專利名稱：電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及兒童英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，更具體地說，涉及一種“人機(jī)互動式”的電 子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的英語學(xué)習(xí)機(jī)，基本上只是通過鍵盤輸入和觸摸屏手寫輸入英語單詞，不具 有鍛煉兒童動手能力的功能；語音方面只具有英語朗讀英語單詞或語句的功能，不具有讀 出該單詞的對應(yīng)中文翻譯的內(nèi)容的功能；在操作上只是通過屏幕顯示輸入單詞的正誤、譯 文等，對于輸入過程的是否正確，不做明確提示，互動性不強(qiáng)、缺乏趣味性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電子積 木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)。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)造一種電子積木式英語拼讀 學(xué)習(xí)機(jī)，包括多個積木塊、積木放置平臺，還包括單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的磁性 傳感器霍爾元件和語音芯片，其中每個積木塊均附著有特征磁性識別編碼，積木放置平臺 設(shè)置有積木有效放置區(qū)，單片機(jī)和磁性傳感器霍爾元件組成自動掃描和識別電路。在本實(shí)用新型所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)中，還包括與所述語音芯片連 接、在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行語音播報的喇叭。在本實(shí)用新型所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)中，所述積木放置平臺上設(shè)置有 積木存放區(qū)。在本實(shí)用新型所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)中，還包括與單片機(jī)相連接的指 示燈，所述指示燈包括用于提示積木塊放置正確的綠色狀態(tài)指示燈、提示積木塊放置錯誤 的紅色狀態(tài)指示燈以及用于顯示學(xué)習(xí)成績的成績指示燈。在本實(shí)用新型所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)中，所述積木放置平臺還包括與 單片機(jī)相連接的按鍵模塊，所述按鍵模塊包括開關(guān)鍵、清零鍵、重復(fù)鍵、確認(rèn)鍵。實(shí)施本實(shí)用新型的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，具有以下有益效果1、每塊積木塊名稱和特征磁性識別編碼一一對應(yīng)，確保電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí) 機(jī)的自動識別功能；識別誤差率低于5%，而產(chǎn)生識別誤差的原因主要來自于積木塊放置 位置不妥當(dāng)，或有其他帶有磁性的物品放置在電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的可放置區(qū)域；2、通過單片機(jī)和磁性傳感器霍爾元件組成的自動掃描和識別電路實(shí)現(xiàn)了自動識 別積木塊對應(yīng)的名稱，通過單片機(jī)控制語音芯片成電路生成和播報積木塊對應(yīng)的語音信 息，可幫助兒童識別字母、數(shù)字，學(xué)習(xí)英語單詞和數(shù)學(xué)運(yùn)算，糾正兒童讀音、讀數(shù)的不正確；3、在兒童將積木塊放置到積木有效放置區(qū)時，語音芯片成電路的語音播報和指示 燈光電提示兒童所放置的積木塊的名稱、拼詞可行性、數(shù)字可運(yùn)算性等，幫助兒童及時糾 錯，并放置合理的單詞組合、數(shù)字序列或運(yùn)算表達(dá)式；[0013]4、積木塊放置結(jié)束按“確認(rèn)”鍵后，電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)可評判兒童所組單 詞或所列運(yùn)算式的合理性和正確性，并顯示學(xué)習(xí)成績，并伴有對應(yīng)的背景樂曲，讓兒童寓學(xué) 于樂。