用于教學的感應電路和智能感應教學裝置及控制方法與流程

本發明涉及感應電路，更具體地說是指用于教學的感應電路和智能感應教學裝置及控制方法。

背景技術：

隨著科技的發展及進步，父母們較以往更為重視兒童的學習能力，并使學齡前的兒童較以往更早接觸到各種學齡前的相關啟蒙教材，并且現今教育僅注重于單一學科(例如:英文、數學)的學習，而較不注重兒童身體及心理的發展，使兒童僅能接觸枯燥無趣味性的教材，而缺乏其它潛能的開發，并使身心無法健全發展。

目前的積木教學產品，只能滿足兒童簡單的拼寫和算術的要求，但是，判斷兒童拼寫和算術是否正確，仍需要人為判斷，無法智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確，使用不便，并且，智能程度不高，不利于提高兒童的學習的興趣和記憶能力。

中國專利201020694993.4涉及一種感應式播放器；其包括感應器本體和播放器本體，感應器本體包括TX發射電路、輸入控制電路、紅外發射/接收電路、紅外驅動電路、感應器MCU控制電路，感應器MCU控制電路分別與TX發射電路、輸入控制電路、紅外發射/接收電路、紅外驅動電路連接，播放器本體包括聲音放大電路、寄存電路、數據接口電路、RX接收電路、播放器MCU控制電路，播放器MCU控制電路分別與聲音放大電路、寄存電路、用數據接口電路、RX接收電路連接，感應器本體將目錄書的OID二維碼發送到播放器本體，播放器本體發出對應該OID二維碼的聲音；結合OID二維碼讀寫技術和無線技術，適用于教學工作，有利于提高教學質量。

上述的專利是將感應器本體與播放器本體連接，當多個兒童進行教學是，結合OID二維碼讀寫技術和無線技術進行教學，雖然也運用到感應的技術，當時，無法解決單個兒童進行自主學習過程中，智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確。

因此，有必要設計一種用于教學的感應電路，實現智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確，便于兒童自主學習，并且，智能程度高，利于提高兒童的學習的興趣和記憶能力。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供用于教學的感應電路和智能感應教學裝置及控制方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：用于教學的感應電路，包括一主控芯片，及與主控芯片連接的喇叭和至少一個的感應單元，所述感應單元對置于其感應位置的標識塊產生相對應的感應信號；所述主控芯片接收所述感應單元輸入的感應信號并進行處理，并通過喇叭輸出。

其進一步技術方案為：所述感應單元包括RF無線傳感器、磁力傳感器以及光電傳感器中的至少一種，所述感應單元與所述主控芯片的輸入端腳連接。

其進一步技術方案為：所述用于教學的感應電路還包括充電供電單元，所述充電供電單元包括USB接口、充電芯片U3、電池以及穩壓升壓降壓電路，所述USB接口與所述充電芯片U3的輸入端腳連接，所述充電芯片U3的輸出端腳與所述電池連接，所述電池與所述穩壓升壓降壓電路連接，所述穩壓升壓降壓電路分別與所述主控芯片以及所述感應單元連接。

其進一步技術方案為：所述用于教學的感應電路還包括按鍵、指示燈、顯示模塊、內存卡、存儲器、以及對話咪頭，所述指示燈、顯示模塊以及對話咪頭分別與所述主控芯片的輸出端腳連接，所述按鍵、內存卡、存儲器與所述主控芯片的輸入端腳連接，所述指示燈、顯示模塊以及存儲器分別與所述電池連接。

本發明還提供了智能感應教學裝置，包括教學板以及標識塊，所述教學板設有至少一個供所述標識塊放置在內的感應區域，所述教學板內設有控制板，所述控制板上設有上述的用于教學的感應電路，所述感應單元的安裝位置與所述感應區域的位置相對應，所述標識塊上設有可視標識層和用于產生感應信號的感應標識層。

