多功能电子积木模块的制作方法

本发明涉及电子积木技术领域，特别涉及一种多功能电子积木模块。

背景技术：

目前，随着当今社会科学技术的发展，科学与人们的日常生活联系越来越紧密。人类在通过高科技产品便捷生活的同时也力图使它们变得更加人性化，“拟人化”的科技产品也越来越受到人们的推崇。

积木作为儿童启蒙学习的益智类玩具，已经得到了众多家长的广泛认可。传统积木拼接之后，无法实现人机交互体验，因此电子积木应运而生。

为了增强趣味性，现在就提出了一种电子积木系统，包括多个相连的电子积木模块、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；

每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板和选择性固定设置于线路板侧边的第一电连接器或/和第二电连接器；电子积木模块可以是第二电连接器与线路板的组合，可以是第一电连接器和线路板的组合，也可以是第二电连接器、第一电连接器和线路板的组合，根据每个积木模块的功能作用来决定组合方式。

所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路；四条信号线路即能实现现有三条信号线路的传输功能，又能满足更多功能电路信号传输的需要；相应地，在所述第一电连接器和所述第二电连接器设置有四个导电端子，分别是正电源端、负电源端和两个数据信号端；三条信号线路能完成信号传递的功能模块，电子积木模块第二电连接器与第一电连接器内部直接连接。

电子积木模块为设有单一功能电路的电路板，每一块电路板设有两路基本的供电线路VCC和GND，用于电路板的供电，另外，电路板上集成设置有两路用于信号传输的数据信号线路SIGA和SIGD，主要用于传输控制信号，多个电子积木模块上的功能电路用于处理数据信号线路输出的信号，使经过该模块后的信号具有该模块的特性。电源通过正电源线路和负电源线路传输到下一级电子积木模块中，信号源通过数据信号线路传输到下一级电子积木模块，经过该级电子积木模块后的信号具有该电子积木模块的功能特性。下一级电子积木模块上可以依次级联多个电子积木模块，进行多个功能叠加，同时根据电子积木系统拼接的功能需要，可以对各电子积木模块的位置进行调换，实现随意拼接。

所述电子积木系统中包括一用于实现多路模块连接的转换连接模块，转换连接模块上设置有一个插头和至少两个第二电连接器或一个第二电连接器和至少两个第一电连接器；第一电连接器和第二电连接器通过线路板上的电源正极线路、电源负极线路、数据信号线路和模拟信号线路相连；所述转换连接模块上设置有电压跟随电路。

所述转换连接模块上设置有一个第一电连接器和三个第二电连接器或一个第二电连接器和三个第一电连接器；四通的转换连接模块，使一个输入信号转换成三个输出信号，便于系统功能的扩展。

所述电子积木系统还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，多个电子积木模块与所述编程模块级联。

所述编程模块包括单片机芯片、电源、USB串口驱动芯片和信号指示灯。

所述编程模块还包括一ICSP，其与单片机芯片直接连接。

所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，电压跟随电路接收数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种；每一个电子积木模块上的功能电路为单一功能电路，其中外部信号采集电路用于采集外面信号，为传感类器件及其电路，信号处理电路用于控制及处理各级联模块中的信号，使传输的信号具有变化，信号执行电路是用于输出信号及反馈。所述电源及信号发生模块设有电源和信号源。

所述外部信号采集电路为传感器电路、麦克风电路、重力加速度电路、电容触摸电路、倾斜角电路中的一种，信号处理电路为调频电路、调幅电路、延时电路、定时电路、触发电路、信号发生电路、信号传递电路和信号接收电路中的一种，信号执行电路为LED灯电路、蜂鸣器电路、扬声器电路、振动器电路、电机控制电路、继电器开关电路、显示屏电路、打印机电路、四位数码管电路中的一种。

所述电子积木系统还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，多个电子积木模块与所述编程模块级联；所述编程模块包括单片机芯片、电源、USB串口驱动芯片、ICSP和信号指示灯；所述编程模块还包括单片机芯片I/O端口扩展电路部分，在有限的端口不够用时，通过端口扩展来实现更多功能；所述编程模块通过USB串口驱动芯片连接PC的上位机，实现单片机芯片程序的烧写；所述编程模块可脱机或在线使用，通过编程控制功能电路的发生，可根据自己想法编程实现对积木模块的控制。