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本實(shí)用新型電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的外觀示意圖；圖2是本實(shí)用新型電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的工作流程示意圖；圖3是本實(shí)用新型電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，為本實(shí)用新型電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的外觀示意圖。這種電子 積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)包括若干個積木塊和積木放置平臺，所述積木塊的底部附著有特 征磁性識別編碼，此特征磁性識別編碼與積木塊所表示的數(shù)字、運(yùn)算符或英文字母一一對 應(yīng)。所述積木放置平臺包括平臺面板最上端的積木塊存放區(qū)，在本實(shí)施例中包括3組標(biāo) 識了 “0 9”數(shù)字的積木塊，共計30塊積木塊；2組標(biāo)識了 “+、-、X、+，，運(yùn)算符號的積木 塊，共計8塊積木塊；1組標(biāo)識了 “ =、>、<”運(yùn)算符的積木塊，共計3塊，此積木存放區(qū)可 用于放置22個積木塊。在此積木存放區(qū)兩側(cè)分別設(shè)置有用于在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行語音播報 的喇叭和電源指示燈。還包括學(xué)習(xí)成績指示區(qū)、用于根據(jù)統(tǒng)計的英語單詞拼組次數(shù)和數(shù)學(xué) 式的運(yùn)算次數(shù)以及正確率來顯示兒童的學(xué)習(xí)成績等級，學(xué)習(xí)成績分為“優(yōu)秀、良好、及格、較 差”四個等級，分別用“優(yōu)、良、中、差”4個學(xué)習(xí)成績指示燈進(jìn)行指示。圖示黑框內(nèi)為積木有 效放置區(qū)，在本實(shí)施例中積木有效放置區(qū)被劃分為10個小區(qū)域，當(dāng)積木塊被放置于積木有 效放置區(qū)時，英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)即自動識別該積木塊的特征磁性識別編碼。在積木有效放置 區(qū)兩側(cè)還設(shè)有用于顯示積木塊放置合理性的狀態(tài)指示燈，包括綠色的正確狀態(tài)指示燈和紅 色的錯誤狀態(tài)指示燈。如圖所示在積木有效放置區(qū)下方還設(shè)置有一個積木存放區(qū)，在本實(shí) 施例中包括有3組標(biāo)識了 “a、b、c、……、ζ”字母的積木塊，共計78塊，其中此積木存放 區(qū)可存放26個積木塊。按鍵區(qū)包括4個按鍵，分別為開關(guān)鍵、清零鍵、重復(fù)鍵、確認(rèn)鍵。其 中清零鍵用于清除電子數(shù)學(xué)積木內(nèi)累計結(jié)果、按下清零鍵后可以重新計數(shù)和統(tǒng)計成績，重 復(fù)鍵用于接收重復(fù)朗讀的命令、按下重復(fù)鍵后英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)將重復(fù)朗讀英文單詞和中文 翻譯等相關(guān)語音信息。圖3所示為本實(shí)用新型的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的電路圖。如圖所示電子積 木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的一實(shí)施例的電路圖中包括單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的磁性 傳感器霍爾元件和語音芯片。在本實(shí)施例中采用型號為MEGA16的單片機(jī)，用于對各種積木 塊的組合序列的特征磁性識別編碼進(jìn)行掃描、識別、分析、處理并控制語音芯片及時生成和 播報積木塊所對應(yīng)的語音信息。語音芯片型號為ML2200X，用于生成和播報積木塊名稱、積 木塊單詞組合可行性、中文翻譯、以及數(shù)學(xué)式的正確性所對應(yīng)的語音信息。如圖所示包括8個磁性傳感器霍爾元件HO Η7，積木有效放置區(qū)被劃分為十個小 區(qū)域，每個小區(qū)域?qū)?yīng)一組共6個磁性傳感器霍爾元件，所述磁性傳感器霍爾元件用于識 別積木塊底部的特征磁性識別編碼，積木塊底部附著有磁性傳感器霍爾元件可識別的特征
