專利名稱：按鈕式珠心算裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兼具智力開發(fā)和計(jì)算功能的計(jì)算裝置，具體而言，本發(fā)明涉及一種珠心算裝置。
背景技術(shù)：
珠心算是珠算式心算的簡稱，是將數(shù)字變成算珠符號(hào)浮現(xiàn)在大腦中，并依據(jù)珠算原理進(jìn)行加減乘除運(yùn)算的一種計(jì)算方法。珠心算的特點(diǎn)是將中國傳統(tǒng)的珠算方法與形象記憶巧妙地結(jié)合起來.通過想象打算盤得出運(yùn)算結(jié)果。學(xué)習(xí)珠心算是開發(fā)智力潛能的良好方法。對(duì)于大腦尚處快速發(fā)育時(shí)期的少年兒童，學(xué)習(xí)珠心算不僅可以開發(fā)右腦，提高形象思維能力，而且長期練習(xí)可使大腦更富有創(chuàng)造力，此外，眼、耳、手、口、腦多器官并用，還能有效地培養(yǎng)孩子的注意力、記憶力和數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。
傳統(tǒng)的珠心算學(xué)習(xí)通常要經(jīng)歷3個(gè)階段實(shí)撥、空撥與想撥。實(shí)撥是初學(xué)階段以傳統(tǒng)算盤(如圖1所示)為教具，在實(shí)物上練習(xí)珠算(如加、減、乘、除運(yùn)算)；當(dāng)實(shí)撥練習(xí)到一定程度，就可以在一個(gè)空檔算盤(有框、有梁、有檔，但沒有上下珠的算盤，如圖2所示)進(jìn)行空撥練習(xí)，手指空撥同時(shí)，大腦想象算盤的珠算過程；當(dāng)空撥練習(xí)到一定程度，再進(jìn)入到想撥階段，只依賴想象完成珠心算全過程。
現(xiàn)有技術(shù)中，已有各種形式的珠心算算盤。如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2005年11月2日授權(quán)公告的CN2738294號(hào)中國實(shí)用新型(專利文獻(xiàn)1)公開了一種兩用珠心算算盤，該珠心算算盤包括位于算盤正面的框、與框連接的梁、多條分別穿過梁而兩端伸入框架的檔、串在檔的算珠以及位于算盤背面的框、梁、檔。即正面形成有珠算盤，用于實(shí)撥，背面形成無珠算盤，用于空撥。再如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2006年7月19日授權(quán)公告的CN2798159號(hào)中國實(shí)用新型(專利文獻(xiàn)2)，公開了一種新型珠心算算盤，該算盤的背面設(shè)有算盤板，算盤板上設(shè)有框5和梁6、梁6的一端設(shè)有多個(gè)定位點(diǎn)，在算盤板的中部和另一端設(shè)有多個(gè)檔7，多個(gè)檔7上設(shè)有仿形算珠8。因此在該算盤的正面的不同部分就能實(shí)現(xiàn)不同水平層次的實(shí)撥和空撥。這些珠心算算盤雖然實(shí)現(xiàn)了實(shí)撥與空撥功能的結(jié)合，相對(duì)于傳統(tǒng)單功能的珠算算盤有所進(jìn)步，但仍然存在如下諸多缺點(diǎn)1、由于算珠是橢圓形或菱形的，當(dāng)相鄰幾列算珠構(gòu)成一組數(shù)據(jù)時(shí)，其整體形象因邊界有凹凸而不利于記憶。
2、在空撥和想撥階段，想象第二、第三、第四個(gè)下珠時(shí)很容易弄錯(cuò)，因?yàn)檫B續(xù)四個(gè)下珠是一模一樣的，多撥一個(gè)或少撥一個(gè)不容易想得清楚。
3、從實(shí)撥向空撥過渡時(shí)，需頻繁切換，不夠方便。例如，對(duì)于上述專利文獻(xiàn)1的算盤，需將正面與反面來回切換；對(duì)于專利文獻(xiàn)2的算盤，需在正面的不同部分切換。而作為這種珠心算算盤主要使用者的少年兒童往往生性好動(dòng)，缺乏耐心和自學(xué)能力，因此容易因頻繁切換感到厭煩，影響其學(xué)習(xí)興趣。
4、使用時(shí)一般要水平放置，不便于作為教具懸掛使用，也不便于在車船等顛簸的環(huán)境下使用。
5、因手指與算珠接觸面不大，容易撥錯(cuò)。例如，當(dāng)上下珠連撥時(shí)(例如撥打“二上五進(jìn)一”，或“三下五去二”)，手指要先在欲撥動(dòng)的上珠與下珠上定位，然后決定上珠與下珠往哪個(gè)方向撥動(dòng)，最后再將算珠撥到的正確位置，而撥動(dòng)過程中有可能將相鄰的珠子順帶過去，造成誤撥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種按鈕式珠心算裝置，其不僅整體形象便于記憶、易于想象，而且在實(shí)撥向空撥過渡時(shí)無需切換即可方便地使用，有利于培養(yǎng)少年兒童的學(xué)習(xí)興趣。另外，在使用過程中也不容易撥錯(cuò)，并且可懸掛或在車船等顛簸的環(huán)境下使用。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是，提供一種按鈕式珠心算裝置的實(shí)現(xiàn)方法，采用該方法使珠心算裝置成本低廉。
