一种智能积木系统及智能积木的控制方法

一种智能积木系统及智能积木的控制方法
【专利摘要】本发明实施例公开了智能积木系统及智能积木的控制方法，应用于益智玩具【技术领域】。在本实施例中，基于各个从积木内设置的投影装置，通过主积木中主控电路系统可以控制各个从积木的受控电路系统执行一定的显示命令，具体地，受控电路系统控制从积木内设置的投影装置进行投影，使得从积木呈现不同的视觉效果，然后配合其它从积木的显示，就能为用户呈现出各式各样组合的图案，丰富了该智能积木系统；且用户在搭建该智能积木系统时，只需要在系统中包括一个主积木，然后配合其它从积木的连接，就能组合出各种形状的模型，方便用户操作，相对于现有技术中对带有编码孔的卡片的操作，本发明实施例的系统可以降低用户对积木操作的难度。
【专利说明】一种智能积木系统及智能积木的控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及益智玩具【技术领域】，特别涉及智能积木系统及智能积木的控制方法。

【背景技术】
[0002] 益智玩具中的积木可以通过其表面印有的各种文字和图案，通过积木之间的拼接 激发孩子智力。现有的积木一般包括普通积木、电子积木和智力积木，其中：
[0003] 普通积木只是由简单的塑料注塑或者木材压合成各种形状的积木，只能进行简单 搭建；
[0004] 电子积木是将导线、灯泡、二极管、三极管、电阻、电容、各种开关、电表、电机、喇叭 和集成块等电子元器件固定在塑料片（块）上，用某种电气连接器做成独立可拼装的配件， 可以组合形成各种物理电路，适合开发孩子物理知识和兴趣，虽然提高了复杂性，但是无法 完成其它学科的智力开发；
[0005] 智力积木是米用微电子技术制作的智力积木，由一块含主模块电路的第一积木和 与其联接的多个含从模块电路的第二积木，及需要插入第二积木且印有数字、文字、拼音和 外文字母等符号，且带有与符号对应的编码孔的卡片构成，具有提高儿童游玩时的动手能 力和智力的有益效果，而不仅仅是物理知识，但是需要卡片操作，卡片容易损坏丢失，年龄 较小的儿童使用难度较大。


【发明内容】

[0006] 本发明实施例提供智能积木系统及智能积木的控制方法，降低了用户对积木操作 的难度。
[0007] 本发明实施例第一方面提供一种智能积木系统，包括多个积木，每一积木的至少 一面上，设置有电气接口，所述电气接口中包括数据通信接口，所述电气接口连接到所述积 木内设置的电路系统；
[0008] 所述多个积木中包括：设置有主控电路系统的主积木，及多个设置有受控电路系 统的从积木；
[0009] 在所述从积木内，与所述从积木的至少一面相对的位置设置有凹透镜，且每一面 相对的位置设置有至少一个凹透镜；
[0010] 每个所述凹透镜上设置有一个图案，在每个凹透镜后设置有一个投影灯，所述投 影灯与从积木的受控电路系统的投影控制接口连接；
[0011] 所述主控电路系统，用于通过所述数据通信接口向所述受控电路系统发送显示命 令，所述显示命令中包括从积木的身份标识和显示内容；
[0012] 所述从积木中的第一积木的受控电路系统，用于接收所述显示命令，如果所述显 示命令中的身份标识与预置的第一积木的身份标识一致，且所述显示内容中包括所述第一 积木的显示图案，则通过所述投影控制接口控制与所述第一积木的显示图案一致的图案后 设置的投影灯发光。
[0013] 本发明实施例第二方面提供一种智能积木的控制方法，应用于本发明实施例第一 方面所述的智能积木系统，所述方法包括：
[0014] 所述主控电路系统通过所述数据通信接口向所述第一积木的所述受控电路系统 发送显示命令，所述显示命令中包括所述从积木的身份标识和显示内容；
[0015] 如果所述显示命令中包括的从积木的身份标识与受控电路系统预置的第一积木 的身份标识一致，且所述显示内容中包括所述第一积木的显示图案，所述受控电路系统通 过所述投影控制接口控制与所述第一积木的显示图案一致的图案后设置的投影灯发光。
[0016] 可见，在本实施例中，基于各个从积木内设置的投影装置，通过主积木中主控电路 系统可以控制各个从积木的受控电路系统执行一定的显示命令，具体地，受控电路系统控 制从积木内设置的投影装置进行投影，使得从积木呈现不同的视觉效果，然后配合其它从 积木的显示，就能为用户呈现出各式各样组合的图案，丰富了该智能积木系统；且用户在搭 建该智能积木系统时，只需要在系统中包括一个主积木，然后配合其它从积木的连接，就能 组合出各种形状的模型，方便用户操作，相对于现有技术中对带有编码孔的卡片的操作，本 发明实施例的系统可以降低用户对积木操作的难度。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图la是本发明实施例中多个积木中电路系统的逻辑关系示意图；
[0019] 图lb是本发明实施例中积木内设置的投影装置的结构意图；
[0020] 图2是本发明实施例中积木内设置的多组三色灯与电路系统连接的结构图；
[0021] 图3是本发明实施例中积木两个面的示意图；
[0022] 图4是本发明实施例中从积木的一面看过去的截面图；
[0023] 图5是本发明实施例中积木中第一电气接口和第二电气接口的分布图；
[0024] 图6是本发明实施例中主积木内主控电路系统与其它结构的逻辑关系示意图；
[0025] 图7是本发明实施例中从积木内受控电路系统与其它结构的逻辑关系示意图；
[0026] 图8a是本发明实施例中积木内各个电气接口与电路系统连接的示意图；
[0027] 图8b是本发明实施例中在积木定位的过程中，两个相邻积木中各电气接口的时 序图；
[0028] 图9a是本发明实施例中主控电路系统发送的显示命令的结构图；
[0029] 图9b是本发明实施例中显示命令中包括的显示内容的示意图；
[0030] 图9c是本发明实施例中各个三色灯组同时显示不同颜色的过程中，电路系统的 颜色控制接口和灯组控制接口的时序图；
[0031] 图l〇a是本发明实施例中积木内电路系统与触控显示屏连接的示意图；
[0032] 图10b是本发明实施例中触控显示屏与受控电路系统一端连接的示意图；
[0033] 图11是本发明应用实施例中用多个积木搭建成的房子一面的不意图；
[0034] 图12是本发明实施例提供的一种智能积木系统的控制方法的流程图；
[0035] 图13是本发明实施例提供的另一种智能积木系统中各个从积木进行定位的方法 流程图；
[0036] 图14是本发明实施例中提供的另一种智能积木系统中托板积木一面上的结构示 意图。

【具体实施方式】
[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第二"、"第三""第 四"等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该 理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以 除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任 何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、 产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于 这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0039] 本发明实施例提供一种智能积木系统，包括有多个积木，参考图la所示的多个积 木中电路系统之间的逻辑关系图，及图lb所示的在从积木内设置的投影装置的结构示意 图，其中：
