基于nfc的智能可編程積木玩具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于NFC的智能可編程積木玩具。
【背景技術(shù)】
[0002]NFC近場通信技術(shù)是由非接觸式射頻識別(RFID)演變而來，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進行識別和數(shù)據(jù)交換。工作頻率為13.56MHz ο
[0003]NFC天線是一種近場耦合天線，由于13.56Mhz波長很長，且讀寫距離很短(20cm以內(nèi)，如果天線較小，還可以更短)，NFC采用的耦合方式是磁場耦合。
[0004]現(xiàn)有普通兒童積木，使用木材、塑料、金屬制成，積木僅僅是空間形狀的拼接與組合，只能實現(xiàn)搭建、排列的功能，積木的拓展功能幾乎為零，對兒童的吸引力有限。這種普通積木，雖然每個兒童都玩過，但是孩子們一般玩不了多久，就沒有興趣了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于NFC的智能可編程積木玩具，以解決積木玩具積木僅僅是空間形狀的拼接與組合，只能實現(xiàn)搭建、排列的功能，積木的拓展功能幾乎為零，對兒童的吸引力有限的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于NFC的智能可編程積木玩具，包括若干順序排列的NFC天線，NFC天線上放置有積木塊；積木塊內(nèi)內(nèi)置有NFC標簽；每個NFC標簽內(nèi)內(nèi)置有程序指令集，程序指令集包括至少一條程序代碼；其每個NFC標簽具有一個唯一的 ID ；
NFC讀寫單元，其第一輸入端與可控多路開關(guān)電路連接，其第二輸入端與若干NFC天線的輸出端連接，用于順序讀取NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID ;
單片機，其通過地址控制線上輸出不同的地址編碼，控制可控多路開關(guān)電路依次連通NFC天線和NFC讀寫單元；單片機的輸入端與NFC讀寫單元連接，用于通過NFC讀寫單元獲取NFC標簽內(nèi)的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID，并將NFC標簽的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID送至運行器；
運行器，用于根據(jù)NFC天線的排列順序順序運行接收到的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID并得出運行結(jié)果。
[0007]進一步地，NFC天線上設(shè)有用于限制積木塊位置的限位槽，積木塊固定設(shè)置在限位槽內(nèi)。
[0008]進一步地，相鄰兩個NFC天線之間的間隔距離大于兩者的作用范圍之和。
[0009]進一步地，限位槽內(nèi)還設(shè)有指示燈。
[0010]進一步地，NFC讀寫單元通過GP10端口或UART或SPI或I2C總線與單片機連接。
[0011]進一步地，智能可編程積木玩具還包括用于根據(jù)運行結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)動作的執(zhí)行器。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:本申請將NFC技術(shù)運用至積木玩具上，通過搭建積木的形式使兒童體驗到編程的樂趣，使積木玩具不僅僅是空間形狀的拼接與組合，增強了對兒童的吸引力。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一個實施例的天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
[0015]如圖1所示的基于NFC的智能可編程積木玩具，包括若干NFC天線、可控多路開關(guān)電路、NFC讀寫單元、單片機以及運行器，下面分別對各個單元進行詳細描述:
上述若干NFC天線順序組成陣列，這個陣列可以是排列規(guī)則的，例如是一條直線，或者一個矩陣；也可以是不規(guī)則的其他陣列。NFC天線上有限制積木塊擺放位置的限位槽，積木塊設(shè)置在限位槽內(nèi)。積木塊內(nèi)內(nèi)置有NFC標簽，每個NFC標簽內(nèi)內(nèi)置有程序指令集，其中程序指令集包括至少一條程序代碼。并且，每個NFC標簽具有一個唯一的ID。
