專利名稱：交互式電子智能答題機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及教具制造領(lǐng)域，具體地講是關(guān)于一種交互式電子智能答題機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的兒童教育大都采用圖書、圖形等媒體進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)，而近幾年隨著答題板的出現(xiàn)，徹底顛覆了傳統(tǒng)的兒童智力開(kāi)發(fā)的方式，極大地提高了閱讀的趣味性和多樣性。 現(xiàn)有配合圖書的各種答題板是對(duì)傳統(tǒng)圖書的整合，以提出與書的內(nèi)容相應(yīng)的問(wèn)題的方式， 促使閱讀的人能夠更深入地融入閱讀活動(dòng)，提高了閱讀效率和閱讀興趣。因此，這種和圖書配合的答題板是一種突破傳統(tǒng)思維的學(xué)習(xí)工具，其通過(guò)讓兒童自主答題的方式，可提高兒童的學(xué)習(xí)興趣，刺激大腦開(kāi)發(fā)，從而更容易地吸收讀物中的知識(shí)。然而，傳統(tǒng)的答題板均采用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，答題過(guò)程無(wú)任何提示信息，并且在做完題后，核對(duì)答案時(shí)，仍然需要進(jìn)行抽出書本一翻頁(yè)一翻面一插入操作板一核對(duì)答案等操作步驟。單調(diào)的文字、圖片以及復(fù)雜的操作方法，對(duì)于耐性不足的兒童而言，有可能妨礙他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。對(duì)于電子式答題機(jī)教具，目前尚沒(méi)有；而一般的插塊游戲機(jī)對(duì)于插塊的識(shí)別多采用硅膠按鍵加塑膠件的方式，由于硅膠按鍵的尺寸不宜過(guò)小，這就導(dǎo)致如果編碼的位數(shù)較多，識(shí)別部位的面積就會(huì)過(guò)大，占用空間。
發(fā)明內(nèi)容因此，為解決答題機(jī)中答題塊的快速、有效識(shí)別，以及增加識(shí)別量的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種交互式電子智能答題機(jī)。它應(yīng)用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)答題插塊的多編碼自動(dòng)識(shí)別， 將答題插塊放入插槽后，按答題鍵，可直接獲得答題正確與否的信息。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于它包括主機(jī)和插塊兩部分，其中主機(jī)正面上設(shè)置有六個(gè)放置所述插塊的插槽，每個(gè)插槽的一側(cè)內(nèi)壁上都設(shè)置有六個(gè)金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，彈片開(kāi)關(guān)固定在插槽電路板上，插槽電路板置于主機(jī)內(nèi)部，主機(jī)上還設(shè)置指示燈，顯示屏，答題鍵，功能鍵，音量鍵，頁(yè)碼鍵，揚(yáng)聲器以及電源接口、USB接口、Micro SD卡接口 ；在所述主機(jī)內(nèi)部還設(shè)置主機(jī)電路板，與插槽電路板通過(guò)排線連接，其中包含有微處理器、內(nèi)存模塊、電源管理模塊、聲音模塊、顯示模塊、 數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵接口，微處理器分別與它們以及USB接口、Micro SD卡接口連接，所述內(nèi)存模塊中預(yù)存有配套書的數(shù)據(jù)信息；所述插塊包括單體插塊和六面體插塊，所述單體插塊的四側(cè)面都具有相同的凹、凸部，與插槽中的彈片開(kāi)關(guān)相配合后產(chǎn)生一種編碼；所述六面體插塊的六面具有互不相同的凹、凸部，與插槽中的彈片開(kāi)關(guān)相配合后產(chǎn)生六種編碼；六個(gè)所述插塊設(shè)置為六種顏色，與配套書上印證的六種選書碼色彩一一對(duì)應(yīng)。所述插槽和插塊上都配置有磁鐵，相互吸引。所述插塊可分為答題插塊和功能插塊，所述答題插塊內(nèi)存儲(chǔ)有答案信息，所述功能插塊中存儲(chǔ)有數(shù)字，或字母，或運(yùn)算符號(hào)信息。[0009]所述單體插塊由底座和手柄組成，底座上有滑槽，手柄滑設(shè)在其中，可以更換。