幼儿智能积木编程遥控器pdf

　　本实用新型的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于：包括控制器，以及与控制器分别连接的外部晶振电路、复位按键电路、芯片模式选择开关电路、程序调试口电路、电源滤波电路、JDY‑40无线模块电路、编程模块触点电路、启动按键电路。本实用新型的有益效果是，本幼儿智能积木编程遥控器可以实现远程组合编程模块逻辑，远程控制智能积木编程控制器执行相应的动作，编程模块逻辑运行状态指示等功能，方便幼儿观察。增强幼儿对顺序逻辑及条件的理解，增加趣味性与可玩性。该控制器可以通过启动按键控制是否开始执行组合完的编程模块。

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 210229139 U (45)授权公告日 2020.04.03 (21)申请号 9.5 (22)申请日 2019.06.03 (73)专利权人 山东艾克瑞特教育咨询有限公司 地址 250014 山东省济南市市中区玉函路 156号 (72)发明人 张祖平 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 张贵宾 (51)Int.Cl. A63H 30/04(2006.01) A63H 33/04(2006.01) 权利要求书2页 说明书4页 附图9页 (54)实用新型名称 幼儿智能积木编程遥控器 (57)摘要 本实用新型的幼儿智能积木编程遥控器，其 特征在于：包括控制器，以及与控制器分别连接 的外部晶振电路、复位按键电路、芯片模式选择 开关电路、程序调试口电路、电源滤波电路、JDY- 40无线模块电路、编程模块触点电路、启动按键 电路。本实用新型的有益效果是，本幼儿智能积 木编程遥控器可以实现远程组合编程模块逻辑， 远程控制智能积木编程控制器执行相应的动作， 编程模块逻辑运行状态指示等功能，方便幼儿观 察。增强幼儿对顺序逻辑及条件的理解，增加趣 味性与可玩性。该控制器可以通过启动按键控制 是否开始执行组合完的编程模块。 U 9 3 1 9 2 2 0 1 2 N C CN 210229139 U 权利要求书 1/2页 1.一种幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于：包括控制器，以及与控制器分别连接的 外部晶振电路、复位按键电路、芯片模式选择开关电路、程序调试口电路、电源滤波电路、 JDY-40无线模块电路、编程模块触点电路、启动按键电路。 2.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于：控制器还连接Type-C 接口电路，Type-C接口电路连接充电保护电路、稳压电路。 3.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于：有一锂电池保护电 路，其一端接电池接线端子，另一端连接控制器。 4.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： 控制器采用STM32F103RET6 单片机。 5.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： STM32F103RET6 单片机，1号引脚VBAT为电源输入引脚，5，6号引脚为芯片外部晶振引 脚，连接外部晶振电路；8，9，10，11号引脚PC0-PC3为编程模块信号传输口，连接编程模块触 点电路；12号引脚接地；13号引脚接电源滤波电路的VDDA；14号引脚PA0，15号引脚PA1，16号 引脚PA2，17号引脚PA3都是编程模块信号传输口，连接编程模块触点电路；18号引脚接地， 19号引脚接3.3V电压；20，21，22，23，24，25，26，27号引脚都是编程模块信号传输口，连接编 程模块触点电路；28号引脚为boot1引脚，连接芯片模式选择开关电路，用来切换芯片模式； 31号引脚接GND，32号引脚接3.3V电压；33号引脚接JDY-40模块电路的SET引脚，用于设定 JDY-40模块模式；34号引脚接JDY-40模块电路的CS引脚，用于设定JDY-40模块的片选功能； 41号PA8引脚为启动按键引脚，连接启动按键电路，低电平时启动逻辑运行；42，43号引脚为 串口通信端口，用来调试程序；44号引脚和45号引脚为USB数据传输线，接至Type-C接口电 路；46为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；47号引脚接GND，48号引脚接3.3V电压； 49，50，55，56引脚为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；60号引脚为BOOT0，连接芯 片模式选择开关电路，用来用来切换芯片模式；63号引脚接GND，64号引脚接3.3V电压。 