[0040] 每一积木可以包括多面,在积木的至少一面上，设置有电气接口，该电气接口中包 括数据通信接口，且连接到积木内设置的电路系统。且在电气接口中还可以包括电源接口、 地线接口和时钟接口等。
[0041] 可以理解，在每个积木都需要设置与其它积木物理连接的接口，这样两个积木之 间通过相匹配的物理接口连接后，会使得其中一个积木的电气接口与另一积木的电气接口 之间的对应接口完全接触。在具体实施例中，可以在积木的第一面A与第二面B上设置相 匹配的结构，比如图la中所示，在第一面A上设置有凸出的圆柱13,而在第二面B上设置有 与圆柱13直径相同，且深度相同的凹槽12,这样一个积木第一面A上的圆柱13就与另一个 积木第二面B上的凹槽12稳固地连接在一起。
[0042] 在智能积木系统的多个积木中包括：设置有主控电路系统101的主积木100,及多 个设置有受控电路系统201的从积木200,其中在主积木的外表还可以设置连接到主控电 路系统101的电源开关按钮，这样用户在搭建好积木系统后，就可以通过操作该电源开关 按钮来为系统中各个积木中的电路系统供电。
[0043] 在从积木内设置有投影装置，与从积木的至少一面相对的位置设置有凹透镜203， 且每一面相对的位置设置有至少一个凹透镜203,每个凹透镜203上设置有一个图案204， 在每个凹透镜203后设置有一个投影灯205,投影灯205与从积木的受控电路系统201的投 影控制接口连接。
[0044] 其中，如图lb所示，在从积木的一面相对的位置设置的多个凹透镜203可以设置 为一体，即在工艺成形时，可以简化工艺流程，例如可以直接在一块透明镜上挖多个凹槽， 分别形成多个凹透镜，例如图lb中在一个透明镜的四个角上分别形成四个凹透镜203,并 在凹透镜204上分别设置图案"Α"、"Γ'、"中"和"汽车"。
[0045] 其中投影灯205可以是发光二极管（Light-Emitting Diode, LED)灯，其亮灭可以 由受控电路系统201的投影控制接口来控制，如果某一个图案204后设置的投影灯点亮，则 该凹透镜203会将该图案204投影到从积木的该面上。
[0046] 需要说明的是，由于积木有多个面，可以在积木内多个面相对的位置设置投影装 置，包括至少一个凹透镜、图案和投影灯，这样在多个面上都可以显示图案。
[0047] 基于上述从积木内的结构，在本实施例中，主积木中的主控电路系统101，用于通 过所述数据通信接口向受控电路系统201发送显示命令，该显示命令中包括从积木的身份 标识和显示内容，这样当受控电路系统201接收到显示命令后，就可以根据显示命令中包 括的身份标识来确定是否由该受控电路系统201来执行显示命令。其中，主控电路系统101 是知道各个从积木的身份标识的，该身份标识是由各个从积木的受控电路系统201发送给 主控电路系统101的，且还可以向主控电路系统101发送各个从积木能显示的图案等信息， 这样主控电路系统101在发送显示命令时，就知道向哪个身份标识的从积木发送什么样的 显示命令，从而使得智能积木系统显示出特定的视觉效果。
[0048] 从积木200中第一积木内设置的受控电路系统201，用于接收显示命令，如果显示 命令中的身份标识与预置的第一积木的身份标识一致，且显示内容中包括所述第一积木的 显示图案，则通过投影控制接口控制与第一积木的显示图案204 -致的图案后设置的投影 灯205发光。
[0049] 进一步地，在系统中从积木的某一个面的内部还可以设置有触控导电膜，该触控 导电膜是透明的，上面设置有电极，且可以贴在该面背后，且触控导电膜上的电极与从积木 的受控电路系统201连接；这样受控电路系统201，还用于感应触控导电膜上电极的电容变 化，并根据电容变化大于预置值的电极的信息得到用户触控指令，并发送给主控电路系统 101执行。
[0050] 可见，在本实施例中，基于各个从积木内设置的投影装置，通过主积木中主控电路 系统可以控制各个从积木的受控电路系统执行一定的显示命令，具体地，受控电路系统控 制从积木内设置的投影装置进行投影，使得从积木呈现不同的视觉效果，然后配合其它从 积木的显示，就能为用户呈现出各式各样组合的图案，丰富了该智能积木系统；且用户在搭 建该智能积木系统时，只需要在系统中包括一个主积木，然后配合其它从积木的连接，就能 组合出各种形状的模型，方便用户操作，相对于现有技术中对带有编码孔的卡片的操作，本 发明实施例的系统可以降低用户对积木操作的难度。
[0051] 参考图2所示，在一个具体的实施例中，在从积木中还可以设置如下结构：
[0052] 在每一从积木中还包括：至少一组三色灯202(如图2中所示有四组三色灯，即 LED1到LED4)，三色灯202中包括三个发出不同颜色光的灯，比如发出红、蓝和绿颜色的灯， 其中：
[0053] 三色灯202的公共连接端与从积木的受控电路系统201的灯组控制接口（如图2 所示的LED1到LED4)连接，三色灯202中每一个灯的另一端分别与从积木的受控电路系统 201中的一个颜色控制接口（如图2中的红、蓝和绿控制接口）连接。
[0054] 其中，三色灯202的公共连接端是指该三色灯202中包括的三个灯的一端连接到 一起所形成的端，且每一个灯的亮与灭都需要由该灯两端连接的灯组控制接口和颜色控制 接口配合起来进行控制。
[0055] 基于三色灯组的结构，本实施例中第一积木的受控电路系统201，还用于如果接收 到主控电路系统201发送的显示命令中的从积木的身份标识与该受控电路系统201中预置 的第一积木的身份标识，且显示内容中包括第一积木中至少一组三色灯的显示颜色，则通 过对应的灯组控制接口和颜色控制接口控制每组三色灯202的显示颜色。
[0056] 需要说明的是，在从积木一面相对位置设置的多个凹透镜如果是一体成型的，即 在一个透明镜上有多个凹透镜，则在透明镜后且在凹透镜204之外，相对的位置还可以设 置上述三色灯202,且设置的三色灯202与受控电路系统201之间的连接如上所述，在此不 进行赘述。
[0057] 在另一个具体的实施例中，在一些复杂的智能积木系统中，从积木的数量比较多， 则主控电路系统101需要确定各个从积木的位置，这样才能更好的控制各个从积木的受控 电路系统201执行一定的操作，具体地：
[0058] 参考图3所示，每一积木都包括第一面A和第二面B，其中，在第一面A的一个方向 包括有多个第一电气接口 10 ;在第二面B的多个方向分别包括多个第二电气接口 11 ;一个 积木的第一电气接口与另一积木的第二电气接口之间的对应接口进行电气连接。其中，第 一电气接口 10和第二电气接口 11分别连接到积木内设置的电路系统，且第一电气接口 10 和第二电气接口 11中都包括数据通信接口。
[0059] 第一面A包括的第一电气接口 10的数量与第二面B在某一个方向的第二电气接 口 11的数量相同，比如图3中所示的6个，在其它实施例中，随着积木内设置的电路系统的 改变，电气接口的数量也会改变。由于在第二面B中多个方向都设置有多个第二电气接口 11，每个方向设置的各个第二电气接口 11都相同，为了节省第二电气接口 11在第二面B上 占用的空间，可以设置各个方向共用一个第二电气接口 11，比如图3中所示的各个方向共 用第二面B中心设置的第二电气接口 11-1。
[0060] 其中，第一电气接口 10中可以包括用于为积木中电路系统供电的电源接口，方向 接口，地线接口和数据通信接口等，这些接口可以按照一定顺序在一个方向进行排列；某 一方向的第二电气接口 11则相应地也包括电源接口、方向接口，地线接口和数据通信接口 等，这些接口在该方向的排列顺序与第一电气接口 10的排列顺序一致。比如地线接口都设 置在靠近积木某一面的边缘处。
