专利名称：一种电子积木无线模块的制作方法
一种电子积木无线模块
技术领域：
本发明是关于电子领域。特别是关于一种电子积木的无线模块。背景技术：
现有的电子玩具各式各样，这些电子玩具通常包括一整块电路板，电路板上设置 各种电子元件，实现一定的电子功能。比如现在市场上越来越多的电子玩具都具有声音播 放的功能，能够播放出各种动听的音乐。这种带音乐播放功能的电子玩具，为提高音乐播放 的音量和效果，电路板上通常会设置对声音进行放大的功放单元。但目前的电子玩具，其电子部分均为一整块电路板，当电路板上某一个元件发生 故障时，则整个电路板均无法工作，则整个电子玩具即无法实现原有的电子功能，对于普通 用户来讲，只能将玩具丢弃，造成浪费。另外一方面，现有的电子玩具，均为固定形状和结构的玩具，用户在玩一段时间之 后就没有更多的兴趣。而现在越来越多的玩家喜欢自己动手制作各种各样的电子玩具，或 者对原有的电子玩具进行改装，现有的玩具大都是不可拆卸的，即使拆卸也很可能导致产 品无法恢复，而且拆卸之后也无法拼装成其他玩具。因此有必要提供一种可以很方便地相互拼装的电子玩具，一方面在电子玩具的某 一元件发生损坏时，可以仅替换该部分元件，减少浪费。另外一方面可以满足玩家自己动手 制作玩具或者改装玩具的需求。
发明内容本发明的目的在于提供一种电子积木无线模块，含有无线接收和发射功能，以方 便与其他同类型接口的单一功能性电子积木块通过导线连接，形成各式各样的玩具或系 统。本发明采用的技术方案是所述电子积木无线模块包括一块电路板和安装在电路板上的通讯插座、晶振单 元、无线芯片及天线，所述电路板为矩形，所述通讯插座设置在前述电路板的第一矩形边； 所述无线芯片和晶振单元设置于前述电路板中央；所述天线ANT印制在所述无线芯片和所 述晶振与前述第一矩形边相对的另外一条矩形边之间；所述通讯插座、晶振单元和天线的 导电端子与所述无线芯片的引脚电性连接实现对芯片的输入和输出，在电路板上设置有便 于将该电子积木无线模块固定于其他物体的穿孔。进一步地，所述无线芯片采用的是nRFMOl芯片。进一步地，所述通讯插座包括八个导电端子，所述导电端子经由导电线迹分别与 前述无线芯片的DATA、CLKl、DRl、CS、CE、POffERUP, GND、VCC引脚电性相连。进一步地，所述晶振单元负责给前述无线模块提供时钟信号，其包括两个电容、一 个电阻和一个晶振，其中两个电容接到所述晶振的两端，每个电容的另一端接地；所述电阻 与所述晶振并联；所述晶振的两端分别通过导电线迹与前述无线芯片的XCl和XC2电性相连。进一步地，所述电子积木无线模块还包括一个天线电路，前述天线经由该天线电 路与前述无线芯片的VDDPA、ANTl和ANT2引脚电性相连。进一步地，在与所述电路板第一矩形边相邻的两个矩形边附近各设置一个圆形穿 孔，位于前述两个矩形边中点连线上，以便于将所述电子积木无线模块固定于其它物体。进一步地，所述天线电路包括相互串联的第一电感、第二电感和第三电感，在第一 电感不与第二电感相连的一端连接有接地的第一电容和接地的第二电容；在第一电感与第 二电感相连的节点与地之间连接有第三电容，在第二电感与第三电感相连的节点与地之间 连接有第四电容，第三电感的另一端连接有一个由第五电容和第五电感组成的LC振荡电 路，第五电容和第五电感组成的LC振荡电路的另一端连接有第六电容，前述天线的一端与 第六电容的另一端相连；前述无线芯片的ANT2引脚与第二电感与第三电感相连的节点相 连；前述无线芯片的ANTl引脚与第一电感与第二电感相连的节点相连；前述无线芯片的 VDDPA引脚与第一电感不与第二电感相连的一端相连。进一步地，所述穿孔可以在与所述电路板第一矩形边相邻的两个矩形边的中点附 近，位于前述两个矩形边中点连线上；也可以位于所述矩形电路板四个角。进一步地，所述穿孔为圆形，也可以是正方形和其他多边形。进一步地，所述穿孔的数目可以是两个，也可以是四个。