一种便携式多功能智能环保学习器

技术领域

本发明属于学习器技术领域，尤其涉及一种便携式多功能智能环保学习器。

背景技术

学习器是学生常用的用品，说起学习用具首先想到是学习器，为大家所熟知，主要用来盛装铅笔、钢笔、圆规、尺子、橡皮、小刀与三角板等学习工具的盒子，有时需要多个盒子才能实现存放学习工具，携带很不方便，壳体的材质有木质、铁质、塑料与化纤制品；木质、铁质学习器不易变形、损坏，适合小学生使用，而塑料材质不抗摔、抗变形能力弱，这些材质的学习器都不环保，功能单一，不能网上教学和使用，学生在家线上学习，不停在手机、电脑、平板、扫描笔、课本与书写用具之间替换，学习不便，造成学生效率低，满足不了使用者的需求。因此学习器上的改进和创新是必需与时俱进要解决的技术问题。

专利公告号为：CN205624958的专利文献公开一种英文学习文具盒，该方案在文具盒内部设置英文发生图片，通过点击可以听到正确的发音，帮助学习者学习正确的英文字母发音，使用起来比较方便，但是该方案功能比较单一，只能学习英文字母，使用起来不够方便。

专利公告号为：CN103052337A的专利文献公开了一种具有触摸功能的文具盒，该方案比较重于贵重物品保护，使用电子锁实现文具盒的锁定，只有持密码的人才能打开。该方案虽然具有MP3播放功能可以提供一些娱乐性，不再具有其他的功能，功能单一，学生使用起来还是比较繁琐。

发明内容

本发明旨在提供一种使用方便，使用效果好的便携式多功能智能环保学习器。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种便携式多功能智能环保学习器，学习器本体外形呈留余匾形，学习器本体包括学习器上盖和学习器底壳；学习器上盖铰接于学习器底壳上；学习器底壳上设朝向学习器上盖的腔体，腔体内设有笔固定夹；学习器上盖上设置有把手，同时，学习器上盖上设有智能使用单元，智能使用单元包括微控制器、语音识别模块、电源模块、生物识别模块、摄像模块、通讯模块、显示模块、报警定位模块；电源模块为智能使用单元提供电源；摄像模块采集影像信息，并将采集到的影像信息传输到微控制器；生物识别模块连接微控制器的信号输入端；语音识别模块连接微控制器的信号输入端，微控制器的信号输出端连接有扬声器和耳机接口；同时，微控制器的信号输出端连接显示模块；微控制器通过通讯模块与外界通讯。

学习器上盖的内表面设有透明固定膜、计算器模块和时钟模块，透明固定膜顶端开口；学习器上盖上嵌设有安装夹层，智能使用单元装设于安装夹层内；微控制器的数据存储端上连接有数据存储模块；微控制器的信号输入端上还连接有语音翻译模块。

通讯模块包括Wife通讯模块和GPRS通讯模块；微控制器通过Wife通讯模块和GPRS通讯模块与外界无线通信。

微控制器的信号输入端上连接有报警定位模块，微控制器通过通讯模块发送报警信息和位置信息，报警定位模块上连接有报警开关，报警开关设置在学习器上盖上。

学习器上盖的外表面上设有生物识别模块，生物识别模块连接微控制器的信号输入端，微控制器的信号输出端输出信号驱动电子锁，电子锁连接于学习器底壳和学习器上盖之间。

学习器底壳外表面上设有吸盘，同时，学习器底壳外表面上设有橡胶保护垫。

学习器上盖和学习器底壳之间放置有上夹板，上夹板上表面上设有橡胶保护层，上夹板下表面上设有文具网袋，文具网袋前端与上夹板固连，文具网袋后端为开口，开口处设拉链，拉链实现文具网袋后端与上夹板的连接。

学习器本体材质为PLA。

学习器底壳的左侧设有轴状体，轴状体内设有自动削铅笔器；学习器底壳的前端设有放置槽，放置槽内设有台灯，台灯包括支架和连接于支架上的LED灯，电源模块为LED灯、自动削铅笔器供电；学习器上盖上设有自动削笔器的开关、LED照明开关。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：1、本发明结构新颖独特，造型美观，集多功能于一体，智能化程度高，教学和使用方便，易于携带，使用效果好，易于提高教学质量和学习效率，有显著的经济和社会效益。2、本申请将微控制器、电源模块、生物识别模块、摄像模块、通讯模块、显示模块、报警定位模块集成到一起，一方面易于管理，另外信息均需要通过微控制器，更加易于管理，相比于单独设置的模块安全性更高，同时更加节能，每个模块可以通过微控制器与外界通讯。3、设置的定位报警模块可以发送报警信息与定位信息，保证使用者的安全。4、设置的生物识别模块和电子锁一起，保证了使用者的隐私，同时可以对贵重物品进行保存，保证安全。5、学习器外形呈留余匾形，具有“留余”文化传播意义。

