專利名稱：電子積木式英語拼讀學習機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及兒童英語拼讀學習機，更具體地說，涉及一種“人機互動式”的電 子積木式英語拼讀學習機。
背景技術：
目前的英語學習機，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 出該單詞的對應中文翻譯的內容的功能；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、缺乏趣味性。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種電子積 木式英語拼讀學習機。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種電子積木式英語拼讀 學習機，包括多個積木塊、積木放置平臺，還包括單片機以及分別與單片機相連接的磁性 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 設置有積木有效放置區(qū)，單片機和磁性傳感器霍爾元件組成自動掃描和識別電路。在本實用新型所述的電子積木式英語拼讀學習機中，還包括與所述語音芯片連 接、在學習過程中進行語音播報的喇叭。在本實用新型所述的電子積木式英語拼讀學習機中，所述積木放置平臺上設置有 積木存放區(qū)。在本實用新型所述的電子積木式英語拼讀學習機中，還包括與單片機相連接的指 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習成績的成績指示燈。在本實用新型所述的電子積木式英語拼讀學習機中，所述積木放置平臺還包括與 單片機相連接的按鍵模塊，所述按鍵模塊包括開關鍵、清零鍵、重復鍵、確認鍵。實施本實用新型的電子積木式英語拼讀學習機，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，確保電子積木式英語拼讀學習 機的自動識別功能；識別誤差率低于5%，而產生識別誤差的原因主要來自于積木塊放置 位置不妥當，或有其他帶有磁性的物品放置在電子積木式英語拼讀學習機的可放置區(qū)域；2、通過單片機和磁性傳感器霍爾元件組成的自動掃描和識別電路實現(xiàn)了自動識 別積木塊對應的名稱，通過單片機控制語音芯片成電路生成和播報積木塊對應的語音信 息，可幫助兒童識別字母、數(shù)字，學習英語單詞和數(shù)學運算，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)字序列或運算表達式；[0013]4、積木塊放置結束按“確認”鍵后，電子積木式英語拼讀學習機可評判兒童所組單 詞或所列運算式的合理性和正確性，并顯示學習成績，并伴有對應的背景樂曲，讓兒童寓學 于樂。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型電子積木式英語拼讀學習機的外觀示意圖；圖2是本實用新型電子積木式英語拼讀學習機的工作流程示意圖；圖3是本實用新型電子積木式英語拼讀學習機的電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，為本實用新型電子積木式英語拼讀學習機的外觀示意圖。這種電子 積木式英語拼讀學習機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、運算符或英文字母一一對 應。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)，在本實施例中包括3組標 識了 “0 9”數(shù)字的積木塊，共計30塊積木塊；2組標識了 “+、-、X、+，，運算符號的積木 塊，共計8塊積木塊；1組標識了 “ =、>、<”運算符的積木塊，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)兩側分別設置有用于在學習過程中進行語音播報 的喇叭和電源指示燈。還包括學習成績指示區(qū)、用于根據(jù)統(tǒng)計的英語單詞拼組次數(shù)和數(shù)學 式的運算次數(shù)以及正確率來顯示兒童的學習成績等級，學習成績分為“優(yōu)秀、良好、及格、較 差”四個等級，分別用“優(yōu)、良、中、差”4個學習成績指示燈進行指示。圖示黑框內為積木有 效放置區(qū)，在本實施例中積木有效放置區(qū)被劃分為10個小區(qū)域，當積木塊被放置于積木有 效放置區(qū)時，英語拼讀學習機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)兩側還設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)下方還設置有一個積木存放區(qū)，在本實 施例中包括有3組標識了 “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，分別為開關鍵、清零鍵、重復鍵、確認鍵。其 中清零鍵用于清除電子數(shù)學積木內累計結果、按下清零鍵后可以重新計數(shù)和統(tǒng)計成績，重 復鍵用于接收重復朗讀的命令、按下重復鍵后英語拼讀學習機將重復朗讀英文單詞和中文 翻譯等相關語音信息。圖3所示為本實用新型的電子積木式英語拼讀學習機的電路圖。如圖所示電子積 木式英語拼讀學習機的一實施例的電路圖中包括單片機以及分別與單片機相連接的磁性 傳感器霍爾元件和語音芯片。在本實施例中采用型號為MEGA16的單片機，用于對各種積木 塊的組合序列的特征磁性識別編碼進行掃描、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)學式的正確性所對應的語音信息。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)域對應一組共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和配套，并完全符合ASCII 碼表值。需要說明在本實施例中僅僅列舉出8個磁性傳感器霍爾元件進行說明，在實際應 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 ；用于顯示學習成 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，分別對應于積木放置 平臺上的“優(yōu)、良、中、差”4個指示燈，在實際應用中還可設置電源指示燈等。如圖所示還包括與單片機相連接的按鍵模塊，所述按鍵模塊包括確認按鍵Sl電 源按鍵、清零按鍵S2和重復按鍵S3，還設有一些備用按鍵用于功能擴展等。根據(jù)圖2所示的工作流程圖，對本實用新型的電子積木式英語拼讀學習機的工作 流程進行說明。包括以下步驟步驟Sl 放置積木到放置區(qū)；在打開學習機電源開關后，兒童可選取不同的字母、數(shù)字以及運算符號組合的積 木塊放置到積木有效放置區(qū)的相應的十個小區(qū)域中。步驟S2 識別積木名稱，語音提示；當積木塊被放置到積木有效放置區(qū)后，每個小區(qū)域對應的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，單片機對各種積木塊的組合序列進行識別、 分析、處理后控制語音芯片及時生成積木塊對應的語音信息并進行播報。