一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统及方法

摘要

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统及方法，包括由控制芯片和通信模块组成的主模块，所述主模块通过通信接口与子模块的撞针相连，所述子模块之间通过后端接口和前端撞针互连，所述子模块上电后将子模块记录的数据传输到所述控制芯片，所述主控芯片根据接收数据的数据结构判定后端连接积木的数量以及具体的内容得出信息链接，最后将此信息链接通过加密模块保存在TF卡中的加密数据并作出相关的操作。本发明让用户在主模块和子模块的交互中完成语言学习、数字运算和逻思维程同时，训练用户的动手能力，增强用户的语言学习及逻辑思维，更有利于增强记忆力，开发大脑训练。

说明书

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统及方法。

背景技术

市面上脑力训练的方法五花八门，缺乏趣味性以及丰富性，本发明通过游戏引导用户在游戏化的过程中，在语言、数字、逻辑等方面训练脑力，再辅以听觉及视觉，有效提升用户的脑力开发和训练。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统及方法，用于帮助需要脑力训练及复原的群体，提供一种趣味性强且丰富的脑力训练方案。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统，包括由控制芯片和通信模块组成的主模块，所述主模块通过通信接口与子模块的撞针相连，所述子模块之间通过后端接口和前端撞针互连，所述子模块上电后将子模块记录的数据传输到所述控制芯片，所述主控芯片根据接收数据的数据结构判定后端连接积木的数量以及具体的内容得出信息链接，最后将此信息链接通过加密模块保存在TF卡中的加密数据并作出相关的操作。

更进一步的，所述系统的每笔数据的通信重复发送三次，所述子模块之间通过子模块后端接口与另一块子模块前端的撞针相连，并每接入一个子模块则将数据再次发送到主模块。

更进一步的，所述主模块未链接子模块时，所述主模块可进行故事或者音乐播放操作，所述主控模块的工作状态由连接的三色LED灯进行显示，用以表示以下的一项或多项状态：低电、充电、故事播放模式、儿歌播放模式或加减算法模式。

更进一步的，所述子模块上电启动工作后，将存储在子模块的逻辑信息通过通信接口向前端发送信息，若前端是子模块，所述子模块收到信息之后继续向前端发送；当数据信息传输到了连接主模块最近的子模块之后，子模块会将得到的信息进行汇整然后再传输给主模块以上子模块的工作。

更进一步的，所述子模块均采用芯片SNC27P060且每个模块设置同一程序，所述子模块的电路板设置相异的电阻安装方式，用以传输不同的信息。

更进一步的，所述子模块前端为RX端为1pin-UART协议，后端为TX端3pin为VDD-GND-DATA用于后端子模块上电以及接收后端数据。

更进一步的，所述游戏系统设有供电部分用于游戏系统供电，所述供电部分包括上电控制部分、电源管理芯片和DCDC供电模块。

更进一步的，所述上电控制部分设置POWER_KEY电源控制按键，按键按下之后，检测到POWER_ON的电平变化之后将KEEP_ON置成高电平，此时三极管2SC1623将导通，再通过场效应管RCR1525SI开始导通电源；

所述电源管理芯片为TP4056电源管理芯片，用于整个电路电源的具体管理，其中CHG_FINISH以及CHG_IN将连入主模块的主控芯片，用以侦测电源的电量以及检测usb的插入情况；

所述DCDC供电模块用于为整个系统提供稳定的电源。

更进一步的，所述游戏系统设有存储部分和播音部分；

所述存储部分包括大数据存储SDCARD及系统信息存储SPIFLASH，所述大数据存储SDCARD通过usb进行数据的更新和扩展；

所述系统信息存储SPIFLASH采用GD25B64的SPIFLASH芯片，存储有程序和系统数据及部分系统提示音；

所述播音部分采用SNAUD01作为喇叭的驱动芯片。

第二方面，本发明公开一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏的方法，所述方法运作时使用第一方面所述的以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统，包括以下步骤：