根據(jù)本發(fā)明的按鈕式珠心算裝置包括框架；橫梁，設(shè)于所述框架內(nèi)，將所述框架分為上位區(qū)和下位區(qū)；以及多個(gè)按鈕，模擬珠心算算盤的算珠位置分布于所述上位區(qū)和下位區(qū)中。其中，每一所述按鈕可在置位和清位兩個(gè)狀態(tài)之間切換，所述下位區(qū)每列的四個(gè)所述按鈕具有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使得按壓其中任意一個(gè)按鈕所產(chǎn)生的效果與撥動(dòng)珠心算算盤對(duì)應(yīng)位置的算珠所產(chǎn)生的效果相同。
優(yōu)選地，所述按鈕包括按鈕帽和設(shè)于所述按鈕帽內(nèi)的按鈕主體。
優(yōu)選地，位于所述下位區(qū)的所述按鈕的所述按鈕主體包括置位按鍵和清位按鍵。
在本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方案中，位于所述下位區(qū)的所述按鈕的所述按鈕主體還包括套筒、與所述套筒滑動(dòng)配合的撳輪和置位滑套、與所述撳輪間隔地配合的轉(zhuǎn)輪以及復(fù)位彈簧；所述置位按鍵設(shè)于所述置位滑套頂部，所述清位按鍵設(shè)于所述撳輪頂部。
所述下位區(qū)的每列四個(gè)所述按鈕具有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述下位區(qū)中一個(gè)所述按鈕與其之后的所有按鈕的同步清位和對(duì)所述下位區(qū)中一個(gè)所述按鈕與其之前所有按鈕的同步置位。
所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一根聯(lián)動(dòng)桿，所述聯(lián)動(dòng)桿可按壓各所述按鈕的所述置位按鍵和清位按鍵。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施中，位于所述下位區(qū)的所述按鈕的所述按鈕主體還包括切換按鍵、清位聯(lián)動(dòng)桿和置位聯(lián)動(dòng)桿。所述置位按鍵和清位按鍵位于所述切換按鍵的下部并可由其按壓，所述清位聯(lián)動(dòng)桿可由所述清位按鍵按壓，所述置位聯(lián)動(dòng)桿可由所述切換按鍵或置位按鍵按壓。
在本發(fā)明給出的再一種優(yōu)選實(shí)施方案中，進(jìn)一步包括控制裝置，所述控制裝置包括對(duì)應(yīng)于各所述按鈕的鍵盤電路、與所述鍵盤電路電連接的IC控制器和與所述IC控制器電連接的顯示電路。
按照本發(fā)明提供的按鈕式珠心算裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其中所述下位區(qū)每列的四個(gè)所述按鈕的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和切換功能按如下步驟實(shí)現(xiàn)1)用戶按壓某按鈕，使鍵盤電路中該按鈕的電路接通，IC控制器檢測到用戶的輸入信號(hào)；2)所述IC控制器判斷該按鈕的當(dāng)前狀態(tài)和位置；3)所述IC控制器輸出該按鈕的與其當(dāng)前狀態(tài)相反的置位或清位信號(hào)，及該按鈕之前的所有按鈕的置位信號(hào)和該按鈕之后所有按鈕的清位信號(hào)至顯示電路。
按照本發(fā)明提供的按鈕式珠心算裝置，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用按鈕作為算珠，按鈕可不形成傳統(tǒng)算珠的凸凹邊界而無間隙地依次相鄰，因此能更加形象地表示各種數(shù)字，既便于記憶，也易于想象，方便使用者的學(xué)習(xí)。
2、當(dāng)所有按鈕均為清位狀態(tài)(或置位)狀態(tài)時(shí)，所有按鈕處于同一平面，此時(shí)即可進(jìn)行空算。因此由實(shí)撥向空撥過渡時(shí)無需切換即可方便地使用，有利于培養(yǎng)少年兒童的學(xué)習(xí)興趣。
3、由于各按鈕均已定位而不會(huì)隨意滑動(dòng)，因此該算盤可方便地懸掛使用或在車船等顛簸的環(huán)境下使用。