[0061] 从积木200中第一积木内设置的受控电路系统201，用于当接收到与第一积木相 邻的第二积木传输的已定位信号，确定第一积木与第二积木电气连接的方向信息，并通过 数据通信接口向主控电路系统101上传第一积木的定位信息，定位信息中包括第一积木 与第二积木电气连接的方向信息。
[0062] 受控电路系统201向主控电路系统101上传第一积木的定位信息后，由主控电路 系统101来计算第一积木的位置，则该受控电路系统201认为，在发送了定位信息后，该第 一积木就已经定位，则该受控电路系统201还用于向第一积木相邻的第三积木输出已定位 信号，告诉第三积木该第一积木的位置已经确定。
[0063] 主控电路系统101，用于通过数据通信接口接收受控电路系统201上传的定位信 息，根据第二积木的位置、定位信息及第一积木的属性信息，确定第一积木的位置。由于第 二积木已经定位（已确定位置），则主控电路系统101会根据上述定位信息知道第一积木 在第二积木的哪个方向，并结合第一积木的属性信息（即积木的尺寸），及第二积木的位置 (比如第二积木的尺寸和坐标），从而得到第一积木的坐标，即得到了第一积木的位置。
[0064] 需要说明的是，各个积木之间传输的信号都是由相应积木内设置的电路系统控 制，且通过积木之间的电气接口进行传输。其中，上述受控电路系统201确定的第一积木与 第二积木电气连接的方向信息是指其中一个积木在第二面B设置的哪个方向的第二电气 接口 11与另一积木在第一面A设置的第二电气接口 10进行电气连接的信息。
[0065] 上述与第一积木相邻的第二积木可以是主积木本身，这样第一积木就直接将定位 信息上传给第二积木即可，而作为主积木来说，其本身已经是定位好的；也可以是另一个从 积木，则受控电路系统201在上传定位信息时，可以先通过与相邻积木进行电气连接的数 据通信接口传输该定位信息，然后再由相邻积木传输给另一相邻积木，这样通过相邻积木 之间的数据通信接口，可以将上述第一积木的定位信息最终上传给主积木。
[0066] 可见，在本实施例中，通过在各个积木的两面分别设置第一电气接口和第二电气 接口，使积木之间物理连接后，通过第一电气接口和第二电气接口的电气连接传输信号；并 在多个积木中设置一个包含主控电路系统的主积木来确定连接的其它从积木的位置，从而 可以进行控制各个从积木的受控电路系统执行一定的命令来实现一定的外观效果。
[0067] 在具体实现过程中，主控电路系统和受控电路系统之间具体通过如下的具体操 作来确定第一积木的位置。在本实施例中，第一积木的第一电气接口 10中除了上述数据通 信接口之前，还包括第一时钟接口和第一方向接口；第一积木的第二电气接口 11中除了数 据通信接口还包括第二时钟接口，且每个方向的第二电气接口 11中分别包括一个方向接 □。
[0068] 这样，受控电路系统201，具体用于当第二时钟接口接收第二积木传送的低电平 时，确定接收到第二积木传送的已定位信号；贝 1J通过各个方向的方向接口分别向第二积木 发出握手脉冲信号比如一个低电平脉冲信号，当检测到其中的第三方向接口接收到第二积 木传送的低电平，然后变为高电平时，则认为该第一积木的第三方向接口与第二积木电气 连接，则通过数据通信接口向主控电路系统101上传的定位信息中包括第三方向接口的信 息，比如第三方向接口在第一积木第二面B的哪个方向的信息，且还包括第一积木的身份 标识，其中每个从积木的身份标识都不同。这种情况下，主控电路系统101需要将第一积木 的身份标识与位置信息对应地储存。
[0069] 这样主控电路系统101发送给受控电路系统201的指令中需要携带第一积木的 身份标识，这样受控电路系统201在接收到指令后，才能根据该第一积木的身份标识确定 是否由该受控电路系统201来执行指令；且受控电路系统201向主控电路系统101发送的 指令中也需要包括第一积木的身份标识，使得受控电路系统201发出的指令能正确地被响 应。
[0070] 其中，上述第三方向接口接收到的低电平然后变为高电平，是在主控电路系统101 同意第一积木的受控电路系统201上报定位信息后传送的，这样只有在主控电路系统101 同意某一受控电路系统201上报定位信息后，该受控电路系统201才上报，可以防止当多个 定位信息到达主控电路系统101时，主控电路系统101无法区分是哪个积木的受控电路系 统上报的，从而可以防止竞争。
[0071] 进一步地，该受控电路系统201，还用于当向主控电路系统101上传第一积木的定 位信息后，通过第一时钟接口输出低电平的已定位信号给与该第一积木相邻的第三积木； 当接收到第三积木通过第二电气接口中与第一积木的第一方向接口电气连接的第二方向 接口发出的握手脉冲信号；等待检测到所述第一积木的第一方向接口为高电平，说明该受 控电路系统201已将握手脉冲信号发送完成，则立即从所述第一方向接口输出低电平，用 于通知所述第三积木所述第一积木与第三积木的第二方向接口连接；并向主控电路系统 101发送注册询问信号，该注册询问信号用于向主控电路系统101询问第三积木的受控电 路系统是否能上报定位信息；当接收到主控电路系统101发送的同意注册信号，该同意注 册信号用于通知第三积木的受控电路系统能上报第三积木的定位信息，则第一积木的受控 电路系统201会停止从上述第一方向接口输出低电平。
[0072] 这样，主控电路系统101可以确定连接到智能积木系统中从积木的位置，使得主 控电路系统101就可以通过数据通信接口发送控制命令给第一积木中的受控电路系统 201，来控制第一积木的受控电路系统201执行一定的操作。
[0073] 基于主控电路系统101可以知道各个从积木的位置，在结合上述图lb和图2中的 结构，主控电路系统101发送的上述显示命令是根据各个从积木的位置来发送，即主控电 路系统可以控制哪个位置的从积木执行哪些显示。进一步地，为了提高数据通信的工作效 率，可以在各个受控电路系统201中设置显示缓存区，在这种情况下，主控电路系统101还 可以在发送上述显示命令后，还发送开始显示的指令；则受控电路系统201，具体用于当接 收到显示命令后，将显示命令中包括的显示内容缓存到显示缓存区，当接收到主控电路系 统101发送的开始显示的指令，然后才根据显示缓存区中的显示内容，执行控制三色灯的 显示颜色和/或控制投影灯发光的步骤。由于可以将显示内容先放置在显示缓存区中，这 样主控电路系统101可以同时向多个受控电路系统201发送需要显示的显示内容，然后再 通过开始显示的指令，使得各个受控电路系统201控制的显示同步。其中，如果需要多个从 积木结合起来显示同一图案，其中每个从积木显示一个图案中的一部分，这就需要这些从 积木同步地显示某一部分，具体地，主控电路系统101还会从该主控电路系统所在的主积 木的一个时钟接口上向各个从积木（包括上述第一积木）的受控电路系统发送同步显示信 号，使得各个从积木根据该同步显示信号同步地显示一个图案中的某一部分，从而完整正 确地显不同一图案。
[0074] 以下以一个具体的应用实例来说明本发明的智能积木系统，在本实施例的系统中 包括多个积木，其中：
[0075] (一）每个积木的特征
[0076] 1、每个积木包括多面，且都包括如图la所示的第一面A和第二面B，每个积木可以 为不同的形状，但需要保证积木有标准的规范尺寸，标准物理连接和电气连接，比如积木可 以是由A、B、C、D、E、F共六个面组成的立方体，特殊积木可以减少立体面等。