其進一步技術方案為：所述標識塊包括卡片和/或積木，所述標識塊的上端面設有可視標識層，所述感應標識層設在所述標識塊的下端面。

其進一步技術方案為：所述感應標識層為無線射頻標識層或設有若干個磁感應點的磁標識層，又或設有若干個色標感應點的光電標識層。

本發明還提供了智能感應教學裝置的控制方法，所述控制方法包括：

將標識塊放置在感應區域內；

感應單元獲取標識塊上的感應標識層的信息，產生對應的感應信息，所述感應信息反饋至主控芯片進行處理；

判斷是否收到確認鍵的確認信息；

若沒有收到確認鍵的確認信息，則返回所述感應單元獲取標識塊上的感應標識層的信息，產生對應的感應信息，所述感應信息反饋至主控芯片進行處理的步驟；

若收到確認鍵的確認信息，判斷所放置的標識塊是否正確；

若正確，則主控芯片輸出控制信號，由喇叭播放正確情況下對應的提示語音；

若不正確，則主控芯片輸出控制信號，由喇叭播放錯誤情況下對應的提示語音。

其進一步技術方案為：所述若收到確認鍵的確認信息，判斷所放置的標識塊是否正確的步驟，包括以下具體步驟：

搜索產生感應信號的感應單元的位置以及個數；

判斷依照位置順序的感應單元產生的感應信號是否正確；

若正確，則所放置的標識塊正確；

若不正確，則所放置的標示塊不正確。

其進一步技術方案為：所述將標識塊放置在感應區域內的步驟之前，還包括：

判斷是否預先設定自定義內容；

若需要預先設定自定義內容，則利用對話咪頭、喇叭以及存儲器錄入語音，對標示塊上的感應標識層以及所對應的可視標識層的信息一一對應后錄入，并進入所述將標識塊放置在感應區域內的步驟；

若不需要預先設定自定義內容，則直接進入所述將標識塊放置在感應區域內的步驟。

本發明與現有技術相比的有益效果是：本發明的用于教學的感應電路，通過設置感應單元對帶有標識塊進行感應，產生相對應的感應信號，將所述的感應信號輸出，由主控芯片接收后并進行處理，判斷所放置的標示塊是否正確，由喇叭輸出，當感應單元感應到操作者放入錯誤或正確的標示塊，則對應告知操作者此次操作是錯誤或正確的，實現智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確，便于操作者自主學習，并且，智能程度高，利于提高操作者的學習的興趣和記憶能力。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發明具體實施例提供的用于教學的感應電路的電路原理框圖；

圖2為本發明具體實施例提供的感應單元的電路原理圖；

圖3為本發明具體實施例提供的主控芯片的電路原理圖；

圖4為本發明具體實施例提供的輸出單元的電路原理圖；

圖5為本發明具體實施例提供的充電供電單元的電路原理圖；

圖6為本發明具體實施例提供的指示燈的電路原理圖；

圖7為本發明具體實施例提供的顯示模塊的電路原理圖；

圖8為本發明具體實施例提供的對話咪頭的電路原理圖；

圖9為本發明具體實施例提供的內存卡的電路原理圖；

圖10為本發明具體實施例提供的存儲器的電路原理圖；

圖11為本發明具體實施例提供的按鍵的電路原理圖；

圖12為本發明具體實施例提供的智能感應教學裝置的主視結構圖；

圖13為本發明具體實施例提供的填充物的剖切結構示意圖；

圖14為本發明另一具體實施例提供的智能感應教學裝置的立體結構圖；

圖15為本發明具體實施例提供的智能感應教學裝置的控制方法的流程圖；

圖16為本發明具體實施例提供的判斷所放置的標識塊是否正確的具體流程圖。

具體實施方式

為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。

如圖1～16所示的具體實施例，本實施例提供的用于教學的感應電路，可以運用在自主學習英語、語文以及數學的過程中，實現智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確，便于兒童自主學習，并且，智能程度高，利于提高兒童的學習的興趣和記憶能力。

用于教學的感應電路，包括一主控芯片U1、及與主控芯片U1連接的喇叭20和至少一個感應單元40，所述感應單元40，對置于其感應位置的標識塊60產生相對應的感應信號；主控芯片U1接收感應單元40輸入的感應信號，并進行處理，并通過喇叭20輸出。

標識塊60上設有帶標識的部分，標識的部分經由感應單元40感應后，獲取感應信號，將所述的感應信號輸出，由主控芯片U1接收后處理，判斷感應信號是否正確，從而判斷所放置的標識塊60是否正確，并喇叭20輸出。