该编程模块可通过编程控制声音传感器在接收到持续或间断声音时报警；可以控制LED灯持续亮、间断闪烁或亮度渐变；可以控制蜂鸣器持续发声或间断发生或者播放音乐。在多个电子积木模块级联状态，例如电子积木模块是由触控按钮电路和电机控制电路连接，可以在触动按钮一次时电机不工作，两次时工作；电子积木模块是由延时电路和电机控制电路连接，可以控制延时电路5s或10s或20s后连接启动电机；这一切都可以通过编程实现，简单的编程来实现孩子们的创意，增加趣味性。

但是在实际运用中，所述电路板上设置有四路信号线路，分别是电源正极线路、电源负极线路、两路数据信号线路，这样对于信号传递而言就无法完成更多的电源或者数据信号的共同传输。

另外，单纯只能构建电子积木的架构使得无法满足多元化的搭建普通积木的要求，使得功能性不强。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种多功能电子积木模块，有效避免了现有技术中无法完成更多的电源或者数据信号的共同传输、无法满足多元化的搭建普通积木的要求使得功能性不强的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种多功能电子积木模块的解决方案，具体如下：

一种多功能电子积木模块，包括：多个相连的电子积木模块1、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；

每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板2和固定设置于线路板侧边的N组第一电连接器3和N组第二电连接器4；电子积木模块之间就通过第一电连接器或第二电连接器相连接；

所述电路板上设置有N组信号线路，分别是第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路，其中第i组信号线路包括第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路；

所述N组第一电连接器分别是第一组第一电连接器、第二组第一电连接器…第i组第一电连接器…第N组第一电连接器，所述N组第二电连接器分别是第一组第二电连接器、第二组第二电连接器…第i组第二电连接器…第N组第二电连接器，所述第一组第一电连接器、第二组第一电连接器…第i组第一电连接器…第N组第一电连接器分别同所述第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路一一对应，所述第一组第二电连接器、第二组第二电连接器…第i组第二电连接器…第N组第二电连接器也分别同所述第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路一一对应；

所述第i组第一电连接器上设置着四个导电端子，分别是第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端；所述第i组第二电连接器上设置着四个导电端子，分别是第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端；电子积木模块之间通过一个电子积木模块的第i组第一电连接器与另一个电子积木模块的第i组第二电连接器连接在一起；

另外所述第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；

所述第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；

所述第i组第一电连接器中的第一电连接器数量为一个以上；

所述第i组第二电连接器中的第二电连接器数量为一个以上；

其中N为大于等于2的正整数，i为大于等于N的正整数；

所述多功能电子积木模块还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，所述多个电子积木模块与所述编程模块级联；

所述编程模块包括单片机芯片和USB串口驱动芯片；

所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，所述电压跟随电路接收第i组信号线路的第一路数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到第i组信号线路的第一路数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种；

所述电源及信号发生模块的数量为N个，分别为第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块，其中第i电源及信号发生模块设有第i电源及信号发生模块的电源和第i电源及信号发生模块的信号源；

一个电子积木模块的第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路用来分别同第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块相连接；其中所述第i组信号线路的的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路以及第i组信号线路的第一路数据信号线路分别同所述第i电源及信号发生模块的电源的正极、第i电源及信号发生模块的电源的负极以及第i电源及信号发生模块的信号源相连接；

环绕每个所述电子积木模块的电路板并同该电路板一体化相连接或卡接的是片状连接板5，所述片状连接板5包括有两个相互平行的第一板状体7，所述两个相互平行的第一板状体7上均各自开有均匀分布的若干插孔6，所述两个相互平行的板状体7相对的一端通过第二板状体8相连接，所述第二板状体8上也开有均匀分布的若干通孔10，每个所述第一板状体7的两端均设置有平板9，所述平板9上均匀分布有四个以上的通孔10，所述插孔6用来连接普通积木，所述普通积木包括带有柱状凸起的积木本体，所述柱状凸起同插孔6相契合，所述积木本体的柱状凸起用来同所述插孔6相连接；

所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离。

本发明通过N组第一电连接器3和N组第二电连接器4就能够实现电子积木模块之间的连接，具体实现方式是电子积木模块之间通过一个电子积木模块的第i组第一电连接器与另一个电子积木模块的第i组第二电连接器连接在一起就能够实现电子积木模块直接的连接功能；