6、学习器的制作材料是植物秸秆合成新型PLA材料，节能环保、可以使秸秆变废为宝。

7、最为有益的效果是：以科技手段传播中国优秀文化，集科技、文化、传播、环保于一体多功能智能学习器。

附图说明

图1为学习器结构示意图；

图2为学习器上盖外表面结构示意图；

图3为学习器底壳外表面结构示意图；

图4为上夹板结构示意图；

图5为智能使用单元电路原理图。

具体实施方式

一种便携式多功能智能环保学习器，如图1～4所示，包括学习器本体1，学习器本体1呈留余匾形，留余匾形长、宽比为2.2：1，对于该学习器本体1的外型结构介绍如下，该学习器本体1即像飘动的旗帜，又像翻开的书本，有好的文化教育功能，留余匾为中华名匾之一，造型犹如一面迎风招展的黄色旗帜，全匾共计174个字，除标题“留余”二字为篆书外，其余为字体流畅的行楷。该匾是同治年间进士牛瑄所题，做于1871年，已有100余年历史，该匾是康家训示家中子弟的家训匾，是儒家“财不可露尽，势不可使尽”中庸思想的集中体现，至今仍有一定的借鉴意义，现存于河南省巩义市康百万庄园。

本实施例中，不对学习器本体1上记载的内容不属于本申请保护的范围。

本实施例中，学习器本体1材质为植物秸秆合成新型材料PLA，植物秸秆合成新型材料PLA为一种材质名称，该材质简称PLA是一种成熟的现有材质，本实施例不涉及对材料本身的改进；使用PLA材料可以使秸秆变废为宝，学习器本体1包括学习器上盖6，留余匾上的内容10记载在学习器上盖6的外表面上。学习器上盖6上设有把手11，通过设置把手11可以方便学习器本体1的携带。

在学习器上盖6的内表面上设有透明固定膜29，该透明固定膜29为PVC材质，透明固定膜29两侧和底端均与学习器上盖6的内表面固定，而透明固定膜29的顶端开口，透明固定膜29与学习器上盖6的内表面之间预留间隙，该间隙用于放置课表，将课表放置进去后，透明固定膜29可以对课表进行保护和固定，避免出现移位的现象。

在透明固定膜29侧部依次设有位于学习器上盖6的内表面上的计算器模块28和时钟模块26，通过计算器模块28可以方便进行计算，通过时钟模块26可以方便查看时间，本实施例中，将计算器模块28和时钟模块26集成到学习器上盖6上，使用起来更加方便。

在学习器上盖6内嵌设有安装夹层37，安装夹层37内设有智能使用单元。如图5所示，智能使用单元包括微控制器U1、电源模块U8、生物识别模块U4、摄像模块U3、通讯模块、显示模块U2和报警定位模块U7。

电源模块U8为智能使用单元提供电源；电源模块U8包括蓄电池，通过蓄电池可以实现电量的储存，同时，又可以实现电量的供应，本实施例中，蓄电池输出电压为3.7V。为实现对电源模块U8的充电，在学习器上盖6的外表面上设有充电接口9，充电接口9与蓄电池电连接。作为本实施例的补充，本实施例中，为了使得本方案实施起来更加方便，实现对蓄电池的供电进行控制，在学习器上盖6上装设有总开关2，通过总开关2可以实现将电源模块U8与后续电路的切断。作为本实施例的替换，为了判断电源模块U8是否向智能使用单元供电，在蓄电池与智能使用单元之间连接有导线，该导线上装设有指示灯8。实施的时候，电源模块U8连接微控制器U1的电源端口(引脚1)。

微控制器U1用于实现整个学习器的控制，本实施例中，微控制器U1的型号为：LilyPadArduino328型模块。

生物识别模块U4用于对使用者身份进行验证，生物识别模块U4的型号为：FPM10A，通过生物识别来验证用户的生物特征信息进行开锁，提高了用户安全性也更好的保护个人隐私，同时也可储存重要、贵重的物品，起到防盗的作用。

本实施例中选用的生物识别模块U4为指纹识别，当然，在实施时也可以采用声纹识别、虹膜识别、人脸识别等模块中的一种或多种。

本实施例中，生物识别模块U4包括指纹识别器20，指纹识别器20装设于学习器上盖6上，方便用于身份验证。

生物识别模块U4的信号输出端连接微控制器U1的信号输入端(引脚10)，通过生物识别模块U4可以采集使用者身份信息，并与存储的信息进行比对，从而对学习器上盖6是否开启进行控制。