上述的標識塊60可以為積木或者卡片等。

更進一步的，感應單元40包括RF無線傳感器、磁力傳感器以及光電傳感器中的至少一種，感應單元40與主控芯片U1的輸入端腳連接。

具體的，所述RF無線傳感器的輸出端腳通過電阻RA1與主控芯片U1的輸入端腳連接；同樣的，上述的磁力傳感器的輸出端腳與主控芯片U1的輸入端腳連接。

另外，光電傳感器的輸出端腳連接有電阻R74、R75分別與三極管連接，所述三極管的基極與主控芯片U1的輸入端腳連接。

更進一步的，所述喇叭20與所述主控芯片U1之間連接有功放芯片U8，功放芯片U8其接收主控芯片U1輸出的信號，并對信號內的音頻信號進行放大輸出；喇叭20，其接收功放芯片U8放大輸出的音頻信號并播放。

對于喇叭20播放音頻信號時，需要先對主控芯片U1輸出的信號，該信號內包含的音頻信號進行放大，再由喇叭20輸出。

更進一步的，用于教學的感應電路還包括充電供電單元2，充電供電單元2包括USB接口、充電芯片U3、電池以及穩壓升壓降壓電路，所述USB接口與所述充電芯片U3的輸入端腳連接，所述充電芯片U3的輸出端腳與所述電池連接，所述電池與所述穩壓升壓降壓電路連接，所述穩壓升壓降壓電路分別與所述主控芯片U1以及所述感應單元40連接。

利用上述的USB接口連接外部供電設備，經過充電芯片U3處理后，為電池充電，電池在對主控芯片U1進行供電時，需要對電池的輸出的電流由穩壓升壓降壓電路進行穩壓、升壓、降壓和低壓檢測處理后，供給主控芯片U1。

所述穩壓升壓降壓模塊包括開關、穩壓芯片U0、電容C9、C18以及電阻R04，所述開關與所述穩壓芯片U0以及所述電池連接，所述電容C9、C18并聯，且電容C9、C18分別與所述穩壓芯片U0以及電阻R04連接。

電池輸出的電壓電流經過穩壓芯片U0穩壓后，再由電容C9、C18對其進行升壓降壓，最后經過電阻R04后，輸入至主控芯片U1。

上述的充電芯片U3的型號為TP4054，TP4054是一款完整的單節鋰離子電池采用恒定電流/恒定電壓線性充電器，充電電流可達500mA，其SOT-25封裝與較少的外部元件數目使得TP4054成為便攜式應用的理想選擇。TP4054可以適合USB電源和適配器電源工作。由于采用了內部PMOSFET架構，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測電阻器和隔離二極管。熱反饋可對充電電流進行調節，以便在大功率操作或高環境溫度條件下對芯片溫度加以限制。充電電壓固定于4.2V，而充電電流可通過一個電阻器進行外部設置。當充電電流在達到最終浮充電壓之后降至設定值1/10時，TP4054將自動終止充電循環。當輸入電壓(交流適配器或USB電源)被拿掉時，TP4054自動進入一個低電流狀態，將電池漏電流降至2uA以下。也可將TP4054置于停機模式，以而將供電電流降至45uA。TP4054的其他特點包括充電電流監控器、欠壓閉鎖、自動再充電和一個用于指示充電結束和輸入電壓接入的狀態引腳，可單燈或雙燈指示。

更進一步的，用于教學的感應電路還包括按鍵10、指示燈6、顯示模塊5、內存卡3、存儲器1、以及對話咪頭4，所述指示燈6、顯示模塊5以及對話咪頭4分別與所述主控芯片U1的輸出端腳連接，所述按鍵10、內存卡3、存儲器1與所述主控芯片U1的輸入端腳連接，所述指示燈6、顯示模塊5以及存儲器1分別與所述電池連接。

上述的對話咪頭4用于錄音，預先錄入感應正確以及感應錯誤時，喇叭20所播放的音頻。

上述的顯示模塊5包括LED、LCD、TFT、OLED等顯示模塊5。

上述的用于教學的感應電路還包括通訊電路，所述通訊電路包括Wi-Fi以及有線網卡中的至少一種，其用于與另一用于教學的感應電路連接，進行數據傳輸。

具體的，用戶可以利用通訊電路，通過移動終端的應用程序找到其他相同階段或年齡的朋友，使用采用該用于教學感應電路的產品進行互相競爭和比賽或學習，以增加互動或與外界小朋友或與出差在外的家長互動或與留守兒童或家長互動。

