本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電子積木系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在隨著生活水平的提高，電腦已經(jīng)很普及并廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)等，如軟件學(xué)習(xí)、軟件開發(fā)的學(xué)習(xí)等對(duì)于自學(xué)而言已變得越來(lái)越容易。但是在硬件教學(xué)就不是很容易，由于硬件涉及到畫板原材料、焊接等，這些不是一臺(tái)電腦就可以完成的，特別是想從小培養(yǎng)小孩的興趣就更不容易了。因此需提供一種改進(jìn)的教學(xué)方法以解決因硬件問題而不便于教學(xué)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電子積木系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種電子積木系統(tǒng)，包括主模塊及至少一個(gè)電子積木模塊，所述主模塊包括一個(gè)串行通訊接口和一個(gè)用于引入外部工作電源的電源接口；所述電源接口設(shè)置在所述主模塊第一端，所述串行通訊接口設(shè)置在相對(duì)的第二端；

每一個(gè)所述電子積木模塊包括兩個(gè)串行通訊接口，分別設(shè)置在所述電子積木模塊上相對(duì)的第一端和第二端，用于實(shí)現(xiàn)與相鄰電子積木模塊之間的電連接、或者與所述主模塊之間的電連接。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述電子積木系統(tǒng)還包括與所述主模塊電連接的上位機(jī)，其中，所述主模塊包括通信單元和控制單元；

所述通信單元與所述控制單元電性連接，用于所述控制單元與所述上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，以將所述控制單元接收的數(shù)據(jù)上傳給所述上位機(jī)；

所述上位機(jī)上設(shè)有用于輸入用戶需求命令的界面及顯示的顯示單元，所述上位機(jī)根據(jù)將所述用戶需求命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述控制信號(hào)通過所述串行通訊接口發(fā)送給所述電子積木模塊。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述通信單元與所述上位機(jī)通過藍(lán)牙的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述串行通訊接口包括第一引腳、第二引腳和第三引腳，所述第一引腳為正電源引腳，所述第二引腳為數(shù)據(jù)信號(hào)引腳，所述第三引腳為負(fù)電源引腳。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述主模塊第二端設(shè)置的串行通訊接口處設(shè)有用于供所述主模塊與所述電子積木模塊連接的永磁鐵。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選每一個(gè)所述電子積木模塊的串行通訊接口處設(shè)有永磁鐵，且兩端的永磁鐵極性相反。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述主模塊內(nèi)設(shè)有與所述控制單元相連的用于輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)發(fā)生單元。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述主模塊內(nèi)還設(shè)有與所述控制單元相連的用于將所述主模塊與所述外部工作電源進(jìn)行適配的適配單元。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選每一個(gè)所述電子積木模塊內(nèi)設(shè)有電壓跟隨電路以及與所述電壓跟隨電路相連的功能電路，所述電壓跟隨電路接收數(shù)據(jù)信號(hào)線路輸入端的信號(hào)，所述功能電路輸出處理后的信號(hào)到所述數(shù)據(jù)信號(hào)線路的輸出端。

在本實(shí)用新型所述的電子積木系統(tǒng)中，優(yōu)選所述功能電路為外部信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和信號(hào)執(zhí)行電路中的一種。

實(shí)施本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)，具有以下有益效果：本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)包括主模塊及至少一個(gè)電子積木模塊，所述主模塊包括一個(gè)串行通訊接口和一個(gè)用于引入外部工作電源的電源接口；所述電源接口設(shè)置在所述主模塊第一端，所述串行通訊接口設(shè)置在相對(duì)的第二端；每一個(gè)所述電子積木模塊包括兩個(gè)串行通訊接口，分別設(shè)置在所述電子積木模塊上相對(duì)的第一端和第二端，用于實(shí)現(xiàn)與相鄰電子積木模塊之間的電連接、或者與所述主模塊之間的電連接。本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)便于組裝及各電子積木模塊的統(tǒng)一管理，避免了因信號(hào)通道不同而造成拼接錯(cuò)誤或拼接麻煩的問題，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)電子積木模塊的功能疊加，更具趣味性，可使用戶根據(jù)需求靈活選擇安裝的功能模塊，滿足用戶的創(chuàng)意需求。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本實(shí)用新型電子積木系統(tǒng)一實(shí)施例的原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型電子積木系統(tǒng)中主模塊的原理框圖；

