一種智能積木系統及智能積木的控制方法

一種智能積木系統及智能積木的控制方法
【專利摘要】本發明實施例公開了智能積木系統及智能積木的控制方法，應用于益智玩具【技術領域】。通過在各個積木的兩面分別設置第一電氣接口和第二電氣接口，使得積木之間物理連接后，通過第一電氣接口和第二電氣接口的電氣連接傳輸信號；并在多個積木中設置一個包含主控電路系統的主積木來確定連接的其它從積木的位置，從而可以進行控制各個從積木的受控電路系統執行一定的命令來實現一定的外觀效果。這樣用戶在搭建該智能積木系統時，只需要在系統中包括一個主積木，然后配合其它從積木的連接，就能組合出各種形狀的模型，方便用戶操作，相對于現有技術中對帶有編碼孔的卡片的操作，本發明實施例的系統可以降低用戶對積木操作的難度。
【專利說明】一種智能積木系統及智能積木的控制方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及益智玩具【技術領域】，特別涉及智能積木系統及智能積木的控制方法。

【背景技術】
[0002] 益智玩具中的積木可以通過其表面印有的各種文字和圖案，通過積木之間的拼接 激發孩子智力。現有的積木一般包括普通積木、電子積木和智力積木，其中：
[0003] 普通積木只是由簡單的塑料注塑或者木材壓合成各種形狀的積木，只能進行簡單 搭建；
[0004] 電子積木是將導線、燈泡、二極管、三極管、電阻、電容、各種開關、電表、電機、喇叭 和集成塊等電子元器件固定在塑料片（塊）上，用某種電氣連接器做成獨立可拼裝的配件， 可以組合形成各種物理電路，適合開發孩子物理知識和興趣，雖然提高了復雜性，但是無法 完成其它學科的智力開發；
[0005] 智力積木是米用微電子技術制作的智力積木，由一塊含主模塊電路的第一積木和 與其聯接的多個含從模塊電路的第二積木，及需要插入第二積木且印有數字、文字、拼音和 外文字母等符號，且帶有與符號對應的編碼孔的卡片構成，具有提高兒童游玩時的動手能 力和智力的有益效果，而不僅僅是物理知識，但是需要卡片操作，卡片容易損壞丟失，年齡 較小的兒童使用難度較大。


【發明內容】

[0006] 本發明實施例提供智能積木系統及智能積木的控制方法，降低了用戶對積木操作 的難度。
[0007] 本發明實施例第一方面提供一種智能積木系統，包括：多個積木；
[0008] 每一積木都包括第一面和第二面，其中，在第一面的一個方向包括有多個第一電 氣接口；在第二面的多個方向分別包括多個第二電氣接口； 一個積木的第一電氣接口與另 一積木的第二電氣接口之間的對應接口進行電氣連接；
[0009] 所述第一電氣接口和第二電氣接口分別連接到所述積木內設置的電路系統，且所 述第一電氣接口和第二電氣接口中都包括數據通信接口；
[0010] 所述多個積木中包括：設置有主控電路系統的主積木，及多個設置有受控電路系 統的從積木；
[0011] 所述從積木中第一積木內設置的受控電路系統，用于當接收到與所述第一積木相 鄰的第二積木傳輸的已定位信號，確定所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息，并 通過所述數據通信接口向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息，所述定位信息 中包括所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息；
[0012] 所述主控電路系統，用于通過所述數據通信接口接收所述受控電路系統上傳的定 位信息，根據所述第二積木的位置、所述定位信息及所述第一積木的屬性信息，確定所述第 一積木的位置；
[0013] 所述受控電路系統，還用于當向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息 后，向所述第一積木相鄰的第三積木輸出已定位信號。
[0014] 本發明實施例第二方面提供一種智能積木的控制方法，應用于本發明實施例第一 方面所述的智能積木系統，所述方法包括：
[0015] 當第一積木內設置的受控電路系統接收到與所述第一積木相鄰的第二積木傳輸 的已定位信號，確定所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息；
[0016] 所述受控電路系統通過數據通信接口向所述主控電路系統上傳所述第一積木的 定位信息，所述定位信息中包括所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息；
[0017] 所述主控電路系統根據所述第二積木的位置、所述定位信息及所述第一積木的屬 性信息，確定所述第一積木的位置。
[0018] 可見，在本實施例中，通過在各個積木的兩面分別設置第一電氣接口和第二電氣 接口，使得積木之間物理連接后，通過第一電氣接口和第二電氣接口的電氣連接傳輸信號； 并在多個積木中設置一個包含主控電路系統的主積木來確定連接的其它從積木的位置，從 而可以進行控制各個從積木的受控電路系統執行一定的命令來實現一定的外觀效果。這樣 用戶在搭建該智能積木系統時，只需要在系統中包括一個主積木，然后配合其它從積木的 連接，就能組合出各種形狀的模型，方便用戶操作，相對于現有技術中對帶有編碼孔的卡片 的操作，本發明實施例的系統可以降低用戶對積木操作的難度，提高積木的趣味性，豐富積 木寓教于樂的內容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖la是本發明實施例中積木兩個面的示意圖；
[0021] 圖lb是本發明實施例中多個積木中電路系統的邏輯關系示意圖；
[0022] 圖2是本發明實施例中積木內設置的多組三色燈與電路系統連接的結構圖；
[0023] 圖3是本發明實施例中積木內設置的投影裝置的結構意圖；
[0024] 圖4是本發明實施例中從積木的一面看過去的截面圖；
[0025] 圖5是本發明實施例中積木中第一電氣接口和第二電氣接口的分布圖；
[0026] 圖6是本發明實施例中主積木內主控電路系統與其它結構的邏輯關系示意圖；
[0027] 圖7是本發明實施例中從積木內受控電路系統與其它結構的邏輯關系示意圖；
[0028] 圖8a是本發明實施例中積木內各個電氣接口與電路系統連接的示意圖；
[0029] 圖8b是本發明實施例中在積木定位的過程中，兩個相鄰積木中各電氣接口的時 序圖；
[0030] 圖9a是本發明實施例中主控電路系統發送的顯示命令的結構圖；
[0031] 圖9b是本發明實施例中顯示命令中包括的顯示內容的示意圖；
[0032] 圖9c是本發明實施例中各個三色燈組同時顯示不同顏色的過程中，電路系統的 顏色控制接口和燈組控制接口的時序圖；
[0033] 圖10a是本發明實施例中積木內電路系統與觸控顯示屏連接的示意圖；
[0034] 圖10b是本發明實施例中觸控顯示屏與受控電路系統一端連接的示意圖；
[0035] 圖11是本發明應用實施例中用多個積木搭建成的房子一面的示意圖；
[0036] 圖12是本發明實施例提供的一種智能積木系統的控制方法的流程圖；
[0037] 圖13是本發明實施例提供的另一種智能積木系統的控制方法的流程圖；
[0038] 圖14是本發明實施例提供的另一種智能積木系統的控制方法的流程圖；
[0039] 圖15是本發明實施例中提供的另一種智能積木系統中托板積木一面上的結構示 意圖。

【具體實施方式】