与现有技术相比，本发明的优点在于，所述的电子积木无线模块具有通讯插座，方 便利用带相对应插头的导线与其他单一性功能电子积木模块(例如控制积木块，麦克风 积木块、喇叭模块等)相连，以组成不同功能，不同用途的无线系统，另外本发明的电子积 木无线模块上设置有穿孔，可以方便地将电子积木无线模块安装固定于其他物件上，可以 方便用户拆卸拼装玩具，而且本发明的电子积木块也可很方便的用于教学实验。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 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。其中图1为本发明一种电子积木无线模块的优选实施方式的结构示意图。图2为本发明电子积木无线模块的无线芯片的引脚示意图。图3为通讯插座Jl与无线芯片之间的对应连接关系。图4为晶振单元与无线芯片之间的对应连接关系。图5为天线ANT经由天线电路与无线芯片的对应连接关系。图6为本发明电子积木无线模块的一个具体实施例的电路图。图7为本发明的电子积木无线模块与其他模块相互连接组成一个无线门铃发射 端的实施示意图。
具体实施方式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
4整地描述。很显然，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不脱离本发明本质和精神的情况下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明公开和保护的范围。请参照图1，其示出了本发明一种电子积木无线模块的优选实施方式的结构示意 图。如图所示，所述电子积木无线模块100包括一块矩形电路板11和安装在矩形电 路板11上的通讯插座J1、晶振Y1、无线芯片CHl及天线ANT。前述通讯插座Jl设置在前 述矩形电路板11第一矩形边，其包括绝缘本体和在绝缘本体内的导电端子；前述无线芯片 CHl和晶振Yl设置于所述矩形电路板11中央；所述天线ANT印制在无线芯片CHl和晶振 Yl与前述第一矩形边相对的另外一条矩形边之间。所述通讯插座J1、晶振Yl和天线ANT 的导电端子与所述无线芯片CHl的引脚电性连接实现对芯片的输入和输出。在与所述矩形电路板11第一矩形边相邻的两个矩形边附近各设置一个圆形穿孔 H1，位于前述两个矩形边中点连线上，以便于将所述电子积木无线模块固定于其它物体。在 其它实施例中，穿孔的位置可能在所述矩形电路板的四角；穿孔的形状可能是正方形或者 其他多边形而不是圆形；穿孔的数目可能为四个，总之以实现将所述电路板易于固定在其 他物体上即可。请参照图2至图6所示，其示出了本发明电子积木无线模块的无线芯片与各单元 的电路连接关系。其中各图中仅用框图示意各单元的形状，而仅用数字代表各单元中的端 子。请参阅图2所示，其显示了本发明电子积木无线模块的无线芯片的引脚示意图， 在本实施方式中，前述无线模块采用的是nRFMOl芯片，共包括对个引脚，依标号I-M分 另Ij是:CE, DR2, CLK2, D0UT2, CS, DRl, CLKl, DATA, DVDD, VSS, XC2, XCl, VDDPA, ΑΝΤΙ, ΑΝΤ2, VSSPA, VDD, VSS, IREF，VSS, VDD, VSS, POffUP, VDD引脚，鉴于该芯片的具体引脚，以及各引脚 的功能是熟悉该领域的普通技术人员所熟知的现有技术，本说明书不再一一解释该芯片的 各引脚的具体功能。请参阅图3，其示出了通讯插座Jl与无线芯片之间的对应连接关系。所述通讯插座Jl包括一个绝缘本体Jll和在绝缘本体内的八个导电端子(未示 出以数字代表)，所述导电端子1通过导电线迹与前述无线芯片的DATA引脚电性相连；所 述导电端子2通过导电线迹与前述无线芯片的CLKl引脚电性相连；所述导电端子3通过导 电线迹与前述无线芯片的DRl引脚电性相连；所述导电端子4通过导电线迹与前述无线芯 片的CS引脚电性相连；所述导电端子5通过导电线迹与前述无线芯片的CE引脚电性相连； 所述导电端子6通过导电线迹与前述无线芯片的P0WERUP弓丨脚电性相连；所述导电端子7 接地；所述导电端子8通过导电线迹与前述无线芯片的VCC引脚电性相连。