4、由于操作時(shí)使用者的手指與按鈕的接觸面積較大，一般不易觸及相鄰的按鈕，因此能保證操作的正確性，不易誤操作。


圖1A是用于實(shí)撥的傳統(tǒng)算盤的平面示意圖；圖1B是用于空撥的傳統(tǒng)算盤的平面示意圖；圖2是CN2798159號(hào)中國實(shí)用新型專利所公開的珠心算算盤的正視圖；圖3是本發(fā)明的按鈕式珠心算裝置的正視示意圖；圖4是本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案中按鈕主體的分解透視圖；圖5A是圖4所示優(yōu)選實(shí)施方案中的按鈕主體的A-A剖視圖，示出了撳輪與套筒和置位滑套的配合結(jié)構(gòu)；圖5B是圖4所示優(yōu)選實(shí)施方案的按鈕主體實(shí)現(xiàn)切換功能的原理示意圖；圖6是圖4所示優(yōu)選實(shí)施方案中聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝示意圖；
圖7是圖6所示聯(lián)動(dòng)桿靠近橫梁一端的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖8A-8D是圖6所示聯(lián)動(dòng)桿分別實(shí)現(xiàn)A1-A4按鈕聯(lián)動(dòng)的俯視示意圖；圖8E是清位器利用于聯(lián)動(dòng)桿清位的俯視示意圖；圖9A、9B是圖4所示優(yōu)選實(shí)施方案采用偏振片作為顯示裝置的單個(gè)按鈕的局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖9A所示為置位狀態(tài)，圖9B所示為清位狀態(tài)；圖10是本發(fā)明另一種優(yōu)選實(shí)施方案的按鈕主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明再一種優(yōu)選實(shí)施方案的控制裝置的電路原理圖。
圖12是圖11所示實(shí)施方案的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)說明本發(fā)明之前，先將相關(guān)術(shù)語定義如下本發(fā)明所述的“之前”，系指珠心算算盤的下位區(qū)中靠近橫梁的一側(cè)，即圖3中的上側(cè)；本發(fā)明所述的“之后”，系指珠心算算盤的下位區(qū)中遠(yuǎn)離橫梁，即靠近邊框下邊緣的一側(cè)，也即圖3中的下側(cè)。
參見圖3，為便于說明，將本發(fā)明上位區(qū)的按鈕標(biāo)號(hào)為A5，下位區(qū)的四行按鈕由前至后依次標(biāo)號(hào)為A1、A2、A3、A4。由于上位區(qū)的按鈕A5僅需要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)切換功能，因此可采用現(xiàn)有技術(shù)中的各種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明不予詳述。本發(fā)明主要描述下位區(qū)按鈕的結(jié)構(gòu)，由于各列按鈕的結(jié)構(gòu)相同，因此下文僅描述其中一列按鈕A1-A4的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的“按壓其中任意一個(gè)按鈕所產(chǎn)生的效果”，系指按壓下位區(qū)中的某個(gè)按鈕A1-A4時(shí)，使該按鈕本身及同列其它按鈕所發(fā)生的變化。同理，本發(fā)明所述的“撥動(dòng)珠心算算盤對(duì)應(yīng)位置的算珠所產(chǎn)生的效果”，系指撥動(dòng)珠心算下位區(qū)的某個(gè)算珠時(shí)，使該算珠本身及同列其它算珠所發(fā)生的變化。例如，向下?lián)芩阒锳1的效果是，按鈕A1自身被下?lián)?清位)，且其之后的算珠A2-A4也被向下?lián)埽欢蛏蠐芩阒锳4的效果是，按鈕A4被上撥(置位)，且其之前的算珠A2-A4也被上撥。
參見圖3，圖中示意示出了本發(fā)明的按鈕式珠心算裝置的正面結(jié)構(gòu)。該珠心算裝置包括框架1和橫梁2，橫梁2設(shè)于框架1內(nèi)，將框架1分為上位區(qū)11和下位區(qū)12，這些部分可采用與傳統(tǒng)的珠心算算盤相同或類似的結(jié)構(gòu)。
如圖中所示，本發(fā)明還包括多個(gè)按鈕3，多個(gè)按鈕3模擬珠心算算盤的算珠位置分布于所述上位區(qū)11和下位區(qū)12中，且每一按鈕3可在置位和清位兩個(gè)狀態(tài)之間切換。即，本發(fā)明中以按鈕3代替?zhèn)鹘y(tǒng)珠心算算盤的算珠。圖中僅示出了部分按鈕3的結(jié)構(gòu)，對(duì)其它按鈕僅示意示出其位置。實(shí)際上，各個(gè)按鈕3具有相同的形狀和尺寸，因而便于加工。優(yōu)選地，所述按鈕3為正方形，當(dāng)然，也可為矩形。
