專利名稱：電子教學(xué)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子教育或演示用具領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用電子線路對教材給予視聽顯示和重放信息的電教學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
在對于幼兒園兒童和小學(xué)低年級學(xué)生的教育過程中，板書是否能吸引低年齡兒童的注意力是課堂教育是否成功的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)的教學(xué)用書寫板是普通的黑板，老師在教學(xué)中需要花費很多的時間去寫、畫板書，既不規(guī)范又不衛(wèi)生，在老師作板書期間，學(xué)生思緒易受外界其他信息的干擾，對教學(xué)的實際效果有一定的影響。
同時，傳統(tǒng)的幼兒教育是利用畫面或文字及兩者的結(jié)合，幫助兒童認(rèn)識動物、植物、自然界其它事物以及記憶、理解文字，該教育方式的缺點是僅限于畫面和文字的單一表面形式，不能用配音直觀地反映動物和自然界發(fā)出的各種聲音，人物的講話和識別記憶字、詞的讀音。
公告日為1998年10月7日，公告號為CN 2293870Y的中國專利中公開了一種“看圖學(xué)話板”，由與書本大小相近似的復(fù)合型面板、輕觸開關(guān)及發(fā)聲器等組成。面板正面印有圖片，每一圖片對應(yīng)安裝有輕觸開關(guān)，輕觸開關(guān)連接由電源、電子電路及語音裝置等組成的發(fā)聲器。由于其使圖片與發(fā)聲相結(jié)合，使聽覺、感覺、視覺變得非常直觀，可大大激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。但是由于其圖片與面板成一體式結(jié)構(gòu)且數(shù)量有限，不能滿足實際教育的需要。
公告日為2003年8月20日，公告號CN 2567688Y的中國專利中公開了一種“電子發(fā)聲圖書”，包括主機殼體、可置換書本、可置換學(xué)習(xí)語音儲存卡盒、電子筆、CPU及I/O掃描電路、揚聲器。其特點是在主機殼體內(nèi)裝有矩陣發(fā)射板10，當(dāng)電子筆8觸及書本中圖片或文字的區(qū)域時就會把接收到的掃描信號經(jīng)放大后由矩陣掃描電路11處理運算、比較得出書本中圖片或文字的準(zhǔn)確位置，從語音儲存集成電路IC3中調(diào)出對應(yīng)語音。其使用方便、學(xué)習(xí)直觀、可根據(jù)書本的內(nèi)容更換學(xué)習(xí)語音儲存卡，擴大了信息載體的信息量，尤其適于語言輔導(dǎo)學(xué)習(xí)。但是，其由于可視面積小，只能適用于單人閱讀和使用，無法滿足課堂集中授課的需要，若上課的兒童人手配置一套，則幼兒園兒童或?qū)W校一次性投入的購置成本較高，不易為一般用戶所接受；同時，由于其采用內(nèi)置式發(fā)聲裝置，發(fā)音失真度較大，不利于正確培養(yǎng)孩子的聽力和發(fā)音。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能將語音與圖像及文字結(jié)合在一起、發(fā)音裝置的發(fā)音失真度小、可滿足互動式的課堂集中授課的需要、用戶一次性購置成本低廉的電子教學(xué)平臺。