所述微處理器對(duì)所述插槽內(nèi)的彈片開(kāi)關(guān)采用掃描方式檢測(cè)，將同一插槽內(nèi)的六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的一端相連作為輸出口直接與微處理器連接，六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的另一端作為輸入口分別與微處理器連接。各所述彈片開(kāi)關(guān)電路中，使用二極管對(duì)每一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離。所述功能鍵包括選書鍵、學(xué)習(xí)鍵、練習(xí)鍵、測(cè)試鍵等。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用電子方案，在每一個(gè)插槽內(nèi)采取了 6個(gè)金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，彈片受壓迫時(shí)直接和PCB觸點(diǎn)連接，完成編碼部位的通斷；對(duì)應(yīng)于彈片開(kāi)關(guān)設(shè)置了具有凸凹形狀的答題插塊，答題插塊的編碼量為6位，當(dāng)答題插塊插入插槽后，彈片可以識(shí)別63種不同的插塊，解決了在較小的空間提供更多編碼的可能性。2、本發(fā)明通過(guò)掃描方式實(shí)現(xiàn)了用較少的I/O對(duì)較多彈片開(kāi)關(guān)的檢測(cè)，并用二極管隔離技術(shù)避免了多個(gè)開(kāi)關(guān)之間的電平?jīng)_突。3、答題插塊放入插槽內(nèi)有磁鐵將其吸附到位。4、答題插塊放入或取出插槽均有聲音和LED指示燈的提示。5、答題插塊有單體和六面體兩種不同的答題塊，適合不同年齡段的兒童操作。6、由于可以識(shí)別63種不同的插塊，這樣除了完成答題內(nèi)容之外，還可以將插塊做成數(shù)字和英文字母等特定功能插塊，就可以增加數(shù)學(xué)運(yùn)算和英語(yǔ)拼單詞等更加有趣的游戲功能。7、同時(shí)為了讓答題更有效地進(jìn)行，還增加了幫助功能，可以完成題目解釋和答題解析等功能，另外還增加了測(cè)試和練習(xí)兩種游戲模式，測(cè)試模式需要系列地完成事先存好的多道題后進(jìn)行打分，練習(xí)模式可對(duì)答題過(guò)程進(jìn)行計(jì)時(shí)并評(píng)分。答題全對(duì)后頁(yè)碼自動(dòng)加一， 方便繼續(xù)做題，也可通過(guò)頁(yè)碼鍵直接跳至不同的頁(yè)碼。8、答題機(jī)直接放在書本上就可以進(jìn)行操作，方便書本的翻頁(yè)。9、通過(guò)不同色塊組合的方式實(shí)現(xiàn)選書功能。10、本發(fā)明還利用語(yǔ)音壓縮和回放技術(shù)，內(nèi)置了大量語(yǔ)音數(shù)據(jù)，根據(jù)獨(dú)有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以在不同的過(guò)程中播放不同的語(yǔ)音內(nèi)容，并可以通過(guò)換卡的方式實(shí)現(xiàn)多種不同的配套內(nèi)容。

圖1是整體示意圖；圖2是電路原理圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但本發(fā)明并不局限于此。如圖1所示，本發(fā)明主要包括答題機(jī)主機(jī)1和插塊2兩部分，插塊2包括一些答題插塊，還有功能插塊；其中主機(jī)1正面上設(shè)置有六個(gè)插槽3，分列左、右兩側(cè)，每側(cè)各有三個(gè)， 用于放置插塊2。每個(gè)插槽3的一側(cè)內(nèi)壁上都設(shè)置有六個(gè)金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)4，開(kāi)關(guān)直接固定在電路板上，電路板置于主機(jī)內(nèi)部；每個(gè)插槽3的底壁上都安裝有磁鐵。主機(jī)1上還設(shè)置有LED指示燈5，分列于每個(gè)插槽3旁邊，用于提示有插塊2放入