在其他一些实施例中，所述通讯插座在电路板上的位置、其内部导电端子数目或 顺序可能有所不同。例如将通讯插座设置在其他矩形边；导电端子的顺序按照其他方式 排列等。请参阅图4，其示出了晶振单元与无线芯片之间的对应连接关系。图中所示是本发明电子积木无线模块一个具体实施例的局部电路图，即前述的晶 振单元的一个具体实施例的电路图，主要负责给前述无线芯片提供时钟信号，其中所示电路是一个晶振振荡电路，包括电容C11、电容C12、电阻R和晶振Y1，其中两个22PF的电容 Cll和C12接到晶振Yl的两端，每个电容的另一端接地；然后还有一个IM的电阻R与所述 晶振Yl并联。所述晶振Yl的两端分别通过导电线迹与前述无线芯片的XCl和)(C2电性相连。晶振Yl串联的两个电容是为了较少干扰，并上电阻是为了起到负载的作用，这样 可以减少晶振的功耗。在具体的工作时，晶振Yi每次振荡都会通过前述无线芯片的XCI和 XC2引脚输入给前述无线芯片外部时钟信号。请参阅图5，其示出了天线ANT经由天线电路与无线芯片的对应连接关系。所述天线ANT是印制在电路板上的长约22mm的PCB天线，所述天线ANT经由一个 天线电路与前述无线芯片的VDDPA、ANT1、ANT2引脚电性相连。在一个具体的实施例中，所 述天线电路包括相互串联的电感L1、L2以及L3，在Ll的一端与地之间连接有两个电容Cl、 C2 ；在电感Ll与电感L2相连的节点与地之间连接有电容C3，在电感L2与电感L3相连的 节点与地之间连接有电容C4，电容L3的另一端连接有一个由电容C5和电感L5组成的LC 振荡电路，电容C5和电感L5组成的LC振荡电路的另一端连接有一个电容C6。所述天线ANT的一端与电容C6的另一端相连；前述无线芯片的ANT2引脚与电感 L2与电感L3相连的节点相连；前述无线芯片的ANTl引脚与电感Ll与电感L2相连的节点 相连；前述无线芯片的VDDPA引脚与电感Ll的一端相连。其中各引脚通过电容接地主要是为了滤波，以消除噪声形成更纯净的信号。请继续参阅图6，其示出了本发明电子积木无线模块的一个具体实施例的电路图。如图所示，所述本发明电子积木无线模块在具体的实施例中，除了前述各单元与 无线芯片的连接情况外，所述通讯插座Jl的导电端子8通过导电线迹与三个VDD引脚并 联，并且通过两个电容Cl和C2接地，以利于提供更稳定的电源；其中无线芯片的IREF引脚 通过2 的电阻Rl接地，用来提供模数转换时的参考电压；其中无线芯片的DVDD引脚通过 33NF的电容C9接地。在具体的一个应用实施例中，用户可以通过前述无线芯片上的POWERUP、CE和CS 引脚上的信号变化对本发明电子积木无线模块进行工作模式配置；通过前述无线芯片上的 DR引脚上信号电平置高通知给前述无线芯片相关数据信号；通过前述无线芯片上的CLK引 脚接收数据时钟输入输出；通过DATA引脚接收数据的输入输出。对于具体的引用细节，是 熟悉该领域的普通技术人员所熟知的现有技术，本说明书不再一一累述。图7，其示出了本发明的电子积木无线模块与其他模块相互连接组成一个无线门 铃发射端的实施示意图。如图所示，所述无线门铃发射端由电子积木按钮模块、电子积木控制模块、本发明 电子积木无线模块和电源模块构成。在具体实施时，用户使用带插头的导线，将其一端插入本发明电子积木无线模块 的通讯插座J1，另一端插入电子积木控制模块的插座J7 ；使用带插头的导线，将其一端插 入电子积木控制模块的电源插座J8，另一端与一个带有两节AA电池的电池模块连接，即可 对整个系统进行供电；使用带插头的导线，将其一端插入电子积木控制模块的插座J6，另 一端与电子积木按钮模块相连。前述四个模块相连则即可形成一个无线门铃发射端。电子积木按钮模块在被按动时产生按钮信号，经过电子积木控制模块的插座J6输入控制模块，电子积木控制模块对信号处理后经插座J7输出信号给本发明电子积木无 线模块。通过在所述电子积木控制模块上控制拨码开关的按钮，则可以实现调节本发明电 子积木无线模块上发出的无线信号。本发明电子积木无线模块其电路板上开设有开孔，可以很方便地将该模块固定于 其他物件上。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式