另外电路板的所述第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；所述第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；这样一一对应的连接关系，就实现了第一电连接器、第二电连接器同信号线路的连通，这样再结合着一个电子积木模块的第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路用来分别同第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块相连接；其中所述第i组信号线路的的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路以及第i组信号线路的第一路数据信号线路分别同所述第i电源及信号发生模块的电源的正极、第i电源及信号发生模块的电源的负极以及第i电源及信号发生模块的信号源相连接；这样在电源及信号发生模块的电源和信号源工作时，实现电路连通，让电源和信号源的信号从连通的电路中编程模块中进行处理。这样就达到了更多的电源或者数据信号的共同传输的目的；

还有就是环绕每个所述电子积木模块的电路板并同该电路板一体化相连接的是片状连接板5，所述片状连接板5包括有两个相互平行的第一板状体7，所述两个相互平行的第一板状体7上均各自开有均匀分布的若干插孔6，所述两个相互平行的板状体7相对的一端通过第二板状体8相连接，所述第二板状体8上也开有均匀分布的若干插孔6，每个所述第一板状体7的两端均设置有平板9，所述平板9上均匀分布有四个以上的通孔10，所述插孔6用来连接普通积木，所述普通积木包括带有柱状凸起的积木本体，所述柱状凸起同插孔6相契合，所述积木本体的柱状凸起用来同所述插孔6相连接；在所述平板上还开设有通孔，所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离，这样普通积木的柱状凸起就能同所述插孔相连接，实现普通积木的搭建功能，由此完成了多元化的积木搭建的功能，增强了趣味性。所述插孔也可安装螺丝与金属件配合搭建作品，以及在插孔中安装亚克力或者木板等来进行固定。在所述电路板上还开设有通孔可以更便捷的使用鳄鱼夹之类的导线穿过该通孔连接外部电气电路。而且所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离，可以避免一些短路现象。

附图说明

图1为本发明的多功能电子积木模块的示意图；

图2为本发明电子积木模块的连接示意图。

图3为本发明第i组第一电连接器的连接示意图。

图4为本发明第i组第二电连接器的连接示意图。

图5为本发明编程模块的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步地说明。

根据附图1-图5可知，本发明的多功能电子积木模块，包括：多个相连的电子积木模块1、电源及信号发生模块，多个电子积木模块与电源及信号发生模块级联；

每个电子积木模块包括设有功能电路的电路板2和固定设置于线路板侧边的N组第一电连接器3和N组第二电连接器4；电子积木模块之间就通过第一电连接器或第二电连接器相连接；

所述电路板上设置有N组信号线路，分别是第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路，其中第i组信号线路包括第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路；

所述N组第一电连接器分别是第一组第一电连接器、第二组第一电连接器…第i组第一电连接器…第N组第一电连接器，所述N组第二电连接器分别是第一组第二电连接器、第二组第二电连接器…第i组第二电连接器…第N组第二电连接器，所述第一组第一电连接器、第二组第一电连接器…第i组第一电连接器…第N组第一电连接器分别同所述第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路一一对应，所述第一组第二电连接器、第二组第二电连接器…第i组第二电连接器…第N组第二电连接器也分别同所述第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路一一对应；

所述第i组第一电连接器上设置着四个导电端子，分别是第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端；所述第i组第二电连接器上设置着四个导电端子，分别是第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端；电子积木模块之间通过一个电子积木模块的第i组第一电连接器与另一个电子积木模块的第i组第二电连接器连接在一起；

另外所述第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；

所述第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；

所述第i组第一电连接器中的第一电连接器数量为一个以上；

所述第i组第二电连接器中的第二电连接器数量为一个以上；

其中N为大于等于2的正整数，i为大于等于N的正整数；

所述多功能电子积木模块还包括一编程控制所述功能电路发生的编程模块，所述多个电子积木模块与所述编程模块级联；

所述编程模块包括单片机芯片和USB串口驱动芯片；

所述电路板上设有电压跟随电路和与电压跟随电路相连的功能电路，所述电压跟随电路接收第i组信号线路的第一路数据信号线路输入端的信号，功能电路输出处理后的信号到第i组信号线路的第一路数据信号线路的输出端，功能电路为外部信号采集电路、信号处理电路和信号执行电路中的一种；

所述电源及信号发生模块的数量为N个，分别为第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块，其中第i电源及信号发生模块设有第i电源及信号发生模块的电源和第i电源及信号发生模块的信号源；

