现在市场上存在各种各样的供儿童学习游戏使用的学习机。然 而，目前的学习机主要针对中小学生而开发，并且大多数为卡片插入 式，很少有通过拼揍积木供学前儿童学习、游戏的设计。此外，现有 的英语学习和拼图玩具一般为机械式的积木或卡片组合，无法提供实 时的正确性检查，更没有借助动画、声音来引导使用者的设计，必须 借助家长现场的辅导才能让儿童使用。
现有的积木式学习游戏机的积木盘设计结构非常复杂，一些构件 之间不具有防错结构，积木容易错误地放置在积木槽内，不适合于儿 童使用。另外，其积木编码方式对电阻的数值精度要求非常高。而且 运作容易受到噪音的影响而导致出错。另一种现有的设计要求积木主 动传送编码给积木盘，从而也增加了制造成本。还有一种只提供三 位单词学习，并且积木采用了机械编码，每款积木外壳都需要独立 开模，从而增加了生产的成本，并且由于采用机械式编码检查/读取 方法，容易发生卡死现象，从而导致误码。
因而，本设计提供一种积木式互动学习游戏平台，以便克服现有 技术的缺点与不足。本设计透过改变积木表面字符/图案、积木盘的 形状及存贮芯片内容与控制软件或增加附加卡，即可提供如拼图、数 学、中文拼音、英语单词、中英文造句、音乐游戏等学习及游戏功能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种改良的积木式互动学习游戏机，其 可提供实时正确性检查，更可借助动画，声音来引导使用者的学习或 游戏；此外，其设计结构简单，且具有防错结构，积木读码准确率较 高。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种积木式互动学习游戏 机，其可包括主机、与该主机连接或可独立工作的积木盘以及可放置 在积木盘内的多个积木；主机上具有显示屏及扬声器或音视频输出端 口，与积木盘通过有线或者无线连接，并且主机上可装有闪灯或机 械动作装置；积木盘上设置有多个积木槽，每个积木槽内设置有多个 积木编码识别孔、装置，并且每个积木槽的形状或每个积木槽的某一 角或某一边可形成缺角或限制设计，而积木的形状或积木上也可具有 相应的缺角或限制设计以保证积木在积木槽内方向的正确性，每个积 木槽内同时可设置有向积木槽的内部突出的卡位；积木盘上靠近每个 积木槽的上方都可设置有状态显示灯；积木含有编码以供辨别。另外， 主机上可设置有附加卡插槽，通过其可增加附加卡。通过附加卡，可 增加内容或改变学习机功能。
本实用新型的优点在于：可提供实时正确性检查，可借助动画或 /及声音来引导使用者的学习，结构简单，成本低廉，且不易受到噪 音的影响，具有防错结构，且积木读码准确率较高。
下面将结合附图，通过优选实施例详细描述本实用新型。

图1为本实用新型积木式互动学习游戏机一个实施例的系统结 构图。
图1a为图1中的积木的结构图。
图2为图1中主机的电路图。
图2a为图2中电源电路的结构图。
图3为图1中的积木盘的电路原理图。
图3a为图3中的电源电路的结构图。
图4为图1中积木盘的立体结构图。
图4a为图4中积木的立体结构图。
图4b为图4中的积木编码电路板的结构图。
图4c为图4中的积木盘的电路板积木槽部份的结构图。
图5a为积木编码原理图。
图5b为编码识别电路原理图。
图6为外加卡电路原理图。
图7a-7c展示了另一个实施例。

本实施新型提供一种基于前述积木式互动学习游戏机原理而开 发出的一款积木式互动英语单词学习机。它主要由带有LCD显示屏、 主控单片机、内容存储芯片、扬声器等的主机，带有积木槽、LED 状态显示灯的积木盘及带有缺角与编码及表面上有英文字母的积木 所构成。另外，该学习机还可以通过外加的插卡槽而增加学习机的内 容。本设计通过一段动画引导使用者学习英语单词，并在学习过程中 给使用者实时的正确性响应，从而增加了学习的互动性与趣味。另 外，通过手脑并用，还可增加学习的效果。下面详细描述本实施例的 结构。