與傳統(tǒng)珠心算算盤相似，下位區(qū)12每列的四個(gè)所述按鈕A1-A4具有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使得按壓其中任意一個(gè)按鈕所產(chǎn)生的效果與撥動(dòng)珠心算算盤對(duì)應(yīng)位置的算珠所產(chǎn)生的效果相同。即，按壓某按鈕時(shí)，其自身狀態(tài)被切換，同時(shí)其之前的所有按鈕被置位、其之后的所有按鈕被清位。
如圖3中所示，框架1上設(shè)有可使所有按鈕3清位的清位器5。當(dāng)按壓清位器5時(shí)，可在瞬間使所有按鈕3清位。因而方便使用者的操作。橫梁上具有定位器4，定位器4便于計(jì)算時(shí)確定數(shù)位。優(yōu)選地，上位區(qū)11和下位區(qū)12具有分區(qū)結(jié)構(gòu)，例如將A5、A2、A4行的按鈕設(shè)置為與其相鄰行按鈕具有略微不同的顏色，或在A4與A3、A2與A1之間設(shè)置特殊顏色的分界線，即構(gòu)成所述分區(qū)結(jié)構(gòu)。分區(qū)結(jié)構(gòu)能輔助想象記憶，因此更有助于操作者的學(xué)習(xí)和使用。
在本發(fā)明給出的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，參見圖3和4，每一按鈕3包括按鈕帽30和設(shè)于按鈕帽30內(nèi)的按鈕主體31。按鈕帽30為下端開口的空心方形殼體，按鈕主體31的結(jié)構(gòu)如圖4和5中所示具有置位按鍵312和清位按鍵313。如圖6所示，下位區(qū)12的每列按鈕A1-A4具有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)32，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)32實(shí)現(xiàn)對(duì)下位區(qū)12中一個(gè)按鈕A1-A4與其之后的所有按鈕的同步清位和對(duì)下位區(qū)12中一個(gè)按鈕A1-A4與其之前所有按鈕的同步置位。
如圖4所示，作為上述優(yōu)選實(shí)施方案的一種實(shí)施方式，按鈕主體31還包括套筒314、可滑動(dòng)地安裝于套筒314內(nèi)的撳輪315、與撳輪315間隔地配合的轉(zhuǎn)輪316、可滑動(dòng)地安裝于套筒314外部的置位滑套317及設(shè)于轉(zhuǎn)輪316底部的復(fù)位彈簧318。如圖中所示，清位按鍵313設(shè)于撳輪315的頂部，置位按鍵312設(shè)于置位滑套317的頂部。在裝配狀態(tài)下，清位按鍵313和置位按鍵312上端基本平齊，且高于套筒314的上端，因此二者均可被按鍵帽30按壓。同時(shí)，清位按鍵313和置位按鍵312又共同形成切換按鍵。切換按鍵用于實(shí)現(xiàn)該按鈕本身的狀態(tài)切換，而清位按鍵313和置位按鍵312分別用于實(shí)現(xiàn)與同列其它按鈕的清位聯(lián)動(dòng)和置位聯(lián)動(dòng)。即事實(shí)上每一按鈕3具有置位、清位和切換三種開關(guān)功能，當(dāng)按壓其它按鈕使該按鈕被聯(lián)動(dòng)置位時(shí)，其置位按鍵312被下按；當(dāng)按壓其它按鈕使該按鈕被聯(lián)動(dòng)清位時(shí)，其清位按鍵312被下按；當(dāng)按壓該按鈕本身使其實(shí)現(xiàn)切換時(shí)，其清位按鍵313與置位按鍵312同時(shí)被下按。
參見圖5A，套筒314上間隔地成形有均勻分布的三條內(nèi)導(dǎo)槽和三條外導(dǎo)槽，撳輪315的下端齒外部成形有與套筒314的內(nèi)導(dǎo)槽配合的三條凸棱，置位滑套317的內(nèi)部成形有與套筒314的外導(dǎo)槽配合的三條凸棱。加工時(shí)將撳輪315和置位滑套317安裝于套筒314后，再在套筒314下部安裝一固定圈314′，從而將撳輪315和置位滑套317可滑動(dòng)固定于套筒314上。