本實用新型的技術(shù)方案是提供一種電子教學(xué)平臺，包括帶有邊框的板狀本體，其特征是在本體的一面設(shè)置由M×N條信號發(fā)生線構(gòu)成的信號發(fā)生網(wǎng)；設(shè)置一前端帶有感應(yīng)天線和后端設(shè)置有按鍵開關(guān)的識讀桿；設(shè)置一個外接存儲器；在中空的邊框中設(shè)置載有主控單元、解碼單元、桿信號接受及比較單元和電源穩(wěn)壓單元的線路板；在邊框上設(shè)置音頻信號輸出接口、識讀桿連接接口、外接存儲器接口、電源接口和選擇按鈕；在信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置可與之分離的、帶有與教學(xué)內(nèi)容相匹配的掛圖；其中，所述的信號發(fā)生網(wǎng)經(jīng)解碼單元與主控單元連接；所述識讀桿的感應(yīng)天線經(jīng)按鍵開關(guān)、導(dǎo)線、識讀桿連接接口、桿信號接受及比較單元與主控單元連接；所述的音頻信號輸出接口、選擇按鈕和外接存儲器接口與主控單元連接；所述的外接存儲器經(jīng)外接存儲器接口與主控單元連接；所述的電源穩(wěn)壓單元經(jīng)電源接口與電源連接。
其中，所述信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置有保護(hù)層；所述的本體為金屬材質(zhì)的平板，在信號發(fā)生網(wǎng)表面設(shè)置的掛圖通過能與本體發(fā)生吸引作用的磁性塊固定在本體表面；所述掛圖的設(shè)置位置與信號發(fā)生網(wǎng)相對應(yīng)。
其所述的主控單元經(jīng)總線與解碼單元、桿信號接受及比較單元以及外接存儲器連接；所述的解碼單元、桿信號接受及比較單元、音頻信號輸出接口和選擇按鈕分別與主控單元的對應(yīng)I/O端口連接。
其所述的主控單元至少包括一個用于信號產(chǎn)生、接受和聲音數(shù)據(jù)處理的單片機控制電路；所述的解碼單元至少包括一個用于擴展I/O端口的解碼電路；所述的桿信號接受及比較單元至少包括一個雙信道運算放大電路。
具體地，所述的主控單元包括單片機集成電路U8及其外圍電路；所述的解碼單元包括解碼集成電路U9、U10、U11及其外圍電路；所述的桿信號接受及比較單元包括雙信道運算放大集成電路U7、三極管Q1、Q2及其外圍電路；所述的外接存儲器包括集成電路U4、U5及其外圍電路；所述的電源穩(wěn)壓單元包括電源穩(wěn)壓集成電路U1、U2、U3、U18及其外圍電路。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型的優(yōu)點是1.采用大尺寸(至少為0.8×0.6米)的掛圖作為教學(xué)教具，使用桿式教鞭作為指示用具，能滿足多人集中同時授課的實際需要；2.作為一種教學(xué)平臺，能夠?qū)⒏鞣N教材以掛圖的形式，將文字讀音、課文朗讀、人物對話及音樂說唱等生動地反映出來，達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率之目的；3.采用外接式音響發(fā)生裝置，發(fā)聲音質(zhì)清晰度高，失真小，音質(zhì)好，有利于使受教育者形成良好的聽力和發(fā)音能力；4.采用外置式存儲器，可根據(jù)不同的教材配備不同的存儲器，客戶的選擇余地和可擴展信息量大，從而達(dá)到適應(yīng)海量信息的目的；5.能滿足互動式的課堂集中授課的需要，用戶的一次性購置成本低廉，易于為客戶所接受，便于推廣。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2是本實用新型的電路方框圖；圖3是本實用新型信號發(fā)生網(wǎng)的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是主控單元、外接存儲器以及電源穩(wěn)壓單元部分的實施例線路圖；圖5是解碼單元、桿信號接受及比較單元部分的實施例線路圖。
圖中1和1′為邊框，2為板狀本體，3為信號發(fā)生網(wǎng)，4為保護(hù)層，5為掛圖，6為線路板，7和8為磁性塊，9為按鈕，10為外接存儲器接口、電源接口和音頻信號輸出接口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明。
