專利名稱：一種兒童玩具卡片檢測識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及卡片學習機，具體涉及一種應用LED光電效應的兒童玩具卡片檢測識別方法。
背景技術：
中國實用新型專利“ 一種卡片學習機上的按鍵裝置，，，專利號CN20092(^61406. X， 公開了一種使用機械開關檢測卡片的裝置。其檢測的機制是當用戶插入卡片，由于卡片一側按照卡片的編碼開有小孔，因此開孔處的檢測開關為釋放狀態(tài)，而未開孔處的檢測開關為閉合狀態(tài)，從而形成一串二進制序列，即所述身份標識號碼，用于CPU識別用戶插入的卡片。其不足之處在于，所述卡片的檢測開關成本高，且失效率高，卡片開孔后編碼效率不高 (如正面開孔形成“10010” 二進制的編碼，則背面為“01001”的逆序編碼)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，如何提供一種兒童玩具卡片檢測識別方法，能克服機械式卡片檢測和卡片制作的不足且低成本實現(xiàn)兒童玩具卡片的檢測。本發(fā)明的技術問題這樣解決構建一種兒童玩具卡片檢測識別方法，其特征在于， 包括以下步驟
在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊； 在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列； 將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；
所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；
根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；
將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，采用最少的LED個數(shù)，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；
在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列； 將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；
所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；
所述卡片學習機CPU控制點亮第二 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第一 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結
4果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；
根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；
將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。其中
所述卡片學習機CPU可以設置為同時、間隔或輪流點亮第一 LED陣列或者第二 LED陣列中的LED。所述卡片學習機CPU設置交替點亮第一 LED陣列和第二 LED陣列中的LED。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，具有最佳檢測效果，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；
在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列，第一 LED 陣列和第二 LED陣列中LED個數(shù)一致，且第一 LED陣列僅用于發(fā)光；
將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；
所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；
根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；
將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。其中
所述卡片學習機CPU可以設置為同時、間隔或輪流點亮第一 LED陣列中的LED以綜合平衡識別瞬間功耗和識別總共耗時。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，具有較優(yōu)檢測效果和較少LED，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；
在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列第一 LED 陣列僅用于發(fā)光，且第一 LED陣列的一個LED對應到第二陣列中的多個LED。將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；
所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；
