益智玩具設計與研究

崔海霞 朱健立 陳東亮 陸翔云

摘 要 根據兒童的心理需求，文章闡明了兒童益智玩具設計的基本要素，并提出了兒童益智玩具的設計應該遵循設計原則，它們分別是安全性、人機性、趣味性、益智性、互動性。并以電子有聲掛圖玩具為例，綜合聲音模塊、按鍵模塊、液晶模塊、電源模塊、顯示模塊實現益智玩具設計。

關鍵詞 益智 玩具 設計

中圖分類號：TS958.5文獻標識碼：A

1兒童益智玩具的功能

可促進兒童身體機能協調發展，包括感官發展、身體動作、提高兒童知識與技能，能夠很好地培養兒童學習興趣、提高兒童的思維力和創造力、培養處理兒童社會關系能力。玩具可培養兒童人際關系能力，促進兒童建立正確的價值觀、可促進兒童形成良好品格。

2兒童益智玩具的設計原則

兒童益智玩具的安全性體現在兒童正常使用玩具的過程中，不受到來自玩具方面的任何傷害，即使在無意識中進行了錯誤的操作，也能將傷害降到最低限度，從而保證兒童的安全;兒童益智玩具的人機性，表現在玩具的簡潔、易用方面，并且要適合兒童的操作習慣;兒童益智玩具的益智性表現在開發兒童智力、創造力等潛能方面;兒童益智玩具的互動性體現在參與、互動，帶給兒童身體和心理上的滿足。

3電子有聲掛圖玩具的設計

電子有聲掛圖玩具集成內容播放、回放、練習、測試、音樂等功能。具體硬件電路和軟件設計如下：

3.1系統硬件電路設計

3.1.1 LCD1602液晶顯示

益智玩具要具有現實的功能，顯示功能的實現可以通過LCD1602液晶來實現，它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。LCD1602液晶模塊采用HD44780控制器，HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現字符移動，閃爍等功能。

3.1.2揚聲器部分

益智玩具要具有現實播放聲音的功能，可以通過揚聲器來實現，揚聲器采用的是直徑4CM，8歐，0.5W的小喇叭，播放聲音準確清楚。通過一端接地，一端接PNP三極管的集電極，三極管的基級接一個可調電阻，進行調節揚聲器發出的聲音。

3.1.3獨立按鍵電路的設計

本設計中設置有按鍵電路，通過幾個獨立按鍵進行人機交互。人機交互功能是益智玩具的重要功能，可以通過簡單的按鍵來實現。按鍵通過一點連接單片機的I/O口一端連接電源地。這樣設計是因為單片機的I/O在懸空沒有作為輸出的情況下是默認高電平的，在按鍵沒有按下則相當于該I/O處于懸空狀態。當按下后I/O口的電平就會被拉低，這樣單片機只需要進行循環的檢測I/O口是否有出現低電平就可以判斷是否有按鍵按下，當然這種按鍵是金屬解除的方式所以會有抖動紋波的情況，所以在程序中需要適當的加上短暫的延時消抖。

3.2軟件設計

函數的開頭一般都是先對單片機和一些外圍器件需要進行初始化才能正常使用。在主程序的設計中需要注意的是主函數中不宜放過多的代碼，具體的代碼一般都是采用函數進行封裝然后在主函數進行調也可以方便閱讀修改。

3.2.1 LCD1602顯示函數的設計

LCD1602的顯示只需要嚴格的按照廠家的時序要求進行編程就可以完成顯示。LCD602的液晶顯示首先需要將需要顯示地方的地址通過命令寫入，然后將數據按順序的進行寫入即可。在寫入地址后顯示第一個內容后地址會自動加一。函數名lcd1602_write_character（uchar x，uchar y，uchar *p），參數為x，y，*s，其中的x，y表示在液晶顯示屏上的位置坐標，*s是需要顯示的字符數組。軟件根據輸入需要顯示的位置坐標計算出地址。

4益智玩具方案的確定與深化

通過從不同角度的選擇，進行進一步的深化，選擇合適的方案，主要考慮到以下因素：玩具簡約而不簡單，便于加工，而且更能綜合性的開發兒童的各方面能力;體現了益智玩具的設計原則，安全性、趣味性、益智性、互動性;該款玩具的難易程度適宜，既不至于太簡單進而導致兒童很快失去興趣。

5結論

本文介紹了兒童益智玩具的設計應該遵循設計原則，它們分別是安全性、人機性、趣味性、益智性、互動性。最后以電子有聲掛圖玩具為例，通過硬件電路設計和軟件程序優化實現了益智玩具設計。

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