這種結(jié)構(gòu)的按鈕切換原理與圓珠筆的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的切換原理類似參見圖5B，圖中所示為套筒314、置位滑套317、撳輪315和轉(zhuǎn)輪316的展開狀態(tài)示意圖。如圖中所示，套筒314內(nèi)壁具有斜度不同的兩類滑面A和B，當(dāng)轉(zhuǎn)輪316的齒與滑面A和滑面B配合時(shí)，按鈕3分別處于置位和清位狀態(tài)。圖5B所示為置位狀態(tài)，當(dāng)按壓按鈕3時(shí)，外力由按鈕帽30傳遞至撳輪315和置位滑套317，兩者一起向下移動(dòng)，使撳輪315的齒與轉(zhuǎn)輪316的齒配合，并使轉(zhuǎn)輪316克服復(fù)位彈簧318的阻力向下移動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)輪316脫離套筒314的內(nèi)槽(A滑面)后，在置位滑套317下端齒的斜面作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)316轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度移動(dòng)到套筒314的內(nèi)壁B滑面，即切換為清換狀態(tài)。當(dāng)再次按壓時(shí)，基于同樣的原理，撳輪315使轉(zhuǎn)輪316又旋轉(zhuǎn)一定角度再次移至A滑面，即按鈕3又被切換為置位狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)置位與清位的切換。
參見圖6，在上述優(yōu)選實(shí)施方式中，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)32包括可按壓各按鈕A1-A4的清位按鍵313和置位按鍵312的聯(lián)動(dòng)桿321，聯(lián)動(dòng)桿321的至少一端可活動(dòng)。如圖6和7所示，各按鈕A1-A4上設(shè)有套框322，聯(lián)動(dòng)桿32的下端鉸接于邊框1上(圖中未示)，上端穿過各按鈕A1-A4上的套框322，活動(dòng)地安裝于固定框323上(參見圖7)，固定框323能夠上下移動(dòng)，且其底部設(shè)有復(fù)位彈簧324。因此聯(lián)動(dòng)桿321在套框322的帶動(dòng)下能繞鉸接端(下端)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其它按鈕的聯(lián)動(dòng)。
如圖4和6所示，置位按鍵312對(duì)稱分布于套筒314的兩側(cè)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)32包括對(duì)稱分布的兩根聯(lián)動(dòng)桿321；兩根聯(lián)動(dòng)桿321位于固定框323的一端之間設(shè)有能使二者張開的壓簧324以及能使固定框32復(fù)位的壓簧325。因此聯(lián)動(dòng)桿321的自由端(前端)既能上下移動(dòng)，又能左右移動(dòng)。壓簧325使聯(lián)動(dòng)桿321在按壓外力消失時(shí)立即復(fù)位。
參見圖8A-8D，其分別示出了按鈕A1-A4聯(lián)動(dòng)的狀態(tài)。首先請(qǐng)參見圖8A，其示出了按壓按鈕A1時(shí)的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)按壓A1按鈕時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿321隨按鈕A1一起向下移動(dòng)，其后端同時(shí)按壓按鈕A2、A3、A4的清位按鈕313，從而使A2-A4按鈕均被清位。再請(qǐng)參見圖8B，其示出按壓按鈕A2時(shí)的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，如圖所示，按壓按鈕A2時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿321隨按鈕A2一起向下移動(dòng)，其前端按壓A1的置位按鈕312，后端按壓A3和A4的清位按鍵313，從而使A1被置位，A3、A4被清位。同理，如圖8C所示，當(dāng)按壓按鈕A3時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿321使得按鈕A1、A2被置位、A4被清位；如圖8D所示，按壓按鈕A4時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿321使其之前的所有按鈕A1-A3均被置位。因此，該結(jié)構(gòu)中兩根聯(lián)動(dòng)桿321能實(shí)現(xiàn)所有按鈕A1-A4的聯(lián)動(dòng)清位和置位。