步驟S3 判斷放置合理性、可行性和可運算性，如果不合理則執(zhí)行步驟S4，否則執(zhí) 行步驟S5 ；當積木塊放置到積木有效放置區(qū)后，單片機對積木塊進行識別、并判斷積木塊放 置的合理性和可運算性，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，重新放置，紅色指示燈亮；語音提示“放置不當，請重新放置”同時紅色指示燈點亮，返回步驟Sl用戶重新放 置積木塊。步驟S5 語音讀字母、數(shù)字或運算符，綠色指示燈亮；在單片機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)字或運算 符的名稱，同時綠色指示燈點亮。步驟S6 判斷是否按下了“確認”鍵，如果沒有按下“確認”鍵則執(zhí)行步驟Sl繼續(xù)放 置積木塊，如果按下了 “確認”，根據(jù)放置的積木塊組成的內容，分別執(zhí)行步驟S7、S8或S9 ；單片機對“確認”鍵進行掃描，判斷是否按下，如果掃描結果沒有按下“確認”鍵則 說明積木塊還沒有放置結束，可繼續(xù)放置積木塊，如果按下“確認”鍵則根據(jù)放置的積木塊 組成的內容，分別執(zhí)行步驟S7、S8或S9。步驟S7 當放置的積木塊為字母組合時，單片機控制語音芯片及時生成并播報語 音信息，拼讀出字母、英語單詞以及對應的中文翻譯內容，同時綠色指示燈點亮；步驟S8 當放置的積木塊為純數(shù)字組合時，單片機控制語音芯片及時生成并播報 語音信息，讀出數(shù)字名稱，同時綠色指示燈點亮；[0038]步驟S9 當放置的積木塊為運算表達式時，單片機控制語音芯片及時生成并播報 語音信息，讀出數(shù)學表達式，同時判斷運算結果是否正確，如果結果正確則綠色指示燈點 亮；如果結果錯誤，紅色指示燈點亮；步驟SlO 判斷是否有“重復”鍵按下，如果“重復”鍵按下則根據(jù)放置的積木塊組 成的內容，重復執(zhí)行步驟S7、步驟S8或步驟S9，如果沒有按下“重復”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 匯總學習成績清零，清除單片機內的累計結果，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)進行學習，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 匯總學習成績，單片機統(tǒng)計英語組詞和數(shù)學運算的次數(shù)和正確率，語音 播報成績同時學習成績對應的成績指示燈點亮；步驟S15:判斷是否關閉電源，若電源沒有關閉則返回步驟Si，繼續(xù)進行學習，否 則學習結束。根據(jù)以上工作流程對具體實施過程進行詳細說明1、積木塊自動識別是電子積木式英語拼讀學習機的關鍵技術之一。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、在本實施例中電子積木式英語拼讀學習機共有積木塊數(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、+ ”運算符，計4個，共2組，需要4個磁鐵編碼；“ =、>、<”運算符，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、單片機負責動態(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，學習機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，請 重新放置”同時紅色指示燈點亮。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，請重新放置”，并有紅色指示燈點亮；(2)、當積木塊放置完一個組合、當有“確認”鍵按下時，單片機就會在接收到“確 認”鍵按動信號后，分析、判斷當前積木組合的結果A、如果是純數(shù)字組合，單片機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)學運算的等式組合，單片機會確定數(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”，學習機則讀出“able，形容詞，能 干的、有才華的”；D、按“重復”鍵，則根據(jù)組合內容重復以上A、B、C的語音發(fā)聲；E、單片機同時統(tǒng)計英語組詞和數(shù)學運算的次數(shù)和正確率，語音播報“優(yōu)秀、良好、 及格、較差”等的成績等級，同時學習成績對應的成績指示燈點亮；5、“清零”鍵的使用，可以清除單片機內的累計結果，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習機的語音生成，由單片機控制其播 放；7、電子積木式英語拼讀學習機的電源為三節(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。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護 范圍內。
權利要求一種電子積木式英語拼讀學習機，包括多個積木塊、積木放置平臺，其特征是還包括單片機以及分別與單片機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，積木放置平臺設置有積木有效放置區(qū)，單片機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)權利要求1所述的電子積木式英語拼讀學習機，其特征是所述電子積木式英 語拼讀學習機還包括與所述語音芯片連接、在學習過程中進行語音播報的喇叭。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子積木式英語拼讀學習機，其特征是所述積木放置平臺 上設置有積木存放區(qū)。
4.根據(jù)權利要求1所述的電子積木式英語拼讀學習機，其特征是還包括與單片機相 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習成績的成績指示燈；包括與單片機相連接的 按鍵模塊，所述按鍵模塊包括開關鍵、清零鍵、重復鍵、確認鍵。
專利摘要本實用新型涉及一種電子積木式英語拼讀學習機，包括多個積木塊、積木放置平臺、單片機以及分別與單片機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，單片機用于對各種積木塊的組合進行掃描、識別、分析、處理并控制語音芯片生成和播報積木塊對應的中英文語音信息。本實用新型公開的英語拼讀學習機配合兒童認知英文字母、單詞、數(shù)字，學習數(shù)學運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算結果的合理性和正確性，具有較強的互動性和趣味性。
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