S1系统上电初始化，接收用户的积木数量或位置等信息，并通过子模块处理获取的相关信息；

S2子模块根据磁力感应辨别方向和磁力强度，通过磁力方向、强度和撞针输出16位元的数字信号；

S3主模块接收子模块按顺序及方向传输的16位元数字信号，并将其转化为音频、视频、动作等信号输出；

S4信号通过无线传输模式发送至手机、机器人或音箱等接收终端作为相应的动作反馈，完成互动。

本发明的有益效果为：

本发明通过游戏引导用户在游戏化的过程中，在语言、数字、逻辑等方面训练脑力，再辅以听觉及视觉，让用户在主模块和子模块的交互中完成语言学习、数字运算和逻思维程同时，训练用户的动手能力，增强用户的语言学习及逻辑思维，更有利于增强记忆力，开发大脑训练。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统原理框图；

图2是本发明实施例的通信模块电路原理图；

图3是本发明实施例子模块电路板电阻的不同安装方式及其原理图；

图4是本发明实施例子模块及其四个面的电路原理图；

图5是本发明实施例系统的上电控制部分电路原理图；

图6是本发明实施例电源管理芯片电路原理图；

图7是本发明实施例DCDC供电模块电路原理图；

图8是本发明实施例存储部分电路原理图；

图9是本发明实施例usb模块电路原理图；

图10是本发明实施例喇叭的驱动芯片电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例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没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏系统，包括由控制芯片和通信模块组成的主模块，所述主模块通过通信接口与子模块的撞针相连，所述子模块之间通过后端接口和前端撞针互连，所述子模块上电后将子模块记录的数据传输到所述控制芯片，所述主控芯片根据接收数据的数据结构判定后端连接积木的数量以及具体的内容得出信息链接，最后将此信息链接通过加密模块保存在TF卡中的加密数据并作出相关的操作。

本实施例的模块整体总共17个至33个部件包含1个主模块以及16个至32个子模块。子模块的拼接主要通过撞针以及磁力感应辨别磁力方向及强度进行识别，撞针用于连接模块的电路，磁力感及电压高低信号输入以识别子模块所代表的符号，每接入一个符号模块都会做出相应的动作，如发出该符号模块的对应声音、视频、动作等。

本实施例的主模块主要由SNC73252控制芯片构成外加一个与子模块的通信模块(SNC27P020)如图2，由主模块引出相关电路以控制整个系统。通信模块的通信接口(6pin)与子模块的撞针相连之后，子模块开始上电并将子模块记录的信息传输到控制芯片。每笔数据的通信都会重复发送三次以防止数据通信过程中出现异常情况。

本实施例的子模块之间也通过子模块后端接口与另一块子模块前端的撞针相连以链接进电路，每接入一个子模块都会将数据再次发送到主模块，主控芯片收到数据之后根据数据的数据结构判定后端连接积木的数量以及具体的内容然后得出具体的信息，最后再由此信息链接保存在TF卡中的加密数据并作出相关的操作如播音或者闪灯等，此时便完成一次具体的通信与控制过程。主控模块的工作状态由连接的三色LED灯进行显示，可以表示9种相关状态如：低电、充电、故事播放模式、儿歌播放模式、加减算法模式等。

实施例2

本实施例对子模块进行说明，子模块的数量选择范围在0-32块(含)之间。如图3所示设计上采用了撞针链接电路以及磁铁固定的方式，以保证子模块与子模块，子模块与主模块之间的稳定连接。当没有链接子模块的时候，主模块也可以进行简单的故事或者音乐播放操作。链接了子模块之后，子模块将开始上电启动工作，通过存储在子模块的逻辑信息通过通信接口向前端发送信息，如果前端还是子模块，该子模块收到信息之后继续向前端发送；当数据信息传输到了连接主模块最近的子模块之后，此子模块会将得到的信息进行汇整然后再传输给主模块以上子模块的工作。

电路构成上，所有子模块均采用同一颗OTP芯片SNC27P060且每个模块的程序均一致以降低整体的成本。由于子模块的芯片以及程序一致，所以为了进行模块之间的区分，设计上用连接在接口的电阻是否安装来识别，也就是同一块子模块的电路板，电阻的安装方式不同，子模块上电之后传输出来的信息也不同。子模块总共四个面，前端为RX端为1pin-UART协议，后端为TX端3pin为VDD-GND-DATA用于给后端子模块上电以及接收后端数据如图4。

