本创作公开了一种用三轴陀螺仪/加速感应器、按键、LED(发光二极管)、MCU(MicroControlUnit,微控制器)的具旋转感应的魔术方块，以陀螺仪/加速感应器感应魔方旋转方向加上按键，指示MCU控制LED灯光变化模拟传统魔方的机械旋转，可以将传统魔方以电子方式来控制及仿真，操纵方便及灯光吸引使用者，达到娱乐及教育的效果。
【技术实现步骤摘要】
本创作系使用三轴陀螺仪/加速感应器的电子魔术方块，具有旋转感应功能，采用电子组件、陀螺仪/加速感应器、LED和微处理机技术实现，尤其涉及一种以按键及陀螺仪/加速感应器来侦测使用者操控状态，以LED灯光变化模拟传统魔方旋转的电子魔方。
技术介绍
先前之机械式魔术方块(图2)，为使用机构设计方式，以形成一个有六个面的立方 体，并且在每个面上有3x3的小方块，而且由机构设计的巧妙，可以让这个方块在各个小方块的方向可以在各个方向旋转，以B面为例，于各行及各列都有两种方向旋转的可能，总共有12种操作的方式，同理在A，C，D，E，F面上也都有12种操作的可能方式，使用者可以选择在各方块进行任意的操作，以便把方块上的各面都转成一种颜色。由于机构设计的巧妙，及游戏的挑战性，这个产品得到世界各国的专利及各国使用者的喜好，而流行于各地。但存在者复杂的机械结构带来的不方便组装和易损坏的问题。但是以电子的方式来仿真魔术方块，却一直没有很理想的产品。例如台湾新型M247259(图3)，外型及操作方式都和传统的魔术方块不同。虽然台湾M325146新型专利有提出外观跟传统魔方一致的电子魔方，但是却是用按键方式来控制旋转方向，跟传统魔方控制方式及手感仍有差异，因此如何能以电子方式来完整而方便的模拟传统机械式的魔术方块即是本专利技术的目的。
技术实现思路
本专利的目的在于提供一种具选转感应的电子魔术方块，旨在解决现有技术中存在的复杂的机械结构带来的不方便组装和易损坏的问题，并且使其外观及操作尽量接近原来传统机构式的魔术方块。本专利实施例是这様实现的，与台湾M325146新型专利比较，我们把按键由LED显示块之间改成于LED显示块上，并且增加了陀螺仪或加速感应器来感应使用者对魔方的旋转方向。本专利包括立方体本体；6个电子显示器，电子显示器的显示表面分别位于立方体本体的各个表面，每个显示表面包括9个显示子模块；9个按键，位于显示子模块的表面或下方；一个以上的陀螺仪或加速感应器，可以感应X/Y/Z三轴的旋转量或加速度，用来感应本体的旋转方向；至少一个控制显示子模块显示不同颜色和/或图案的微控制器，分别与陀螺仪、按键与电子显示器电性连接；以及供电装置，分别连接陀螺仪、电子显示器、微控制器以及按键。附图说明图I :本创作外观图 图2 :传统魔术方块 图3 :习见电子魔术方块图4 :电路方块图 图5 :显示子方块标号示意图 图6 :三轴加速度感应与重力加速度示意图 图7:沿Y轴旋转示意图 图8 :沿Z轴旋转示意图 10:微控制器 11:按键 12:三轴陀螺仪/加速度感应器 13:显示模块 131 显示模块之子模块 14:电源 15=USB接头具体实施例方式 本专利实施例提供的魔术方块，用户可以通过按键及对本体的转动控制微控制器实现显示子模块显示不同的颜色和/或图案，代替传统魔术方块通过旋转达到颜色或图案的变化的目的，而陀螺仪/加速度感应器的感应方式，可以感测使用者对本体方块于X/Y/Z三轴方向的旋转，跟传统魔方的转法一致，可以让使用者使用电子魔方时维持传统转动的手感。本专利实施例的魔术方块，包括立方体本体；多个电子显示器，电子显示器的显不表面分别位于立方体本体的各个表面，每个显不表面包括多个显不子模块；多个按键，位于显示子模块的表面或下方；一个以上的陀螺仪，可以感应X/Y/Z三轴的旋转量，或一个以上的加速度感应器，可以感应X/Y/Z三轴的加速度；至少一个控制显示子模块显示不同颜色和/或图案的微控制器，分别与按键、陀螺仪或加速感应器与电子显示器电性连接；以及供电装置，分别连接电子显示器、微控制器、陀螺仪或加速感应器以及按键。如图I所示的本创作外观，为一常见的三阶3x3魔术方块，同样的设计原理可以应用在2阶2x2等其它阶数上。它包括立方体本体10、电子显示器13和按键11。电子显示器13的显示表面分别位于立方体本体10的各个表面上，电子显示器13的每个显示表面分为九个显示子模块131，每行三个，共分三行，显示子模块131可显示不同颜色和/或图案。电子显示器13可以为LED (Light Emitting Diode,发光二极管)或VFD (VacuumFluorescent Display,真空突光显示屏)或液晶屏幕,一般以三色LED矩阵最为简便。