圖3是本實(shí)用新型電子積木系統(tǒng)中電子積木模塊的原理框圖；

圖4是本實(shí)用新型電子積木系統(tǒng)中電子積木模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1聲控?zé)舴e木系統(tǒng)的原理框圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2溫度顯示積木系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，在本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)一實(shí)施例的原理框圖中，該電子積木系統(tǒng)包括主模塊100及至少一個(gè)電子積木模塊200，主模塊100包括一個(gè)串行通訊接口20a和一個(gè)用于引入外部工作電源的電源接口10a；電源接口10a設(shè)置在主模塊100第一端，串行通訊接口20a設(shè)置在相對(duì)的第二端。

每一個(gè)電子積木模塊200包括兩個(gè)串行通訊接口20a，分別設(shè)置在電子積木模塊200上相對(duì)的第一端和第二端，用于實(shí)現(xiàn)與相鄰電子積木模塊200之間的電連接、或者與主模塊100之間的電連接。

本實(shí)施例中的至少一個(gè)電子積木模塊200在圖1中分別標(biāo)示為第一個(gè)電子積木模塊200、第二個(gè)電子積木模塊200和第N個(gè)電子積木模塊200，N為大于等于1的正整數(shù)。

在一些實(shí)施例中，本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)還包括與主模塊100電連接的上位機(jī)300，其中，主模塊100包括通信單元102和控制單元101。通信單元102與控制單元101電性連接，用于控制單元101與上位機(jī)300之間的數(shù)據(jù)通信，以將控制單元101接收的數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)300。上位機(jī)300上設(shè)有用于輸入用戶需求命令的界面及顯示的顯示單元，上位機(jī)300根據(jù)用戶需求命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)發(fā)送給控制單元101，控制單元101根據(jù)控制信號(hào)通過串行通訊接口發(fā)送給電子積木模塊200。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的主模塊100中的通信單元102與上位機(jī)300之間可通過藍(lán)牙的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

可以理解地，在本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)中，本實(shí)用新型的上位機(jī)300可以為智能手機(jī)、平板電腦、臺(tái)式電腦等智能終端。

另外，本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)中的每一個(gè)電子積木模塊200都有相應(yīng)的ID。當(dāng)主模塊100與上位機(jī)300連接后，例如，上位機(jī)300為臺(tái)式電腦，當(dāng)主模塊100與電腦連接后，主模塊100通過電腦進(jìn)行供電，此時(shí)，主模塊100即可通過通信單元100與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，若給主模塊100任意拼接一個(gè)或多個(gè)電子積木模塊200，主模塊100的控制單元101即接收到每一個(gè)電子積木模塊200的模塊信息，并通過通信單元102將每一個(gè)電子積木模塊200的模塊信息上傳給電腦，這些電子積木模塊200的模塊信息即在電腦上顯示，同時(shí)還顯示各個(gè)電子積木模塊200之間的連接情況。優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的上位機(jī)300上還可在顯示界面點(diǎn)擊各個(gè)電子積木模塊200，當(dāng)點(diǎn)擊其中任意一個(gè)或多個(gè)電子積木模塊200時(shí)，即可獲得被點(diǎn)擊的電子積木模塊200的原理圖及文檔說明。進(jìn)一步地，還可在上位機(jī)300上打開相關(guān)的應(yīng)用，根據(jù)上位機(jī)300上打開的應(yīng)用拼接相應(yīng)的電子積木模塊200，在拼接過程中，拼接的情況通過主模塊100返回給上位機(jī)300，上位機(jī)300根據(jù)接收到的拼接的情況進(jìn)行判定，若拼接錯(cuò)誤，上位機(jī)300的顯示單元會(huì)提示拼接錯(cuò)誤，并給出正確的拼接方案，從而實(shí)現(xiàn)了當(dāng)應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域時(shí)，達(dá)到了方便教學(xué)的目的。

