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第十届盛群杯HOLTEK MCU创意大赛复赛报告─智慧积木
 

【作者: 陳國益、盧柏安、陳俊廷、許嘉純】2015年12月17日 星期四

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在全球化浪潮席卷下,建构英语学习环境已是世界各国的首要课题,英语的启蒙学习也是家长非常重视的一点,于是许许多多针对儿童打造的英语学习教具映入眼帘,但目前坊间的教材只有生硬纸本教材和枯燥乏味的教学DVD,甚至影响孩童学习专心度的电脑学习软体,故本作品主打以积木,使用看的到、也摸的到的方式来学习英文,并以「亲子共学、共玩英文」来享受英文!


创作动机

在资讯科技发达的社会,相信每个人都拥有智慧型手机或平板电脑,就连小孩也不例外。虽然科技带给人们方便的生活,但也导致许多的后遗症,其中低头族的平均年龄逐年下降正是一个需要各位家长重视的问题。与其让孩子从小当低头族得近视眼,为什么不在他最适合进行启蒙教育的年龄培养他的英文能力呢?


创作目的

市面上贩卖的英文教材不外乎就是英文读本、字卡,以这种生硬不变的学习方式,不但可能降低孩童学习意愿,严重还可能造成排斥不想学的负面情况。故本作品以实体积木的方式来学习。透过一块一块的积木,将它们彼此互相靠近,它们会得知彼此的存在;每个积木代表一个字母,透过互相感应就可以拼出一个英文单字,并送到主控端作检查!


图1 : 硬体系统架构图
图1 : 硬体系统架构图

工作原理

积木动作原理

利用3D Printer来制造外壳,使用STM32F103C8T6作为每个积木的核心,并在每个积木的左右两侧加上霍尔感应器,藉由类比转数位脚位(ADC)感测数值,透过电磁感应的方式可以感应左右积木;最后再透过ESP8266 WIFI模组将值传回主控端。


HT32F1765主控端动作原理

本作品中的主控端是由HT32F1765 32bit MCU做为核心,透过ESP8266 WIFI模组将每个积木所传回的值做排序,并比对答案是否正确;主控端也可以进行随机出题,将题库储存成文字档藉由SD记忆卡让主控端进行读取;也可以将发音的音讯档放入SD记忆卡中,藉由音效解码晶片解码播出,就可以在拼字中得到发音的提示;最后搭配LCD panel显示模组,将单字的提示,如字首字尾或图片显示于上,达到一个有声有影有实体的学习!


市场竞争力

创作特点

1.改善传统学习英文的方式,用看的到,摸的到的方式学习。


2.只需要将单字文字档放入SD记忆卡中,就可以随时新增单字。


3.积木使用无线接触的方式,使用上弹性且不易损坏。


4.改善以往的英文教具,不可随时发音的缺点。


5.透过游戏轻松快乐的学习英文。


作品结构

硬体部分

图2 : 硬体系统构图
图2 : 硬体系统构图

软体部分


图3 : 软体系统架构图
图3 : 软体系统架构图

测试方法

积木测试方法

本作品最为关键的地方为积木如何感应彼此,所以我们先以三个积木做为测试,当感应到左右有磁力存在,便会改变感应器的ADC值,进而判断。



图4 : 两积木并排图
图4 : 两积木并排图

图5 : 三积木并排图
图5 : 三积木并排图

操作实例

主控台出一道题目。



图6 : 主控台图
图6 : 主控台图

主控端控制音效解码器发出单字发音。



图7 : 音效解码器图
图7 : 音效解码器图

主控端会随机配发一个字母给每一个积木。



图8 : 积木图
图8 : 积木图

将每个积木靠在一起,即可感应彼此,并传送给主控端。



图9 : 积木图二
图9 : 积木图二

图10 : 英文单字学习比较图表
图10 : 英文单字学习比较图表

(本文作者陈国益为虎尾科技大学资讯工程系教授;卢柏安、陈俊廷、许嘉纯为虎尾科技大学资讯工程系研究生)


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