[0077] 参考图4所示为从某一面（非第一面和第二面，比如F面）看过去的截面图，积木 的第一面A和第二面B上设置有物理接口，主要用来与其它积木之间进行物理连接，在第一 面A上设置的物理接口为凸出的圆柱体，在第二面B上设置的物理接口为与该圆柱体相同 高度和直径的凹槽。
[0078] 在积木内设置有电路系统，各个电气接口分别会连接到电路系统上，这样电路系 统就可以通过这些电气接口与相连接的积木进行通信。
[0079] 其中，参考图5所示，第一面A上在一个方向按照顺序，从第一面A上边缘处到 中心处，分别设置有地线接口（GND)、电源接口（VDD)、方向接口（C00R0)、数据通信接口 (SDA)、数据通信时钟接口（SCL)和第一时钟接口（CL0)。
[0080] 在第二面B的四个方向分别设置的第二电气接口按照顺序，从第二面B的边缘处 到中心处，分别为：地线接口、电源接口、各个方向的方向接口、数据通信接口、数据通信时 钟接口和第二时钟接口 CLI，其中为了节省第二电气接口在第二面B的四个方向的第二电 气接口共用中心处的第一时钟接口 CLI。各个方向上除了方向接口之外，相同的接口都连接 到一起，且连接到电路系统的同一个接口；而各个方向的方向接口分别连接到电路系统的 不同接口。
[0081] 上述第一电气接口的触点突出并有弹性，第二电气接口的触点平滑固定，成对称 十字型，各个触点都有镀金增加电气连接的可靠性，另外各个电气接口具备防水、防潮、防 静电等功能。这样，当一个积木的第一面A与另一积木的第二面B进行物理连接后，会使得 一个节目的第一电气接口和另一积木某一方向上的第二电气接口对应地连接，即相同的接 口连接到一起。
[0082] 2、每个积木还包括外观面，在该外观面上印刷有图案，可以是数字、字母、文字、图 片等，这样可以增加积木的趣味性和益智性，且该外观面上的图案具有耐磨、防水的特点。
[0083] 3、参考图4所示，进一步地，在积木的外观面的背面还设置有触控导电膜，该触控 导电膜上的电极连接到电路系统，当用户触摸外观面时，电路系统就能感应到触控导电膜 上电极的电容变化，从而识别用户触摸的位置信息；
[0084] 且还可以在积木内部，且外观面相对位置设置至少一组三色灯，三色灯与电路系 统的连接如上述实施例中所述，在此不进行赘述，电路系统可以控制三色灯的颜色显示；一 组三色灯是由三个发出不同颜色，比如红、绿和蓝颜色的灯组成，这样通过一个三色灯的颜 色组合可以呈现给用户8种不同颜色效果，这样可以显示丰富的文字、图案、动画等有趣内 容；
[0085] 且在积木内部还可以设置投影装置，包括一个透明塑料制成的凹透镜，在凹透镜 上印有各种图案，在凹透镜后设置有投影灯，该投影灯可以是一种白光聚光LED灯，投影灯 与电路系统如上述实施例中所述，在此不进行赘述，电路系统可以控制投影灯的点亮或熄 灭；当投影灯点亮，将能够把凹透镜上的图案投射到积木的外观面内壁，并在外观面上显示 各种彩色的图案。
[0086] 4、在积木内部还可以设置有马达，电路系统可以控制马达前进、后退会转弯等，例 如机械人胳膊关节或汽车车轮等；且电路系统中还可以设置红外接收装置，并接受红外遥 控器信号的控制；且电路系统中还可以设置蓝牙接收装置，接受蓝牙控制信号的控制等。且 积木内的电路系统还可以存储各种音频、图片、视频等各种数据。
[0087](二）智能控制系统中的主积木
[0088] 1、智能控制系统主要包括主积木和多个从积木，在主积木内设置的电路系统为主 控电路系统，在从积木内设置的电路系统为受控电路系统。
[0089] 2、主积木的功能较多，一般体积比从积木较大，且主积木的形状可以多种多样，但 与从积木的接口位置和尺寸符合基本尺寸要求，便于和其它从积木块组合，例如搭建小汽 车、小机器人、小船、飞机、房子等各种形状的组合。
[0090] 3、参考图6所示，主积木除了具有上述第（一）项第1点中所述的各个积木的特 征外，还可以在主积木的内部包括闪存装置、电源管理装置和音频放大装置等，并在主积木 的外部设置有喇叭，及供用户操作的电源开关、USB接口和电池等。有些主积木还可以设置 有按键和IXD显示屏等。其中 ：
[0091] 主积木内设置的电路系统可以是由一颗32位单片机构成的主控电路系统，具备 大数据高速处理能力，能处理文字、图片、声音、动画等多媒体信息，且并能和每个从积木高 速通信，及时获取用户的按键输入，刷新显示数据；
[0092] 闪存装置的容量一般在2G到8G之间，可存储大量程序和多媒体数据；电源管理装 置，负责电池和外接电源的管理，提供每个器件稳定的电源供应，以及电池充电的管理；音 频放大装置，负责把主控电路系统输出的语音信号处理并放大到喇叭；按键和显示屏，是出 厂家根据具体主积木的作用和功能而配置的，主要是给用户一个人机交互界面，有些情况 下，可以将按键和显示屏设置到一起，形成如上述是实施例中所述的触控显示屏。
[0093] 4、如图6所示，主积木中的主控电路系统可以通过第一电气接口和第二电气接口 进行从积木的定位、与从积木的数据通信和为从积木进行电源供电等。
[0094] (三）智能积木系统中的从积木
[0095] 1、从积木的结构可以如上述第（一）项中所述各个积木的结构，在此不进行赘述， 每个从积木有各自的身份标识，可以储存在受控电路系统中。
[0096] 2、参考图7所示，从积木中设置的受控电路系统可以通过第一电气接口和第二电 气接口辅助其它从积木的定位，及完全本从积木的定位；与其它从积木和主积木进行数据 通信；接受主积木的电源供电。
[0097] 且受控电路系统还可以根据感应到的触控导电膜上电极的电容变化，得到用户触 控指令，并上传给主控电路系统；接收到主控电路的显示命令，控制至少一组三色灯的显 /_J、i 〇
[0098] (四）智能积木系统的运作
[0099] 1、各个积木中电路系统与第一电气接口和第二电气接口的连接如图8a所示，其 中，所有电气接口中相同的地线接口相连，并连接到电路系统的GDN ;相同的数据通信接口 相连，并连接到电路系统的SDA ;相同的电源接口相连，并连接到电路系统的VDD ;相同的数 据通信时钟接口相连，并连接到电路系统的SCL ;第一电气接口中的方向接口连接电路系 统的C00R0，第一时钟接口连接电路系统的CL0 ;第二电气接口中的四个方向接口分别连接 到电路系统的C00R1到4,第二时钟接口连接到电路系统的CLI。
[0100] 2、主积木连接有多个从积木，当用户打开主积木的电源开关，主积木内的电源从 第一电气接口通过每个积木的电气接口层层接触，分别给每个从积木供电；当从积木的受 控电路系统上电后，进行初始化操作，分别对触控显示屏、三色灯、投影灯、和各个电气接口 进行初始化；然后进行自检，确定从积木中与受控电路系统连接的各个装置正常工作，如发 现异常，受控电路系统可以控制从积木内设置的灯闪烁。
[0101] 3、各个从积木自检完成后，开始从积木的定位，定位的顺序为：与主积木第一面A 连接的积木1-与积木1第一面A连接的积木2-……，直到所有从积木都完成定位。其中， 对于与已定位的积木b (可以为主积木）相邻的积木a的定位操作可以通过如下步骤来完 成，且各个积木中电气接口在定位过程中的时序图如图8b所示，其中：
[0102] (1)积木a中的受控电路系统判断第二时钟接口是否为低电平，如果是，则确定该 积木a的第二面连接有已定位的积木b。并判断第一时钟接口 CL0是否为低电平，如为高电 平，表示在积木a第一面无相邻的积木或积木未定位。
[0103] (2)积木a从各个方向接口 C00R1、C00R2、C00R3和C00R4输出握手信号，即输出 低脉冲信号即握手脉冲信号，等待积木b的响应。