上述的用于教學的感應電路，通過設置感應單元40對帶有標識塊60進行感應，產生相對應的感應信號，將所述的感應信號輸出，由主控芯片U1接收后并進行處理，判斷所放置的標示塊60是否正確，由喇叭20輸出，當感應單元40感應到操作者放入錯誤或正確的標示塊60，則對應告知操作者此次操作是錯誤或正確的，實現智能感應并且判斷得出當前的拼寫和算術是否正確，便于操作者自主學習，并且，智能程度高，利于提高操作者的學習的興趣和記憶能力。

如圖12所示，是本實施例提供的智能感應教學裝置，其包括教學板50以及標識塊60，教學板50設有至少一個供標識塊60放置在內的感應區域30，教學板50內設有控制板，控制板上設有上述的用于教學的感應電路，所述感應單元40的安裝位置與所述感應區域30的位置相對應，標識塊60上設有可視標識層61和用于產生感應信號的感應標識層62。

另外，標識塊60包括卡片和/或積木，兒童在自主學習的過程中，將卡片或者積木放置到感應區域30內，感應單元40感應到卡片或積木上的感應標識層62，產生對應的感應信號，將所述的感應信號輸出，由主控芯片U1接收后并處理，判斷所放置的標示塊60是否正確，由喇叭20輸出。比如，當所放置的標示塊60是錯誤的，則輸出單元1的喇叭20輸出“此次操作為錯誤的操作”；當所放置的標示塊60是錯誤的，則輸出單元1的喇叭20輸出“寶貝真棒，此次操作為正確的操作”，當然，喇叭20所輸出的音頻有對話咪頭4預先錄音存儲在存儲器1內。

另外，于其他實施例，如圖13所示，感應區域30包括兩個部分，第一部分可以放置帶有測試圖片的標識塊60，第二部分用于放置與第一部分相對應的標識塊60，當該教學裝置用于測試時，比如，當第一部分放置帶有香蕉測試圖片的標識塊60時，第二部分則可以對應放置“香蕉”這兩個文字或者“banana”這個英語單詞；當然也可以第一部分放置數字的算式或其他圖片，第二部分由操作者放置對應的算式或其他圖片的結果等等的測試方法，以提高操作者的學習興趣。當然，也可以在第二部分先放入標識塊60，操作者根據第二部分放入的標識塊60，將與第二部分的標識塊60相對應的標識塊60放置在第一部分中。

如圖14所示，標識塊60的上端面設有可視標識層61，感應標識層62設在標識塊60的下端面。

且感應標識層62為無線射頻標識層或設有若干個磁感應點的磁標識層，又或設有若干個色標感應點的光電標識層。

每塊標識塊60上的感應標識層62上都是不一樣的，是唯一的，代表該標識塊60上的可視標識層61的身份標識。

當所述感應單元40為RF無線傳感器，則感應標識層62為無線射頻標識層；當所述感應單元40為磁力傳感器，則感應標識層62為設有若干個磁感應電的磁標識層；當所述感應單元40為光電傳感器時，所述感應標識層62為設有若干個色標感應點的光電標識層。

喇叭20以及按鍵10設在教學板50上，另外，上述的對話咪頭4也設置在所述教學板50上。

更進一步的，所述教學板50的外端面設有折疊架51，用于當兒童站立學習時，可以與兒童保持相同的高度，保證兒童學習時的姿態正確。

如圖15所示，本實施例還提出了智能感應教學裝置的控制方法，該方法包括：

S1、判斷是否預先設定自定義內容；

S2、需要預先設定自定義內容，則利用對話咪頭以及喇叭20錄入語音至存儲器1，將標示塊60上的感應標識層62以及所對應的可視標識層61的信息錄入到存儲器1內，并進入S3步驟；

若不需要預先設定自定義內容，則直接進入S3步驟。

S3、將標識塊60放置在感應區域內；

S4、感應單元40獲取標識塊60上的感應標識層62的信息，產生對應的感應信息，所述感應信息反饋至主控芯片U1進行處理；

S5、判斷是否收到確認鍵的確認信息；

若沒有收到確認鍵的確認信息，則返回S4步驟；

S6、若收到確認鍵的確認信息，判斷所放置的標識塊60是否正確；

S7、若正確，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放正確情況下對應的提示語音；

S8、若不正確，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放錯誤情況下對應的提示語音。

對于上述的S4步驟，感應單元40獲取標識塊60上的感應標識層62的信息，產生對應的感應信息，所述感應信息反饋至主控芯片U1進行處理的步驟，每塊標識塊60上的可視標識層61以及對應的感應標識層62都是不一樣的，是唯一的，代表該標識塊60上的可視標識層61的身份標識，感應單元40具體是通過獲取標識塊60上的感應標識層62的信息。