4或取出；設(shè)置有LCD顯示屏6，用于顯示頁(yè)碼信息、游戲模式、計(jì)時(shí)時(shí)間等；設(shè)置有一個(gè)答題鍵7 ；六個(gè)功能鍵8 ；設(shè)置有上、下兩個(gè)音量鍵9用于調(diào)節(jié)音量，左、右兩個(gè)頁(yè)碼鍵10用于選擇頁(yè)碼；以及揚(yáng)聲器11，用于提示有插塊2放入或取出。主機(jī)1由外部電源或電池供電，在主機(jī)1側(cè)面設(shè)置有電源接口(在圖1的另一側(cè)面，圖1中看不到)、USB接口 12 (也可作為電源接口)和Micro SD卡接口 13，作為主機(jī)與外圍設(shè)備的連接接口。如圖2所示，主機(jī)1內(nèi)置主機(jī)電路板，其中包含有USB接口 12、Micro SD卡接口 13、 微處理器14、內(nèi)存模塊15、電源管理模塊16、聲音模塊17、顯示模塊18、數(shù)據(jù)處理模塊19、 按鍵接口 20 (包含所有按鍵)等；還內(nèi)置有插槽電路板21，與金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)4連接。微處理器14與USB接口 12、Micro SD卡接口 13、內(nèi)存模塊15、電源管理模塊16、聲音模塊17、 顯示模塊18、數(shù)據(jù)處理模塊19、按鍵接口 20、插槽電路板21等都有連接，檢測(cè)插槽內(nèi)插塊的情況和掃描按鍵，并根據(jù)具體輸入情況做出相應(yīng)的反應(yīng)。每個(gè)插槽3內(nèi)都有六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)4和內(nèi)置的插槽電路板21相連，當(dāng)有插塊2放入插槽時(shí)，插塊下端有規(guī)則的凸起和凹陷將使對(duì)應(yīng)的彈片開(kāi)關(guān)壓緊或抬起，在微處理器14的控制下可以準(zhǔn)確判斷插塊的編碼狀況?？墒怯捎谖⑻幚砥?4的I/O 口數(shù)量有限，對(duì)六個(gè)插槽內(nèi)的彈片開(kāi)關(guān)的檢測(cè)只能采用掃描的方式，具體方案如下如圖3所示，將同一插槽內(nèi)的六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的一端相連作為輸出口直接與微處理器14連接，六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的另一端作為輸入口分別與微處理器14連接，這樣微處理器只用12個(gè)I/O 口就可以控制6個(gè)插槽內(nèi)的全部36個(gè)彈片開(kāi)關(guān)。為了避免同一條線上的電平干擾，使用二極管D對(duì)每一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離，二極管可采用1N4148。具體實(shí)現(xiàn)方法為在未進(jìn)行掃描識(shí)別時(shí)，所有輸出線均為高電平，需要識(shí)別時(shí)，依次將某條輸出線變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)檢測(cè)每一條輸入線，如果檢測(cè)到低電平，表示輸出為低的那條輸出線和這條輸入線的這位開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的插件為凸起，反之則為凹陷，以此類推可以知道整六個(gè)插槽內(nèi)插件的編碼情況。插塊2是獨(dú)立于主機(jī)1的一部分，從功能上分，包括具有答題功能的答題插塊，和特定功能的插塊；從形式上分，插塊又分為單體插塊、六面體插塊等。每一種插塊都內(nèi)置磁鐵，和插槽3內(nèi)的磁鐵相吸。如圖4所示，單體插塊由底座22和手柄23組合而成，底座上設(shè)計(jì)有滑槽，使得手柄可以更換。單體插塊每塊對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼，在底座的四側(cè)面都具有相同的凹凸部M，這樣無(wú)論怎樣插入插槽都可以識(shí)別到相同的編碼。如圖5所示，六面體插塊只有底座22部分，底座的六面都有凹凸部M，但不同的面具有不同的編碼，這樣以不同方向放入插槽后可以有6種不同的編碼。答題插塊內(nèi)存儲(chǔ)有答案信息，特定功能插塊是指在答題插塊之外特別設(shè)計(jì)的一些功能插塊，也有單體或者六面體的形式，存儲(chǔ)的信息可以為數(shù)字0 946個(gè)英文字母、運(yùn)算符號(hào)等，可以實(shí)現(xiàn)不同的游戲功能。插塊底部按照不同編碼安排特定的凸凹設(shè)計(jì)，這些凸凹剛好和插槽內(nèi)的彈片開(kāi)關(guān) 4位置相對(duì)應(yīng)，凸起部位會(huì)將彈片壓緊，從而使彈片開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，如圖6所示，插塊2 的凸起部位A擠壓金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)的受力面B，從而使彈片末端的觸點(diǎn)與電路板上的焊盤導(dǎo)通；圖7表示的是另外一種情況，插塊2的凹陷部位A’不會(huì)壓迫金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)的受力面B， 彈片末端的觸點(diǎn)不與電路板上的焊盤導(dǎo)通。