6.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： STM32外部晶振电路：此部分电路为SYM32控制器提供外部晶振信号，包括8M晶振Y1，晶 振Y1两端连接两个22pF滤波电容C1,C2，晶振两端并有一个1M的电阻R1，使电路更加稳定； 复位按钮电路：按键S1与电容C3并联，然后串联电阻R2，电阻R2连接控制器，电阻R2是 一枚10K  的上拉电阻，当按键s1断开时，RESET端为高电平，当S1按下时，为低电平，从而使 芯片复位； 芯片模式选择开关：选择开关S2分别经电阻R5、电阻R6连接控制器的BOOT0、BOOT1，选 择开关S2为2P的拨码开关，BOOT1=x BOOT0=0时，正常工作模式，BOOT1=1 BOOT0=1 从内置 SRAM启动，这种模式可以用于调试。 7.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： 程序调试口电路：该部分用于STM芯片程序的调试；J TCK接一个的下拉电阻R11，下拉 电阻接地，其余每一根线上都有一个上拉电阻,上拉电阻连接电源； 充电保护电路：该部分电路使用一颗TP4056A线性锂电池采用恒定电流/恒定电压线性 充电器，带有电池正负极反接保护、输入电源正负极反接保护功能；电路中LIGHT1和LIGHT2 是两个LED灯，由TP4056的7号和6号引脚控制；正在充电时LED灯LIGHT1亮，LED灯LIGHT2灭； 充电完成时LED灯LIGHT1灭，LED灯LIGHT2亮；VBUS端为5V电源输入，来自Type-C接口；1号和 2 2 CN 210229139 U 权利要求书 2/2页 3号引脚接地，2号通过一个1.2K的电阻R15接地；5号引脚接电池正极；8号引脚接5V输入； 锂电池保护电路：包括相互连接的dw01芯片和8205A芯片，DW01的1脚、3脚分别连接 8205A的5脚、4脚，DW01的5脚、6脚连接电池接线脚也连接电池接线所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： 3.3V稳压电路：该部分使用REG1117-3.3V芯片，VBUS供电经过保险丝后接至REG芯片的 VIN端，VOUT为3.3V输出，经过滤波电容C10，C11供系统使用；电源指示灯LIGHT3连接VOUT 脚，供电正常时亮； Type-C接口电路：引出Type-C接口中的USB D-和USB D+，接至STM32主控芯片，同时 VBUS 5V电源也是从Type-C接口中引出； JDY-40模块电路：JDY-40模块是一款2.4G无线通信模块，能够实现串口透传功能； STM32的RXD2、TX D2、SET、CS接至JDY-40模块的RX D2、TX D2、SET、CS；模块供电采用VCC和 GND供电，并联一个C20  104滤波电容。 9.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： 启动按键电路：启动按键接口T12连接STM32控制器的41号PA8引脚，PA8通过一个上拉 电阻R23拉高至高电平，当按键按下时，PA8接口编程低电平，发出启动信号。 10.根据权利要求1所述的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于： 编程模块触点电路：该幼儿智能积木编程遥控器预留了若干个编程模块的位置，支持 由若干个编程模块组合成的逻辑，这若干个位置每个位置都由4个触点构成，分别由正极， 负极，模块识别类型识别位，模块数值传送位共4个位组成。 3 3 CN 210229139 U 说明书 1/4页 幼儿智能积木编程遥控器 技术领域 [0001] 本发明涉及儿童玩具职能积木技术领域，具体为一种幼儿智能积木编程遥控器。 背景技术 [0002] 目前市面上现有的适用幼儿的积木，大部分只具有物理拼插连接，摆放或堆积成 某个形状物体的功能，只具有让幼儿了解和学习结构方面的知识的功能，并不具有让幼儿 学习编程的功能，并且常规的拼插积木样式单一，没有各种新奇的电子模块及能自主运动 的马达等积木块，也不能实现无线遥控编程的功能，本幼儿智能积木编程遥控器可以解决 上述现有产品的不足。 [0003] 而且，市场上的很多拼插式的电子积木，不具备无线通信功能，只能支持单路编程 模块输入和单路编程模块输出，不能实现多个编程模块同时输入和输出的功能。现有的大 部分电子积木都只具有物理连接控制功能，不能实现远程无线的连接控制，不能实现逻辑 模块的组合，不能按照使用者指定的逻辑顺序执行摆放好的程序块。 发明内容 [0004] 本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便的幼儿智 能积木编程遥控器。 [0005] 本实用新型是通过如下技术方案实现的： [0006] 本实用新型的幼儿智能积木编程遥控器，其特征在于：包括控制器，以及与控制器 分别连接的外部晶振电路、复位按键电路、芯片模式选择开关电路、程序调试口电路、电源 滤波电路、JDY-40无线模块电路、编程模块触点电路、启动按键电路。 [0007] 控制器还连接Type-C接口电路，Type-C接口电路连接充电保护电路、稳压电路。 [0008] 有一锂电池保护电路，其一端接电池接线端子，另一端连接控制器。 [0009] 控制器采用STM32F103RET6 单片机。 [0010] STM32F103RET6 单片机，1号引脚VBAT为电源输入引脚，5，6号引脚为芯片外部晶 振引脚，连接外部晶振电路；8，9，10，11号引脚PC0-PC3为编程模块信号传输口，连接编程模 块触点电路；12号引脚接地；13号引脚接电源滤波电路的VDDA；14号引脚PA0，15号引脚PA1， 16号引脚PA2，17号引脚PA3都是编程模块信号传输口，连接编程模块触点电路；18号引脚接 地，19号引脚接3.3V电压；20，21，22，23，24，25，26，27号引脚都是编程模块信号传输口，连 接编程模块触点电路；28号引脚为boot1引脚，连接芯片模式选择开关电路，用来切换芯片 模式；31号引脚接GND，32号引脚接3.3V电压；33号引脚接JDY-40模块电路的SET引脚，用于 设定JDY-40模块模式；34号引脚接JDY-40模块电路的CS引脚，用于设定JDY-40模块的片选 功能；41号PA8引脚为启动按键引脚，连接启动按键电路，低电平时启动逻辑运行；42，43号 引脚为串口通信端口，用来调试程序；44号引脚和45号引脚为USB数据传输线，接至Type-C 接口电路；46为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；47号引脚接GND，48号引脚接 3.3V电压；49，50，55，56引脚为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；60号引脚为 4 4 CN 210229139 U 说明书 2/4页 BOOT0，连接芯片模式选择开关电路，用来用来切换芯片模式；63号引脚接GND，64号引脚接 3.3V电压。 [0011] 本实用新型的有益效果是，本幼儿智能积木编程遥控器可以实现远程组合编程模 块逻辑，远程控制智能积木编程控制器执行相应的动作，编程模块逻辑运行状态指示等功 能，方便幼儿观察。增强幼儿对顺序逻辑及条件的理解，增加趣味性与可玩性。该控制器可 以通过启动按键控制是否开始执行组合完的编程模块。该遥控器中编程模块与幼儿智能积 木编程遥控器通信的方式。 [0012] 本方案具有8个编程模块位置空间，最多可支持8个编程模块组合成的逻辑，排列 好的编程模块可以按顺序依次运行。通过IO端口的模拟量值识别不同的编程模块，通过模 拟量值控制信号收发状态及传送传感器值，并且可以指示当前编程模块逻辑运行状态。 附图说明 [0013] 图1为本实用新型的结构框图示意图。 [0014] 图2为控制器，图3为外部晶振电路，图4为复位按键电路，图5为芯片模式选择开关 电路，图6为程序调试口电路，图7为电源滤波电路，图8为JDY-40模块电路，图9为编程模块 触点电路，图10为Type-C接口电路，图11为锂电池保护电路，图12为电池接线为启动按键电路。 具体实施方式 [0015] 附图为本实用新型的一种具体实施例。 [0016] 本实用新型的幼儿智能积木编程遥控器，包括控制器，以及与控制器分别连接的 外部晶振电路、复位按键电路、芯片模式选择开关电路、程序调试口电路、电源滤波电路、 JDY-40无线模块电路、编程模块触点电路、启动按键电路。 [0017] 控制器还连接Type-C接口电路，Type-C接口电路连接充电保护电路、稳压电路。 [0018] 有一锂电池保护电路，其一端接电池接线端子，另一端连接控制器。 [0019] 控制器采用STM32F103RET6 单片机。 [0020] U1为STM32F103RET6 单片机，1号引脚VBAT为电源输入引脚，5，6号引脚为芯片外 部晶振引脚，连接外部晶振电路；8，9，10，11号引脚PC0-PC3为编程模块信号传输口，连接编 程模块触点电路；12号引脚接地；13号引脚接电源滤波电路的VDDA；14号引脚PA0，15号引脚 PA1，16号引脚PA2，17号引脚PA3都是编程模块信号传输口，连接编程模块触点电路；18号引 脚接地，19号引脚接3.3V电压；20，21，22，23，24，25，26，27号引脚都是编程模块信号传输 口，连接编程模块触点电路；28号引脚为boot1引脚，连接芯片模式选择开关电路，用来切换 芯片模式；31号引脚接GND，32号引脚接3.3V电压；33号引脚接JDY-40模块电路的SET引脚， 用于设定JDY-40模块模式；34号引脚接JDY-40模块电路的CS引脚，用于设定JDY-40模块的 片选功能；41号PA8引脚为启动按键引脚，连接启动按键电路，低电平时启动逻辑运行；42， 43号引脚为串口通信端口，用来调试程序；44号引脚和45号引脚为USB数据传输线，接至 Type-C接口电路；46为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；47号引脚接GND，48号引 脚接3.3V电压；49，50，55，56引脚为STM32芯片程序调试口，接程序调试口电路；60号引脚为 BOOT0，连接芯片模式选择开关电路，用来切换芯片模式；63号引脚接GND，64号引脚接3.3V 5 5 CN 210229139 U 说明书 3/4页 电压。 [0021] STM32外部晶振电路：此部分电路为SYM32控制器提供外部晶振信号，包括8M晶振 Y1，晶振Y1两端连接两个22pF滤波电容C1,C2，晶振两端并有一个1M的电阻R1，使电路更加 稳定。 [0022] 复位按钮电路：按键S1与电容C3并联，然后串联电阻R2，电阻R2连接控制器，电阻 R2是一枚10K  的上拉电阻，当按键s1断开时，RESET端为高电平，当S1按下时，为低电平，从 而使芯片复位。 [0023] 芯片模式选择开关：选择开关S2分别经电阻R5、电阻R6连接控制器的BOOT0、 BOOT1，选择开关S2为2P的拨码开关，BOOT1=x BOOT0=0时，正常工作模式，BOOT1=1 BOOT0=1  从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。 [0024] 程序调试口电路：该部分用于STM芯片程序的调试，每一根线（J TCK除外）上都有 一个10K的上拉电阻,上拉电阻连接电源；J TCK接一个10K的下拉电阻R11，下拉电阻接地。 [0025] 充电保护电路：该部分电路使用一颗TP4056A线性锂电池采用恒定电流/恒定电压 线性充电器，带有电池正负极反接保护、输入电源正负极反接保护功能。电路中LIGHT1和 LIGHT2是两个LED灯，由TP4056的7号和6号引脚控制。正在充电时LIGHT1亮，LIGHT2灭；充电 完成时LIGHT1灭，LIGHT2亮。VBUS端为5V电源输入，来自Type-C接口。1号和3号引脚接地，2 号通过一个1.2K的电阻R15接地。5号引脚接电池正极。8号引脚接5V输入。 [0026] 锂电池保护电路：包括相互连接的dw01芯片和8205A芯片，DW01的1脚、3脚分别连 接8205A的5脚、4脚，DW01的5脚、6脚连接电池接线脚也连接电池接线）锂电池正常工作：当锂电池在2.5V至4.3V之间 时，DW01的1脚、3脚均输出高电平，2脚电压为0V．根据8205A原理图，DW01的1脚、3脚分别连 接8205A的5脚、4脚，可知两个MOS管均处于导通状态，此时锂电池的负极与单片机电路电源 地P_连通，锂电池正常供电．（2）过充保护控制：当锂电池通过TP4056电路充电时，锂电池电 量将随充电时间的增加而增加．当锂电池电压升高到4.4V时，DW01认为锂电池电压已处于 过充电压状态，立即控制3脚输出0V，8205A芯片G1无电压导致MOS管截至．此时锂电池B_与 单片机电路电源地P_不连通，即锂电池充电回路被切断，停止充电．虽然过充电控制开关管 关闭，但其内部的二极管方向与放电回路的方向相同，因此当P+与P_间外接放电负载后，仍 可以进行放电．当锂电池的电压被放至低于4.3V时，DW01停止过充电保护状态，此时锂电池 B_与单片机电路电源地P_连通，再次进行正常充放电．（3）过放保护控制：当锂电池外接负 载进行放电时，锂电池电压将慢慢降低．DW01通过R26电阻检测锂电池电压．当电压降低至 2.3V时，DW01认为锂电池电压已处于过放电压状态，立即控制1脚输出0V，8205A芯片G2无电 压导致MOS管截至．