再參見圖8E，在本優(yōu)選實(shí)施方案中，聯(lián)動(dòng)桿321還與清位器5配合，實(shí)現(xiàn)使所有按鈕A1-A4清位的功能。當(dāng)操作清位器5時(shí)，聯(lián)動(dòng)桿321同時(shí)按壓下位區(qū)12的整列按鈕A1-A4的清位按鈕313，從而使A1-A4均被清位。
為區(qū)分按鈕3的清位與置位狀態(tài)，優(yōu)選地，按鈕帽3為透明結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有顯示單元。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，顯示單元為LED，置位按鍵312形成LED的開關(guān)，LED及線路連接可采用現(xiàn)有技術(shù)，為簡便起見，圖中未示。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，參見圖9A、9B，顯示單元為相互分離、且偏振角相差90度的第一偏振片341和第二偏振片342，第一偏振片341位于按鈕帽30的頂壁內(nèi)表面，第二偏振片342位于置位按鈕312的頂部，并可由置位按鈕312驅(qū)動(dòng)至與第一偏振片341相貼合。當(dāng)置位滑套317被按下時(shí)，如圖9A所示，第一偏振片341和第二偏振片342之間允許外部光源(從箭頭處)進(jìn)入，因此從外部看按鈕為透明狀態(tài)；當(dāng)置位滑套317處于彈起狀態(tài)，即按鈕處于清位狀態(tài)，則如9B所示，第一偏振片341和第二偏振片342貼合在一起，由于二者的偏振角度相差90度，因此外部光線無法透過該兩偏振片進(jìn)入按鈕內(nèi)部，因而此時(shí)按鈕3呈灰暗狀態(tài)。
參見圖10，在發(fā)明給出的另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，位于下位區(qū)12的按鈕3的按鈕主體31還包括切換按鍵311、清位聯(lián)動(dòng)桿326和置位聯(lián)動(dòng)桿328。
如圖中所示，每一按鈕3的置位按鍵312和清位按鍵313位于切換按鍵311的下部并可由其按壓，清位聯(lián)動(dòng)桿326可由清位按鍵313按壓，置位聯(lián)動(dòng)桿328可由所述切換按鍵311或置位按鍵312按壓。各清位聯(lián)動(dòng)桿326可由相應(yīng)的按鈕A1-A4的清位按鍵312驅(qū)動(dòng)，并可驅(qū)動(dòng)其后的清位聯(lián)動(dòng)桿326執(zhí)行清位操作，完成清位動(dòng)作后在復(fù)位彈簧327的彈力作用下復(fù)位。按鈕A2、A3、A4均具有置位聯(lián)動(dòng)桿328，因此共有三根(為清楚起見，圖中僅示出A2的置位聯(lián)動(dòng)桿)，三根置位聯(lián)動(dòng)桿328的一端鉸接于橫梁2上，另一端分別由下位區(qū)12的后三個(gè)按鈕A2-A4的切換按鍵311驅(qū)動(dòng)，其中部可按壓后三個(gè)按鈕A2-A4之前的各按鈕A1-A3的置位按鍵312并使之置位。各按鈕A1-A4的置位按鍵312和清位聯(lián)動(dòng)桿326彈性卡接，當(dāng)二者分離時(shí)，置位按鍵312恢復(fù)至清位狀態(tài)。
如圖所示，當(dāng)按壓例如按鈕A1時(shí)，其清位按鈕313向下旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)其清位聯(lián)動(dòng)桿326依次推動(dòng)按鈕A2、A3、A4的清位聯(lián)動(dòng)桿326克服彈簧327的彈力向后移動(dòng)，各按鈕的清位聯(lián)動(dòng)桿326推動(dòng)其清位按鈕313向下旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)清位。當(dāng)按壓按鈕A2時(shí)，其切換按鍵311同時(shí)按壓置位按鍵312、清位按鍵313，從而實(shí)現(xiàn)置位和清位的切換，并且清位按鍵313使得其之后的按鈕A3、A4被清位；A2的切換按鍵311下移時(shí)還按壓其置位聯(lián)動(dòng)桿328，置位聯(lián)動(dòng)桿328帶動(dòng)A1的置位按鍵312置位。