[0040] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0041] 本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語"第一"、"第二"、"第三""第 四"等（如果存在）是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該 理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例例如能夠以 除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語"包括"和"具有"以及他們的任 何變形，意圖在于覆蓋不排它的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、 產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于 這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0042] 本發明實施例提供一種智能積木系統，包括有多個積木，參考圖la所示的積木兩 個面的示意圖，及圖lb所示的多個積木中電路系統的邏輯關系示意圖，其中：
[0043] 每一積木都包括第一面A和第二面B，其中，在第一面A的一個方向包括有多個第 一電氣接口 10 ;在第二面B的多個方向分別包括多個第二電氣接口 11 ;一個積木的第一電 氣接口與另一積木的第二電氣接口之間的對應接口進行電氣連接。其中，第一電氣接口 10 和第二電氣接口 11分別連接到積木內設置的電路系統，且第一電氣接口 10和第二電氣接 口 11中都包括數據通信接口。
[0044] 可以理解，在每個積木都需要設置與其它積木物理連接的接口，這樣兩個積木之 間通過相匹配的物理接口連接后，會使得其中一個積木的第一電氣接口 10與另一積木的 第二電氣接口 11之間的對應接口完全接觸。在具體實施例中，可以在積木的第一面A與第 二面B上設置相匹配的結構，比如圖la中所示，在第一面A上設置有凸出的圓柱13,而在第 二面B上設置有與圓柱13直徑相同，且深度相同的凹槽12,這樣一個積木第一面A上的圓 柱13就與另一個積木第二面B上的凹槽12穩固地連接在一起。
[0045] 且第一面A包括的第一電氣接口 10的數量與第二面B在某一個方向的第二電氣 接口 11的數量相同，比如圖la中所示的6個，在其它實施例中，隨著積木內設置的電路系 統的改變，電氣接口的數量也會改變。由于在第二面B中多個方向都設置有多個第二電氣 接口 11，每個方向設置的各個第二電氣接口 11都相同，為了節省第二電氣接口 11在第二面 B上占用的空間，可以設置各個方向共用一個第二電氣接口 11，比如圖la中所示的各個方 向共用第二面B中心設置的第二電氣接口 11-1。
[0046] 其中，第一電氣接口 10中可以包括用于為積木中電路系統供電的電源接口，方向 接口，地線接口和數據通信接口等，這些接口可以按照一定順序在一個方向進行排列；某 一方向的第二電氣接口 11則相應地也包括電源接口、方向接口，地線接口和數據通信接口 等，這些接口在該方向的排列順序與第一電氣接口 10的排列順序一致。比如地線接口都設 置在靠近積木某一面的邊緣處。
[0047] 在智能積木系統的多個積木中包括：設置有主控電路系統101的主積木100,及多 個設置有受控電路系統201的從積木200,其中在主積木的外表還可以設置連接到主控電 路系統101的電源開關按鈕，這樣用戶在搭建好積木系統后，就可以通過操作該電源開關 按鈕來為系統中各個積木中的電路系統供電。
[0048] 從積木200中第一積木內設置的受控電路系統201，用于當接收到與第一積木相 鄰的第二積木傳輸的已定位信號，確定第一積木與第二積木電氣連接的方向信息，并通過 數據通信接口向主控電路系統101上傳第一積木的定位信息，定位信息中包括第一積木與 第二積木電氣連接的方向信息。
[0049] 進一步地，該受控電路系統201向主控電路系統101上傳第一積木的定位信息后， 由主控電路系統101來計算第一積木的位置，則該受控電路系統201認為，在發送了定位信 息后，該第一積木就已經定位，則該受控電路系統201還用于向第一積木相鄰的第三積木 輸出已定位信號，告訴第三積木該第一積木的位置已經確定。
[0050] 主控電路系統101，用于通過數據通信接口接收受控電路系統201上傳的定位信 息，根據第二積木的位置、定位信息及第一積木的屬性信息，確定第一積木的位置。由于第 二積木已經定位（已確定位置），則主控電路系統101會根據上述定位信息知道第一積木 在第二積木的哪個方向，并結合第一積木的屬性信息（即積木的尺寸），及第二積木的位置 (比如第二積木的尺寸和坐標），從而得到第一積木的坐標，即得到了第一積木的位置。
[0051] 需要說明的是，各個積木之間傳輸的信號都是由相應積木內設置的電路系統控 制，且通過積木之間的電氣接口進行傳輸。其中，上述受控電路系統201確定的第一積木與 第二積木電氣連接的方向信息是指其中一個積木在第二面B設置的哪個方向的第二電氣 接口 11與另一積木在第一面A設置的第二電氣接口 10進行電氣連接的信息。
[0052] 上述與第一積木相鄰的第二積木可以是主積木本身，這樣第一積木就直接將定位 信息上傳給第二積木即可，而作為主積木來說，其本身已經是定位好的；也可以是另一個從 積木，則受控電路系統201在上傳定位信息時，可以先通過與相鄰積木進行電氣連接的數 據通信接口傳輸該定位信息，然后再由相鄰積木傳輸給另一相鄰積木，這樣通過相鄰積木 之間的數據通信接口，可以將上述第一積木的定位信息最終上傳給主積木。
[0053] 另外，需要說明的是，上述實施例中說明了在積木的兩個面上都設置有電氣接口， 在其它實施例中，設置有電氣接口的面可以多于兩個面，具體在幾個面上設置電氣接口是 按照積木的形狀等因素來決定，在此不進行限制。
[0054] 可見，在本實施例中，通過在各個積木的兩面分別設置第一電氣接口和第二電氣 接口，使得積木之間物理連接后，通過第一電氣接口和第二電氣接口的電氣連接傳輸信號； 并在多個積木中設置一個包含主控電路系統的主積木來確定連接的其它從積木的位置，從 而可以進行控制各個從積木的受控電路系統執行一定的命令來實現一定的外觀效果。這樣 用戶在搭建該智能積木系統時，只需要在系統中包括一個主積木，然后配合其它從積木的 連接，就能組合出各種形狀的模型，方便用戶操作，相對于現有技術中對帶有編碼孔的卡片 的操作，本發明實施例的系統可以降低用戶對積木操作的難度。
[0055] 在一個具體的實施例中，主控電路系統和受控電路系統之間具體通過如下的具體 操作來確定第一積木的位置。在本實施例中，第一積木的第一電氣接口 10中除了上述數據 通信接口之前，還包括第一時鐘接口和第一方向接口；第一積木的第二電氣接口 11中除了 數據通信接口還包括第二時鐘接口，且每個方向的第二電氣接口 11中分別包括一個方向 接口。
[0056] 這樣，受控電路系統201，具體用于當第二時鐘接口接收第二積木傳送的低電平 時，確定接收到第二積木傳送的已定位信號；貝 1J通過各個方向的方向接口分別向第二積木 發出握手脈沖信號比如一個低電平脈沖信號，當檢測到其中的第三方向接口接收到第二積 木傳送的低電平，然后變為高電平時，則認為該第一積木的第三方向接口與第二積木電氣 連接，則通過數據通信接口向主控電路系統101上傳的定位信息中包括第三方向接口的信 息，比如第三方向接口在第一積木第二面B的哪個方向的信息，且還包括第一積木的身份 標識，其中每個從積木的身份標識都不同。這種情況下，主控電路系統101需要將第一積木 的身份標識與位置信息對應地儲存。
