所述第四通信单元包括第三2.4G模块；所述第二2.4G模块的型号以及所述第三2.4G模块的型号为XN297L。

9.根据权利要求1所述的教学积木装置，其特征在于，所述输出单元包括LCD模块，所述LCD模块设于所述积木结构上。

10.根据权利要求1所述的教学积木装置，其特征在于，所述第二主控芯片U11的型号为AK2117D。