[0016]特別地，積木塊的位置排列要考慮NFC天線的作用范圍，每一個積木塊所屬的NFC天線的作用范圍不能重疊，即相鄰兩個NFC天線的間隔距離大于兩者的作用范圍之和；如果重疊了，會導(dǎo)致兩個積木塊的NFC天線的信號沖突，導(dǎo)致兩個積木塊讀出信號錯誤。
[0017]可控多路開關(guān)電路的輸入端分別與若干NFC天線連接，用于依次連通NFC天線?？煽囟嗦烽_關(guān)電路是一種專用的射頻高速多路開關(guān)電路芯片，可以在外界單片機的控制下，連通或者斷開任何兩路射頻連線。
[0018]NFC讀寫單元，其第一輸入端與可控多路開關(guān)電路連接，其第二輸入端與若干NFC天線的輸出端連接，用于順序讀取NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID ;
單片機通過在地址控制線上輸出不同的地址編碼，控制可控多路開關(guān)電路，依次連通NFC天線與NFC讀寫單元；單片機輸入端與NFC讀寫單元連接，用于通過NFC讀寫單元獲取NFC標簽內(nèi)的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID，并將NFC標簽的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID送至運行器；
運行器用于根據(jù)NFC天線的排列順序順序運行接收到的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID并得出運行結(jié)果；執(zhí)行器用于根據(jù)運行結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)動作。
[0019]本發(fā)明的工作流程為:
1、放置內(nèi)含NFC標簽的積木塊到NFC天線的限位槽上；
2、單片機向可控多路開關(guān)電路輸出第一個天線地址編碼，使得NFC天線的正負極與NFC讀寫單元連接；
3、單片機控制NFC讀寫單元讀取積木塊中的NFC標簽的ID，并且通過總線(可以為GP10/UART/SPI/I2C總線之一)將其傳遞給單片機，單片機保存結(jié)果為:NFC天線編號——NFCIDo如果在NFC天線上沒有放置積木塊，那么NFC讀卡芯片將讀取不到NFC標簽的ID，因此單片機保存結(jié)果為：NFC天線編號——NULL (NULL表示空)。
[0020]4、單片機輸出第2個NFC天線的地址編碼，重復(fù)上述過程3。
[0021]5、單片機輸出后續(xù)所有的NFC天線的地址編碼，并且重復(fù)上述過程3，完成對每個NFC天線上的積木塊的掃描。
[0022]6、完成所有積木塊的掃描后，單片機將獲得了如下的一張表格：
NFC 天線 I一NFCID_A
NFC 天線 2——NFCID_B NFC 天線 3——NFCID_C NFC 天線 4——NFCID_D
在系統(tǒng)中，已經(jīng)設(shè)定了如下的替代關(guān)系：
NFCID_A——程序指令集I (例如=Begin )
NFCID_B——程序指令集II (例如=Forward)
NFCID_C——程序指令集III (例如-Backward)
NFCID_D——程序指令集IV (例如=SayHello)
因此，可以根據(jù)上述兩張單片機獲得的結(jié)果，從NFC天線上放置的積木塊，得到程度代碼序列。
[0023]例如，在上述表格中，表示：
在NFC天線I上放置了包含NFC標簽NFCID_A的積木塊，
在NFC天線2上放置了包含NFC標簽NFCID_B的積木塊，
在NFC天線3上放置了包含NFC標簽NFCID_C的積木塊，
在NFC天線4上放置了包含NFC標簽NFCID_D的積木塊，
那么代表的程序代碼序列如下：
Begin ；
Forward ；
Backward ；
SayHello ；
在實現(xiàn)產(chǎn)品的過程中，可以在積木塊上印刷上程序代碼的字母，讓使用者知道這個積木塊所代表的程序代碼。
[0024]在實際實現(xiàn)中，計算機程序的代碼一般有三種：順序語句、選擇語句、循環(huán)語句。
[0025]I、對于順序語句，在本系統(tǒng)中，使用一塊積木塊來代表。例如：機器人前進語句，就使用一塊積木塊“前進”代表。
[0026]2、對于選擇語句，在本系統(tǒng)中，使用兩塊積木塊來代表。一塊積木塊代表選擇語句的開始，同時代表選擇語句執(zhí)行必須滿足的條件，另外一塊積木塊代表選擇語句的結(jié)束。在這兩塊積木塊之間，可以放入任意多的其它的積木塊。
[0027]3、對于循環(huán)語句，在本系統(tǒng)中，使用兩塊積木塊來代表。一塊積木塊代表循環(huán)語句的開始，同時代表循環(huán)執(zhí)行必須滿足的條件，另外一塊代表循環(huán)語句的結(jié)束。在這兩塊積木塊之間，可以放入任意多的其它的積木塊。