在一些實(shí)施例中，本實(shí)用新型的主模塊100的第二端設(shè)置的串行通訊接口20a處設(shè)有用于供主模塊100與電子積木模塊200連接的永磁鐵，即對(duì)于主模塊100，其永磁鐵設(shè)置在串行通訊接口20a這一側(cè)；對(duì)于電子積木模塊200，永磁鐵分別設(shè)置在電子積木模塊200的兩端。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的電子積木模塊200兩端的永磁鐵極性相反，從而保證了兩個(gè)電子積木模塊200拼接時(shí)避免錯(cuò)接的現(xiàn)象。例如，將電子積木模塊200分為正端與反端，取第一電子積木模塊200與第二電子積木模塊200拼接時(shí)，當(dāng)?shù)谝浑娮臃e木模塊200的正端與第二電子積木模塊200的反端相互靠近時(shí)，根據(jù)永磁鐵的極性特性，此時(shí)第一電子積木模塊200與第二電子積木模塊200自動(dòng)對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)了快速拼接的功能；當(dāng)?shù)谝浑娮臃e木模塊200的正端與第二電子積木模塊200的正端相互靠近時(shí)，由于永磁鐵的極性特性，第一電子積木模塊200與第二電子積木模塊200相互排斥，即兩者不能拼接在一起，從而自動(dòng)避免了錯(cuò)接的現(xiàn)象，使拼接更直接、正確。如當(dāng)本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)應(yīng)用于兒童的電子積木玩具領(lǐng)域，可以很方便的指導(dǎo)兒童進(jìn)行積木的拼接，且不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)接的現(xiàn)象，給用戶的使用帶來(lái)了極大的便利。

如圖4所示，在本實(shí)用新型的電子積木模塊的結(jié)構(gòu)示意圖中，本實(shí)用新型的串行通訊接口20a包括第一引腳、第二引腳和第三引腳，在圖4中分別將第一引腳標(biāo)示為A、第二引腳標(biāo)示為B和第三引腳標(biāo)示為C。第一引腳A為正電源引腳，第二引腳B為數(shù)據(jù)信號(hào)引腳，第三引腳C為負(fù)電源引腳。

進(jìn)一步地，由圖4可看出，在每一個(gè)電子積木模塊200的第一端和第二端還設(shè)有凸起部M和凹陷部N，其中，凸起部M沿電子積木模塊200的第一端或第二端的端面向外凸起，凹陷部N沿電子積木模塊200的第一端或第二端的端面向內(nèi)凹陷?？梢岳斫獾?，凹陷部N用于與凸起部M配合連接，以防止在拼接電子積木模塊200時(shí)接反或接錯(cuò)，且通過凸起部M與凹陷部N的連接可以使拼接在一起的兩個(gè)電子積木模塊200連接更加穩(wěn)定。優(yōu)選地，凸起部M體積的大小與凹陷部N容腔的大小匹配。

如圖2所示，在本實(shí)用新型電子積木系統(tǒng)中的主模塊原理框圖中，主模塊100內(nèi)還設(shè)有與控制單元101相連的用于輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)發(fā)生單元103，用于根據(jù)控制單元101輸出的控制指令向電子積木模塊200輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，主模塊100通過串行通訊接口20a的第一引腳A(正電源引腳)和第三引腳C(負(fù)電源引腳)將電源傳輸?shù)较乱粋€(gè)電子模塊200中，信號(hào)發(fā)送單元103通過第二引腳B(數(shù)據(jù)信號(hào)引腳)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)较乱粋€(gè)電子積木模塊200，經(jīng)過該級(jí)電子積木模塊200后的數(shù)據(jù)信號(hào)具有該電子積木模塊的功能特性。下一個(gè)電子積木模塊200可以依次級(jí)聯(lián)多個(gè)電子積木模塊200，進(jìn)行多個(gè)功能的疊加，同時(shí)根據(jù)電子積木系統(tǒng)拼接的功能，可以對(duì)各個(gè)電子積木模塊200的位置進(jìn)行調(diào)換，達(dá)到了隨意拼接的效果，增強(qiáng)娛樂及教學(xué)的趣味性。

在一些實(shí)施例中，本實(shí)用新型的主模塊100內(nèi)還設(shè)有與控制單元101相連的用于將主模塊100與外部工作電源進(jìn)行適配的適配單元104。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的適配單元104為AC/DC適配器。例如，當(dāng)本實(shí)用新型的主模塊100直接與電源連接時(shí)，AC/DC適配器將接收的交流電進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為適于主模塊的標(biāo)準(zhǔn)電壓。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為5V。

如圖3所示，在本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)的電子積木模塊的原理框圖中，每一個(gè)電子積木模塊內(nèi)設(shè)有電壓跟隨電路201以及與電壓跟隨電路201相連的功能電路202，電壓跟隨電路201接收數(shù)據(jù)信號(hào)線路輸入端的信號(hào)，功能電路202輸出處理后的信號(hào)到數(shù)據(jù)信號(hào)線路的輸出端?？梢岳斫獾?，本實(shí)用新型的每一個(gè)電子積木模塊200中的功能電路202為單一功能電路，電壓跟隨電路201將從數(shù)據(jù)信號(hào)線路輸入端輸入的信號(hào)經(jīng)電壓跟隨電路201處理后輸入到功能電路202中，電壓跟隨電路201用于還原來(lái)自上一級(jí)的輸出信號(hào)，使通過電壓跟隨電路201處理過的信號(hào)等同于上一級(jí)的信號(hào)，以確保功能電路202中的信號(hào)不會(huì)衰減，保證了多級(jí)功能電路202拼接的穩(wěn)定性。功能電路202將輸入的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理后輸出相應(yīng)的信號(hào)至數(shù)據(jù)信號(hào)線路的輸出端。優(yōu)選地，當(dāng)主模塊100輸出的電壓為5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，由于在電子積木模塊200中設(shè)置了電壓跟隨電路201，因此，每一個(gè)拼接完成的電子積木模塊200之間都有5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓。