[0104] (3)已经定位成功的积木b检测到积木a发送的握手脉冲信号后，由于该握手脉冲 信号会传输一段时间，则积木b的受控电路系统会等待积木b中第一电气接口包括的方向 接口 C00R0停止输入低电平，而变高电平后，认为积木a已经发送完握手脉冲信号，并立即 把该方向接口 C00R0处的电平拉低，以告诉积木a与积木b的方向接口 C00R0连接的是积 木a的哪个方向接口，积木a中与该积木b的方向接口 C00R0连接的某一方向接口的信息。 假设积木a是通过方向接口 C00R1和积木b的方向接口 C00R0相连，当积木a检测到方向 接口 C00R1变低电平，直到等待方向接口 C00R1变高电平后，说明积木a可以上报该方向接 口 C00R1的信息，并转到步骤（7)。
[0105] (4)积木b通过数据通信接口向主积木的主控电路系统发送注册询问信号。
[0106] (5)主控电路系统接收到积木b的注册询问信号后，向积木b的受控电路系统发 送同意注册的信号。
[0107] (6)积木b收到同意注册的信号，则从方向接口 C00R0停止输出低电平，并输出高 电平给积木a，以告诉积木a可以上报与积木b的方向接口 C00R0连接的方向接口 C00R1的 信息，同时，积木b从第一时钟接口 CL0输出同步时钟信号给积木a的第二时钟接口 CLI，以 供三色灯组的同步显示使用。
[0108] (7)积木a的方向接口 C00R1变为高电平，说明积木a从C00R1这个方向与积木 b连接，且可以上报该方向接口 C00R1的信息，则该积木a的受控电路系统会把方向接口 C00R1的电平拉低；并通过数据通信接口主控电路系统传输方向接口 C00R1的信息以及积 木a的身份标识。同时，积木a还要从第二时钟接口 CL0输出低电平，通知相邻的另一积木 该积木a已定位。
[0109] (8)主控电路系统根据积b的坐标和尺寸、积木a发送的方向接口的信息、积木a 的尺寸，计算出积木a的坐标（每个积木的尺寸已经预先存储在主控电路系统中）。
[0110] (9)当积木a从积木b拔离，积木b检测到方向接口 C00R0变为高电平，积木b通 过数据通信接口向主控电路系统告知积木a的注销信号。
[0111] 4、各个从积木定位完成后，主积木与各个从积木进行身份认证，具体地主积木的 主控电路系统通过数据通信接口向从积木的受控电路系统发送一组4字节随机数加密信 息；受控电路系统对随机数解密后作为密钥和从积木的身份标识（ID)加密后发给主控电 路系统；主控电路系统解码后得到正确的从积木的身份标识，则身份认证通过；受控电路 系统的认证通过后，才能接收主控电路系统的其它指令，且受控电路系统发出的指令才能 被主控电路系统响应。
[0112] 5、受控电路系统接收到主控电路系统的显示主控积木的显示命令，会根据显示命 令中的显示内容，控制至少一组三色灯进行显示。
[0113] (1)显示命令的结构如图9a所示，可以包括：命令字节（1字节）、长度字节（1B)、 多个显示帧和校验字节（1字节），其中，在显示帧中包括有需要从积木显示的显示内容和 帧数，"帧数"的作用是定义该显示帧的显示内容维持的节拍数，"显示内容"是在同步时钟 每从高到低跳变一次，三色灯显示刷新的内容。在显示命令的显示内容中还需要包括受控 电路系统所在的从积木的身份标识，这样受控电路系统就可以根据从积木的身份标识和 显示命令中的身份标识，确定是否是该由该受控电路系统来控制三色灯的显示。
[0114] 其中，当帧数为1时，表示此显示帧的显示内容只维持一个时钟节拍，依次类推； 当帧数为0,表示此显示帧的显示内容为静止画面，除非接收到清屏指令，显示内容不会变 化；当帧数为"FE"时，表示此显示帧的显示内容是某个循环显示的起始帧；当帧数为"FF" 时，表示此显示帧的显示内容是某个循环显示的结束帧；当帧数在"F0"至"FD"范围内时， 表示此显示帧的显示内容是静止闪烁的，闪烁时间为：（帧数-F0) X 100毫秒。这里，"FE"、 "FF"是成对出现的，实现某些内容循环显示的特殊要求，接收到主控电路系统发送的清屏 指令后，停止循环。
[0115] 例如，一个显示帧的显示内容由3个字节组成，每个字节包括8位，每一位如图9b 所示，用1表示点亮，则每一位用来表示一个一组三色灯中某一个等，比如在字节1的最 高1位来表示三色灯组LED3中的蓝色灯。当需要三色灯LED1为红色、LED2为青色、LED3 为黄色、LED4为白色，则根据3基色合成原理：青色=蓝色+绿色，黄色=红色+绿色，白 色=红色+蓝色+绿色。则每个字节的内容为：字节1内容为"01110001"，字节2内容为 "X X X Χ111Γ，。
[0116] (2)在受控电路系统中设置有显示缓冲区来缓冲从主控电路系统接收的显示内 容，这样主控电路系统一次就可以发送较多的显示内容，可以大大提高数据通信的工作效 率。
[0117] 当受控电路系统收到显示命令后，将所有显示帧放到显示缓冲区，等待主控电路 系统发送广播指令"开始显示"，则所有从积木的受控电路系统会根据显示缓冲区中的显示 内容，控制至少一组三色灯按统一的主控电路系统同步时钟节拍显示。且一旦开启显示，后 续收到的显示内容，都可以先放到显示缓冲区，无需再需要主控电路系统来启动显示。由于 三色灯的显示统一使用主控电路系统输出的同步时钟，则每个积木中三色灯的显示输出同 步，从而保证动画显示的一致性。
[0118] (3)从积木中每组三色灯中每一个灯，需要通过受控电路系统的灯组控制接口和 颜色控制接口来控制。
[0119] 由于各组的同一颜色的灯都连接到受控电路系统的同一颜色控制接口，如果要 不同三色灯组显示不同的颜色，需要在一个固定的显示周期内，把时间平均分成n(与三色 灯的组数一致）个时段，按顺序在各个时段内，分别通过灯组控制接口控制各个三色灯组 LED1、LED2、LED3、LED4,由于一个显示周期内控制各个三色灯组的切换速度非常快，人的眼 睛有一定的视觉延迟效应，肉眼无法察觉，这样就可以实现多个三色灯组同时显示不同的 颜色。
[0120] 例如如图9c所示，需要三色灯组LED1为青色（蓝色和绿色）、LED2为红色、LED3 为蓝色、LED4不显示任何颜色，则在一个显示周期内的4个时段内，受控电路系统分别控制 4个灯组控制接口输出高电平，在某一三色灯组连接的一个灯组控制接口输出高电平时，控 制颜色控制接口输出高电平来使得该三色灯组显示相应的颜色。比如在三色灯组LED1输 出高电平时，可以控制蓝色灯和绿色灯点亮，使得三色灯组LED1显示青色。
[0121] 6、有些从积木内安装有至少一个投影装置（凹透镜和投影灯的组合），主控电路 系统可以向受控电路系统发送显示命令，要求受控电路系统显示某一个图案，则受控电路 系统会控制凹透镜上特定图案后的投影灯发光。
[0122] 7、每个从积木中设置有触控导电膜，当用户触摸从积木上该触控导电膜对应的一 面时，受控电路系统就能识别到用户触控指令，并把用户触控指令发送给主控电路系统。具 体工作原理如下：
[0123] 在从积木的外观面内测，用光学胶（0CA)贴合了一层透明导电膜（ΙΤ0)，在ΙΤ0上 蚀刻了若干电极，电极数量一般和三色灯组的数量一致。如图l〇a所示，每个电极引出一个 引脚，通过一种导电胶水把ΙΤ0引脚和一柔性线路板（FPC)压合，FPC通过连接座和受控电 路系统的一个接口连接。由于ΙΤ0透光性非常好，不影响外观面的三色灯组的透光效果。
[0124] 其中，ΙΤ0是导电膜，当用户触摸积木外观面，由于人体的导电特性，ΙΤ0与手指间 形成一个寄生电容Cp，受控电路系统可以根据电容的特点，通过一个充放电过程，识别连接 到受控电路系统的各电极电容的变化。如图l〇b所示，在受控电路系统连接一个电极的接 口（T0U1)处，可以包括上拉电阻R和模数转换（A/D)等，其中，通过一个控制开关将接口 T0U1连接到地线，控制开关的控制端为P0,具体地：