將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，所述一組或一序列反射塊包括但不限制于由黑色或白色反射塊構成。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，所述一組或一序列反射塊包括但不限制于由黑色、灰色或白色反射塊構成。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，所述反射塊包括但不限制于是三角形、長方形或圓形。按照本發(fā)明提供的檢測識別方法，第一 LED陣列和第二 LED陣列中LED是同類型。本發(fā)明提供的兒童玩具卡片檢測識別方法，較現(xiàn)有技術具有以下進步 1、使用LED進行檢測，成本低，而且準確度高；2、使用LED進行檢測，相對于機械檢測無壽命問題；
3、使用LED進行檢測，可以進行黑、白、灰等三種甚至三種以上灰度的編碼，可用較少的I/O來檢測較多數(shù)量的卡片，相對于機械開關檢測每個開關對應只有“1”、“0”的效率更尚。


下面結合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明。圖1是本發(fā)明總系統(tǒng)框圖2是本發(fā)明對應使用的一種卡片的示意圖； 圖3是本發(fā)明第一種LED陣列排布方案示意圖； 圖4是本發(fā)明第二種LED陣列排布方案示意圖； 圖5是本發(fā)明第三種LED陣列的排布方案示意圖。
具體實施例方式首先，說明本發(fā)明具體實現(xiàn)方案 ㈠方案一，如圖1、2、3
包括以下步驟
⑴對于I/O方式，第一 LED陣列中的所有LED的N極分別連接到CPU的I/O 口，設置 CPU的I/O端口，將該端口配置為高阻或者弱上拉輸入，并設置為有效低電平輸出用于點亮 LED ；對于A/D方式，第一 LED陣列中的LED的P極分別連接到CPU的I/O 口，該端口為復用方式，設置為輸出，并輸出有效的高電平用于點亮LED;
⑵對于I/O方式，第二 LED陣列中的所有LED的N極分別連接到CPU的I/O 口，設置方法同步驟⑴；對于A/D方式，第二 LED陣列中的所有LED的P極分別連接到CPU的I/O 口， 設置方法同步驟⑴；
⑶對于I/O方式，第一 LED陣列中所有LED的P極通過限流措施后連接到一個由CPU 控制的三極管或場效應管，當為發(fā)光狀態(tài)時該三極管或場效應管為開的狀態(tài)，為LED加電； 同時該限流措施和三極管或場效應管的連接端點通過一個阻值相對較大的電阻接地；對于 A/D方式，第一 LED陣列中所有LED的N極通過限流措施后連接到地；
⑷第二 LED陣列設置同步驟⑶，作為補充，I/O方式下為檢測狀態(tài)時，三極管或場效應管為關斷狀態(tài)，LED的P極相當于接地，產(chǎn)生的光電流從P極流出，N極流入； ( 將第一 LED陣列設為發(fā)光狀態(tài)，將第二 LED陣列設為檢測狀態(tài)；
(6)第一LED陣列中的I/O 口設置為低，點亮第一 LED陣列中的LED，為減少干擾并降低瞬間功耗可選擇輪流點亮或者間隔點亮；對于A/D方式，輸出高電平將LED點亮；
(7)對于I/O方式，設置為輸出并輸出高電平，對線路和元件的等效電容進行充電；對于 A/D方式設置為低電平以對該等效電容進行放電處理；
⑶對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化；步驟 ⑷中說明了光電流的方向，隨著反射光作用于該LED，該LED與光強對應的光電流大小即對應于等效電容在該光電流作用下的放電的時間，測量該時間即可量化反射表面的灰度狀況；對于A/D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況；
所述LED發(fā)出的光線經(jīng)過卡片表面反射再用同類型的LED接收反射光線，產(chǎn)生的光電流作用于CPU的I/O 口，使I/O 口電平經(jīng)過一段與光電流大小相關的時間后翻轉(zhuǎn)，并通過 CPU處理該時間長度以獲得被檢測卡片表面的灰度；當插入卡片后，通過卡片自身的阻擋形成暗室以屏蔽大部分的外界光線，通過LED發(fā)出光，再由相近的用于檢測的LED接收來自卡片表面的反射光，當反射面為黑、白或者灰時，反射光的強度不同，并測得該差異，用于識別印刷的反射塊的灰度狀況。作為優(yōu)選CPU的I/O狀態(tài)的檢測包括查詢和中斷兩種形式。作為優(yōu)選使用I/O 口進行放電時間測量的方式包括在時間片1，I/O的狀態(tài)為輸出且輸出有效高電平的狀態(tài)“1”，總等效電容被充上“1”的I/O電壓；在時間片“2”，I/O 口設置為開漏輸入，總等效電容在光電流的作用下被放電，經(jīng)過時間“t”后I/O 口上的電壓降低到低電平“0”的閾值并翻轉(zhuǎn)，由I/O 口輸入“0”；
作為優(yōu)選時間“t”的測量包括使用定時器和使用定長延時的方式直接或者間接測量。作為優(yōu)選用于發(fā)射和檢測的一組LED為非紅外對管的同類型，包括同時發(fā)射或檢測的一組LED、分時發(fā)射和檢測的一組LED。作為優(yōu)選兒童玩具卡片的一側表面印刷有灰度條碼；所述灰度條碼的組合形式包括規(guī)則的條形分布、規(guī)則的扇形分布，以及不規(guī)則形狀的分布。作為優(yōu)選LED的發(fā)光和檢測選取用分時發(fā)光和檢測、同時發(fā)光和檢測的一種；所述CPU用A/D檢測光電壓，或者用定時器檢測光電流對等效電容充放電引起I/O 口電平跳變時間，來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換后的檢測。作為優(yōu)選所述LED實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換后的檢測方式選用以下一種方式