[0028]在產(chǎn)品實現(xiàn)中，通過掃描NFC天線獲得的程序代碼序列，可以在運行器中得到執(zhí)行，執(zhí)行的代碼，可以通過運行器外接的聲、光、電傳感器等執(zhí)行器，轉(zhuǎn)化為聲、光、電的不同效果。
[0029]程序代碼在運行器中運行的時候，運行器可以把當前正在運行的程序代碼對應(yīng)的NFC天線的ID傳回單片機，單片機可以控制在NFC天線上的對應(yīng)限位槽內(nèi)的LED燈亮起來，表明運行器正在執(zhí)行這個NFC天線對應(yīng)的積木塊中的程序代碼。
[0030]在實際實現(xiàn)中，運行器可以是單獨的一臺設(shè)備，運行器與單片機之間通過無線或者有線方式通信。或者，單片機也可以擔任運行器的功能。
【主權(quán)項】
1.一種基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，包括； 若干順序排列的NFC天線，所述NFC天線上放置有積木塊；所述積木塊內(nèi)內(nèi)置有NFC標簽；每個所述NFC標簽內(nèi)內(nèi)置有程序指令集，所述程序指令集包括至少一條程序代碼；其每個所述NFC標簽具有一個唯一的ID ； NFC讀寫單元，其第一輸入端與所述可控多路開關(guān)電路連接，其第二輸入端與若干所述NFC天線的輸出端連接，用于順序讀取所述NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID ; 單片機，其通過地址控制線上輸出不同的地址編碼，控制所述可控多路開關(guān)電路依次連通所述NFC天線和所述NFC讀寫單元；單片機的輸入端與所述NFC讀寫單元連接，用于通過NFC讀寫單元獲取NFC標簽內(nèi)的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID，并將所述NFC標簽的NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID送至運行器； 運行器，用于根據(jù)所述NFC天線的排列順序順序運行接收到的所述NFC天線內(nèi)的程序指令集或NFC標簽的ID并得出運行結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，所述NFC天線上設(shè)有用于限制所述積木塊位置的限位槽，所述積木塊固定設(shè)置在限位槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，所述相鄰兩個NFC天線之間的間隔距離大于兩者的作用范圍之和。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，所述限位槽內(nèi)還設(shè)有指示燈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，所述NFC讀寫單元通過GP1端口或UART或SPI或I2C總線與所述單片機連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NFC的智能可編程積木玩具，其特征在于，所述智能可編程積木玩具還包括用于根據(jù)所述運行結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)動作的執(zhí)行器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于NFC的智能可編程積木玩具，包括若干NFC天線，NFC天線上放置有積木塊；積木塊內(nèi)內(nèi)置有NFC標簽；可控多路開關(guān)電路，其輸入端分別與若干NFC天線連接；NFC讀寫單元，其第一輸入端與可控多路開關(guān)電路連接，其第二輸入端與若干NFC天線的輸出端連接；單片機，其輸入端與NFC讀寫單元連接，其地址控制端與可控多路開關(guān)電路的地址線連接；運行器用于順序運行NFC標簽上的程序代碼，并根據(jù)運行結(jié)果驅(qū)動執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)動作。本申請將NFC技術(shù)運用至積木玩具上，通過搭建積木的形式使兒童體驗到編程的樂趣，使積木玩具不僅僅是空間形狀的拼接與組合，增強了對兒童的吸引力。
【IPC分類】A63H33/26, A63H33/04, G06K7/00
【公開號】CN105363223
【申請?zhí)枴緾N201510787442
【發(fā)明人】盧軍
【申請人】盧軍
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月17日