此时锂电池B_与单片机电路电源地P_不连通，即锂电池放电回路被切 断，停止放电．当接上TP4056电路充电时，DW01通过B_检测到充电电压后，控制1脚输出高电 平，此时锂电池B_与单片机电路电源地P_连通，再次进行正常充放电． [0027] 3.3V稳压电路：该部分使用REG1117-3.3V芯片，VBUS供电经过保险丝后接至REG芯 片的VIN端，VOUT为3.3V输出，经过滤波电容C10,C11供系统使用。电源指示灯LIGHT3连接 VOUT脚，供电正常时亮。 [0028] Type-C接口电路：引出Type-C接口中的USB D-和USB D+，接至STM32主控芯片，同 时VBUS 5V电源也是从Type-C接口中引出。 6 6 CN 210229139 U 说明书 4/4页 [0029] JDY-40模块电路：JDY-40模块是一款2.4G无线通信模块，能够实现串口透传功能。 STM32的RXD2、TX D2、SET、CS接至JDY-40模块的RX D2、TX D2、SET、CS。模块供电采用VCC和 GND供电，并联一个C20  104滤波电容。 [0030] 启动按键电路：本幼儿智能积木编程遥控器在逻辑组合完毕后，需要手动按下启 动按键，控制器才会开始按顺序检测每一个编程模块，一直到最后一个执行完毕后停止本 次执行。启动按键接口T12连接STM32控制器的41号PA8引脚，PA8通过一个4.7K的上拉电阻 R23拉高至高电平，当按键按下时，PA8接口编程低电平，发出启动信号。 [0031] 编程模块触点电路：本套幼儿智能积木编程遥控器预留了8个编程模块的位置，最 多支持由8个编程模块组合成的逻辑，这8个位置每个位置都由4个触点构成。分别由正极， 负极，模块识别类型识别位，模块数值传送位等4个位组成，其中后面两个位的是通过模拟 量值的传送来实现通信的。8个位置中的模块识别类型识别位和模块数值传送位总共使用 了STM32F103RET6的16路ADC采样引脚，可以直接读取编程模块上触点的模拟量值，根据读 取的值使用程序控制执行相应的动作，比如无线模块发送相应的命令等操作，方便编程。这 种通信方式摆脱了各种通信协议的束缚，解决了使用IIC,串口等通信协议不能按顺序执行 某一固定位置编程模块的弊端。触点ID1由STM32芯片的PA0为模块数值传送位,PA4为模块 识别类型识别位，外加3.3V供电和GND组成。触点ID2由STM32芯片的PA1为模块数值传送位, PA5为模块识别类型识别位，外加3.3V供电和GND组成。触点ID3由STM32芯片的PA2为模块数 值传送位,PC0为模块识别类型识别位，外加3.3V供电和GND组成。触点ID4由STM32芯片的 PA3为模块数值传送位,PC1为模块识别类型识别位，外加3.3V供电和GND组成。触点ID6由 STM32芯片的PA6为模块数值传送位,PC2为模块识别类型识别位，外加3.3V供电和GND组成。 触点ID7由STM32芯片的PA7为模块数值传送位,PC3为模块识别类型识别位，外加3.3V供电 和GND组成。触点ID8由STM32芯片的PB0为模块数值传送位,PC4为模块识别类型识别位，外 加3.3V供电和GND组成。触点ID9由STM32芯片的PB1为模块数值传送位,PC5为模块识别类型 识别位，外加3.3V供电和GND组成。 [0032] 该遥控器中编程模块与遥控器通信的方式为：信号传送使用的是逻辑电平的读取 以及PWM脉冲的发出与检测相结合的方法。比较简单的直接可以产生逻辑电平的编程模块 直接使用逻辑电平来进行通信，如果编程模块具需要传送多种状态信息，不能简单逻辑电 平来充足表达的时候，则使用发出不同占空比的PWM信号来进行通信。 [0033] 幼儿智能积木编程遥控器还可以蓝牙连接幼儿智能积木编程主控器。 7 7 CN 210229139 U 说明书附图 1/9页 图1 8 8 CN 210229139 U 说明书附图 2/9页 图2 图3 9 9 CN 210229139 U 说明书附图 3/9页 图4 图5 10 10 CN 210229139 U 说明书附图 4/9页 图6 图7 11 11 CN 210229139 U 说明书附图 5/9页 图8 12 12 CN 210229139 U 说明书附图 6/9页 图9 13 13 CN 210229139 U 说明书附图 7/9页 图10 图11 14 14 CN 210229139 U 说明书附图 8/9页 图12 图13 15 15 CN 210229139 U 说明书附图 9/9页 图14 图15 16 16

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