[0057] 這樣主控電路系統101發送給受控電路系統201的指令中需要攜帶第一積木的 身份標識，這樣受控電路系統201在接收到指令后，才能根據該第一積木的身份標識確定 是否由該受控電路系統201來執行指令；且受控電路系統201向主控電路系統101發送的 指令中也需要包括第一積木的身份標識，使得受控電路系統201發出的指令能正確地被響 應。
[0058] 其中，上述第三方向接口接收到的低電平然后變為高電平，是在主控電路系統101 同意第一積木的受控電路系統201上報定位信息后傳送的，這樣只有在主控電路系統101 同意某一受控電路系統201上報定位信息后，該受控電路系統201才上報，可以防止當多個 定位信息到達主控電路系統101時，主控電路系統101無法區分是哪個積木的受控電路系 統上報的，從而可以防止競爭。
[0059] 進一步地，該受控電路系統201，還用于當向主控電路系統101上傳第一積木的定 位信息后，通過第一時鐘接口輸出低電平的已定位信號給與該第一積木相鄰的第三積木； 當接收到第三積木通過第二電氣接口中與第一積木的第一方向接口電氣連接的第二方向 接口發出的握手脈沖信號；等待檢測到所述第一積木的第一方向接口為高電平，說明該受 控電路系統201已將握手脈沖信號發送完成，則立即從所述第一方向接口輸出低電平，用 于通知所述第三積木所述第一積木與第三積木的第二方向接口連接；并向主控電路系統 101發送注冊詢問信號，該注冊詢問信號用于向主控電路系統101詢問第三積木的受控電 路系統是否能上報定位信息；當接收到主控電路系統101發送的同意注冊信號，該同意注 冊信號用于通知第三積木的受控電路系統能上報第三積木的定位信息，則第一積木的受控 電路系統201會停止從上述第一方向接口輸出低電平。
[0060] 可以理解，上述實施例中說明了主控電路系統101可以確定連接到智能積木系統 中從積木的位置，這樣主控電路系統101就可以通過數據通信接口發送控制命令給第一積 木中的受控電路系統201，來控制第一積木的受控電路系統201執行一定的操作。因此，在 另一個具體的實施例中，在從積木中可以設置如下至少一種結構：
[0061] (1)如圖2所示，在每一從積木中還包括：至少一組三色燈202 (如圖2中所示有 四組三色燈，即LED1到LED4)，三色燈202中包括三個發出不同顏色光的燈，比如發出紅、藍 和綠顏色的燈，其中：
[0062] 三色燈202的公共連接端與從積木的受控電路系統201的燈組控制接口（如圖2 所示的LED1到LED4)連接，三色燈202中每一個燈的另一端分別與從積木的受控電路系統 201中的一個顏色控制接口（如圖2中的紅、藍和綠控制接口）連接。
[0063] 其中，三色燈202的公共連接端是指該三色燈202中包括的三個燈的一端連接到 一起所形成的端，且每一個燈的亮與滅都需要由該燈兩端連接的燈組控制接口和顏色控制 接口配合起來進行控制。
[0064] (2)在從積木內，與從積木的第三面C相對的位置設置有至少一個凹透鏡203,每 個凹透鏡203上設置有一個圖案204 ;在每個凹透鏡203后設置有一個投影燈205,投影燈 205與從積木的受控電路系統201的投影控制接口連接。
[0065] 其中，如圖3所示，在第三面C相對的位置設置的多個凹透鏡203可以設置為一 體，即在工藝成形時，可以簡化工藝流程，例如可以直接在一塊透明鏡上挖多個凹槽，分別 形成多個凹透鏡，例如圖3中在一個透明鏡的四個角上分別形成四個凹透鏡203,并在凹透 鏡204上分別設置圖案"A"、" 1"、"中"和"汽車"。在這種情況下，還可以在每個透明鏡后 且在凹透鏡204之外，相對的位置設置上述三色燈202,且設置的三色燈202與受控電路系 統201之間的連接如上述第（1)種方式中所述，在此不進行贅述。
[0066] 其中投影燈205可以是發光二極管（Light-Emitting Diode, LED)燈，其亮滅可以 由受控電路系統201的投影控制接口來控制，如果某一個圖案204后設置的投影燈點亮，則 該凹透鏡203會將該圖案204投影到從積木的第三面C上。
[0067] 需要說明的是，由于積木有多個面，可以在積木內多個面相對的位置設置投影裝 置，包括至少一個凹透鏡、圖案和投影燈，這樣在多個面上都可以顯示圖案。
[0068] 具有了上述兩種結構，則主積木中的主控電路系統101，還用于根據第一積木的位 置，通過數據通信接口向第一積木的受控電路系統201發送顯示命令，該顯示命令中包括 顯示內容，而顯示內容中包括第一積木中至少一組三色燈202的顯示顏色，和/或第一積 木的顯示圖案。且在顯示命令中還可以包括從積木的身份標識等信息，這樣當受控電路系 統201接收到顯示命令后，就可以根據第一積木的身份標識來確定是否由該受控電路系統 201來執行顯示命令。
[0069] 則受控電路系統201，還用于接收上述顯示命令，如果顯示命令中的第一積木的 身份標識與該受控電路系統201中預置的第一積木的身份標識，則根據顯示內容中每組三 色燈的顯示顏色，通過對應的燈組控制接口和顏色控制接口控制每組三色燈202的顯示顏 色；和/或控制與顯示內容中第一積木的顯示圖案一致的圖案204后設置的投影燈205發 光。
[0070] 進一步地，為了提高數據通信的工作效率，可以在各個受控電路系統201中設置 顯示緩存區，在這種情況下，主控電路系統101還可以在發送上述顯示命令后，還發送開始 顯示的指令；則受控電路系統201，具體用于當接收到顯示命令后，將顯示命令中包括的顯 示內容緩存到顯示緩存區，當接收到主控電路系統101發送的開始顯示的指令，然后才根 據顯示緩存區中的顯示內容，執行控制三色燈的顯示顏色和/或控制投影燈發光的步驟。 由于可以將顯示內容先放置在顯示緩存區中，這樣主控電路系統101可以同時向多個受控 電路系統201發送需要顯示的顯示內容，然后再通過開始顯示的指令，使得各個受控電路 系統201控制的顯示同步。其中，如果需要多個從積木結合起來顯示同一圖案，其中每個從 積木顯示一個圖案中的一部分，這就需要這些從積木同步地顯示某一部分，具體地，主控電 路系統101還會從該主控電路系統所在的主積木的一個時鐘接口上向各個從積木（包括上 述第一積木）的受控電路系統發送同步顯示信號，使得各個從積木根據該同步顯示信號同 步地顯示一個圖案中的某一部分，從而完整正確地顯示同一圖案。
[0071] 在其它具體的實施例中，在系統中從積木的某一個比如第三面C的內部還可以設 置有觸控導電膜，該觸控導電膜是透明的，上面設置有電極，且可以貼在第三面C背后，且 觸控導電膜上的電極與從積木的受控電路系統201連接；這樣受控電路系統201，還用于感 應觸控導電膜上電極的電容變化，并根據電容變化大于預置值的電極的信息得到用戶觸控 指令，并發送給主控電路系統101執行。
[0072] 以下以一個具體的應用實例來說明本發明的智能積木系統，在本實施例的系統中 包括多個積木，其中：
[0073](一）每個積木的特征
[0074] 1、每個積木包括多面，且都包括如圖la所示的第一面A和第二面B，每個積木可以 為不同的形狀，但需要保證積木有標準的規范尺寸，標準物理連接和電氣連接，比如積木可 以是由A、B、C、D、E、F共六個面組成的立方體，特殊積木可以減少立體面等。
[0075] 參考圖4所示為從某一面（非第一面和第二面，比如F面）看過去的截面圖，積木 的第一面A和第二面B上設置有物理接口，主要用來與其它積木之間進行物理連接，在第一 面A上設置的物理接口為凸出的圓柱體，在第二面B上設置的物理接口為與該圓柱體相同 高度和直徑的凹槽。