另外，上述的S6步驟，若收到確認鍵的確認信息，判斷所放置的標識塊60是否正確的步驟，具體是判斷所有感應單元40獲取的感應信息，組成的算法或者字符串是否正確。

具體的，主控芯片U1調用存儲器1內存儲的每個標識塊60的可視標識層61的信息以及對應的感應標識層62的信息，通過對比所調用的感應標識層62信息與感應單元40所獲取的信息，得知所放的標識塊60的可視標識層61信息，從而進行判斷正確與否。

不同布置的感應標識層62有共有41種，對應的字符62信息包括26個字母、10個數字以及算法符號5個。

另外，對于上述的S6步驟，若收到確認鍵的確認信息，判斷所放置的標識塊60是否正確的步驟，包括以下具體步驟：

S61、搜索產生感應信號的感應單元40的位置以及個數；

S62、判斷依照位置順序的感應單元40產生的感應信號是否正確；

S63、若正確，則所放置的標識塊60正確；

S64、若不正確，則所放置的標示塊60不正確。

對于上述的S61步驟，當操作者放入的標示塊60的數量少于感應區域的數量時，需要先對產生感應信號的感應單元40的位置以及個數，對于標示塊60散布放置、集中放置在前面、后面或者中間這四種情況進行位置的搜索，從而可以依照位置順序對感應單元40產生的感應信號進行判斷。

于其他實施例，上述的智能感應教學裝置的控制方法還包括：

利用移動終端的應用程序尋找同樣使用該裝置的人，進行競爭或者比賽或者學習；

選擇競爭或者比賽或者學習的對象，雙方分別進行操作；

計算雙方每次從開始到收到確認建的確認信息共用的時間長度長短以及所放置的標識塊60的正確與否；

按照時間長度以及正確所占的比率計算總得分；

對比雙方的總得分，總得分高者則勝出。

上述的時間長度以及正確所占的比率是人為所設定的。

于其他實施例，上述的智能感應教學裝置的控制方法還包括測試步驟，該測試步驟具體如下：

教學者在感應區域30的第一部分放置帶有測試圖片的標識塊60；

操作者根據第一部分的標識塊60的信息，在第二部分放置與第一部分相對應的標識塊60；

感應單元40獲取第一部分以及第二部分的標識塊60上的感應標識層62的信息，產生對應的感應信息，所述感應信息反饋至主控芯片U1進行處理；

當收到確認鍵的確認信息，判斷第一部分與第二部分的標識塊60是否匹配和對應；

若是，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放正確情況下對應的提示語音；

若不是，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放錯誤情況下對應的提示語音。

當然，于其他實施例，上述的測試步驟還可以由教學者先將標識塊60放置在感應單元的第二部分，操作者根據第二部分的標識塊60選擇對應的帶有測試圖片的標識塊60放置在第一部分，進行匹配對比，當收到確認鍵的確認信息，判斷第一部分與第二部分的標識塊60是否匹配和對應；若是，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放正確情況下對應的提示語音；若不是，則主控芯片U1輸出控制信號，由喇叭20播放錯誤情況下對應的提示語音。

更具體的，當該教學裝置用于測試時，比如，當第一部分放置帶有香蕉測試圖片的標識塊60時，第二部分則可以對應放置“香蕉”這兩個文字或者“banana”這個英語單詞；當然也可以第一部分放置數字的算式或其他圖片，第二部分由操作者放置對應的算式或其他圖片的結果等等的測試方法，以提高操作者的學習興趣。當然，也可以在第二部分先放入標識塊60，操作者根據第二部分放入的標識塊60，將與第二部分的標識塊60相對應的標識塊60放置在第一部分中。

上述僅以實施例來進一步說明本發明的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發明的實施方式僅限于此，任何依本發明所做的技術延伸或再創造，均受本發明的保護。本發明的保護范圍以權利要求書為準。