⑴使用CPU的I/O 口、走線和LED的總等效電容，或增加實際電容后的總等效電容，再對該總等效電容進行充放電的時間檢測；
⑵由對總等效電容的充放電時間測得光強度，檢測方法包括測量充電的時間，也包括放電的時間。㈡方案二，如圖1、2、4
是所述使用LED對兒童玩具卡片的檢測方法，其特殊之處在于，包括以下步驟 ⑴CPU控制第一 LED陣列的LED 43、LED44的亮滅；
⑵第二 LED陣列的LED41、42用于檢測，對于I/O方式，設置為輸出并輸出高電平，對線路和元件的等效電容進行充電，對于A/D方式，設置為低電平對該等效電容進行放電處理； ⑶對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化；對于 A/D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況；
㈢方案三，如圖1、2、5 包括以下步驟
(1)第一 LED 陣列的 LED 55 用于發(fā)光，第二 LED 陣列的 LED 51、LED52、LED53、LED54 用于檢測；⑵對于I/O方式，設置為輸出并輸出高電平，對線路和元件的等效電容進行充電，對于 A/D方式，設置為低電平對該等效電容進行放電處理；
⑶對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化；對于 A/D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況；
第二，結合附圖再作進一步詳述本發(fā)明 圖1、圖2、圖3示出了本發(fā)明的第一個實施例。請參閱圖1所示，圖1是本發(fā)明總系統(tǒng)框圖，包含有CPU 11和第一 LED陣列、第二 LED陣列。LED光檢測系統(tǒng)，包括第一 LED陣列、第二 LED陣列。其中CPU 11和第一 LED 陣列、第二 LED陣列通過GPIO或者A/D 15連接，第一 LED陣列、第二 LED陣列通過光線14 在反射面的反射下實現(xiàn)關聯(lián)。請參閱圖2所示，用于LED檢測的卡片23和卡片上用于識別的印刷圖樣21和內(nèi)容圖樣22。請參閱圖3所示，圖3是第一種LED陣列排布方案，包括LED31、LED32、LED33、 LED34，是本發(fā)明優(yōu)先選擇的LED陣列排布方式，本方案可以使用最少的LED。用于LED陣列的具體LED排列方式31 34。對于圖3，第一 LED陣列和第二 LED陣列完全一致，通過時序的配合，使第一 LED陣列發(fā)光的時候，第二 LED陣列用于檢測。在本實施例中，所述使用LED對兒童玩具卡片的檢測方法，包括以下步驟
⑴對于I/O方式，第一 LED陣列中LED 31、LED33的N極分別連接到CPU的I/O 口，設置I/O端口，要求該端口可以配置為高阻或者弱上拉輸入，并可以設置為有效低電平輸出用于點亮LED ；對于A/D方式，第一 LED陣列中的LED 31、LED33的P極分別連接到CPU的 I/O 口，要求該端口為復用方式，可以設置為輸出，并可輸出有效的高電平用于點亮LED;
⑵對于I/O方式，第二 LED陣列中的LED 32、LED34的N極分別連接到CPU的I/O 口， 設置方法同步驟1 ；對于A/D方式，第二 LED陣列中的LED 32、LED34的P極分別連接到CPU 的I/O 口，設置方法同步驟1;
⑶對于I/O方式，第一 LED陣列中所有LED 3ULED33的P極通過一定的限流措施后連接到一個由CPU控制的三極管或者場效應管；同時該限流措施和開關管的連接端點通過一個阻值相對較大的電阻接地，比如IK Ω。對于A/D方式，第一 LED陣列中LED 3ULED33的 N極通過一定的限流措施后連接到地；
⑷第二 LED陣列設置同步驟3 ；作為補充，I/O方式下為檢測狀態(tài)時，開關管為關斷狀態(tài)，LED的P極即為LED光電效應形成的光電池的正極；
( 輪流將第一 LED陣列、第二 LED陣列設為發(fā)光狀態(tài)和檢測狀態(tài)； (6)對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化；電平從高到低的跳變的時間即對應于光強對應的光電流大小，測量該時間即可知道反射表面的灰度狀況。對于A/D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況。圖1、圖2、圖4示出了本發(fā)明的第二個實施例。請參閱圖4所示，圖4是第二種LED陣列排布方案，包括LED41、LED42、LED43、LED44，本方案可以有最佳的識別效果。用于LED陣列的具體LED排列方式41 44。對于圖4，第一 LED陣列的LED 43、LED44用于發(fā)光，第二 LED陣列的LED 4ULED42 用于檢測。在本實施例中，所述使用LED對兒童玩具卡片的檢測方法，包括以下步驟 ⑴CPU控制第一 LED陣列的LED 43、LED44的亮滅；
⑵第二 LED陣列的LED41、LED42用于檢測，對于I/O方式，設置為輸出并輸出高電平， 對線路和元件的等效電容進行充電，對于A/D方式，設置為低電平對該等效電容進行放電處理；