[0076] 在積木內設置有電路系統，各個電氣接口分別會連接到電路系統上，這樣電路系 統就可以通過這些電氣接口與相連接的積木進行通信。
[0077] 其中，參考圖5所示，第一面A上在一個方向按照順序，從第一面A上邊緣處到 中心處，分別設置有地線接口（GND)、電源接口（VDD)、方向接口（C00R0)、數據通信接口 (SDA)、數據通信時鐘接口（SCL)和第一時鐘接口（CL0)。
[0078] 在第二面B的四個方向分別設置的第二電氣接口按照順序，從第二面B的邊緣處 到中心處，分別為：地線接口、電源接口、各個方向的方向接口、數據通信接口、數據通信時 鐘接口和第二時鐘接口 CLI，其中為了節省第二電氣接口在第二面B的四個方向的第二電 氣接口共用中心處的第一時鐘接口 CLI。各個方向上除了方向接口之外，相同的接口都連接 到一起，且連接到電路系統的同一個接口；而各個方向的方向接口分別連接到電路系統的 不同接口。
[0079] 上述第一電氣接口的觸點突出并有彈性，第二電氣接口的觸點平滑固定，成對稱 十字型，各個觸點都有鍍金增加電氣連接的可靠性，另外各個電氣接口具備防水、防潮、防 靜電等功能。這樣，當一個積木的第一面A與另一積木的第二面B進行物理連接后，會使得 一個節目的第一電氣接口和另一積木某一方向上的第二電氣接口對應地連接，即相同的接 口連接到一起。
[0080] 2、每個積木還包括外觀面，在該外觀面上印刷有圖案，可以是數字、字母、文字、圖 片等，這樣可以增加積木的趣味性和益智性，且該外觀面上的圖案具有耐磨、防水的特點。
[0081] 3、參考圖4所示，進一步地，在積木的外觀面的背面還設置有觸控導電膜，該觸控 導電膜上的電極連接到電路系統，當用戶觸摸外觀面時，電路系統就能感應到觸控導電膜 上電極的電容變化，從而識別用戶觸摸的位置信息；
[0082] 且還可以在積木內部，且外觀面相對位置設置至少一組三色燈，三色燈與電路系 統的連接如上述實施例中所述，在此不進行贅述，電路系統可以控制三色燈的顏色顯示；一 組三色燈是由三個發出不同顏色，比如紅、綠和藍顏色的燈組成，這樣通過一個三色燈的顏 色組合可以呈現給用戶8種不同顏色效果，這樣可以顯示豐富的文字、圖案、動畫等有趣內 容；
[0083] 且在積木內部還可以設置投影裝置，包括一個透明塑料制成的凹透鏡，在凹透鏡 上印有各種圖案，在凹透鏡后設置有投影燈，該投影燈可以是一種白光聚光LED燈，投影燈 與電路系統如上述實施例中所述，在此不進行贅述，電路系統可以控制投影燈的點亮或熄 滅；當投影燈點亮，將能夠把凹透鏡上的圖案投射到積木的外觀面內壁，并在外觀面上顯示 各種彩色的圖案。
[0084] 4、在積木內部還可以設置有馬達，電路系統可以控制馬達前進、后退會轉彎等，例 如機械人胳膊關節或汽車車輪等；且電路系統中還可以設置紅外接收裝置，并接受紅外遙 控器信號的控制；且電路系統中還可以設置藍牙接收裝置，接受藍牙控制信號的控制等。且 積木內的電路系統還可以存儲各種音頻、圖片、視頻等各種數據。
[0085] (二）智能控制系統中的主積木
[0086] 1、智能控制系統主要包括主積木和多個從積木，在主積木內設置的電路系統為主 控電路系統，在從積木內設置的電路系統為受控電路系統。
[0087] 2、主積木的功能較多，一般體積比從積木較大，且主積木的形狀可以多種多樣，但 與從積木的接口位置和尺寸符合基本尺寸要求，便于和其它從積木塊組合，例如搭建小汽 車、小機器人、小船、飛機、房子等各種形狀的組合。
[0088] 3、參考圖6所示，主積木除了具有上述第（一）項第1點中所述的各個積木的特 征外，還可以在主積木的內部包括閃存裝置、電源管理裝置和音頻放大裝置等，并在主積木 的外部設置有喇叭，及供用戶操作的電源開關、USB接口和電池等。有些主積木還可以設置 有按鍵和IXD顯示屏等。其中 ：
[0089] 主積木內設置的電路系統可以是由一顆32位單片機構成的主控電路系統，具備 大數據高速處理能力，能處理文字、圖片、聲音、動畫等多媒體信息，且并能和每個從積木高 速通信，及時獲取用戶的按鍵輸入，刷新顯示數據；
[0090] 閃存裝置的容量一般在2G到8G之間，可存儲大量程序和多媒體數據；電源管理裝 置，負責電池和外接電源的管理，提供每個器件穩定的電源供應，以及電池充電的管理；音 頻放大裝置，負責把主控電路系統輸出的語音信號處理并放大到喇叭；按鍵和顯示屏，是出 廠家根據具體主積木的作用和功能而配置的，主要是給用戶一個人機交互界面，有些情況 下，可以將按鍵和顯示屏設置到一起，形成如上述是實施例中所述的觸控顯示屏。
[0091] 4、如圖6所示，主積木中的主控電路系統可以通過第一電氣接口和第二電氣接口 進行從積木的定位、與從積木的數據通信和為從積木進行電源供電等。
[0092] (三）智能積木系統中的從積木
[0093] 1、從積木的結構可以如上述第（一）項中所述各個積木的結構，在此不進行贅述， 每個從積木有各自的身份標識，可以儲存在受控電路系統中。
[0094] 2、參考圖7所示，從積木中設置的受控電路系統可以通過第一電氣接口和第二電 氣接口輔助其它從積木的定位，及完全本從積木的定位；與其它從積木和主積木進行數據 通信；接受主積木的電源供電。
[0095] 且受控電路系統還可以根據感應到的觸控導電膜上電極的電容變化，得到用戶觸 控指令，并上傳給主控電路系統；接收到主控電路的顯示命令，控制至少一組三色燈的顯 /_J、i 〇
[0096] (四）智能積木系統的運作
[0097] 1、各個積木中電路系統與第一電氣接口和第二電氣接口的連接如圖8a所示，其 中，所有電氣接口中相同的地線接口相連，并連接到電路系統的GDN ;相同的數據通信接口 相連，并連接到電路系統的SDA ;相同的電源接口相連，并連接到電路系統的VDD ;相同的數 據通信時鐘接口相連，并連接到電路系統的SCL ;第一電氣接口中的方向接口連接電路系 統的C00R0，第一時鐘接口連接電路系統的CL0 ;第二電氣接口中的四個方向接口分別連接 到電路系統的C00R1到4,第二時鐘接口連接到電路系統的CLI。
[0098] 2、主積木連接有多個從積木，當用戶打開主積木的電源開關，主積木內的電源從 第一電氣接口通過每個積木的電氣接口層層接觸，分別給每個從積木供電；當從積木的受 控電路系統上電后，進行初始化操作，分別對觸控顯示屏、三色燈、投影燈、和各個電氣接口 進行初始化；然后進行自檢，確定從積木中與受控電路系統連接的各個裝置正常工作，如發 現異常，受控電路系統可以控制從積木內設置的燈閃爍。
[0099] 3、各個從積木自檢完成后，開始從積木的定位，定位的順序為：與主積木第一面A 連接的積木1-與積木1第一面A連接的積木2-……，直到所有從積木都完成定位。其中， 對于與已定位的積木b (可以為主積木）相鄰的積木a的定位操作可以通過如下步驟來完 成，且各個積木中電氣接口在定位過程中的時序圖如圖8b所示，其中：
[0100] (1)積木a中的受控電路系統判斷第二時鐘接口是否為低電平，如果是，則確定該 積木a的第二面連接有已定位的積木b。并判斷第一時鐘接口 CL0是否為低電平，如為高電 平，表示在積木a第一面無相鄰的積木或積木未定位。
[0101] (2)積木a從各個方向接口 C00R1、C00R2、C00R3和C00R4輸出握手信號，即輸出 低脈沖信號即握手脈沖信號，等待積木b的響應。