圖1中，帶有邊框1及1′的板狀本體2的一面設(shè)置由M×N條信號發(fā)生線構(gòu)成的信號發(fā)生網(wǎng)3，信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置有保護(hù)層4，在信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置可與之分離的、帶有與教學(xué)內(nèi)容相匹配的掛圖5，在中空的邊框1中設(shè)置載有主控單元、解碼單元、桿信號接受及比較單元和電源穩(wěn)壓單元的線路板6，在邊框上設(shè)置音頻信號輸出接口、識讀桿連接接口、外接存儲器接口、電源接口(圖中用10來表示)和選擇按鈕9。
同時，設(shè)置一前端帶有感應(yīng)天線和后端設(shè)置有按鍵開關(guān)的識讀桿(圖中未示出)和一個外接存儲器(圖中未示出)。
在信號發(fā)生網(wǎng)表面設(shè)置的掛圖通過能與本體發(fā)生吸引作用的磁性塊7和8固定在本體表面，掛圖的設(shè)置位置與信號發(fā)生網(wǎng)相對應(yīng)。
圖2中，本實用新型的電路部分包括信號發(fā)生網(wǎng)、解碼單元、識讀桿、桿信號接受及比較單元、主控單元、外接存儲器和外置音響裝置；其中，信號發(fā)生網(wǎng)經(jīng)解碼單元與主控單元連接，識讀桿的感應(yīng)天線經(jīng)按鍵開關(guān)、導(dǎo)線、識讀桿連接接口、桿信號接受及比較單元與主控單元連接，外置音響裝置經(jīng)音頻信號輸出接口與主控單元連接，外接存儲器經(jīng)外接存儲器接口與主控單元連接，選擇按鈕與主控單元連接(圖中未示出)，電源穩(wěn)壓單元經(jīng)電源接口與電源連接(圖中未示出)。
圖3中，信號發(fā)生網(wǎng)由M×N條(圖中為10×12條)信號發(fā)生線構(gòu)成，其中的10條信號發(fā)生線根據(jù)不同的排列構(gòu)成一個Y軸的38條行線，另12條信號發(fā)生線根據(jù)不同的排列構(gòu)成一個X軸的52條列線，形成一個38×52列陣(亦稱為矩陣)式信號發(fā)生/檢測網(wǎng)，用于檢測識讀桿感應(yīng)天線的位置，以決定輸出相應(yīng)內(nèi)容的音頻信號。
信號發(fā)生網(wǎng)信號發(fā)生線(包括行線和列線)的數(shù)量由板面積的大小所決定。
圖4中，主控單元包括單片機集成電路U8及其外圍電路，其構(gòu)成了一個用于信號產(chǎn)生、接受和聲音數(shù)據(jù)處理的單片機控制電路。
其J2為信號發(fā)生、信號接收及聲音輸出端口。
信號發(fā)生端口把單片機集成電路U8產(chǎn)生的信號脈沖發(fā)送到38×52列陣信號發(fā)生網(wǎng)中。
單片機集成電路U8把信號接收端口收到的信號發(fā)生網(wǎng)傳回的信號進(jìn)行分析，以確定、檢驗識讀桿端的位置。
聲音輸出端口把音頻信號傳輸?shù)酵庵靡繇懷b置中。
J1為USB端口，可連接計算機更新數(shù)據(jù)。
外接存儲器包括集成電路U4、U5及其外圍電路，其構(gòu)成了一個用于保存課文內(nèi)容及聲音數(shù)據(jù)，且可根據(jù)不同的授課內(nèi)容方便地進(jìn)行更換的外置式存儲器。
電源穩(wěn)壓單元包括電源穩(wěn)壓集成電路U1、U2、U3及其外圍電路，用于向各單元電路提供相應(yīng)的電源。
圖5中，桿信號接受及比較單元包括雙信道運算放大集成電路U7、三極管Q1、Q2及其外圍電路，其構(gòu)成了一個雙信道運算放大器；從識讀桿連接接口CON3上收到的信號通過第一級放大穩(wěn)壓后經(jīng)J7和J1接口與從主控單元D/A電路所提供的信號進(jìn)行比較，識讀桿本身自帶的電路由一個開關(guān)鍵及信號接收探頭組成(圖中未示出)。
解碼單元包括解碼集成電路U9、U10、U11及其外圍電路，其構(gòu)成了一個3位解碼器電路，經(jīng)過接口J31和J32與信號發(fā)生網(wǎng)連接。
選擇按鈕SW1用于相應(yīng)授課內(nèi)容的選擇。
圖中的接口J1與J7相連接。
電源穩(wěn)壓單元中的穩(wěn)壓集成電路U18及其外圍電路用于向各單元電路提供相應(yīng)的電源。