4磁性識別編碼，編碼規(guī)則和要求必須和磁性傳感器霍爾元件對應(yīng)和配套，并完全符合ASCII 碼表值。需要說明在本實(shí)施例中僅僅列舉出8個磁性傳感器霍爾元件進(jìn)行說明，在實(shí)際應(yīng) 用中采用的磁性傳感器霍爾元件的數(shù)量不僅限于8個。如圖所示還包括與單片機(jī)相連接的指示燈，所述指示燈包括用于提示積木塊放置 正確的綠色狀態(tài)指示燈D15、提示積木塊放置錯誤的紅色狀態(tài)指示燈D16 ；用于顯示學(xué)習(xí)成 績的成績指示燈，包括用于顯示成績優(yōu)秀的指示燈D11、成績良好的指示燈D12、成績及格 的指示燈D13、成績較差的指示燈D14等4種成績等級的成績指示燈，分別對應(yīng)于積木放置 平臺上的“優(yōu)、良、中、差”4個指示燈，在實(shí)際應(yīng)用中還可設(shè)置電源指示燈等。如圖所示還包括與單片機(jī)相連接的按鍵模塊，所述按鍵模塊包括確認(rèn)按鍵Sl電 源按鍵、清零按鍵S2和重復(fù)按鍵S3，還設(shè)有一些備用按鍵用于功能擴(kuò)展等。根據(jù)圖2所示的工作流程圖，對本實(shí)用新型的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的工作 流程進(jìn)行說明。包括以下步驟步驟Sl 放置積木到放置區(qū)；在打開學(xué)習(xí)機(jī)電源開關(guān)后，兒童可選取不同的字母、數(shù)字以及運(yùn)算符號組合的積 木塊放置到積木有效放置區(qū)的相應(yīng)的十個小區(qū)域中。步驟S2 識別積木名稱，語音提示；當(dāng)積木塊被放置到積木有效放置區(qū)后，每個小區(qū)域?qū)?yīng)的6個磁性傳感器霍爾元 件開始檢測積木塊底部的特征磁性識別編碼，單片機(jī)對各種積木塊的組合序列進(jìn)行識別、 分析、處理后控制語音芯片及時生成積木塊對應(yīng)的語音信息并進(jìn)行播報。步驟S3 判斷放置合理性、可行性和可運(yùn)算性，如果不合理則執(zhí)行步驟S4，否則執(zhí) 行步驟S5 ；當(dāng)積木塊放置到積木有效放置區(qū)后，單片機(jī)對積木塊進(jìn)行識別、并判斷積木塊放 置的合理性和可運(yùn)算性，如果積木塊放置不合理，如順序掃描到“a”、“b”、“l(fā)”、“z”時，再如 順序掃描到“2”、“ + ”、“ + ”時，則執(zhí)行步驟S4 ；否則執(zhí)行步驟S5。步驟S4 放置不當(dāng)，重新放置，紅色指示燈亮；語音提示“放置不當(dāng)，請重新放置”同時紅色指示燈點(diǎn)亮，返回步驟Sl用戶重新放 置積木塊。步驟S5 語音讀字母、數(shù)字或運(yùn)算符，綠色指示燈亮；在單片機(jī)控制下語音芯片及時生成并播報語音信息，順序讀出字母、數(shù)字或運(yùn)算 符的名稱，同時綠色指示燈點(diǎn)亮。步驟S6 判斷是否按下了“確認(rèn)”鍵，如果沒有按下“確認(rèn)”鍵則執(zhí)行步驟Sl繼續(xù)放 置積木塊，如果按下了 “確認(rèn)”，根據(jù)放置的積木塊組成的內(nèi)容，分別執(zhí)行步驟S7、S8或S9 ；單片機(jī)對“確認(rèn)”鍵進(jìn)行掃描，判斷是否按下，如果掃描結(jié)果沒有按下“確認(rèn)”鍵則 說明積木塊還沒有放置結(jié)束，可繼續(xù)放置積木塊，如果按下“確認(rèn)”鍵則根據(jù)放置的積木塊 組成的內(nèi)容，分別執(zhí)行步驟S7、S8或S9。