[0102] (3)已經定位成功的積木b檢測到積木a發送的握手脈沖信號后，由于該握手脈沖 信號會傳輸一段時間，則積木b的受控電路系統會等待積木b中第一電氣接口包括的方向 接口 C00R0停止輸入低電平，而變高電平后，認為積木a已經發送完握手脈沖信號，并立即 把該方向接口 C00R0處的電平拉低，以告訴積木a與積木b的方向接口 C00R0連接的是積 木a的哪個方向接口，積木a中與該積木b的方向接口 C00R0連接的某一方向接口的信息。 假設積木a是通過方向接口 C00R1和積木b的方向接口 C00R0相連，當積木a檢測到方向 接口 C00R1變低電平，直到等待方向接口 C00R1變高電平后，說明積木a可以上報該方向接 口 C00R1的信息，并轉到步驟（7)。
[0103] (4)積木b通過數據通信接口向主積木的主控電路系統發送注冊詢問信號。
[0104] (5)主控電路系統接收到積木b的注冊詢問信號后，向積木b的受控電路系統發送 同意注冊的信號。
[0105] (6)積木b收到同意注冊的信號，則從方向接口 C00R0停止輸出低電平，并輸出高 電平給積木a，以告訴積木a可以上報與積木b的方向接口 C00R0連接的方向接口 C00R1的 信息，同時，積木b從第一時鐘接口 CL0輸出同步時鐘信號給積木a的第二時鐘接口 CLI，以 供三色燈組的同步顯示使用。
[0106] (7)積木a的方向接口 C00R1變為高電平，說明積木a從C00R1這個方向與積木 b連接，且可以上報該方向接口 C00R1的信息，則該積木a的受控電路系統會把方向接口 C00R1的電平拉低；并通過數據通信接口主控電路系統傳輸方向接口 C00R1的信息以及積 木a的身份標識。同時，積木a還要從第二時鐘接口 CL0輸出低電平，通知相鄰的另一積木 該積木a已定位。
[0107] (8)主控電路系統根據積b的坐標和尺寸、積木a發送的方向接口的信息、積木a 的尺寸，計算出積木a的坐標（每個積木的尺寸已經預先存儲在主控電路系統中）。
[0108] (9)當積木a從積木b拔離，積木b檢測到方向接口 C00R0變為高電平，積木b通 過數據通信接口向主控電路系統告知積木a的注銷信號。
[0109] 4、各個從積木定位完成后，主積木與各個從積木進行身份認證，具體地主積木的 主控電路系統通過數據通信接口向從積木的受控電路系統發送一組4字節隨機數加密信 息；受控電路系統對隨機數解密后作為密鑰和從積木的身份標識（ID)加密后發給主控電 路系統；主控電路系統解碼后得到正確的從積木的身份標識，則身份認證通過；受控電路 系統的認證通過后，才能接收主控電路系統的其它指令，且受控電路系統發出的指令才能 被主控電路系統響應。
[0110] 5、受控電路系統接收到主控電路系統的顯示主控積木的顯示命令，會根據顯示命 令中的顯示內容，控制至少一組三色燈進行顯示。
[0111] (1)顯示命令的結構如圖9a所示，可以包括：命令字節（1字節）、長度字節（1B)、 多個顯示幀和校驗字節（1字節），其中，在顯示幀中包括有需要從積木顯示的顯示內容和 幀數，"幀數"的作用是定義該顯示幀的顯示內容維持的節拍數，"顯示內容"是在同步時鐘 每從高到低跳變一次，三色燈顯示刷新的內容。在顯示命令的顯示內容中還需要包括受控 電路系統所在的從積木的身份標識，這樣受控電路系統就可以根據從積木的身份標識和顯 示命令中的身份標識，確定是否是該由該受控電路系統來控制三色燈的顯示。
[0112] 其中，當幀數為1時，表示此顯示幀的顯示內容只維持一個時鐘節拍，依次類推； 當幀數為〇,表示此顯示幀的顯示內容為靜止畫面，除非接收到清屏指令，顯示內容不會變 化；當幀數為"FE"時，表示此顯示幀的顯示內容是某個循環顯示的起始幀；當幀數為"FF" 時，表示此顯示幀的顯示內容是某個循環顯示的結束幀；當幀數在"F0"至"FD"范圍內時， 表示此顯示幀的顯示內容是靜止閃爍的，閃爍時間為：（幀數-F0) X 100毫秒。這里，"FE"、 "FF"是成對出現的，實現某些內容循環顯示的特殊要求，接收到主控電路系統發送的清屏 指令后，停止循環。
[0113] 例如，一個顯示幀的顯示內容由3個字節組成，每個字節包括8位，每一位如圖9b 所示，用1表示點亮，則每一位用來表示一個一組三色燈中某一個等，比如在字節1的最 高1位來表示三色燈組LED3中的藍色燈。當需要三色燈LED1為紅色、LED2為青色、LED3 為黃色、LED4為白色，則根據3基色合成原理：青色=藍色+綠色，黃色=紅色+綠色，白 色=紅色+藍色+綠色。則每個字節的內容為：字節1內容為"01110001"，字節2內容為 "X X X Χ111Γ，。
[0114] (2)在受控電路系統中設置有顯示緩沖區來緩沖從主控電路系統接收的顯示內 容，這樣主控電路系統一次就可以發送較多的顯示內容，可以大大提高數據通信的工作效 率。
[0115] 當受控電路系統收到顯示命令后，將所有顯示幀放到顯示緩沖區，等待主控電路 系統發送廣播指令"開始顯示"，則所有從積木的受控電路系統會根據顯示緩沖區中的顯示 內容，控制至少一組三色燈按統一的主控電路系統同步時鐘節拍顯示。且一旦開啟顯示，后 續收到的顯示內容，都可以先放到顯示緩沖區，無需再需要主控電路系統來啟動顯示。由于 三色燈的顯示統一使用主控電路系統輸出的同步時鐘，則每個積木中三色燈的顯示輸出同 步，從而保證動畫顯示的一致性。
[0116] (3)從積木中每組三色燈中每一個燈，需要通過受控電路系統的燈組控制接口和 顏色控制接口來控制。
[0117] 由于各組的同一顏色的燈都連接到受控電路系統的同一顏色控制接口，如果要不 同三色燈組顯示不同的顏色，需要在一個固定的顯示周期內，把時間平均分成n(與三色 燈的組數一致）個時段，按順序在各個時段內，分別通過燈組控制接口控制各個三色燈組 LED1、LED2、LED3、LED4,由于一個顯示周期內控制各個三色燈組的切換速度非常快，人的眼 睛有一定的視覺延遲效應，肉眼無法察覺，這樣就可以實現多個三色燈組同時顯示不同的 顏色。
[0118] 例如如圖9c所示，需要三色燈組LED1為青色（藍色和綠色）、LED2為紅色、LED3 為藍色、LED4不顯示任何顏色，則在一個顯示周期內的4個時段內，受控電路系統分別控制 4個燈組控制接口輸出高電平，在某一三色燈組連接的一個燈組控制接口輸出高電平時，控 制顏色控制接口輸出高電平來使得該三色燈組顯示相應的顏色。比如在三色燈組LED1輸 出高電平時，可以控制藍色燈和綠色燈點亮，使得三色燈組LED1顯示青色。
[0119] 6、有些從積木內安裝有至少一個投影裝置（凹透鏡和投影燈的組合），主控電路 系統可以向受控電路系統發送顯示命令，要求受控電路系統顯示某一個圖案，則受控電路 系統會控制凹透鏡上特定圖案后的投影燈發光。
[0120] 7、每個從積木中設置有觸控導電膜，當用戶觸摸從積木上該觸控導電膜對應的一 面時，受控電路系統就能識別到用戶觸控指令，并把用戶觸控指令發送給主控電路系統。具 體工作原理如下：
[0121] 在從積木的外觀面內測，用光學膠（0CA)貼合了一層透明導電膜（ΙΤ0)，在ΙΤ0上 蝕刻了若干電極，電極數量一般和三色燈組的數量一致。如圖l〇a所示，每個電極引出一個 引腳，通過一種導電膠水把ΙΤ0引腳和一柔性線路板（FPC)壓合，FPC通過連接座和受控電 路系統的一個接口連接。由于ΙΤ0透光性非常好，不影響外觀面的三色燈組的透光效果。
[0122] 其中，ΙΤ0是導電膜，當用戶觸摸積木外觀面，由于人體的導電特性，ΙΤ0與手指間 形成一個寄生電容Cp，受控電路系統可以根據電容的特點，通過一個充放電過程，識別連接 到受控電路系統的各電極電容的變化。如圖l〇b所示，在受控電路系統連接一個電極的接 口（T0U1)處，可以包括上拉電阻R和模數轉換（A/D)等，其中，通過一個控制開關將接口 T0U1連接到地線，控制開關的控制端為P0,具體地：