按键11位于显示模块的表面或下面，表面的方式可以用电容触控按键方式，下面的方式可以用导电橡胶方式完成，并将按键整合在显示的子模块上。整个魔术方块有6x9=54个按键及显示子模块，使用者以按键及转动魔方本体来控制电子魔方旋转方式。从图2中，我们可以看出魔方本体可以沿X/Y/Z三轴中任一轴旋转，并且任意轴上的旋转可以有顺时钟(正)及反时钟(反)两种可能，经由电子魔方内的陀螺仪或加速度感应器我们可以侦测出使用者如何转动本体，再配合使用者的按键输入，我们就可以明白使用者要旋转部分。按键部分本专利实施例的魔术方块还包括一个初始状态控制按键，控制电子显示器13的显示子模块131的颜色或图案恢复初始状态。初始状态控制按键可以为独立的按键，或者所述多个按键中几个按键的组合。也可以有其它控制键让电子魔方执行其它电子游戏如打地鼠等。以陀螺仪或加速度感应器来感应本体的转动方向说明如下以陀螺仪来实施本体转动方向较为直观，一般常见的陀螺仪感应芯片如InvenSense公司推出的陀螺芯片有单轴、双轴、三轴系列产品，其中ITG-3200为三轴、数字输出的产品，因此只要在本体内部装上一个ITG-3200就可以用微控制器经由其数字接口直接读出芯片本身在X/Y/Z三轴的角加速度，而芯片本身是固定在魔术方块的本体内，如此我们就能了解魔方本体的旋转方向；反之使用加速度感应器来判断本体旋转方向则需要配合软件的分析，与陀螺仪一样，加速度感应器有单轴，双 轴、三轴之分，设计上可以视空间与单价上的考虑，直接使用三轴的加速度感应器，或三个单轴的加速度感应器分别置于X/Y/Z三个感应方向，或使用一个单轴加上一个双轴加速度感应器，三轴的加速感应器如ANALOG DEVICE公司的ADXL330芯片即是三轴模拟电压输出的例子，使用上微控制器我们选用内含A/D(Analog to Digitalconvert,模拟转数字)功能的微控制器即可，但是使用加速度感应器读出的是加速度的值，一般魔方静止时读到的就是地心重力加速度的值，以图2为例，此时可以读到在负Z方向有地心的重力加速度值，相对关系如图6，换句话说只要在静止状态下，读出重力加速度的值即可以了解本体三维空间方向，例如图7为图6沿Y轴顺时针方向旋转，重力加速度所读出的值，在负Z轴的量减少而在负X轴的量增加，即可推算出本体三维旋转方向。因此在两个假设前提下，第一手转本体所产生加速度与重力加速度相比而言很小而可以忽视，第二 旋转时X/Y/Z的重力加速度分量都不为零，我们可以定时读取三维加速度感应器X/Y/Z方向的重力加速度的分量，即可以追踪本体的三维方向，而由前后两个方向相对关系即可判断本体旋转的方向。第一个前提经由实测证实，由手转动产生加速度不大可以忽略。第二个前提即代表旋转方向不要是正水平或正垂直方向旋转就不会有X/Y/Z其中有一轴重力加速度分量为零的情形，在一般使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具旋转感应的魔术方块，其特征在于，所述魔术方块包括：一立方体本体；多个电子显示器，所述电子显示器的显示表面分别位于所述立方体本体的各个表面，每个显示表面包括多个显示子模块；多个按键，位于所述显示子模块的表面或下面;？一个以上的陀螺仪或加速度感应器；至少一个控制所述显示子模块显示不同颜色和／或图案的微控制器，分别与所述按键、电子显示器、陀螺仪或加速感应器电性连接；以及供电装置，分别连接所述电子显示器、陀螺仪或加速度感应器、微控制器以及按键。
【技术特征摘要】
1.一种具旋转感应的魔术方块，其特征在于，所述魔术方块包括一立方体本体；多个电子显示器，所述电子显示器的显示表面分别位于所述立方体本体的各个表面，每个显示表面包括多个显示子模块；多个按键，位于所述显示子模块的表面或下面；一个以上的陀螺仪或加速度感应器；至少一个控制所述显示子模块显示不同颜色和/或图案的微控制器，分别与所述按键、电子显示器、陀螺仪或加速感应器电性连接；以及供电装置，分别连接所述电子显示器、陀螺仪或加速度感应器、微控制器以及按键。2.如申请专利范围I所述具旋转感应的魔术方块，其特征在于，旋转感应方式为读取陀螺仪或加速度感应器计算所得，使用陀螺仪或加速度感应器至少一个以上，可以读取三维X/Y/Z方向的旋转值或加速度值，陀螺仪所读取的X/Y/Z...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢宜轩，
申请(专利权)人：厦门鼎丞电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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