[0125] 当控制端P0使得接口 T0U1接地，则ΙΤ0上的电荷全部释放；当控制端P0断开地 线，接口 T0U1处于A/D输入状态，由电源VDD通过电阻R给接口 T0U1充电，同时，受控电路 系统采集A/D转换的接口 T0U1的电压数据；手指未触碰外观面时，寄生电容Cp特别小，接 口 T0U1充电的电压为U1，手指触碰外观面时，寄生电容Cp变大，接口 T0U1充电的电压为 U2, U1和U1有明显区别，则受控电路系统通过这种电压的变化，确认是否有手指触碰到外 观面。
[0126] (五）具体应用例子，搭建一座房子，学数学。
[0127] 获取如图11所示的在外观面印有数字"1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、+、_、= "的从积 木，并获取一个主积木，具有供电功能的积木，还有一些用于连接上述从积木、主机木和具 有供电功能的积木的连接用积木。将这些积木相互连接形成一个房子形状，如图11所示， 所有积木的外观面都处在房子的同一面上，在房子的其它面上可以连接主积木和具有供电 功能的积木。
[0128] 按主积木上设置的电源开关，使得智能积木系统开始运行，首先主积木中的主控 电路系统要和各个从积木中的受控电路系统通信，确定每个从积木的位置；主控电路系统 会播放提示音，提示用户按主积木上设置的数学学习功能键，这样主控电路系统在识别到 数学学习功能键后，会播放"小朋友，我们一起来学习数字吧";主控电路系统播放语音"1在 哪里，我们来找找吧"，当用户按了 " 1"的从积木，该从积木的受控电路系统会将触摸信号及 该从积木的身份标识发送给主控电路系统，当主控电路系统识别了该触摸信号，则播放语 音"对了，你真棒！ "；且主控电路系统会发送显示命令给该从积木的受控电路系统，使得该 从积木进行彩灯闪烁，即该从积木内三色灯组的显示。
[0129] 可见，在上述应用实施例的智能积木系统中，各个积木从外观上看仅仅增加了电 气接口，耐摔、防水、防静电，特别耐用，方便孩子玩耍；
[0130] 各积木内部安装了三色灯组，或者投影灯，这样多个积木组合后，主控电路系统对 各积木的定位，可以实现一个立体的彩色显示屏，在上面显示丰富的文字、图案、动画；
[0131] 积木外观面内设置有触控显示屏，孩子可以通过语音引导和文字、图案等显示，用 手触摸积木，互动性非常强；
[0132] 主积木内的主控电路系统可以是32位芯片，计算能力非常强大，可以设计大量学 习软件，满足例如：认知、语言、识字、算术、知识、故事、学棋、音乐、动画等各种寓教于乐的 需求；
[0133] 另外，可以增加很多特别功能的积木，扩充很多，例如：语音识别、红外遥控、蓝牙、 汽车车轮、机器人手臂等等有趣的功能。
[0134] 本发明实施例还提供了一种智能积木的控制方法，主要是应用于上述的智能积木 系统中，智能积木系统的具体结构在此不进行赘述，本实施例中的方法流程图如图12所 示，包括：
[0135] 步骤1001，主控电路系统通过数据通信接口向受控电路系统发送显示命令，显示 命令中包括从积木的身份标识和显示内容。
[0136] 步骤1002,如果显示命令中包括的从积木的身份标识与受控电路系统预置的第一 积木的身份标识一致，且显示内容中包括第一积木的显示图案，则第一积木的受控电路系 统就执行显示命令，具体地，第一积木受控电路系统通过投影控制接口控制与所述第一积 木的显示图案一致的图案后设置的投影灯发光。
[0137] 进一步地，如果显示命令中的身份标识与预置的第一积木的身份标识一致，且显 示内容中包括第一积木中至少一组三色灯的显示颜色，则第一积木的受控电路系统会执行 步骤1003,即通过灯组控制接口和颜色控制接口控制每组三色灯的显示颜色。
[0138] 这样，在本实施例中，基于各个从积木内设置的投影装置，通过主积木中主控电路 系统可以控制各个从积木的受控电路系统执行一定的显示命令，具体地，受控电路系统控 制从积木内设置的投影装置进行投影，使得从积木呈现不同的视觉效果，然后配合其它从 积木的显示，就能为用户呈现出各式各样组合的图案，丰富了该智能积木系统。
[0139] 需要说明的是，上述步骤1001到1003是主控电路系统不知道各个从积木的具体 位置的情况对各个受控电路系统进行控制，参考图13所示，在一个具体的实施例中，主控 电路系统需要先对智能积木系统中的各个从积木定位后，然后再根据各个从积木的位置， 来控制特定位置的从积木显示一定的外观效果，则第一积木的受控电路系统与主控电路系 统之间可以如下步骤来实现对主积木对第一积木的控制，具体地：
[0140] 步骤1004,第一积木内设置的受控电路系统接收到与第一积木相邻的第二积木 传输的已定位信号，确定第一积木与第二积木电气连接的方向信息。
[0141] 可以理解，由于一个积木（比如第一积木）可以包括多个方向的第二电气接口，当 该第一积木接收到第二积木的已定位信号后，主控电路系统需要通过该第二积木才能定位 到第一积木，而首先，需要知道第一积木哪个方向的第二电气接口与第二积木的第一电气 接口连接。在实际实现过程中，可以通过如下方法来实现，但是不限于如下方法：
[0142] 在第一积木的第二电气接口中除了包括数据通信接口外，还包括第二时钟接口， 且每个方向的第二电气接口中分别包括一个方向接口；
[0143] 当第一积木的第二时钟接口接收第二积木传送的低电平时，受控电路系统就确定 接收到第二积木传送的已定位信号；这样受控电路系统通过各个方向的方向接口分别向第 二积木发出握手脉冲信号，当检测到第一积木中的第三方向接口接收到第二积木传送的低 电平然后变为高电平时，则确定第一积木与第二积木电气连接的方向信息为第三方向接口 的信息。则后续步骤1002中，受控电路系统通过数据通信接口向主控电路系统上传的定位 信息中会包括该第三方向接口的信息，还可以包括第一积木的身份标识。其中，第三方向接 口接收到低电平然后变为高电平，是在主控电路系统同意第一积木的受控电路系统上报定 位信息后由第二积木传送的。
[0144] 步骤1005,受控电路系统通过数据通信接口向主控电路系统上传第一积木的定位 信息，定位信息中包括第一积木与第二积木电气连接的方向信息。
[0145] 步骤1006,主控电路系统根据第二积木的位置（比如第二积木与主积木的相对坐 标等信息）、第一积木的定位信息及第一积木的属性信息（比如第一积木的尺寸等），确定 第一积木的位置。
[0146] 这样，通过主控电路系统的主积木来确定连接的其它从积木的位置，从而可以进 行控制各个从积木的受控电路系统执行一定的命令来实现一定的外观效果。这样用户在搭 建该智能积木系统时，只需要在系统中包括一个主积木，然后配合其它从积木的连接，就能 组合出各种形状的模型，方便用户操作，相对于现有技术中对带有编码孔的卡片的操作，本 发明实施例的系统可以降低用户对积木操作的难度。
[0147] 进一步地，受控电路系统还可以执行如下步骤，来协助与第一积木连接的另一积 木（第二积木）的定位：
[0148] 步骤1007,当受控电路系统向主控电路系统上传第一积木的定位信息后，通过第 一时钟接口输出低电平的已定位信号给第三积木。
[0149] 步骤1008,当受控电路系统接收到第三积木通过第二电气接口中与第一积木的第 一方向接口电气连接的第二方向接口发出的握手脉冲信号，等待检测到所述第一积木的第 一方向接口为高电平，立即从所述第一方向接口输出低电平，用于通知所述第三积木所述 第一积木与第三积木的第二方向接口连接。并向主控电路系统发送注册询问信号，注册询 问信号用于向主控电路系统询问第三积木的受控电路系统是否能上报定位信息；当接收到 主控电路系统发送的同意注册信号，则停止从第一方向接口输出低电平。