如图1及图1a所示，该互动式英语单词学习机主要由学习主机1、 与该主机1连接，比如通过导线5或红外线发射及接收头4(接收头 与发射头中的一个位于主机1上，用标号4表示，另一个位于积木盘 8上，用标号4a表示)而连接的积木盘8以及设置在积木盘8内的 多个积木48组成。此外，在需要时，还可以通过主机1上的附加卡 插槽12a与内容附加卡12b之间的互相配合(即将后者插入到前者内) 而增加学习机的内容。主机1上具有LCD显示屏3及扬声器2，两 者通过导线5或红外线发射/接收头4而与积木盘8连接。积木盘8 上设置有八个积木槽7。每个积木槽7内设置有八个积木编码识别孔、 柱10。并且每个积木槽7的左上角均形成缺角11，而相应的积木48 上也具有缺角12，从而使得两个缺角相互匹配，以便保证积木48在 积木槽7内具有正确的方向，即提供了防错功能。每个积木槽7内同 时设置有向积木槽7的内部突出的卡位12c，以便保证字积木48与 积木槽7之间的良好接触。此外，积木盘8上靠近每个积木槽7的上 方都设置有双色LED显示灯6。
在工作时，主机1上的LCD显示屏3会显示一段与某个英语单 词有关的动画，并且积木盘8上对应于该单词字位数的LED状态显 示灯6保持闪动，并且扬声器发出一段声音提示使用者拼出该单词。 当使用者把积木48放到积木盘8上的某个积木槽7后，如果位置与 字符都正确的话，LCD显示屏3会展示一段鼓励的动画或图片，并 播出一段鼓励的音频。反之，主机1会播出一段让使用者重新尝试的 片段，从而让使用者再次尝试。通过这种实时的、音频视频片段的互 动的方式，可以引导使用者每个字位地将单词拼出来。在将整个单词 拼出来之后，主机1会通过LCD显示屏3及扬声器2播放一段庆祝 的片段，并且积木盘8上所有的积木槽上的LED状态显示灯6都会 一起闪动。当庆祝片段结束后，主机1又会回到原始的单词动画，并 且重复三次，然后再切换到下一个单词，并且要求使用者再次尝试。
下面详细描述主机1的电路原理图。如图2及图2a所示，主机1 包括互相电性地连接起来的主控单片机13，模式与按键检测电路14、 15，LED及驱动芯片16、17，红外线发射及接收头18，积木盘接口 29a，LCD显示屏19，音视频解码播放芯片20，内容存储芯片22， 外加卡插槽21，音频播放电路(即数模转换电路23、低通滤波器24、 音频放大电路25及扬声器26)，以及电源电路27、28、29。
工作时，主控单片机13内的程序会检查模式与按键检测电路14、 15是否具有模式转换或按键事件。如果有的话，则从内容存储芯片 22内调动相应的片段与声音并播放。如果没有的话，则先从内容存 储芯片22或插在外加卡接口21的附加卡内，随机地抽取一个单词及 片段，并通过音视频解码播放芯片20而在LCD显示屏19上播放。 于此同时，也把相关音频通过数模转换电路23、低通滤波器24、音 频放大电路25及扬声器26而播放。并通过积木盘接口或红外线接收 及发射电路18而读取积木盘上的积木槽内的积木编码，以便做出相 应的引导动作，并且控制积木盘上积木槽的双色LED状态显示灯。 在使用者正确地将单词拼出来后，主控单片机13会从内容存储芯片 22内调动庆祝片段并播放。在庆祝片段结束之后，主控单片机13会 再次随机抽取另一个单词，并要求使用者重来。
参考图3及图3a，其展示了图1及图1a中的积木盘8的电路。 该电路主要包括互相电性地连接的主控单片机30，红外线接收及发 射电路31，积木编码读取电路33、34、35、36，积木槽双色LED状 态显示灯驱动电路37、38、39，地址解码电路42，主机接口介面41、 扩充口介面42d及电源电路42。另外，在积木盘可独立工作的实施 例中，还可以配上扬声器电路42c及扬声器42b。
工作时，根据积木盘8与主机1的连接方式(参考图1)，主控 单片机30或者主机1的主控单片机13(参考图2)会通过主机接口 介面41，并利用地址解码电路42而选取位于积木编码数据总线40 上的积木盘积木槽32，并通过积木编码读取芯片36、上拉电阻网络 35及积木接地触点34而读取积木的编码，(该编码与积木编码识别触 点(通过积木编码读取柱)而连接)，并传回到主机1，以便做出判断 及引导指示。经过主机1处理后，主机1把引导指示传回，并根据积 木盘与主机的连接方式(参考图1)，积木盘主控单片机30或主机主 控单片机13将利用地址解码电路42，并且通过双色LED状态显示 灯驱动芯片来驱动积木槽上的双色LED状态显示灯，从而使显示灯 表示相应的状态。另外，在需要时两台积木盘还可以通过扩充口介面 42d进行横向拼接，增加支持单词的字符位数(对应于积木槽数量)。 此外，当积木盘8与主机1通过无线的方式连接的时候，主控单片机 30将通过红外线发射及接收电路31而与主机1进行沟通。此时，积 木盘还需要独立的电源电路42，比如稳压芯片、电池等。