配合生物识别模块U4，在微控制器U1的信号输出端输出信号驱动电子锁19，电子锁19连接于学习器空腔39和学习器上盖6之间。从而，通过生物识别模块U4实现电子锁19的控制，进而实现使用者的隐私保护，避免贵重物品遗失。本实施例中，微控制器U1输出信号控制电子锁19关闭或打开为成熟的现有技术，此处不涉及技术的改进。

摄像模块U3用于录取信息，其中，摄像模块U3的信号输出端连接微控制器U1的信号输入端(引脚9)，摄像模块U3将录像信息传输到微控制器U1，微控制器U1进行存储即可。其中，摄像模块U3包括摄像头25，摄像头25装设于学习器上盖6的内表面上，摄像头25采集影像信息，并将采集到的影像信息存储到微控制器U1中，后续可以在微控制器U1内查看。

通讯模块用于实现微控制器U1与外界的通讯，其中，通讯模块包括ESP8266WIFE模块U9、SIM908数据通讯模块U6。

ESP8266WIFE模块U9、SIM908GPRS模块均连接微控制器U1的通信端，其中，ESP8266WIFE模块U9连接微控制器U1的通信端(引脚19)；SIM908GPRS模块连接微控制器U1的通信端(引脚13)，通过ESP8266WIFE模块U9、SIM908GPRS模块给予微控制器U1通讯功能。

本实施例中，选用ESP8266WIFE模块U9、SIM908GPRS模块实现微控制器U1与外界的通信，可以保证本学习器与外界的通信，使得本学习器具有较好的物联网特性。作为本实施例的补充，为了方便SIM908GPRS模块的使用，需要装SIM卡，通过SIM卡实现无线通信，在学习器上盖6上设SIM装入口7，将SIM卡装入其中即可。

显示模块U2用于显示学习信息，本实施例中显示模块U2选用电子墨触摸显示模块U2，当然，也可以选用普通的显示屏24，显示模块U2连接微控制器U1的信号输出端，微控制器U1将显示内容传输到显示模块U2进行显示即可。其中，显示模块U2包括显示屏24，显示屏24连接微控制器U1的信号输出端(引脚7)，通过显示屏24，微控制器U1可以将学习内容在显示屏24上进行显示，其中，显示屏24设置于学习器上盖6的内表面上。

报警定位模块U7选用的型号为：NEO-6MV2，报警定位模块U7的信号输入端连接微控制器U1的信号输出端(引脚14)，该模块上设有报警开关3，启动报警开关3后，报警定位模块U7会向微控制器U1发送信号，微控制器U1将报警信号和位置信息一起发送到监护人的手机上。

本实施例中，选用的报警定位模块U7为市售产品，不需要对其进行改进，直接进行使用即可，该报警定位模块U7上有报警开关3，一旦开启，就会将位置信息发送给监护人，监护人可以根据情况判断是否需要报警。

语音识别模块用于识别语音信息，并将采集到的语音信息传输到微控制器U1，其中，本实施例中，语音识别模块的型号为：方舟AI语音识别，型号为K210。

语音识别模块连接微控制器U1的信号输入端(引脚10)，从而将识别到的语音信息转换为文本信息，并传输到微控制器U1，微控制器U1可以将该文本信息传输到显示模块U2进行显示即可。

为了配合语音识别模块，在微控制器U1的信号输出端连接有扬声器和耳机接口4，从而语音识别模块采集到的语音信息也可以通过微控制器U1播放出来，既可以通过扬声器播放，也可以通过耳机接口4播放。为了配合扬声器在学习器上盖的外表面上设有扬声器孔12，通过扬声器孔12扬声器播放的声音可以播放出来。

微控制器U1的数据存储端上连接有数据存储模块，型号为JY-DATA-LOG，通过该模块可以接收存储与学习相关的信息。为了方便该数据存储模块与微控制器U1的连接，需要在学习器上盖上设置存储卡口13，将数据存储模块放置到存储卡扣13中即可。

作为本实施例的补充，在微控制器U1的信号输入端上连接有语音翻译模块23U5，语音翻译模块23U5型号为RK3326。该语音翻译模块23U5支持全国中小学课本及英汉语字典扫读，同步听说；具有扫题、错题本、扫古诗词的功能、以及离线中英扫读翻译，是集扫读一体全能词典笔，全方位拓展词汇量、全学科全题型、搜题、点读。