。需要指出的是，熟悉该领域的 技术人员对本发明的具体实施方式
所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。 相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式
。
权利要求
1 .一种电子积木无线模块，其特征在于，其包括一块电路板和安装在电路板上的通 讯插座、晶振单元、无线芯片及天线，所述电路板为矩形，所述通讯插座设置在前述电路板 的第一矩形边；所述无线芯片和晶振单元设置于前述电路板中央；所述天线ANT印制在所 述无线芯片和所述晶振单元与前述第一矩形边相对的另外一条矩形边之间；所述通讯插 座、晶振单元和天线的导电端子与所述无线芯片的引脚电性连接实现对芯片的输入和输 出，在电路板上设置有便于将该电子积木无线模块固定于其他物体的穿孔。
2.根据权利要求1所述的电子积木无线模块，其特征在于所述无线芯片采用的是 nRF2401 芯片。
3.根据权利要求2所述的电子积木无线模块，其特征在于所述通讯插座包括八个 导电端子，所述导电端子经由导电线迹分别与前述无线芯片的DATA、CLKU DRU CS、CE、 POffERUP、GND、VCC引脚电性相连。
4.根据权利要求2所述的电子积木无线模块，其特征在于所述晶振单元负责给前述 无线模块提供时钟信号，其包括两个电容、一个电阻和一个晶振，其中两个电容接到所述晶 振的两端，每个电容的另一端接地；所述电阻与所述晶振并联；所述晶振的两端分别通过 导电线迹与前述无线芯片的XCl和W2电性相连。
5.根据权利要求2所述的电子积木无线模块，其特征在于所述电子积木无线模块还 包括一个天线电路，前述天线经由该天线电路与前述无线芯片的VDDPA、ANTl和ANT2引脚 电性相连。
6.根据权利要求5所述的电子积木无线模块，其特征在于所述天线电路包括相互串 联的第一电感、第二电感和第三电感，在第一电感不与第二电感相连的一端连接有接地的 第一电容和接地的第二电容；在第一电感与第二电感相连的节点与地之间连接有第三电 容，在第二电感与第三电感相连的节点与地之间连接有第四电容，第三电感的另一端连接 有一个由第五电容和第五电感组成的LC振荡电路，第五电容和第五电感组成的LC振荡电 路的另一端连接有第六电容，前述天线的一端与第六电容的另一端相连；前述无线芯片的 ANT2引脚与第二电感与第三电感相连的节点相连；前述无线芯片的ANTl引脚与第一电感 与第二电感相连的节点相连；前述无线芯片的VDDPA引脚与第一电感不与第二电感相连的 一端相连。
7.根据权利要求1所述的电子积木无线模块，其特征在于所述穿孔可以在与所述电 路板第一矩形边相邻的两个矩形边的中点附近，位于前述两个矩形边中点连线上；也可以 位于所述矩形电路板四个角。
8.根据权利要求1所述的电子积木无线模块，其特征在于所述穿孔为圆形，也可以是 正方形和其他多边形。
9.根据权利要求1所述的电子积木无线模块，其特征在于所述穿孔的数目可以是两 个，也可以是四个。
全文摘要
本发明揭露了一种电子积木无线模块，其包括一块电路板和安装在电路板上的通讯插座、晶振单元、无线芯片及天线，所述电路板为矩形，前述通讯插座设置在前述电路板第一矩形边；前述无线芯片和晶振单元设置于所述电路板中央；所述天线ANT印制在所述无线芯片和所述晶振单元与前述第一矩形边相对的另外一条矩形边之间；所述通讯插座、晶振单元和天线的导电端子与所述无线芯片的引脚电性连接实现对芯片的输入和输出，在电路板上设置有便于将该电子积木无线模块固定于其他物体的穿孔。优点在于，所述的电子积木无线模块具有通讯插座，方便利用带相对应插头的导线与其他单一性功能电子积木模块相连，以组成不同功能，不同用途的无线系统。
文档编号A63H33/26GK102130372SQ20101010176
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者徐志强, 曹伟勋, 梁正辉 申请人:无锡爱睿芯电子有限公司