CN105489070B - 一种电子半圆尺系统及其工作方法和组成部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子半圆尺系统及其工作方法和组成部件，其中，所述系统包括：电磁半圆尺和电子终端；其中，电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件，在所述部件直径的两个顶点处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点；电子终端，用于感应电磁半圆尺的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

Description

一种电子半圆尺系统及其工作方法和组成部件

技术领域

本发明涉及教育信息化技术领域，尤其涉及一种电子半圆尺系统及其工作方法和组成部件。

背景技术

随着教育信息化不断发展，越来越多的学校都建立了信息化的教学系统。通常，这类教学系统包括服务器(简称服务端)、教师客户端(简称教师端)和学生客户端(简称学生端)三大部分，它们相互配合以信息化的方式完成教学过程。特别是随着网络技术和移动终端技术的发展，越来越多的信息化辅助教学设备被引入课堂。

这些辅助设备的引入，使得传统的教学模式也随之变化。例如：教师为学生布置学科作业的方式不再仅仅局限于教师在课堂上口头或板书进行，而是可以通过电子邮件或微信群发等手段进行，而学生完成作业也不再仅仅是使用传统的纸质作业本，而可以借助学生端等电子终端。也就是说布置作业和完成作业都是电子化的方式，可以摆脱纸和笔。

但对于数学等理科学科，完成作业传统上除了要借助纸和笔，还需要借助三角尺、直尺、圆规、半圆尺(量角器)等辅助工具，而现有的三角尺、直尺、圆规、半圆尺无法与学生端等电子终端交互，不能满足学生完成电子化理科学科作业的需要。

发明内容

本发明期望提供一种电子半圆尺系统及其工作方法和组成部件，能满足学生完成电子化理科学科作业时使用半圆尺的需要。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种电子半圆尺系统，该系统包括：电磁半圆尺和电子终端；其中，

电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件，在所述部件直径的两个顶点处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点；

电子终端，用于感应电磁半圆尺的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

本发明实施例还提供一种电子半圆尺系统的电磁半圆尺，该电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件，在所述部件直径的两个顶点处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点。

上述方案中，所述半圆形部件是透明材质半圆尺包括：。

本发明实施例还提供一种电子半圆尺系统的电子终端，该终端包括：电磁感应线圈基板、电子半圆尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁半圆尺顶点的位置信息；

电子半圆尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点和中点电磁点对应于系统坐标系的点坐标，根据所述点坐标绘制所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺；其中，所述电子半圆尺包括直径边及直径边所对应的长度刻度、半圆弧边及半圆弧边所对应的角度刻度；

显示屏，用于显示所述电子半圆尺模块绘制的电子半圆尺。

上述方案中，所述电磁感应线圈基板包括一网格电路，所述网格电路中的每个交叉点布置有一电磁感应单元，电磁感应单元用于感应该交叉点附近是否有电磁点。

上述方案中，所述电子半圆尺模块包括：

坐标解析单元，用于根据电磁点的位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点对应于系统坐标系的顶点坐标，和中点电磁点对应于系统坐标系的中点坐标；

直径边绘制单元，用于根据所述顶点坐标，绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度；

圆弧边绘制单元，用于根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度。

本发明实施例还提供一种电子半圆尺系统的工作方法，该方法包括：

当上述任意一种电磁半圆尺置于上述任意一种电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁半圆尺中的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

上述方案中，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点对应于系统坐标系的顶点坐标，和中点电磁点对应于系统坐标系的中点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度；

根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度。

上述方案中，所述根据所述顶点坐标绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度包括：

确定待绘制直径边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制边的长度，并设计长度刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

上述方案中，所述根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度包括：

以所述两顶点坐标确定半圆弧边的圆心；

以所述两个顶点坐标之间的距离确定半圆弧边的半径；

以所述两个顶点分别对应半圆弧边的起点和终点，使得所述半圆弧边的中点与所述中点坐标对应；

设计角度刻度样式，将所述角度刻度样式绘制于所述半圆弧边上。

本发明技术方案的有益效果在于：通过在半圆尺的关键点布置电磁点的，使得电磁半圆尺可以与电子终端交互，从而获取电磁半圆尺关键点的位置信息，将位置信息转换为系统坐标系中的关键点坐标，进而确定电子半圆尺并利用电子终端显示给用户，实现了半圆尺的功能，这样的电子半圆尺系统实现了由物理坐标系到系统逻辑坐标系的转换，克服了普通半圆尺的不足。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电子半圆尺系统的原理示意图；

图2是本发明提供的一个实施例中与感应线圈相连的存储单元的电路结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