[0036]本發(fā)明的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)了一種特殊的金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，直接固定在PCB電路板上， 利用答題插塊底部的凸凹設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同金屬?gòu)椘耐〝?，再通過(guò)微處理器以掃描的方式對(duì)每組金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)進(jìn)行有效的判斷，為了避免每個(gè)開(kāi)關(guān)之間的電平?jīng)_突，用二極管進(jìn)行了隔離。為每個(gè)插槽安排6個(gè)排列緊密的金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，由于每個(gè)金屬?gòu)椘薪油ê蛿嚅_(kāi)兩種狀態(tài)，6個(gè)彈片可以組合得到2的6次方共計(jì)64種狀態(tài)，由于未插入插塊時(shí)彈片全部斷開(kāi)已經(jīng)占用了 1種狀態(tài)，所以插塊的編碼數(shù)量最多為63個(gè)，這樣就可以在實(shí)現(xiàn)答題功能的同時(shí)，還可以擴(kuò)展為數(shù)字和英文字母等多種特殊功能插塊，從而實(shí)現(xiàn)更多的游戲功能。在每個(gè)插槽周圍用LED燈表示其插入或拔出的狀態(tài)，同時(shí)也可以作為答題正確與否的示意。微處理器在識(shí)別插塊的同時(shí)，還掃描所有的按鍵，當(dāng)檢測(cè)到按鍵時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的功能。為答題機(jī)配套的每本書封面都印有選書碼，選書碼由六種不同色塊排列組合而成，六個(gè)答題插塊剛好有六種相應(yīng)的顏色，按照選書碼的排列方式將答題插塊插好后，通過(guò) “選書”鍵(是功能鍵8中的一個(gè))讓微處理器在識(shí)別后可以直接檢索不同書的數(shù)據(jù)，所有書的數(shù)據(jù)均已事先存儲(chǔ)在內(nèi)存模塊或者外部記憶卡中。微處理器還通過(guò)micro SD接口，直接處理存儲(chǔ)在micro SD卡上的數(shù)據(jù)；通過(guò)USB 接口和電腦連接。 整機(jī)的操作過(guò)程如圖8所示1、將答題機(jī)放置在書本上，開(kāi)機(jī)后先播放當(dāng)前書的信息，如果要更換書本，需要按照選書碼將答題塊插好后按“選書”鍵，拼插正確則播放新選擇的書信息并保存為當(dāng)前書。2、開(kāi)機(jī)后默認(rèn)頁(yè)碼為1，可通過(guò)頁(yè)碼鍵10選擇不同頁(yè)碼，選好頁(yè)碼后將答題機(jī)放在對(duì)應(yīng)頁(yè)的書上正確位置就可以進(jìn)行答題操作了。3、根據(jù)題目將不同的答題插塊放入插槽內(nèi)，全部完成后按答題鍵7，如果答題正確則播放相應(yīng)的正確語(yǔ)音，如果錯(cuò)誤則播放錯(cuò)誤語(yǔ)音。4、可通過(guò)“學(xué)習(xí)”按鍵(是功能鍵8中的一個(gè))獲得幫助信息和答錯(cuò)時(shí)的具體分析。5、有“練習(xí)”、“測(cè)試”、“功能”等不同功能鍵對(duì)應(yīng)不同的答題方式，在操作過(guò)程中可以按“退出”功能鍵退出。6、用音量鍵9調(diào)整音量的大小。7、還可以在答題機(jī)的六個(gè)插槽內(nèi)進(jìn)行英語(yǔ)和數(shù)學(xué)操作將不同的字母插塊放入插槽內(nèi)，可播放相應(yīng)的字母聲音，如果能夠拼出完整的單詞，還可以播放相應(yīng)的單詞信息；同樣插入數(shù)字插塊和數(shù)學(xué)符號(hào)，則可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)錯(cuò)均有相應(yīng)的語(yǔ)音反饋。