[0150] 本实施例中，步骤1006,与步骤1007和1008之间并没有绝对的顺序关系，可以同 时执行，也可以顺序执行，图13所示的只是其中一种具体的实现方式。
[0151] 需要说明的是，通过上述步骤1004到1008,可以实现第一积木的定位，重复执行 上述步骤，即可实现智能积木系统中各个从积木的定位，这样主控电路系统在向各个受控 电路系统发送显示命令时，就可以根据各个从积木的位置，向特定的从积木的受控电路系 统发送显示命令。
[0152] 进一步地，为了提高数据通信的工作效率，主控电路系统在发送显示命令，告知各 个受控电路系统需要显示的内容后，还需要发送开始显示的指令；在受控电路系统中可以 设置显示缓存区，这样当受控电路系统接收到显示命令后，将显示命令中包括的显示内容 缓存到受控电路系统中设置的显示缓存区，当接收到主控电路系统发送的开始显示的指 令，受控电路系统才会根据显示缓存区中的显示内容，执行显示命令，即控制三色灯的显示 颜色和/或控制投影灯发光的步骤。使得各个受控电路系统控制的显示同步。
[0153] 如果需要多个从积木结合起来显示同一图案，其中每个从积木显示一个图案中的 一部分，这就需要这些从积木同步地显示某一部分，具体地，主控电路系统还会从该主控电 路系统所在的主积木的一个时钟接口上向各个从积木（包括上述第一积木）的受控电路系 统发送同步显示信号，使得各个从积木根据该同步显示信号同步地显示一个图案中的某一 部分，从而完整正确地显示同一图案。
[0154] 本发明实施例还提供另一种智能积木系统，主要包括托板积木30和多个受控积 木，其中托板积木30的一面的结构示意图如图14所示，具体地：
[0155] (1)在外部结构上
[0156] 对于其中任一个受控积木的结构可以与上述实施例中所述的从积木类似，不同的 是，本实施例中的受控积木中可以只在一面或多个面上设置都有多个方向的第二电气接 口，且每个面上设置的第二电气接口都类似。
[0157] 在托板积木30的一面上设置有多个连接受控积木的连接组301，每个连接组301 中包括与受控积木物理连接的物理接口 303,及与受控积木电气连接的第一电气接口 302， 该第一电气接口 302和物理接口 303的结构可以如上述实施例中积木上设置的第一电气接 口和物理接口的结构，在此不进行赘述。
[0158] (2)在内部结构中
[0159] 在托板积木30内设置主控电路系统，每个连接组301中的第一电气接口 302与 主控电路系统的连接可以参见上述实施例，在此不进行赘述。本实施例中主控电路系统的 功能与上述实施例中主积木内的主控电路系统的功能类似，都具有对系统中其它积木的定 位，及向系统中其它积木控制命令并控制其它积木，不同的是，本实施例中主控电路系统是 对受控积木的定位和对受控积木的控制，且对受控积木的定位方法不同于上述实施例中主 控电路系统对对从积木的定位方法。具体地，在本实施例中：
[0160] 主控电路系统由于知道各个连接组30的位置，则主控电路系统可以确定受控积 木连接的连接组301，从而可以知道该受控积木的位置。其中，主控电路系统在确定受控积 木与哪个连接组301电气连接时，主要是当受控积木与托板积木30上某一个连接组301物 理连接后，使得受控积木的第二电气接口与该连接组301的第一电气接口电气连接，当主 控电路系统接收到哪个一个连接组301连接的受控积木内的受控电路系统法发送的信号， 则认为确定该受控积木的位置为与其连接的连接组301的位置。
[0161] 在每个受控积木内设置有受控电路系统，该受控电路系统的功能与上述实施例中 从积木内设置的受控电路系统的功能类似，不同的是，在各个受控积木定位的过程中，受控 积木内的受控电路系统可以通过与其连接的连接组中的第一电气接口向主控电路系统发 送信号，来表明受控积木与托板积木连接。这种情况下，在受控积木定位后，可以只上报受 控积木的身份标识即可。
[0162] 需要说明的是，上述实施例中连接组301中的物理接口 303的结构只要与受控积 木上物理接口的结构相匹配即可，图14中只是一个具体示例，并不限于图中突出的圆柱 体。
[0163] 另外，本实施例中各个受控积木之间可以不需要进行电气连接和物理连接，而只 是将各个受控积木连接到托板积木中的连接组301即可。
[0164] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储 介质可以包括：只读存储器（ROM)、随机存取存储器（RAM)、磁盘或光盘等。
[0165] 以上对本发明实施例所提供的智能积木系统及智能积木的控制方法进行了详细 介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明 只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本 发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应 理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1. 一种智能积木系统，其特征在于，包括多个积木，每一积木的至少一面上，设置有电 气接口，所述电气接口中包括数据通信接口，所述电气接口连接到所述积木内设置的电路 系统； 所述多个积木中包括：设置有主控电路系统的主积木，及多个设置有受控电路系统的 从积木； 在所述从积木内，与所述从积木的至少一面相对的位置设置有凹透镜，且每一面相对 的位置设置有至少一个凹透镜； 每个所述凹透镜上设置有一个图案，在每个凹透镜后设置有一个投影灯，所述投影灯 与从积木的受控电路系统的投影控制接口连接； 所述主控电路系统，用于通过所述数据通信接口向所述受控电路系统发送显示命令， 所述显示命令中包括从积木的身份标识和显示内容； 所述从积木中的第一积木的受控电路系统，用于接收所述显示命令，如果所述显示命 令中的身份标识与预置的第一积木的身份标识一致，且所述显示内容中包括所述第一积木 的显示图案，则通过所述投影控制接口控制与所述第一积木的显示图案一致的图案后设置 的投影灯发光。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于， 在所述从积木的某一面的内部设置有触控导电膜，在所述触控导电膜上设置有电极， 所述触控导电膜上的电极与所述受控电路系统连接； 所述受控电路系统，还用于感应所述触控导电膜上电极的电容变化，并根据电容变化 大于预置值的电极的信息得到用户触控指令发送给所述主控电路系统执行。
3. 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于， 在每一从积木中还包括：至少一组三色灯，所述三色灯中包括三个发出不同颜色光的 灯，其中：所述三色灯的公共连接端与所述从积木的受控电路系统的灯组控制接口连接，所 述三色灯中每一个灯的另一端分别与所述受控电路系统中的一个颜色控制接口连接； 所述第一积木的受控电路系统，还用于如果所述显示命令中的身份标识与预置的第 一积木的身份标识一致，且所述显示内容中包括所述第一积木中至少一组三色灯的显示颜 色，则通过灯组控制接口和颜色控制接口控制所述每组三色灯的显示颜色。