前述優(yōu)選實(shí)施方案均為通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)切換和聯(lián)動(dòng)的方案。下面給出通過電子線路方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和切換功能的方案。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案，該珠心算裝置進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)按鈕3的狀態(tài)切換功能和每列按鈕A1-A4的聯(lián)動(dòng)關(guān)系的控制裝置。參見圖11，控制裝置包括對(duì)應(yīng)于各按鈕A1-A4的鍵盤電路41、與鍵盤電路41電連接的IC控制器42和與IC控制器42電連接的顯示電路43。鍵盤電路41可采用類似于計(jì)算機(jī)鍵盤的矩陣電路實(shí)現(xiàn)，IC控制器42可采用現(xiàn)有的市售芯片，再在該芯片內(nèi)存儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制和切換功能的程序。聯(lián)動(dòng)控制和切換功能的程序可利用各種硬件描述語言編寫，例如Verilog HDL。顯示電路43為連接有對(duì)應(yīng)于每一按鈕的LED電路。這種方案的珠心算裝置成本較為低廉，尤其適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
上述方案中，下位區(qū)12每列的四個(gè)按鈕A1-A4的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和切換功能按如下步驟實(shí)現(xiàn)參見圖12，首先如步驟101，用戶按壓某按鈕3，使鍵盤電路41中該按鈕的電路接通，再如步驟102，IC控制器42檢測到用戶的輸入信號(hào)；之后如步驟103，IC控制器42判斷該按鈕3的當(dāng)前狀態(tài)如果該按鈕3當(dāng)前處于清位狀態(tài)，則進(jìn)入步驟1031，IC控制器42向顯示電路43輸出該按鈕的置位信號(hào)；如果該按鈕3當(dāng)前處于置位狀態(tài)，則進(jìn)入步驟1032，IC控制器42向顯示電路43輸出該按鈕3的清位信號(hào)；之后，進(jìn)入步驟104，IC控制器42判斷該按鈕3是否為A1，如果是，則進(jìn)入步驟105，IC控制器42向顯示電路43輸出按鈕A2、A3、A4的清位信號(hào)；如果不是，則進(jìn)入步驟106，判斷該按鈕是否為A2，如果是，進(jìn)入步驟107，IC控制器向顯示電路43輸出按鈕A1的置位信號(hào)和按鈕A3、A4的清位信號(hào)；如果不是，則進(jìn)入步驟108，IC控制器判斷該按鈕是否為A3，如果是，則進(jìn)入步驟109，輸出按鈕A1、A2的置位信號(hào)和按鈕A4的清位信號(hào)；如果不是，則進(jìn)入步驟110，輸出按鈕A1、A2、A3的置位信號(hào)，之后進(jìn)入步驟111，結(jié)束。
通過上述步驟，則能實(shí)現(xiàn)按鈕A1-A4的聯(lián)動(dòng)清位和置位。
上述實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，所做出的各種等效結(jié)構(gòu)變化皆在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種按鈕式珠心算裝置，包括框架(1)；橫梁(2)，設(shè)于所述框架(1)內(nèi)，將所述框架(1)分為上位區(qū)(11)和下位區(qū)(12)；以及多個(gè)按鈕(3)，模擬珠心算算盤的算珠位置分布于所述上位區(qū)(11)和下位區(qū)(12)中，其中，每一所述按鈕(3)可在置位和清位兩個(gè)狀態(tài)之間切換，所述下位區(qū)(12)每列的四個(gè)所述按鈕(3)具有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使得按壓其中任意一個(gè)按鈕(3)所產(chǎn)生的效果與撥動(dòng)珠心算算盤對(duì)應(yīng)位置的算珠所產(chǎn)生的效果相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，所述按鈕(3)包括按鈕帽(30)和設(shè)于所述按鈕帽(30)內(nèi)的按鈕主體(31)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，位于所述下位區(qū)(12)的所述按鈕(3)的所述按鈕主體(31)包括置位按鍵(312)和清位按鍵(313)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，位于所述下位區(qū)(12)的所述按鈕(3)的所述