在一些實(shí)施例中，本實(shí)用新型的每一個(gè)電子積木模塊200中的功能電路200為外部信號(hào)采集電路、信號(hào)處理電路和信號(hào)執(zhí)行電路中的任意一種。其中，外部信號(hào)采集電路用于采集外部的信號(hào)，通常外部采集電路包括各類傳感器及其相關(guān)電路，其中各類傳感器如溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器以及光電/光敏傳感器等。信號(hào)處理電路用于控制及處理各級(jí)聯(lián)電子積木模塊200傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行變化。如濾波電路、放大電路或邏輯電路等。信號(hào)執(zhí)行電路用于根據(jù)信號(hào)處理電路輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，如LED燈顯示(包括燈亮和燈滅)、LED數(shù)碼顯示(顯示數(shù)字)、蜂鳴器、揚(yáng)聲器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、開關(guān)及顯示等。

為了更加清楚地描述本實(shí)用新型的電子積木系統(tǒng)，下面通過具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例為聲控?zé)舴e木系統(tǒng)：

如圖5所示，該聲控?zé)舻碾娐钒ㄖ髂K100、第一電子積木模塊200(聲音傳感器及其相關(guān)電路，以下稱為聲控模塊)、第二積木模塊200(邏輯電路，以下稱為邏輯模塊)以及第三積木模塊(LED燈，以下稱為L(zhǎng)ED燈顯示模塊)。具體地，根據(jù)電路需求，一個(gè)聲控模塊與主模塊100拼接，由于每個(gè)模塊上的兩端分別設(shè)有極性相反的永磁鐵，因此，當(dāng)拼接時(shí)，很容易按正確的方向進(jìn)行拼接，接著取一個(gè)邏輯模塊依次與聲控模塊拼接，最后取一個(gè)LED燈顯示模塊順序與邏輯模塊連接，從而完成聲控?zé)綦娐返钠唇?。可以理解地，本?shí)施例中的邏輯模塊為與邏輯模塊。

給主模塊100通電，當(dāng)外界沒有聲音時(shí)，聲控模塊不輸出信號(hào)，此時(shí)，由于與邏輯模塊沒有接收到信號(hào)，或者說，與邏輯模塊接收的信號(hào)為0，此時(shí)，由于與邏輯模塊的功能特性，不輸出信號(hào)，LED燈顯示模塊不工作，即LED燈不亮。當(dāng)外部有聲音時(shí)，聲控模塊中的聲音傳感器感到聲音信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的處理輸出聲音信號(hào)至與邏輯模塊，與邏輯模塊接收到聲音信號(hào)后即進(jìn)行處理輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)至LED燈顯示模塊，LED燈顯示模塊接收到該數(shù)據(jù)信號(hào)后即點(diǎn)亮LED燈，實(shí)現(xiàn)LED燈指示功能。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例為溫度顯示積木系統(tǒng)：

如圖6所示，該溫度顯示的電路包括主模塊100、第一電子積木模塊200(溫度傳感器及其相關(guān)電路，以下稱為溫度檢測(cè)模塊)以及第二電子積木模塊200(數(shù)碼管及相關(guān)電路、以下稱為數(shù)碼顯示模塊)。該電路的主要功能是檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度，并把當(dāng)前溫度在數(shù)碼顯示模塊上進(jìn)行顯示。

給主模塊100通電，溫度檢測(cè)模塊中的溫度傳感器接收到主模塊100傳輸?shù)碾娫葱盘?hào)后開始工作，并檢測(cè)出當(dāng)前的溫度進(jìn)行相應(yīng)的處理輸出溫度數(shù)據(jù)信號(hào)至數(shù)碼顯示模塊，數(shù)碼顯示模塊接收到該溫度數(shù)據(jù)信號(hào)后進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示功能。

以上實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)此實(shí)施，并不能限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡跟本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。