[0123] 當控制端P0使得接口 T0U1接地，則ΙΤ0上的電荷全部釋放；當控制端P0斷開地 線，接口 T0U1處于A/D輸入狀態，由電源VDD通過電阻R給接口 T0U1充電，同時，受控電路 系統采集A/D轉換的接口 T0U1的電壓數據；手指未觸碰外觀面時，寄生電容Cp特別小，接 口 T0U1充電的電壓為U1，手指觸碰外觀面時，寄生電容Cp變大，接口 T0U1充電的電壓為 U2, U1和U1有明顯區別，則受控電路系統通過這種電壓的變化，確認是否有手指觸碰到外 觀面。
[0124] (五）具體應用例子，搭建一座房子，學數學。
[0125] 獲取如圖11所示的在外觀面印有數字"1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、+、_、= "的從積 木，并獲取一個主積木，具有供電功能的積木，還有一些用于連接上述從積木、主機木和具 有供電功能的積木的連接用積木。將這些積木相互連接形成一個房子形狀，如圖11所示， 所有積木的外觀面都處在房子的同一面上，在房子的其它面上可以連接主積木和具有供電 功能的積木。
[0126] 按主積木上設置的電源開關，使得智能積木系統開始運行，首先主積木中的主控 電路系統要和各個從積木中的受控電路系統通信，確定每個從積木的位置；主控電路系統 會播放提示音，提示用戶按主積木上設置的數學學習功能鍵，這樣主控電路系統在識別到 數學學習功能鍵后，會播放"小朋友，我們一起來學習數字吧";主控電路系統播放語音"1在 哪里，我們來找找吧"，當用戶按了 " 1"的從積木，該從積木的受控電路系統會將觸摸信號及 該從積木的身份標識發送給主控電路系統，當主控電路系統識別了該觸摸信號，則播放語 音"對了，你真棒！ ";且主控電路系統會發送顯示命令給該從積木的受控電路系統，使得該 從積木進行彩燈閃爍，即該從積木內三色燈組的顯示。
[0127] 可見，在上述應用實施例的智能積木系統中，各個積木從外觀上看僅僅增加了電 氣接口，耐摔、防水、防靜電，特別耐用，方便孩子玩耍；
[0128] 各積木內部安裝了三色燈組，或者投影燈，這樣多個積木組合后，主控電路系統對 各積木的定位，可以實現一個立體的彩色顯示屏，在上面顯示豐富的文字、圖案、動畫；
[0129] 積木外觀面內設置有觸控顯示屏，孩子可以通過語音引導和文字、圖案等顯示，用 手觸摸積木，互動性非常強；
[0130] 主積木內的主控電路系統可以是32位芯片，計算能力非常強大，可以設計大量學 習軟件，滿足例如：認知、語言、識字、算術、知識、故事、學棋、音樂、動畫等各種寓教于樂的 需求；
[0131] 另外，可以增加很多特別功能的積木，擴充很多，例如：語音識別、紅外遙控、藍牙、 汽車車輪、機器人手臂等等有趣的功能。
[0132] 本發明實施例還提供了一種智能積木的控制方法，主要是應用于上述的智能積木 系統中，智能積木系統的具體結構在此不進行贅述，本實施例中的方法流程圖如圖12所 示，包括：
[0133] 步驟1001，當第一積木內設置的受控電路系統接收到與第一積木相鄰的第二積木 傳輸的已定位信號，確定第一積木與第二積木電氣連接的方向信息。
[0134] 可以理解，由于一個積木（比如第一積木）可以包括多個方向的第二電氣接口，當 該第一積木接收到第二積木的已定位信號后，主控電路系統需要通過該第二積木才能定位 到第一積木，而首先，需要知道第一積木哪個方向的第二電氣接口與第二積木的第一電氣 接口連接。在實際實現過程中，可以通過如下方法來實現，但是不限于如下方法：
[0135] 在第一積木的第二電氣接口中除了包括數據通信接口外，還包括第二時鐘接口， 且每個方向的第二電氣接口中分別包括一個方向接口；
[0136] 當第一積木的第二時鐘接口接收第二積木傳送的低電平時，受控電路系統就確定 接收到第二積木傳送的已定位信號；這樣受控電路系統通過各個方向的方向接口分別向第 二積木發出握手脈沖信號，當檢測到第一積木中的第三方向接口接收到第二積木傳送的低 電平然后變為高電平時，則確定第一積木與第二積木電氣連接的方向信息為第三方向接口 的信息。則后續步驟1002中，受控電路系統通過數據通信接口向主控電路系統上傳的定位 信息中會包括該第三方向接口的信息，還可以包括第一積木的身份標識。其中，第三方向接 口接收到低電平然后變為高電平，是在主控電路系統同意第一積木的受控電路系統上報定 位信息后由第二積木傳送的。
[0137] 步驟1002,受控電路系統通過數據通信接口向主控電路系統上傳第一積木的定位 信息，定位信息中包括第一積木與第二積木電氣連接的方向信息。
[0138] 步驟1003,主控電路系統根據第二積木的位置（比如第二積木與主積木的相對坐 標等信息）、第一積木的定位信息及第一積木的屬性信息（比如第一積木的尺寸等），確定 第一積木的位置。
[0139] 可見，在本實施例中，通過在多個積木中設置一個包含主控電路系統的主積木來 確定連接的其它從積木的位置，從而可以進行控制各個從積木的受控電路系統執行一定的 命令來實現一定的外觀效果。這樣用戶在搭建該智能積木系統時，只需要在系統中包括一 個主積木，然后配合其它從積木的連接，就能組合出各種形狀的模型，方便用戶操作，相對 于現有技術中對帶有編碼孔的卡片的操作，本發明實施例的系統可以降低用戶對積木操作 的難度。
[0140] 參考圖13所示，在一個具體的實施例中，第一積木的受控電路系統除了上述步驟 1001到1002外，還可以執行如下步驟，來協助與第一積木連接的另一積木（第三積木）的 定位：
[0141] 步驟1004,當受控電路系統向主控電路系統上傳第一積木的定位信息后，通過第 一時鐘接口輸出低電平的已定位信號給第三積木。
[0142] 步驟1005,當受控電路系統接收到第三積木通過第二電氣接口中與第一積木的第 一方向接口電氣連接的第二方向接口發出的握手脈沖信號，等待檢測到所述第一積木的第 一方向接口為高電平，立即從所述第一方向接口輸出低電平，用于通知所述第三積木所述 第一積木與第三積木的第二方向接口連接。并向主控電路系統發送注冊詢問信號，注冊詢 問信號用于向主控電路系統詢問第三積木的受控電路系統是否能上報定位信息；當接收到 主控電路系統發送的同意注冊信號，則停止從第一方向接口輸出低電平。
[0143] 本實施例中，步驟1003,與步驟1004和1005之間并沒有絕對的順序關系，可以同 時執行，也可以順序執行，圖13所示的只是其中一種具體的實現方式。
[0144] 參考圖14所示，在另一個具體的實施例中，重復通過上述步驟1001到1003對智 能積木系統中的各個從積木定位后，主控電路系統就可以根據各個從積木的位置，來控制 特定位置的從積木顯示一定的外觀效果，則第一積木的受控電路系統與主控電路系統之間 可以如下步驟來實現對主積木對第一積木的控制，具體地：
[0145] 步驟1006,主控電路系統根據第一積木的位置，通過數據通信接口向第一積木的 受控電路系統發送顯示命令，顯示命令中包括第一積木的身份標識和顯示內容，顯示內容 中包括第一積木中至少一組三色燈的顯示顏色，和/或第一積木的顯示圖案；
[0146] 步驟1007,如果顯示命令中包括的第一積木的身份標識與受控電路系統預置的身 份標識一致，受控電路系統就執行顯示命令，具體地根據每組三色燈的顯示顏色，通過對應 的燈組控制接口和顏色控制接口控制每組三色燈的顯示顏色；和/或控制與第一積木的顯 示圖案一致的圖案后設置的投影燈發光。