實施例中上述集成電路的型號選擇U8中央處理器AT20XX系列芯片，中國距力公司產(chǎn)品；U41M位存儲器39VFOXX系列芯片；U564M位存儲器，K9F28XXX系列芯片；U1、U2、U3、U18電源穩(wěn)壓XC6206PXXXM系列芯片；U9、U10、U113位解碼器74HClX系列芯片。
本實用新型可選用的集成電路芯片不只局限于上述型號，能完成同樣功能的芯片均可替換使用，其相應(yīng)的外圍電路亦需同步變動，由于具體電路的替換是本領(lǐng)域技術(shù)人員無需經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可實現(xiàn)的，故在此不再敘述。
本實用新型電路原理簡述1.當(dāng)處理器收到識讀桿的按鍵信號后，開始進(jìn)入桿端位置(實際是裝在桿端的感應(yīng)天線之位置)掃描程序；2.主控單元的單片機處理器向信號發(fā)生網(wǎng)上的第一條信號線輸送一個脈沖，若桿端接近此信號線的距離小于預(yù)設(shè)定的距離(例如，60毫米)，則桿端的感應(yīng)天線因電磁感應(yīng)而收到一個微弱的脈沖信號。經(jīng)第一級放大后可與D/A產(chǎn)生的模擬信號做比較；程序接著從D/A線路中生成的一個模擬信號與桿頭上接收到的信號進(jìn)行比較。若有信號收到，則產(chǎn)生第二脈沖，用一個加半的模擬信號與桿端收到的信號相比較；若無信號，產(chǎn)生第二脈沖，用一個減半的模擬信號與識讀桿收到的信號比較，重復(fù)8個脈沖及比較，以知此條信號發(fā)生線對識讀桿產(chǎn)生感應(yīng)的信號的強弱，并記錄下來。
3.對第2條至第22條信號結(jié)重復(fù)上述步驟，記錄下筆探頭對22條信號線的感應(yīng)強度。
4.根據(jù)步驟第3步所記錄下的信號強度，從第1條信號線到第10條信號線中找出信號最強的3條信號線，根據(jù)信號線的位置排列，找出這3條信號相鄰的位置，從而得出識讀桿在X軸上的位置。
5.同樣道理，在第11條信號到第22條信號線構(gòu)成了Y軸的網(wǎng)中找出3條最強的信號線，確定識讀桿在Y軸上的位置。
5.重復(fù)2、3、4、5步驟一次，確定識讀桿在X、Y軸的位置與上次收到的位置一樣。
6.程序根據(jù)識讀桿在X、Y軸上的位置，從數(shù)據(jù)表中取出不同的數(shù)據(jù)段，輸出相對應(yīng)的音頻信號，經(jīng)外接音響裝置發(fā)音，實現(xiàn)了“指圖發(fā)音”的功能。
由于本實用新型作為一種教學(xué)平臺，采用大尺寸掛圖作為教學(xué)教具，能滿足多人集中同時授課的實際需要，能夠?qū)⒏鞣N教材以掛圖的形式，將文字讀音、課文朗讀、人物對話及音樂說唱等生動地反映出來，達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率之目的。其發(fā)聲音質(zhì)清晰度高，音質(zhì)好，有利于使受教育者形成良好的聽力和發(fā)音能力?？筛鶕?jù)不同的教材配備不同的外接式存儲器，客戶的選擇余地和可擴展信息量大，用戶的一次性購置成本低廉，易于為客戶所接受，便于推廣。
本實用新型可廣泛用于兒童教育及培訓(xùn)領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種電子教學(xué)平臺，包括帶有邊框的板狀本體，其特征是在本體的一面設(shè)置由M×N條信號發(fā)生線構(gòu)成的信號發(fā)生網(wǎng)；設(shè)置一前端帶有感應(yīng)天線和后端設(shè)置有按鍵開關(guān)的識讀桿；設(shè)置一個外接存儲器；在中空的邊框中設(shè)置載有主控單元、解碼單元、桿信號接受及比較單元和電源穩(wěn)壓單元的線路板；在邊框上設(shè)置音頻信號輸出接口、識讀桿連接接口、外接存儲器接口、電源接口和選擇按鈕；在信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置可與之分離的、帶有與教學(xué)內(nèi)容相