對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化。對于A/ D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況。圖1、圖2、圖5示出了本發(fā)明的第三個實施例。請參閱圖5所示，圖5是本發(fā)明提出的第三種LED陣列的排布方案，包括LED51、 LED52、LED53、LED54、LED55，作為以上提出的第二種方案的改進型來推薦使用。該LED陣列的排布方案用于LED陣列的具體LED排列方式51 55。在本實施例中，所述使用LED對兒童玩具卡片的檢測方法，包括以下步驟
(1)第一 LED 陣列的 LED 55 用于發(fā)光，第二 LED 陣列的 LED 51、LED52、LED53、LED54 用于檢測；
⑵對于I/O方式，設置為輸出并輸出高電平，對線路和元件的等效電容進行充電，對于 A/D方式，設置為低電平對該等效電容進行放電處理；
⑶對于I/O方式，充電完后將I/O設置為高阻輸入，并監(jiān)測I/O輸入電平的變化；對于 A/D方式，將I/O設置為模擬輸入，直接檢測光電壓，由光電壓的大小計算反射面的灰度狀況。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種兒童玩具卡片檢測識別方法，其特征在于，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列； 將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。
2.根據(jù)權利要求1所述檢測識別方法，其特征在于，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列； 將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；所述卡片學習機CPU控制點亮第二 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第一 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。
3.根據(jù)權利要求2所述檢測識別方法，其特征在于，所述卡片學習機CPU同時、間隔或輪流點亮第一 LED陣列或者第二 LED陣列中的LED。
4.根據(jù)權利要求1所述檢測識別方法，其特征在于，包括以下步驟 在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列，第一 LED 陣列和第二 LED陣列中LED個數(shù)一致；將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；所述卡片學習機CPU控制點亮第二 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第一 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。
5.根據(jù)權利要求4所述檢測識別方法，其特征在于，所述卡片學習機CPU同時、間隔或輪流點亮第一 LED陣列中的LED。
6.根據(jù)權利要求1所述檢測識別方法，其特征在于，包括以下步驟在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一 LED陣列和第二 LED陣列，第一 LED 陣列僅用于發(fā)光，且第一 LED陣列和第二 LED陣列中LED個數(shù)一致或不同；將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；所述卡片學習機CPU控制點亮第一 LED陣列，照射所述反射塊后形成強度不同的反射光，再由第二 LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。
7.根據(jù)權利要求1、2、4或6所述檢測識別方法，其特征在于，所述一組或一序列反射塊由黑色或白色反射塊構成。
8.根據(jù)權利要求1、2、4或6所述檢測識別方法，其特征在于，所述一組或一序列反射塊由黑色、灰色或白色反射塊構成。
9.根據(jù)權利要求1、2、4或6所述檢測識別方法，其特征在于，所述反射塊是長方形、多邊形或圓形。
10.根據(jù)權利要求1、2、4或6所述檢測識別方法，其特征在于，第一LED陣列和第二 LED 陣列中LED是同類型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兒童玩具卡片檢測識別方法，包括在兒童玩具卡片單面或雙面印刷一組或一序列反射塊；在卡片學習機設置與卡片學習機CPU電連接的第一LED陣列和第二LED陣列；將所述兒童玩具卡片插入所述卡片學習機中，其中所述LED陣列和所述反射塊的位置光路連接；所述卡片學習機CPU控制點亮第一LED陣列，照射所述反射塊后形成與其灰度對應的強度不同的反射光，再由第二LED陣列接收轉(zhuǎn)換為電信號，測量所述電信號并根據(jù)它與對應閥值的比較結果轉(zhuǎn)換為對應數(shù)字；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)字生成數(shù)字序列；將生成的所述數(shù)字序列識別為所述兒童玩具卡片對應的身份標識號碼。
文檔編號H05B37/02GK102254143SQ20111019189
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權日2011年7月11日
發(fā)明者朱向軍, 杜玉強, 陳澤偉 申請人:廣東小天才科技有限公司