本实施例对供电部分进行说明，其中图5为整个系统的上电控制部分，POWER_KEY为电源控制按键，按键按下之后，检测到POWER_ON的电平变化之后将KEEP_ON置成高电平，此时三极管2SC1623将导通，然后再通过场效应管RCR1525SI开始导通电源。其中BAT_ADC将检测电源的供电情况，为保证系统的稳定工作，电压较低时将通过此接口侦测到并给出相关提示。

图6为中TP4056为电源管理芯片，用于整个电路电源的具体管理，其中CHG_FINISH以及CHG_IN将连入主模块的主控芯片SNC73252以侦测电源的电量以及检测usb的插入情况。

图7为DCDC供电模块用于为整个系统提供稳定的电源，目前系统采用的供电为3.3V，usb以及电池输入的电源不是3.3V所以需要TCS4105进行转接。

本实施例对存储部分说明，如图8所示，整个存储模块分为两部分，分别为大数据存储SDCARD(8G)以及程序及系统信息存储SPIFLASH(GD25B64)。SDCARD将存储整个系统的大部分系统提示音、儿歌、故事、积木拼接对应信息，当然也可以通过usb(usb模块见图9)进行数据的更新和扩展(将更新的程序拷贝进SDCARD处也可以进行程序的更新)。SPIFLASH部分采用GD25B64大容量SPIFLASH芯片，里面不仅存储了程序也存储了系统数据(如开机之后的音量、具体的工作模式、进入儿歌或者故事之后播放的声音等)和部分系统提示音(如开关机提示音、没有检测到tf卡提示音等)。

本实施例对播音部分进行说明，由于主控芯片本身不能推动比较大瓦数的喇叭，所以便增加了一颗SNAUD01作为喇叭的驱动芯片如图10所示。该方案可支持4、5、6bitADPCM语音算法演示，语音输出音质清晰稳定，支持播放高质量的WAV以及MP3声音播放也支持单纯RAW数据播放。可以满足大部分客户的音频需求。

实施例3

本实施例论述算法逻辑，主模块需要处理16个至32个子模块传输过来的相关信息，所以头部模块是整个系统的核心，有相关的运算以及逻辑算法。而16个至32个子模块内部的包含的算法是一致的，每个模块四个面，每个面代表不同的符号，并通过磁力强度和点位高低做为判别，在通过连接的顺序以及连接每个子模块的面的来向主模块传输不同的数字信号，子模块之间的排列方式运用逻辑运算及程序编写可以超过2^32种信号输出。

在主模块接收到子模块按顺序及方向的16位元数字信号后，主模块可相应作出声音、视频、动作或无线传输模式，如5G、Wi-Fi、蓝牙、2.4G、FM等将信号发送至手机、机器人、音箱等接收终端作为相应的动作反馈，如视频播放、音频播放、动作、步行等。

供电方面，可采用两节干电池的方案也可采用可充电锂电池的方案，具体的选择看相关的要求。

实施例4

本实施例公开一种以电压高低判别完成脑力训练的智能游戏的方法，包括以下步骤：

S1系统上电初始化，接收用户的积木数量或位置等信息，并通过子模块处理获取的相关信息；

S2子模块根据磁力感应辨别方向和磁力强度，通过磁力方向、强度和撞针输出16位元的数字信号；

S3主模块接收子模块按顺序及方向传输的16位元数字信号，并将其转化为音频、视频、动作等信号输出；

S4信号通过无线传输模式发送至手机、机器人或音箱等接收终端作为相应的动作反馈，完成互动。

综上，本发明可以提供学习语言、数字和逻辑编程等方面的智能模块，通过动手操作及辅以声音或视频的主模块与各个带有符号等子模块交互感应后完成动作，如单词、数字、拼音、编程、颜色等多面向的基础脑力开发，再辅以书本的图像形象化达到倍数的成效。

本发明主要由一个能供电的主模块和16个至32个带符号的子模块组成，每个模块都带有磁力感应以辨别方向和磁力强度，通过磁力方向、强度和撞针输出16位元的数字信号，并通过数字信号输出给主模块再转化为音频、视频、动作等信号输出。

本发明让用户在主模块和子模块的交互中完成语言学习、数字运算和逻思维程同时，训练用户的动手能力，增强用户的语言学习及逻辑思维，最后更有利于增强记忆力，开发大脑训练。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。