匹配的掛圖；其中，所述的信號發(fā)生網(wǎng)經(jīng)解碼單元與主控單元連接；所述識讀桿的感應(yīng)天線經(jīng)按鍵開關(guān)、導(dǎo)線、識讀桿連接接口、桿信號接受及比較單元與主控單元連接；所述的音頻信號輸出接口、選擇按鈕和外接存儲器接口與主控單元連接；所述的外接存儲器經(jīng)外接存儲器接口與主控單元連接；所述的電源穩(wěn)壓單元經(jīng)電源接口與電源連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述信號發(fā)生網(wǎng)的表面設(shè)置有保護(hù)層。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的本體為金屬材質(zhì)的平板，在信號發(fā)生網(wǎng)表面設(shè)置的掛圖通過能與本體發(fā)生吸引作用的磁性塊固定在本體表面。
4.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述掛圖的設(shè)置位置與信號發(fā)生網(wǎng)相對應(yīng)。
5.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的主控單元經(jīng)總線與解碼單元、桿信號接受及比較單元以及外接存儲器連接。
6.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的解碼單元、桿信號接受及比較單元、音頻信號輸出接口和選擇按鈕分別與主控單元的對應(yīng)I/O端口連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的主控單元至少包括一個用于信號產(chǎn)生、接受和聲音數(shù)據(jù)處理的單片機控制電路。
8.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的解碼單元至少包括一個用于擴展I/O端口的解碼電路。
9.按照權(quán)利要求1所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的桿信號接受及比較單元至少包括一個雙信道運算放大電路。
10.按照權(quán)利要求1、5、6、7、8或9所述的電子教學(xué)平臺，其特征是所述的主控單元包括單片機集成電路U8及其外圍電路；所述的解碼單元包括解碼集成電路U9、U10、U11及其外圍電路；所述的桿信號接受及比較單元包括雙信道運算放大集成電路U7、三極管Q1、Q2及其外圍電路；所述的外接存儲器包括集成電路U4、U5及其外圍電路；所述的電源穩(wěn)壓單元包括電源穩(wěn)壓集成電路U1、U2、U3、U18及其外圍電路。
專利摘要一種電子教學(xué)平臺，屬電演示教具領(lǐng)域。包括帶有邊框的本體，其特征是在本體一面設(shè)信號發(fā)生網(wǎng)，設(shè)一識讀桿和一個外接存儲器，在中空邊框中設(shè)載有主控單元、解碼單元、桿信號接受及比較單元和電源穩(wěn)壓單元的線路板，在邊框上設(shè)置音頻信號輸出接口、識讀桿連接接口、外接存儲器接口、電源接口和選擇按鈕，在信號發(fā)生網(wǎng)上設(shè)置可分離的掛圖，信號發(fā)生網(wǎng)經(jīng)解碼單元與主控單元連接，識讀桿感應(yīng)天線經(jīng)按鍵開關(guān)、導(dǎo)線、識讀桿連接接口、桿信號接受及比較單元與主控單元連接，音頻信號輸出接口和選擇按鈕與主控單元連接，外接存儲器經(jīng)外接存儲器接口與主控單元連接。能滿足多人集中同時授課的實際需要，用戶購置成本低廉?？蓮V泛用于兒童教育及培訓(xùn)領(lǐng)域。
文檔編號G09B5/06GK2766303SQ20052008015
公開日2006年3月22日 申請日期2005年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者陳浩江 申請人:淄博海爾兄弟教育產(chǎn)品有限公司