[0147] 為了提高數據通信的工作效率，主控電路系統在發送顯示命令，告知各個受控電 路系統需要顯示的內容后，還需要發送開始顯示的指令；在受控電路系統中可以設置顯示 緩存區，這樣當受控電路系統接收到顯示命令后，將顯示命令中包括的顯示內容緩存到受 控電路系統中設置的顯示緩存區，當接收到主控電路系統發送的開始顯示的指令，受控電 路系統才會根據顯示緩存區中的顯示內容，執行顯示命令，即控制三色燈的顯示顏色和/ 或控制投影燈發光的步驟。使得各個受控電路系統控制的顯示同步。
[0148] 如果需要多個從積木結合起來顯示同一圖案，其中每個從積木顯示一個圖案中的 一部分，這就需要這些從積木同步地顯示某一部分，具體地，主控電路系統還會從該主控電 路系統所在的主積木的一個時鐘接口上向各個從積木（包括上述第一積木）的受控電路系 統發送同步顯示信號，使得各個從積木根據該同步顯示信號同步地顯示一個圖案中的某一 部分，從而完整正確地顯示同一圖案。
[0149] 本發明實施例還提供另一種智能積木系統，主要包括托板積木30和多個受控積 木，其中托板積木30的一面的結構示意圖如圖15所示，具體地：
[0150] (1)在外部結構上
[0151] 對于其中任一個受控積木的結構可以與上述實施例中所述的從積木類似，不同的 是，本實施例中的受控積木中可以只在一面或多個面上設置都有多個方向的第二電氣接 口，且每個面上設置的第二電氣接口都類似。
[0152] 在托板積木30的一面上設置有多個連接受控積木的連接組301，每個連接組301 中包括與受控積木物理連接的物理接口 303,及與受控積木電氣連接的第一電氣接口 302， 該第一電氣接口 302和物理接口 303的結構可以如上述實施例中積木上設置的第一電氣接 口和物理接口的結構，在此不進行贅述。
[0153] (2)在內部結構中
[0154] 在托板積木30內設置主控電路系統，每個連接組301中的第一電氣接口 302與 主控電路系統的連接可以參見上述實施例，在此不進行贅述。本實施例中主控電路系統的 功能與上述實施例中主積木內的主控電路系統的功能類似，都具有對系統中其它積木的定 位，及向系統中其它積木控制命令并控制其它積木，不同的是，本實施例中主控電路系統是 對受控積木的定位和對受控積木的控制，且對受控積木的定位方法不同于上述實施例中主 控電路系統對對從積木的定位方法。具體地，在本實施例中：
[0155] 主控電路系統由于知道各個連接組30的位置，則主控電路系統可以確定受控積 木連接的連接組301，從而可以知道該受控積木的位置。其中，主控電路系統在確定受控積 木與哪個連接組301電氣連接時，主要是當受控積木與托板積木30上某一個連接組301物 理連接后，使得受控積木的第二電氣接口與該連接組301的第一電氣接口電氣連接，當主 控電路系統接收到哪個一個連接組301連接的受控積木內的受控電路系統法發送的信號， 則認為確定該受控積木的位置為與其連接的連接組301的位置。
[0156] 在每個受控積木內設置有受控電路系統，該受控電路系統的功能與上述實施例中 從積木內設置的受控電路系統的功能類似，不同的是，在各個受控積木定位的過程中，受控 積木內的受控電路系統可以通過與其連接的連接組中的第一電氣接口向主控電路系統發 送信號，來表明受控積木與托板積木連接。這種情況下，在受控積木定位后，可以只上報受 控積木的身份標識即可。
[0157] 需要說明的是，上述實施例中連接組301中的物理接口 303的結構只要與受控積 木上物理接口的結構相匹配即可，圖15中只是一個具體示例，并不限于圖中突出的圓柱 體。
[0158] 另外，本實施例中各個受控積木之間可以不需要進行電氣連接和物理連接，而只 是將各個受控積木連接到托板積木中的連接組301即可。
[0159] 本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質中，存儲 介質可以包括：只讀存儲器（ROM)、隨機存取存儲器（RAM)、磁盤或光盤等。
[0160] 以上對本發明實施例所提供的智能積木系統及智能積木的控制方法進行了詳細 介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明 只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本 發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應 理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1. 一種智能積木系統，其特征在于，包括：多個積木； 每一積木都包括第一面和第二面，其中，在第一面的一個方向包括有多個第一電氣接 口；在第二面的多個方向分別包括多個第二電氣接口； 一個積木的第一電氣接口與另一積 木的第二電氣接口之間的對應接口進行電氣連接； 所述第一電氣接口和第二電氣接口分別連接到所述積木內設置的電路系統，且所述第 一電氣接口和第二電氣接口中都包括數據通信接口； 所述多個積木中包括：設置有主控電路系統的主積木，及多個設置有受控電路系統的 從積木； 所述從積木中第一積木內設置的受控電路系統，用于當接收到與所述第一積木相鄰的 第二積木傳輸的已定位信號，確定所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息，并通過 所述數據通信接口向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息，所述定位信息中包 括所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息； 所述主控電路系統，用于通過所述數據通信接口接收所述受控電路系統上傳的定位信 息，根據所述第二積木的位置、所述定位信息及所述第一積木的屬性信息，確定所述第一積 木的位置； 所述受控電路系統，還用于當向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息后， 向所述第一積木相鄰的第三積木輸出已定位信號。
2. 如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一積木的第一電氣接口中還包括第 一時鐘接口和第一方向接口； 所述受控電路系統，具體用于當向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息 后，通過所述第一時鐘接口輸出低電平的已定位信號給所述第三積木； 所述受控電路系統，還用于當接收到所述第三積木通過第二電氣接口中與所述第一積 木的第一方向接口電氣連接的第二方向接口發出的握手脈沖信號；等待檢測到所述第一積 木的第一方向接口為高電平，立即從所述第一方向接口輸出低電平，用于通知所述第三積 木所述第一積木與第三積木的第二方向接口連接；并向所述主控電路系統發送注冊詢問信 號，所述注冊詢問信號用于向所述主控電路系統詢問所述第三積木的受控電路系統是否能 上報定位信息；當接收到所述主控電路系統發送的同意注冊信號，則停止從所述第一方向 接口輸出低電平。
