一种幼儿算术学习机制造技术

本发明专利技术公开了一种幼儿算术学习机，其包括：数码管，LED点阵，矩阵键盘，控制器，结果提示，声音模块。所述数码管、所述LED点阵、所述结果提示、所述声音模块和所述控制器相连，所述控制器是系统核心，负责系统运算和控制功能。该学习机可以帮助幼儿建立算术运算概念，训练其运算、思维能力，提高算术初学者学习兴趣和学习效率。系统具有学习、练习和测试功能，在练习和测试模式下既可系统自动出题，又支持教师或家长手动输入试题。该学习机具有功能丰富，直观形象，使用方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种幼儿算术学习机
本专利技术涉及少儿启蒙教育和单片机原理及应用等
，特别涉及一种幼儿算术学习机。
技术介绍
幼儿、少儿在识数和数数之后就要进行简单的算术运算学习呢，但是对于幼儿、少儿来说世界是懵懂的，在他们的头脑并没有形成数学思维，他们甚至不明白什么是“加”。传统的算术启蒙学习一般由生活的事例开始的，比方说已经有3个苹果，再拿来5个苹果，数一数总共有多少苹果，有时苹果可能被换成手指、硬币或是珠子之类的东西。如果加减还是好说明白的，乘除就要困难一些，10以内算术运算是容易找东西来演示的，100以内的算术运算找那么多数量的东西就会有点困难。传统的数学学习一般是老师或是家长教会学生，然后由学生在纸上做题巩固，这种方式不能很好地调动学生学习兴趣，学习进度慢，学习效率不高。所以市场迫切需要一种类似于“玩具”一样的学习工具，以帮助幼儿、少儿建立算术运算概念，并具有学习、练习和测试等丰富功能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，专利技术一种幼儿算术学习机，供幼儿、少儿学习简单算术运算使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种幼儿算术学习机，其包括：数码管，LED点阵，矩阵键盘，控制器，结果提示，声音模块；所述数码管、所述LED点阵、所述结果提示、所述声音模块和所述控制器相连，所述控制器是系统核心，负责系统运算和控制功能；该学习机可以帮助幼儿建立算术运算概念，训练其运算、思维能力，提高算术初学者学习兴趣和学习效率；系统具有学习、练习和测试功能，在练习和测试模式下既可系统自动出题，又支持教师或家长手动输入试题。优选的，所述控制器为单片机芯片，具体型号选择ATmega64A。优选的，所述数码管为8位共阳数码管，用于显示运算数、运算符和运算结果，采用动态扫描的方式进行输出显示。优选的，所述LED点阵包括LED阵列和串并转换芯片，其中LED阵列为16×16LED方阵，串并转换芯片用于将控制器发送的串行信息转换为LED阵列所需的并行信息，以节省控制器I/O端口；LED点阵模块可以帮助少儿建立算术运算概念，加法运算时，通过先后点亮两组LED灯，帮助初学者理解加法是“增加求和”的含义，减法运算时，通过先点亮一组LED灯，再熄灭部分LED灯，帮助初学者理解减法是“减少求差”的含义，通过点亮或熄灭不同行数和不同列数的LED阵列，帮助初学者理解乘是“倍数”，除是“分份”的含义，同时初学者还可以通过数LED灯数量，直接得到算术试题答案，十分形象。优选的，所述矩阵键盘为4×5矩阵键盘，可以完成数字键、运算符、等于号和功能键等按键的输入；矩阵键盘的通过行列扫描的方式识别按键。优选的，所述结果提示用于显示结果正确与否，为两个灯光图标，答题正确则将“√”图标点亮并闪烁，错误则将“×”图标点亮并闪烁。优选的，所述声音模块用于播放按键数字、操作提示，试题结果，用户互动等声音信息；包括音频驱动电路和扬声器两部分。上述技术方案有如下有益效果：该学习机可以帮助幼儿、少儿建立算术运算概念，并具有学习、练习和测试等丰富功能。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可以依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明图1为本专利技术实施例结构示意图。图2为本专利技术实施例数码管功能划分及显示效果图。图3为本专利技术实施例LED点阵电路图。图4为本专利技术实施例矩阵键盘电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细介绍。如图1所示，一种幼儿算术学习机，其包括：1数码管，2LED点阵，3矩阵键盘，4控制器，5结果提示，6声音模块。所述数码管、所述LED点阵、所述结果提示、所述声音模块和所述控制器相连，所述控制器是系统核心，负责系统运算和控制功能。该学习机可以帮助少儿建立算术运算概念，训练其运算、思维能力，提高算术初学者学习兴趣和学习效率。系统具有学习、练习和测试功能，在练习和测试模式下既可系统自动出题，又支持教师或家长手动输入试题。