一个电子积木模块的第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路用来分别同第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块相连接；其中所述第i组信号线路的的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路以及第i组信号线路的第一路数据信号线路分别同所述第i电源及信号发生模块的电源的正极、第i电源及信号发生模块的电源的负极以及第i电源及信号发生模块的信号源相连接；

环绕每个所述电子积木模块的电路板并同该电路板一体化相连接或卡接的是片状连接板5，所述片状连接板5包括有两个相互平行的第一板状体7，所述两个相互平行的第一板状体7上均各自开有均匀分布的若干插孔6，所述两个相互平行的板状体7相对的一端通过第二板状体8相连接，所述第二板状体8上也开有均匀分布的若干通孔10，每个所述第一板状体7的两端均设置有平板9，所述平板9上均匀分布有四个以上的通孔10，所述插孔6用来连接普通积木，所述普通积木包括带有柱状凸起的积木本体，所述柱状凸起同插孔6相契合，所述积木本体的柱状凸起用来同所述插孔6相连接；

所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离。

所述普通积木为乐高积木。

所述电路板的高度和长度分别为L个乐高单位和M个乐高单位，所述L和M均为大于2的正整数。

所述电路板为去掉信号使能模块或者信号终端模块的电路板，所述电路板含有自带的信号自动反馈电路，这样就能进一步降低电路板的体积，可用空间增大。

所述编程模块通过USB串口驱动芯片连接PC的上位机，所述上位机与云服务器相连接，这样进一步能实现远程传输。

本发明通过N组第一电连接器3和N组第二电连接器4就能够实现电子积木模块之间的连接，具体实现方式是电子积木模块之间通过一个电子积木模块的第i组第一电连接器与另一个电子积木模块的第i组第二电连接器连接在一起就能够实现电子积木模块直接的连接功能；

另外电路板的所述第i组第一电连接器的正电源端、第i组第一电连接器的负电源端、第i组第一电连接器的第一数据信号端和第i组第一电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；所述第i组第二电连接器的正电源端、第i组第二电连接器的负电源端、第i组第二电连接器的第一数据信号端和第i组第二电连接器的第二数据信号端分别同所述第i组信号线路的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路、第i组信号线路的第一路数据信号线路以及第i组信号线路的第二路数据信号线路相连接；这样一一对应的连接关系，就实现了第一电连接器、第二电连接器同信号线路的连通，这样再结合着一个电子积木模块的第一组信号线路、第二组信号线路…第i组信号线路…第N组信号线路用来分别同第一电源及信号发生模块、第二电源及信号发生模块…第i电源及信号发生模块…第N电源及信号发生模块相连接；其中所述第i组信号线路的的电源正极线路、第i组信号线路的电源负极线路以及第i组信号线路的第一路数据信号线路分别同所述第i电源及信号发生模块的电源的正极、第i电源及信号发生模块的电源的负极以及第i电源及信号发生模块的信号源相连接；这样在电源及信号发生模块的电源和信号源工作时，实现电路连通，让电源和信号源的信号从连通的电路中编程模块中进行处理。这样就达到了更多的电源或者数据信号的共同传输的目的；

还有就是环绕每个所述电子积木模块的电路板并同该电路板一体化相连接的是片状连接板5，所述片状连接板5包括有两个相互平行的第一板状体7，所述两个相互平行的第一板状体7上均各自开有均匀分布的若干插孔6，所述两个相互平行的板状体7相对的一端通过第二板状体8相连接，所述第二板状体8上也开有均匀分布的若干插孔6，每个所述第一板状体7的两端均设置有平板9，所述平板9上均匀分布有四个以上的通孔10，所述插孔6用来连接普通积木，所述普通积木包括带有柱状凸起的积木本体，所述柱状凸起同插孔6相契合，所述积木本体的柱状凸起用来同所述插孔6相连接；在所述电路板上还开设有通孔，所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离，这样普通积木的柱状凸起就能同所述插孔相连接，实现普通积木的搭建功能，由此完成了多元化的积木搭建的功能，增强了趣味性。所述插孔也可安装螺丝与金属件配合搭建作品，以及在插孔中安装亚克力或者木板等来进行固定。在所述平板上还开设有通孔可以更便捷的使用鳄鱼夹之类的导线穿过该通孔连接外部电气电路。而且所述通孔的中心线同插孔6的中心线保持有间隔距离，可以避免一些短路现象。

所述第i组信号线路处于工作状态下兼容三路信号数据传输，第i组信号线路的第二路数据信号线路处于悬空状态。

以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。