權(quán)利要求1.一種交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于它包括主機(jī)和插塊兩部分，其中主機(jī)正面上設(shè)置有六個(gè)放置所述插塊的插槽，每個(gè)插槽的一側(cè)內(nèi)壁上都設(shè)置有六個(gè)金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，彈片開(kāi)關(guān)固定在插槽電路板上，插槽電路板置于主機(jī)內(nèi)部，主機(jī)上還設(shè)置指示燈，顯示屏，答題鍵，功能鍵，音量鍵，頁(yè)碼鍵，揚(yáng)聲器以及電源接口、USB接口、Micro SD卡接口；在所述主機(jī)內(nèi)部還設(shè)置主機(jī)電路板，與插槽電路板通過(guò)排線連接，其中包含有微處理器、內(nèi)存模塊、電源管理模塊、聲音模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵接口，微處理器分別與它們以及USB接口、Micro SD卡接口連接，所述內(nèi)存模塊中預(yù)存有配套書的數(shù)據(jù)信息；所述插塊包括單體插塊和六面體插塊，所述單體插塊的四側(cè)面都具有相同的凹、凸部， 與插槽中的彈片開(kāi)關(guān)相配合后產(chǎn)生一種編碼；所述六面體插塊的六面具有互不相同的凹、 凸部，與插槽中的彈片開(kāi)關(guān)相配合后產(chǎn)生六種編碼；六個(gè)所述插塊設(shè)置為六種顏色，與配套書上印證的六種選書碼色彩一一對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于所述插槽和插塊上都配置有磁鐵，相互吸引。
3.如權(quán)利要求1所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于所述插塊分為答題插塊和功能插塊，所述答題插塊內(nèi)存儲(chǔ)有答案信息，所述功能插塊中存儲(chǔ)有數(shù)字，或字母，或運(yùn)算符號(hào)信息。
4.如權(quán)利要求1所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于所述單體插塊由底座和手柄組成，底座上有滑槽，手柄滑設(shè)在其中，可以更換。
5.如權(quán)利要求1所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于所述微處理器對(duì)所述插槽內(nèi)的彈片開(kāi)關(guān)采用掃描方式檢測(cè)，將同一插槽內(nèi)的六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的一端相連作為輸出口直接與微處理器連接，六個(gè)彈片開(kāi)關(guān)的另一端作為輸入口分別與微處理器連接。
6.如權(quán)利要求5所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于各所述彈片開(kāi)關(guān)電路中， 使用二極管對(duì)每一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行隔離。
7.如權(quán)利要求1所述的交互式電子智能答題機(jī)，其特征在于所述功能鍵包括選書鍵、 學(xué)習(xí)鍵、練習(xí)鍵、測(cè)試鍵。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種交互式電子智能答題機(jī)，包括主機(jī)和插塊兩部分，主機(jī)上設(shè)置有六個(gè)放置插塊的插槽，每個(gè)插槽的一內(nèi)壁上都設(shè)置有六個(gè)金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)，彈片開(kāi)關(guān)固定在電路板上，主機(jī)內(nèi)還設(shè)置指電源管理模塊、聲音模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵接口，微處理器分別與它們連接，內(nèi)存模塊中預(yù)存有配套書的數(shù)據(jù)信息；插塊包括單體插塊和六面體插塊，單體插塊四側(cè)面都具有相同的凹、凸部，產(chǎn)生一種編碼；六面體插塊六面具有互不相同的凹、凸部，產(chǎn)生六種編碼；所述插塊設(shè)置為六種顏色，與配套書上的選書碼色彩一一對(duì)應(yīng)。所述插塊分為答題插塊和功能插塊，答題插塊內(nèi)存儲(chǔ)有答案信息，功能插塊中存儲(chǔ)有數(shù)字，字母，運(yùn)算符號(hào)信息。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了快速、智能答題。
文檔編號(hào)G09B7/00GK202230628SQ20112032725
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者付立濤, 李衛(wèi)華, 陳小江 申請(qǐng)人:北京洪恩教育科技股份有限公司