4. 如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于，所述多个积木中每一积木都包括 第一面和第二面，其中，在第一面的一个方向包括有多个第一电气接口；在第二面的多个方 向分别包括多个第二电气接口； 一个积木的第一电气接口与另一积木的第二电气接口之间 的对应接口进行电气连接；所述第一电气接口和第二电气接口中都包括数据通信接口； 所述第一积木的受控电路系统，还用于当接收到与所述第一积木相邻的第二积木传输 的已定位信号，确定所述第一积木与第二积木电气连接的方向信息，并通过所述数据通信 接口向所述主控电路系统上传所述第一积木的定位信息，所述定位信息中包括所述第一积 木与第二积木电气连接的方向信息； 所述主控电路系统，用于通过所述数据通信接口接收所述受控电路系统上传的定位信 息，根据所述第二积木的位置、所述定位信息及所述第一积木的属性信息，确定所述第一积 木的位置； 所述受控电路系统，还用于当向所述主控电路系统上传所述第一积木的定位信息后， 向所述第一积木相邻的第三积木输出已定位信号。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一积木的第一电气接口中还包括第 一时钟接口和第一方向接口； 所述受控电路系统，具体用于当向所述主控电路系统上传所述第一积木的定位信息 后，通过所述第一时钟接口输出低电平的已定位信号给所述第三积木； 所述受控电路系统，还用于当接收到所述第三积木通过第二电气接口中与所述第一积 木的第一方向接口电气连接的第二方向接口发出的握手脉冲信号；等待检测到所述第一积 木的第一方向接口为高电平，立即从所述第一方向接口输出低电平，用于通知所述第三积 木所述第一积木与第三积木的第二方向接口连接；并向所述主控电路系统发送注册询问信 号，所述注册询问信号用于向所述主控电路系统询问所述第三积木的受控电路系统是否能 上报定位信息；当接收到所述主控电路系统发送的同意注册信号，则停止从所述第一方向 接口输出低电平。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一积木的第二电气接口中还包括第 二时钟接口，且每个方向的第二电气接口中分别包括一个方向接口； 所述受控电路系统，具体用于当所述第二时钟接口接收所述第二积木传送的低电平 时，确定接收到所述第二积木传送的已定位信号；则通过各个方向的方向接口分别向所述 第二积木发出握手脉冲信号，当检测到其中的第三方向接口接收到所述第二积木传送的低 电平，然后变为高电平时，通过所述数据通信接口向所述主控电路系统上传的所述定位信 息中包括所述第三方向接口的信息，还包括所述第一积木的身份标识； 所述主控电路系统，还用于将所述第一积木的身份标识与位置信息对应地储存； 其中，所述第三方向接口接收到低电平然后变为高电平，是在所述主控电路系统同意 所述第一积木的受控电路系统上报所述定位信息后由第二积木传送的。
7. 如权利要求4至6任一项所述的系统，其特征在于，所述受控电路系统中设置有显示 缓存区； 所述主控电路系统，还用于在发送所述显示命令后，还发送开始显示的指令； 所述受控电路系统，具体用于当接收到所述显示命令后，将所述显示命令中包括的显 示内容缓存到所述显示缓存区，当接收到所述主控电路系统发送的所述开始显示的指令， 根据所述显示缓存区中的显示内容，执行控制所述三色灯的显示颜色和/或控制投影灯发 光的步骤； 其中，所述主控电路系统，还用于从所述主积木的一个时钟接口向多个从积木的受控 电路系统发送同步显示信号，所述同步显示信号用于指示所述多个从积木同步地显示图 案。
8. -种智能积木的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的智能 积木系统，所述方法包括： 所述主控电路系统通过所述数据通信接口向所述受控电路系统发送显示命令，所述显 示命令中包括所述从积木的身份标识和显示内容； 如果所述显示命令中包括的从积木的身份标识与受控电路系统预置的第一积木的身 份标识一致，且所述显示内容中包括所述第一积木的显示图案，所述第一积木受控电路系 统通过所述投影控制接口控制与所述第一积木的显示图案一致的图案后设置的投影灯发 光。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 如果所述显示命令中的身份标识与预置的第一积木的身份标识一致，且所述显示内容 中包括所述第一积木中至少一组三色灯的显示颜色，则所述第一积木的受控电路系统通过 灯组控制接口和颜色控制接口控制所述每组三色灯的显示颜色。
10. 如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述主控电路系统通过所述数据通信 接口向所述第一积木的所述受控电路系统发送显示命令之前，还包括： 当第一积木内设置的受控电路系统接收到与所述第一积木相邻的第二积木传输的已 定位信号，确定所述第一积木与第二积木电气连接的方向信息； 所述受控电路系统通过数据通信接口向所述主控电路系统上传所述第一积木的定位 信息，所述定位信息中包括所述第一积木与第二积木电气连接的方向信息； 所述主控电路系统根据所述第二积木的位置、所述定位信息及所述第一积木的属性信 息，确定所述第一积木的位置。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 当所述受控电路系统向所述主控电路系统上传所述第一积木的定位信息后，通过所述 第一时钟接口输出低电平的已定位信号给所述第三积木； 当所述受控电路系统接收到所述第三积木通过第二电气接口中与所述第一积木的第 一方向接口电气连接的第二方向接口发出的握手脉冲信号；等待检测到所述第一积木的第 一方向接口为高电平，立即从所述第一方向接口输出低电平，用于通知所述第三积木所述 第一积木与第三积木的第二方向接口连接；并向所述主控电路系统发送注册询问信号，所 述注册询问信号用于向所述主控电路系统询问所述第三积木的受控电路系统是否能上报 定位信息；当接收到所述主控电路系统发送的同意注册信号，则停止从所述第一方向接口 输出低电平。
12. 如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第一积木的第二电气接口中还 包括第二时钟接口，且每个方向的第二电气接口中分别包括一个方向接口； 当第一积木内设置的受控电路系统接收到与所述第一积木相邻的第二积木传输的已 定位信号，具体包括：当所述第一积木的第二时钟接口接收所述第二积木传送的低电平时， 所述受控电路系统确定接收到所述第二积木传送的已定位信号； 所述确定所述第一积木与第二积木电气连接的方向信息，具体包括：所述受控电路系 统通过各个方向的方向接口分别向所述第二积木发出握手脉冲信号，当检测到其中的第三 方向接口接收到所述第二积木传送的低电平，然后变为高电平时，确定所述第一积木与第 二积木电气连接的方向信息为所述第三方向接口的信息； 则通过所述数据通信接口向所述主控电路系统上传的所述定位信息中包括所述第三 方向接口的信息，还包括所述第一积木的身份标识； 其中，所述第三方向接口接收到低电平然后变为高电平，是在所述主控电路系统同意 所述第一积木的受控电路系统上报所述定位信息后由第二积木传送的。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述主控电路系统在发送所述显示命令后，发送开始显示的指令； 当所述受控电路系统接收到所述显示命令后，将所述显示命令中包括的显示内容缓存
【文档编号】A63H30/02GK104107554SQ201410373436
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】邓颢 申请人:深圳市智慧郎数码科技有限公司