现在描述积木盘、积木结构。如图4、图4a-4c所示，积木盘主 机43(即图1中的积木盘8)包括：八个具有积木槽缺角45以及积 木槽扣位47的积木槽(图中仅仅展示了四个)；与主机1连接的连接 线46；扩充介面接口46a；积木位双色LED显示灯及红外线发射及 接收头。
积木48的结构如图4a、4b所示，其包括积木缺角44，积木编码 读取孔55及积木编码电路板49。积木编码电路板49上有八个积木 编码位触点50。该电路板49安装在积木48内，并透过安装在积木 槽上的积木编码识别孔51(参考图4c)内的积木编码读取柱52与积 木盘电路板(图3)上的积木编码识别触点33(图3)之间的连接， 从而使主机1能够读取积木槽内的积木的编码。注意，积木编码读取 柱52可具有多种结构形式，比如弹簧、导电胶、其他导电性接触元 件等。此外，在另外的实施例中，积木的编码与读取也可以采用光敏 方式与光敏器件或磁性感应方式与磁性开关等方式。积木盘积木槽缺 角45对应于积木缺角44，以便确保积木的正确定位。此外，积木槽 扣位47使得积木与积木盘结合的更紧密，从而保证积木编码读取的 可靠性。
积木编码电路板49的原理如图5a-5b所示。电路板49上有八个 积木编码位触点59，其中一个为积木编码位接地触点57，另外七个 具有选择电阻58，加上积木盘上的积木槽的上拉电阻网络65与积木 接地触点61形成编码及其读取电路，通过加上或者不加选择电阻58， 可以对不同的积木(在本实施例中，为字符)进行七位二进制编码。 其好处是：不同的字符只需要选用不同的电路板，从而可以用一套模 具生产积木外壳，从而降低了成本。此外，采用二进制编码能够减小 噪音对电路的影响，从而提高了工作可靠性。
积木上的编码通过图5b所示的电路可以被读取。积木上带跳选 电阻58的积木编码位触点59通过积木编码位接地触点57，利用位 于积木槽内的积木编码读取柱52(参考图4c)与积木槽积木接地触 点61连接，拿到参巧电平，并透过各自与积木盘上对应的积木编码 识别触点60的接触，而把相应的编码位拉低。这样主机单片机13或 积木盘主控单片机30就能够通过积木积木槽读取选择信号64，而控 制相应的积木编码读取芯片62，并且通过积木数据总线63，而把相 应积木槽内的编码读出，并返回给主机1，以便做出判断。
图6所示为外加卡电路图。卡上安装有存储有附加内容的内容存 储芯片67，主机1通过数据与控制信号总线66经由主机1而与外加 卡接口介面65对芯片进行访问，从而增加了学习机的学习资料。在 另外的实施例中，卡上亦可安装有存储有主控程序的主控程序存储 芯片67a，主机通过数据与控制信号总线66经由外加卡接口介面65 对芯片访问，达到改变学习机功能的目的。
上述实施例只要对积木表面字符/图案、积木盘形状及存贮芯片 内容与控制软件加以改变即可实现一台积木式互动拼图机的功能如 图7所表示。在图7a中积木盘68被制作成方形。把一幅图片69分 成若干块(图7b)分布于积木71表面上。每块积木71表面有图片 块70。使用者可根据图片块70上的图案把它放到积木盘68上。每 块积木(图7c)上装有电路板并有编码如前述实施例。积木盘单片机 根据积木71在积木盘68中的位置与其编码判别其位置是否正确，然 后通过其自带的扬声器给予使用者正确性指示，从而完成拼图游戏并 在拼图完成后播放庆祝音频。
上述实施例中的其于积木式互动学习游戏机原理而开发出的积 木式互动英语单词学习机同时采用以下设计结构，并获得一定的有益 效果。首先将学习机设计成具有三种方式帮助使用者学习英语单词， 分别为单词学习：只观看单词动画；学习并跟随：观看动画并且跟着 显示而拼出单词；单词测验：显示动画并要求使用者拼出单词。