步驟S7 當(dāng)放置的積木塊為字母組合時，單片機(jī)控制語音芯片及時生成并播報語 音信息，拼讀出字母、英語單詞以及對應(yīng)的中文翻譯內(nèi)容，同時綠色指示燈點(diǎn)亮；步驟S8 當(dāng)放置的積木塊為純數(shù)字組合時，單片機(jī)控制語音芯片及時生成并播報 語音信息，讀出數(shù)字名稱，同時綠色指示燈點(diǎn)亮；[0038]步驟S9 當(dāng)放置的積木塊為運(yùn)算表達(dá)式時，單片機(jī)控制語音芯片及時生成并播報 語音信息，讀出數(shù)學(xué)表達(dá)式，同時判斷運(yùn)算結(jié)果是否正確，如果結(jié)果正確則綠色指示燈點(diǎn) 亮；如果結(jié)果錯誤，紅色指示燈點(diǎn)亮；步驟SlO 判斷是否有“重復(fù)”鍵按下，如果“重復(fù)”鍵按下則根據(jù)放置的積木塊組 成的內(nèi)容，重復(fù)執(zhí)行步驟S7、步驟S8或步驟S9，如果沒有按下“重復(fù)”鍵則執(zhí)行步驟Sll ；步驟Sll 判斷是否有“清零”鍵按下，如果掃描到“清零”鍵按下則執(zhí)行步驟S12， 否則執(zhí)行步驟S13 ；步驟S12 匯總學(xué)習(xí)成績清零，清除單片機(jī)內(nèi)的累計結(jié)果，可以重新計數(shù)和統(tǒng)計成 績；步驟S13 判斷放置區(qū)是否全部為空，即判斷是否繼續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，如果放置區(qū)不為 空則執(zhí)行步驟S10，如果放置區(qū)為空則執(zhí)行步驟S14 ；步驟S14 匯總學(xué)習(xí)成績，單片機(jī)統(tǒng)計英語組詞和數(shù)學(xué)運(yùn)算的次數(shù)和正確率，語音 播報成績同時學(xué)習(xí)成績對應(yīng)的成績指示燈點(diǎn)亮；步驟S15:判斷是否關(guān)閉電源，若電源沒有關(guān)閉則返回步驟Si，繼續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，否 則學(xué)習(xí)結(jié)束。根據(jù)以上工作流程對具體實(shí)施過程進(jìn)行詳細(xì)說明1、積木塊自動識別是電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。每個積木塊 的底部均附著有磁性傳感器霍爾元件可自動識別的特征磁性識別編碼，編碼規(guī)則和要求與 磁性傳感器霍爾元件對應(yīng)和配套，并完全符合ASCII碼表值；積木有效放置區(qū)域，被劃分為 十個小區(qū)，每個小區(qū)對應(yīng)一組共6只可以識別積木塊底部磁鐵編碼的霍爾元件。2、一組6只磁性傳感器霍爾元件時，總共可識別出26_1 = 63種積木塊。3、在本實(shí)施例中電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)共有積木塊數(shù)量為“a、b、c、……、z”字母，計26個，共3組，需要26個磁鐵編碼；“0 9”數(shù)字符，計10個，共3組，需要10個磁鐵編碼； “+、-、X、+ ”運(yùn)算符，計4個，共2組，需要4個磁鐵編碼；“ =、>、<”運(yùn)算符，計3個，共1組，需要3個磁鐵編碼；共計26X3+10X3+4X2+3= 119 個；因此，需要磁鐵編碼總數(shù)為26+10+4+3 = 43種，選6只磁性傳感器霍爾元件；4、單片機(jī)負(fù)責(zé)動態(tài)掃描積木有效放置區(qū)的積木塊放置狀況，以及動態(tài)掃描各按鍵 的按動情況(1)、一旦掃描到有積木塊放置時，則首先識別積木塊的名稱，再判斷該積木塊放 置的合理性，如順序掃描到“a”、“b”、“l(fā)”、“e”等時，學(xué)習(xí)機(jī)即順序讀出各字母的名稱；而 順序掃描到“a”、“b”、“l(fā)”、“z”等時，在接收到“ζ”后，系統(tǒng)會及時語音提示“放置不當(dāng)，請 重新放置”同時紅色指示燈點(diǎn)亮。再如順序掃描到“2”、“ + ”、“3”等時，語音及時提示“2”、 “ + ”、“3”等，同時綠色狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮；如果順序掃描到“2”、“ + ”、“ + ”等時，即刻在第2個 “ + ”放置后，語音提示“放置不當(dāng)，請重新放置”，并有紅色指示燈點(diǎn)亮；(2)、當(dāng)積木塊放置完一個組合、當(dāng)有“確認(rèn)”鍵按下時，單片機(jī)就會在接收到“確 認(rèn)”鍵按動信號后，分析、判斷當(dāng)前積木組合的結(jié)果A、如果是純數(shù)字組合，單片機(jī)控制語音芯片生成和播報語音，讀出數(shù)字語音；[0059]B、如果是數(shù)學(xué)運(yùn)算的等式組合，單片機(jī)會確定數(shù)序式的合理性和正確性“正確”， 