语音翻译模块23U5连接微控制器U1的信号输入端(引脚11)，为了采集外界的图文信息，本实施例中，摄像模块U3的摄像头25还连接语音翻译模块23U5，摄像头25采集纸张上的英文信息，并将采集到的英文信息传输到语音翻译模块23U5，语音翻译模块23U5将英文信息转换为汉字信息，同时将该汉字信息传输到微控制器U1，微控制器U1将该汉字的发音和文本分别传输到麦克风和显示屏24，通过麦克风将该汉字播放出来，同时在显示屏24上进行显示，使用方便。

在学习器上盖6上铰接有学习器底壳41，学习器底壳41内设置有学习器空腔39，学习器空腔39上设朝向学习器上盖6的腔体，腔体内设有笔固定夹21。通过笔固定夹21可以实现笔在腔体内的固定。

在学习器底壳41外表面上设有吸盘40，同时，学习器底壳41外表面上设有橡胶保护垫38。

在学习器空腔39的左前端设有放置槽，放置槽内设有台灯，台灯包括支架32和连接于支架32上的LED灯31，电源模块U8为LED灯31供电，学习器上盖6上设有用于控制电源模块U8是否为LED灯31供电的照明开关16。使用时，可以根据需要将台灯从放置槽中取出，从而实现照明。电源模块U8与台灯通过导线连接，从而为台灯供电，该导线长度较长，从而可以在台灯取出后，导线依然可以用于连接电源模块U8和台灯。

本实施例中LED灯的支架32为可伸缩的，长度可调，实现方式为成熟的现有技术，本实施例不再赘述。

本实施例中，为了对学习器上盖6内表面上的摄像头25、麦克风进行保护，在学习器上盖6和学习器空腔39之间放置有上夹板36，上夹板36的上表面上设有薄海绵，薄海绵柔性好，可以避免对学习器上盖6内表面上的模块进行有效的保护。

上夹板36下表面上设有文具网袋33，本实施例中文具网袋33为两个，两个文具网袋分别位于上夹板36的两侧。文具网袋33前端与上夹板36固连，文具网袋33后端为开口，开口处设拉链35，拉链35实现文具网袋33后端与上夹板36的连接。上夹板36上设有固定夹34，固定夹34夹设于文具网袋33侧部。

作为本实施例的补充，在本学习器1的左侧轴体处设自动削铅笔模块30，其中，可以直接选用现有的市售自动削铅笔器30，封闭工作，铅笔碎不四面散撒，安全快捷。

为实现自动削铅笔模块的工作，在学习器上盖上设有自动削铅笔开关。

在学习器空腔39内右后端设有隔离室，隔离室内设活动隔离板22，活动隔离板22能够左右移动，便于隔离室存放常用的便签、橡皮及橡皮泥物件。

作为本实施例的补充，可以在微控制器U1的信号输出端(引脚2)连接辅助接口6，通过辅助接口6可以方便后续对本智能使用单元的拓展。

使用方法为：在未使用时，学习器上盖6和学习器空腔39为合起来的状态，通过电子锁19进行锁定，其中的电子锁19为市售产品，本实施例不涉及对电子锁19的改进。

使用者通过生物识别模块U4进行身份验证，验证信息发送到微控制器U1，微控制器U1根据接收到的信号发送信号到电子锁19驱动电路，电子锁19驱动电路驱动电子锁19开启。

电子锁19开启后，使用者可以将学习器上盖6抬起，学习器上盖6抬起后，上夹板36位于学习器上盖6处，用于对学习器上盖6内表面上的模块进行保护。

随后，可以从学习器空腔39内拿取笔，也可以将笔通过笔固定夹21固定在学习器空腔39上。

当有不懂得英文字段时，使用摄像头25将英文字段录入到语音翻译模块23U5，语音翻译模块23U5将该英文信息翻译成中文，并将中文读音和中文文本信息传输到微控制器U1，微控制器U1将中文文本信息在显示屏24上进行显示，同时将中文读音通过扬声器播放出来。

当课上内容难懂，需要以文字形式记录下来时，开启语音识别模块，语音识别模块开启后，会将识别到的语音信息转换为文本信息，并将文本信息传输到微控制器U1进行保存，使用者可以在之后通过显示屏24将该文本信息显示出来。

当有危急情况，或者迷路时，可以按动报警定位模块U7的开关，报警定位模块U7的开关开启后，报警定位模块U7发送信息到微控制器U1，微控制器U1通过通讯模块将该信息发送出去即可。

本发明结构新颖独特，集多功能于一体，智能化程度高，相互之间互相作用，且可以实现对使用者的安全定位，教学和使用方便，易于携带，使用效果好，易于提高教学质量和学习效率，有显著的经济和社会效益。