按鈕主體(31)還包括套筒(314)、與所述套筒(314)滑動(dòng)配合的撳輪(315)和置位滑套(317)、與所述撳輪(315)間隔地配合的轉(zhuǎn)輪(316)以及復(fù)位彈簧(318)；所述置位按鍵(312)設(shè)于所述置位滑套(317)頂部，所述清位按鍵(313)設(shè)于所述撳輪(315)頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，所述下位區(qū)(12)的每列四個(gè)所述按鈕(3)具有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(32)，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(32)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述下位區(qū)(12)中一個(gè)所述按鈕(3)與其之后的所有按鈕的同步清位和對(duì)所述下位區(qū)(12)中一個(gè)所述按鈕(3)與其之前所有按鈕的同步置位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(32)包括至少一根聯(lián)動(dòng)桿(321)，所述聯(lián)動(dòng)桿(321)可按壓各所述按鈕(3)的所述置位按鍵(312)和清位按鍵(313)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，位于所述下位區(qū)(12)的所述按鈕(3)的所述按鈕主體(31)還包括切換按鍵(311)、清位聯(lián)動(dòng)桿(326)和置位聯(lián)動(dòng)桿(328)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，所述置位按鍵(312)和清位按鍵(313)位于所述切換按鍵(311)的下部并可由其按壓，所述清位聯(lián)動(dòng)桿(326)可由所述清位按鍵(313)按壓，所述置位聯(lián)動(dòng)桿(328)可由所述切換按鍵(311)或置位按鍵(312)按壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的按鈕式珠心算裝置，其特征在于，所述框架(1)內(nèi)具有輔助想象記憶的分區(qū)結(jié)構(gòu)。
10.一種如權(quán)利要求1所述的按鈕式珠心算裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述下位區(qū)(12)每列的四個(gè)所述按鈕(3)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和切換功能按如下步驟實(shí)現(xiàn)1)用戶按壓某按鈕(3)，使鍵盤電路41中該按鈕的電路接通，IC控制器(42)檢測到用戶的輸入信號(hào)；2)所述IC控制器(42)判斷該按鈕(3)的當(dāng)前狀態(tài)和位置；3)所述IC控制器(42)輸出該按鈕(3)的與其當(dāng)前狀態(tài)相反的置位或清位信號(hào)，及該按鈕(3)之前的所有按鈕的置位信號(hào)和該按鈕(3)之后所有按鈕的清位信號(hào)至顯示電路(43)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種按鈕式珠心算裝置，包括框架；橫梁，設(shè)于框架內(nèi)，將框架分為上位區(qū)和下位區(qū)；以及多個(gè)按鈕，模擬珠心算算盤的算珠位置分布于上位區(qū)和下位區(qū)中。其中，每一按鈕可在置位和清位兩個(gè)狀態(tài)之間切換，下位區(qū)每列的四個(gè)按鈕具有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使得按壓其中任意一個(gè)按鈕所產(chǎn)生的效果與撥動(dòng)珠心算算盤對(duì)應(yīng)位置的算珠所產(chǎn)生的效果相同。該珠心算裝置不僅整體形象便于記憶、易于想象，而且在實(shí)撥向空撥過渡時(shí)無需切換即可方便地使用，有利于培養(yǎng)少年兒童的學(xué)習(xí)興趣。另外，在使用過程中也不容易撥錯(cuò)，并且可懸掛或在車船等顛簸的環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)G06C3/00GK101067754SQ200710106138
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者程強(qiáng) 申請(qǐng)人:程強(qiáng)