该学习机具有功能丰富，直观形象，使用方便等优点。控制器是系统核心，负责系统所有的运算和控制功能。控制器选择基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器ATmega64A，其丰富内部资源和较多的I/O端口可以满足系统控制要求。如图2中(a)图所示，选择8位共阳数码管作为运算数、运算符和运算结果的输出设备，其中数码管第1-2位表示运算数1，第3位表示运算符，其中“-”号可以直表示，“+”、“×”、“÷”要将其符号进行简单抽象和改变，第4-5位表示运算数2，第6位表示“＝”号，第7-8位表示运算结果，该结果在学习模式下是由系统自动显示并语音播报的，在练习和测试模式下是由学习者输入的。如图2中(b)图所示，数码管与单片机的连接较为简单，只要将其段选数据线直接和单片机一组I/O端口相连，位选数据线经驱动芯片和单片一组I/O端口相连。显示控制采用循环扫描的方式进行，即逐一点亮一位数码管，并高速切换，由于人眼的视觉停留特性，使其看上去好像八个数码管同时稳定显示。所述LED点阵包括LED阵列和串并转换芯片，其中LED阵列为16×16LED方阵，用于帮助少儿建立算术运算概念，串并转换芯片用于将控制器发送的串行信息转换为LED阵列所需的并行信息，以节省控制器I/O端口。如图3所示，LED阵列选择16×16方阵，要想在其上动态显示特定的图形或文字，需要控制其16个行信号和16个列信号，如果由单片机直接控制，需要占用大量I/O端口，这是系统无法负担得起的，所以本设计所有行信号和列信号均通过串并转换方式来实现。选用4块串并转换芯片74LS595，每块芯片输出8位并行信号，共32位，分别为16位行信号和16位列信号。4块74LS595芯片采用级联的方式，即第1块芯片的最高位Q7连接至第2块芯片串行信号移位输入端DS引脚，依此类推，实现四块芯片的级联。串并转换芯片与单片机之间的连接比较简单，首先选择单片机3个I/O端口，分别表示移位数据Din，时钟信号CLK，复位时钟RCLK，再将移位数据Din连接至第1块芯片的数据输入端DS，将CLK和RCLK分别接接至每一块芯片的SH_CP和ST_CP引脚。为提高输出信号的驱动能力，需要将串并转换芯片输出信号经反向驱动芯片ULN2003A反向，并在ULN2003A反向输出端外接上拉电阻，之后再连接至LED点阵的行列信号控制端。LED点阵主要用于帮助幼儿、少儿建立算术运算概念，在学习初期幼儿、少儿可以通过数数的方式获得答案，可以大大提高学习效率。如果学习加法运算时，在输入第一个运算数时，LED点阵点亮并闪烁相应数量的LED灯，在输入第二个运算数时，LED点阵再多点亮并闪烁相应数量的LED灯，初学者只要数一数所有亮的LED灯的数量就可以得到运算结果，也使幼儿、少儿理解加运算是“增加求和”的意思。依此类推，如果学习减法运算时，先点亮被减数对应的LED灯，然后再熄灭减数所对应的LED灯，使幼儿、少儿明白减法运算是“减少求差”的意思。乘法运算采用行列的方法来实现，逐行点亮乘数1×乘数2的LED阵列，使幼儿、少儿明白乘法运算是“倍数”的意思。除法运算是乘法的逆运算，可以先点亮总数为被除数对应的LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种幼儿算术学习机，其包括：数码管，LED点阵，矩阵键盘，控制器，结果提示，声音模块；所述数码管、所述LED点阵、所述结果提示、所述声音模块和所述控制器相连，所述控制器是系统核心，负责系统运算和控制功能；该学习机可以帮助幼儿建立算术运算概念，训练其运算、思维能力，提高算术初学者学习兴趣和学习效率；系统具有学习、练习和测试功能，在练习和测试模式下既可系统自动出题，又支持教师或家长手动输入试题。

【技术特征摘要】
1.一种幼儿算术学习机，其包括：数码管，LED点阵，矩阵键盘，控制器，结果提示，声音模块；所述数码管、所述LED点阵、所述结果提示、所述声音模块和所述控制器相连，所述控制器是系统核心，负责系统运算和控制功能；该学习机可以帮助幼儿建立算术运算概念，训练其运算、思维能力，提高算术初学者学习兴趣和学习效率；系统具有学习、练习和测试功能，在练习和测试模式下既可系统自动出题，又支持教师或家长手动输入试题；所述LED点阵包括LED阵列和串并转换芯片，其中LED阵列为16×16LED方阵，串并转换芯片用于将控制器发送的串行信息转换为LED阵列所需的并行信息，以节省控制器I/O端口；LED点阵模块可以帮助少儿建立算术运算概念，加法运算时，通过先后点亮两组LED灯，帮助初学者理解加法是“增加求和”的含义，减法运算时，通过先点亮一组...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄克亚，
申请(专利权)人：黄克亚，
类型：发明
国别省市：江苏;32