同时将学习机的容量设计成内置若干个，比如一百个单词，并且 可以借助外加卡而扩充单词数量。每个单词都具有相应的音频视频片 段，经过计算机处理、压缩之后，一同存放于同一个存储芯片内，降 低了成本。整个产品只需要改变控制软件、内容动画、积木盘形状及 积木字符/图案编码或增加附加卡就可以实现/增加学习或游戏功能， 比如数学游戏、音乐游戏、造句游戏、中文拼音游戏等。主机上的 LCD显示屏、积木盘积木槽上的双色LED状态显示灯，加上内容芯 片内的对错反应片段，庆祝片段提供一个实时快捷与使用者互动的 学习游戏平台。并且通过光、声以及动画、图片的形式提高了使用者 的学习兴趣及效果，积木的应用更加可以锻炼使用者的手脑并用的协 调能力。具有显示屏以及扬声器的主机与积木盘可以用红外线/射频 连接的方式，增加了外观设计的弹性，如主机外壳可做成卡通人物造 型以突出LCD显示屏，并可以增加机械动作部分或闪灯等，以便吸 引使用者的注意力。
积木不需要使用电力，依靠上拉电阻的感应方式，使得积木编码 变得简单，只需要借助跳选电阻就可以产生不同的字母，积木外壳不 需要单独开模，降低了成本。积木的编码采用二进制数字方式，降低 了噪音的影响，并提高了读码的准确性。积木与积木盘之间的接触可 采用多种方式，比如导电胶、弹簧、磁性开关、光敏器件等，不会产 生磨损消耗，增加了产品的寿命及可靠性。积木与积木槽有缺角设计， 从而保证积木放置在积木槽后方向正确。积木盘积木槽设置有扣位， 从而使得积木与积木盘之间可以更加紧密地结合起来，从而提高了读 取编码的准确性。
积木盘的各个积木槽上方均设置有双色LED状态显示灯，通过 其状态，比如红色常亮表示积木槽不适用，绿色常亮表示拼字正确， 慢速闪动表示字位没有放置到积木内，或者拼法不对。全部快速闪动 表示整个单词拼法正确，加上主机LCD显示屏上的片断，从而引导 使用者逐渐将单词拼对。
上述实施例中的积木式互动学习游戏机提供了一种带检测拼图 正确性并辅以音频引导功能的电子拼图机。增加了拼图游戏的互动性 与趣味性，使儿童可以不必由成人陪伴下进行拼图游戏，一改拼图游 戏过程较为单调，容易感觉枯燥乏味，较难引起长时间注意力以及需 要成人陪伴指导的不足。
本实用新型还具有以下许多优点。本设计的积木设计简单；积木 编码对电阻值精度没有要求；积木编码采用数位式，不容易受噪声影 响而出错；本设计不要求积木主动传送编码给字盘，从而降低了成本； 积木盘上的每个积木槽都可设置有状态显示灯，用于显示正确性引 导；积木放进积木盘后，机器会自动地进行正确性检查，并发出引导 指示，而不需要另外按钮，从而降低了操作的复杂性，并且使儿童更 容易自己掌握；本设计提供的正确性引导包括音频或音视频，并且包 括全部答对的激励片段，更吸引儿童的注意力，从而增加了学习游戏 的趣味性；本设计的积木编码只需要选择电阻即可实现，从而可以使 所有的积木外壳可采用同一套模具制作，从而降低了生产成本；本设 计除了提供音频或音视频之外，更使儿童可以透过引导摸索学习，不 需要人为辅导，并锻炼手脑协调能力。
此外，把音频视频内容经过计算机处理、压缩并下载到主机上的 存储芯片上，并且通过主机上的主控程序而对积木盘上的积木槽上的 积木进行读取，判断，然后通过主机上的显示屏或音视频输出端口向 使用者提供包括动画、图片、声音形式的引导与激励，从而与使用者 达成良好的互动。而且，本实用新型提高了积木编码判断准确度及产 品的使用寿命；提供了一种学习游戏机主机与积木盘的连线方法， 主机与积木盘可通过红外线/射频连接，从而增加了产品外观的弹性， 使产品造型能够突出其显示屏，从而增加了使用者对内容的注意力。 最後，本设计的积木盘形状可做成长条型，包含一列积木槽或做成 方形/长方形，包含多列积木槽，或由多个包含单列积木槽的长条型 积木盘通过扩充口电性地连接，横向或纵向拼凑而成，增加了产品 功能的扩展性。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此 来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作 的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。