3. 如權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述第一積木的第二電氣接口中還包括 第二時鐘接口，且每個方向的第二電氣接口中分別包括一個方向接口； 所述受控電路系統，具體用于當所述第二時鐘接口接收所述第二積木傳送的低電平 時，確定接收到所述第二積木傳送的已定位信號；則通過各個方向的方向接口分別向所述 第二積木發出握手脈沖信號，當檢測到其中的第三方向接口接收到所述第二積木傳送的低 電平，然后變為高電平時，通過所述數據通信接口向所述主控電路系統上傳的所述定位信 息中包括所述第三方向接口的信息，還包括所述第一積木的身份標識； 所述主控電路系統，還用于將所述第一積木的身份標識與位置信息對應地儲存； 其中，所述第三方向接口接收到低電平然后變為高電平，是在所述主控電路系統同意 所述第一積木的受控電路系統上報所述定位信息后由第二積木傳送的。
4. 如權利要求1至3任一項所述的系統，其特征在于，在每一從積木中還包括：至少一 組三色燈，所述三色燈中包括三個發出不同顏色光的燈，其中： 所述三色燈的公共連接端與所述從積木的受控電路系統的燈組控制接口連接，所述三 色燈中每一個燈的另一端分別與所述從積木的受控電路系統中的一個顏色控制接口連接。
5. 如權利要求1至4任一項所述的系統，其特征在于，在所述從積木內，與所述從積木 的第三面相對的位置設置有至少一個凹透鏡； 每個凹透鏡上設置有一個圖案，在每個凹透鏡后設置有一個投影燈，所述投影燈與所 述從積木的受控電路系統的投影控制接口連接。
6. 如權利要求4或5所述的系統，其特征在于， 所述主控電路系統，還用于根據所述第一積木的位置，通過所述數據通信接口向所述 第一積木的所述受控電路系統發送顯示命令，所述顯示命令中包括所述第一積木的身份標 識和顯示內容，所述顯示內容中包括所述第一積木中至少一組三色燈的顯示顏色，和/或 所述第一積木的顯示圖案； 所述受控電路系統，還用于接收所述顯示命令，如果所述顯示命令中的身份標識與預 置的第一積木的身份標識一致，根據每組三色燈的顯示顏色，通過對應的燈組控制接口和 顏色控制接口控制所述每組三色燈的顯示顏色；和/或控制與所述第一積木的顯示圖案一 致的圖案后設置的投影燈發光。
7. 如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述受控電路系統中設置有顯示緩存區； 所述主控電路系統，還用于在發送所述顯示命令后，還發送開始顯示的指令； 所述受控電路系統，具體用于當接收到所述顯示命令后，將所述顯示命令中包括的顯 示內容緩存到所述顯示緩存區，當接收到所述主控電路系統發送的所述開始顯示的指令， 根據所述顯示緩存區中的顯示內容，執行控制所述三色燈的顯示顏色和/或控制投影燈發 光的步驟； 其中，所述主控電路系統，還用于從所述主積木的一個時鐘接口向多個從積木的受控 電路系統發送同步顯示信號，所述同步顯示信號用于指示所述多個從積木同步地顯示圖 案。
8. 如權利要求6或7所述的系統，其特征在于，在所述從積木的第三面的內部設置有觸 控導電膜，在所述觸控導電膜上設置有電極，所述觸控導電膜上的電極與所述從積木的受 控電路系統連接； 所述受控電路系統，還用于感應所述觸控導電膜上電極的電容變化，并根據電容變化 大于預置值的電極的信息得到用戶觸控指令發送給所述主控電路系統執行。
9. 一種智能積木的控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1至8任一項所述的智能 積木系統，所述方法包括： 當第一積木內設置的受控電路系統接收到與所述第一積木相鄰的第二積木傳輸的已 定位信號，確定所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息； 所述受控電路系統通過數據通信接口向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位 信息，所述定位信息中包括所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息； 所述主控電路系統根據所述第二積木的位置、所述定位信息及所述第一積木的屬性信 息，確定所述第一積木的位置。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 當所述受控電路系統向所述主控電路系統上傳所述第一積木的定位信息后，通過所述 第一時鐘接口輸出低電平的已定位信號給所述第三積木； 當所述受控電路系統接收到所述第三積木通過第二電氣接口中與所述第一積木的第 一方向接口電氣連接的第二方向接口發出的握手脈沖信號；等待檢測到所述第一積木的第 一方向接口為高電平，立即從所述第一方向接口輸出低電平，用于通知所述第三積木所述 第一積木與第三積木的第二方向接口連接；并向所述主控電路系統發送注冊詢問信號，所 述注冊詢問信號用于向所述主控電路系統詢問所述第三積木的受控電路系統是否能上報 定位信息；當接收到所述主控電路系統發送的同意注冊信號，則停止從所述第一方向接口 輸出低電平。
11. 如權利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第一積木的第二電氣接口中還包 括第二時鐘接口，且每個方向的第二電氣接口中分別包括一個方向接口； 當第一積木內設置的受控電路系統接收到與所述第一積木相鄰的第二積木傳輸的已 定位信號，具體包括：當所述第一積木的第二時鐘接口接收所述第二積木傳送的低電平時， 所述受控電路系統確定接收到所述第二積木傳送的已定位信號； 所述確定所述第一積木與第二積木電氣連接的方向信息，具體包括：所述受控電路系 統通過各個方向的方向接口分別向所述第二積木發出握手脈沖信號，當檢測到其中的第三 方向接口接收到所述第二積木傳送的低電平，然后變為高電平時，確定所述第一積木與第 二積木電氣連接的方向信息為所述第三方向接口的信息； 則通過所述數據通信接口向所述主控電路系統上傳的所述定位信息中包括所述第三 方向接口的信息，還包括所述第一積木的身份標識； 其中，所述第三方向接口接收到低電平然后變為高電平，是在所述主控電路系統同意 所述第一積木的受控電路系統上報所述定位信息后由第二積木傳送的。
12. 如權利要求9至11任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 所述主控電路系統根據所述第一積木的位置，通過所述數據通信接口向所述第一積木 的所述受控電路系統發送顯示命令，所述顯示命令中包括所述第一積木的身份標識和顯示 內容，所述顯示內容中包括所述第一積木中至少一組三色燈的顯示顏色，和/或所述第一 積木的顯不圖案； 如果所述顯示命令中包括的第一積木的身份標識與受控電路系統預置的身份標識一 致，所述受控電路系統根據每組三色燈的顯示顏色，通過對應的燈組控制接口和顏色控制 接口控制所述每組三色燈的顯示顏色；和/或控制與所述第一積木的顯示圖案一致的圖案 后設置的投影燈發光。
13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 所述主控電路系統在發送所述顯示命令后，發送開始顯示的指令； 當所述受控電路系統接收到所述顯示命令后，將所述顯示命令中包括的顯示內容緩存 到所述受控電路系統中設置的顯示緩存區，當接收到所述主控電路系統發送的所述開始顯 示的指令，所述受控電路系統根據所述顯示緩存區中的顯示內容，執行控制所述三色燈的 顯示顏色和/或控制投影燈發光的步驟。
【文檔編號】A63H33/26GK104096366SQ201410373477
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】鄧顥 申請人:深圳市智慧郎數碼科技有限公司