則語音提示“答案正確，請繼續(xù)”；“錯誤”，則語音提示“答案錯誤，請重來”，“答案”連續(xù)錯誤 三次后，則自動提示“正確答案”；C、如果是英文字母組合，如“a”、“b”、“l(fā)”、“e”，學(xué)習(xí)機(jī)則讀出“able，形容詞，能 干的、有才華的”；D、按“重復(fù)”鍵，則根據(jù)組合內(nèi)容重復(fù)以上A、B、C的語音發(fā)聲；E、單片機(jī)同時統(tǒng)計英語組詞和數(shù)學(xué)運(yùn)算的次數(shù)和正確率，語音播報“優(yōu)秀、良好、 及格、較差”等的成績等級，同時學(xué)習(xí)成績對應(yīng)的成績指示燈點(diǎn)亮；5、“清零”鍵的使用，可以清除單片機(jī)內(nèi)的累計結(jié)果，可以重新計數(shù)和統(tǒng)計成績；6、定制語音芯片完成電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的語音生成，由單片機(jī)控制其播 放；7、電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)的電源為三節(jié)5號堿性電池或可充電電池，也可通 過外配的交流電源適配器供電。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，包括多個積木塊、積木放置平臺，其特征是還包括單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的磁性傳感器霍爾元件和語音芯片，其中每個積木塊均附著有特征磁性識別編碼，積木放置平臺設(shè)置有積木有效放置區(qū)，單片機(jī)和磁性傳感器霍爾元件組成自動掃描和識別電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，其特征是所述電子積木式英 語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)還包括與所述語音芯片連接、在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行語音播報的喇叭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，其特征是所述積木放置平臺 上設(shè)置有積木存放區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，其特征是還包括與單片機(jī)相 連接的指示燈，所述指示燈包括用于提示積木塊放置正確的綠色狀態(tài)指示燈、提示積木塊 放置錯誤的紅色狀態(tài)指示燈以及用于顯示學(xué)習(xí)成績的成績指示燈；包括與單片機(jī)相連接的 按鍵模塊，所述按鍵模塊包括開關(guān)鍵、清零鍵、重復(fù)鍵、確認(rèn)鍵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電子積木式英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)，包括多個積木塊、積木放置平臺、單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的磁性傳感器霍爾元件和語音芯片。積木塊底部附著有特征磁性識別編碼，積木放置平臺設(shè)置有積木有效放置區(qū)。所述磁性傳感器霍爾元件用于識別特征磁性識別編碼，單片機(jī)用于對各種積木塊的組合進(jìn)行掃描、識別、分析、處理并控制語音芯片生成和播報積木塊對應(yīng)的中英文語音信息。本實(shí)用新型公開的英語拼讀學(xué)習(xí)機(jī)配合兒童認(rèn)知英文字母、單詞、數(shù)字，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)運(yùn)算等知識同時語音朗讀英文字母、單詞和中文語義，語音和光電報告或顯示積木放置組合或運(yùn)算結(jié)果的合理性和正確性，具有較強(qiáng)的互動性和趣味性。
文檔編號G09B19/00GK201629061SQ200920129489
公開日2010年11月10日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者馮立蕓, 李東唐, 王發(fā)祥 申請人:王發(fā)祥;馮立蕓;李東唐