数学等理科学科常常要求学生能够掌握半圆尺等辅助工具的使用方法，而当学科作业电子化后，学生如果还使用普通半圆尺来完成作业，则会存在许多困难。例如：要求学生使用手写笔在显示屏上画出一个特定尺寸的直角三角形时，学生使用普通的半圆尺比照普通的半圆尺上的刻度进行作图，由于实际的物理坐标与电子终端中的系统坐标常常存在差异(实际中的1厘米在电子终端系统中常常并不对应1厘米)，因此画出的图形尺寸与系统坐标系下的尺寸常常存在很大差异，给教师批改这样的电子化作业造成不便。严重影响电子化作业的推广应用。

因此迫切一种可电子化的半圆尺，能够克服普通半圆尺的上述不足，帮助学生能够在电子终端上完成相关作业。

在本发明实施例提供一种电子半圆尺系统，所述系统包括：电磁半圆尺和电子终端；其中，

电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件，在所述部件直径的两个顶点处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点；

电子终端，用于感应电磁半圆尺的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

具体的，如图1所示，半圆尺为上述的电子半圆尺系统的电磁半圆尺的一个示例，该述电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件101，在所述部件直径的两个顶点和112处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点111和112，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点113。。

这里，半圆尺中部件101的材质可以是塑料、硅胶等，根据需要，部件101可以是透明材质。

为了能够与上述电磁半圆尺进行交互，本发明实施例还提供一种电子半圆尺系统的电子终端，所述终端包括：电磁感应线圈基板、电子半圆尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁半圆尺顶点的位置信息；

电子半圆尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点和中点电磁点对应于系统坐标系的点坐标，根据所述点坐标绘制所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺；其中，所述电子半圆尺包括直径边及直径边所对应的长度刻度、半圆弧边及半圆弧边所对应的角度刻度；

显示屏，用于显示所述电子半圆尺模块绘制的电子半圆尺。

继续参考图1，上述电子终端中的电磁感应线圈基板如图1所示包括一网格电路102，所述网格电路102中的每个交叉点布置有一电磁感应单元，电磁感应单元用于感应该交叉点附近是否有电磁点。

图2是本发明提供的一个实施例中与感应线圈相连的存储单元的电路结构示意图，如图2所示，M1是一个MOS管，WL是存储开关，当感应线圈产生变化信号时，WL为高电平，从而MOS管导通，BL的高电平将会给电容Cs充电，当感应线圈变化信号消失时，WL为低电平，MOS管截止，从而电容Cs的电量被保存起来，再通过检测BL线的电量即可判断出此点有数据，当移动电磁半圆尺101时，其下方的电磁感应线圈将产生感应电流并给相接的电容充电，电容充电后形成电压并保存在电容内，此电荷将保持一定时间，打开WL，通过不断扫描BL线的电压状态将感知到电磁位置点。C_BL是用来提升BL线的基础电容，以便Cs电容放电后，BL线的电压升高到‘1’电位，举例，当电容Cs中存储数据1时，电容为高电位，当读取此存储单元的数据时，先将BL线的电压设为Vcc/2，然后打开WL线，使MOS管导通，此时电容Cs对BL线放电，使BL线的电压升高到Vcc，即数据1。

电磁感应线圈基板上还包括电磁感应芯片，其作用是对感应基板上感应线圈反馈的信号(模拟信号)进行处理后以坐标的形式(数字信号)报给电子终端的CPU。

电磁点则是一个永久电磁点，当移动电磁点时将切割基板上的线圈磁力线，线圈的信号大小将会随之改变，从而通过电磁感应芯片计算到电磁点位置。

进而，上述电子终端中，所述电子半圆尺模块包括：

坐标解析单元，用于根据电磁点的位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点对应于系统坐标系的顶点坐标，和中点电磁点对应于系统坐标系的中点坐标；

直径边绘制单元，用于根据所述顶点坐标，绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度；

圆弧边绘制单元，用于根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度。

这里，系统坐标系是指电子半圆尺系统的逻辑坐标系，将电磁点的位置信息转换为系统坐标系的点坐标，实现了物理坐标与系统坐标的对应，因此，利用电子终端显示屏显示出的半圆尺的刻度与系统坐标系的度量是完全一致的，利用这样的电子半圆尺无论是作图还是读数都可与系统的度量完全对应，学生使用这样的电磁半圆尺完成的电子作业才有了被评判的基础。

实际应用中，上述电子终端可以由平板电脑、笔记本电脑、电纸书等智能终端设备实现。而其中的电子半圆尺模块在实际应用中，均可由位于电子终端中的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。

本发明实施例提供的一种电子半圆尺系统的工作方法，所述方法包括：

当将如上所述的电磁半圆尺置于如上所述的电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁半圆尺中的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

进一步的，上述工作方法中，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点对应于系统坐标系的顶点坐标，和中点电磁点对应于系统坐标系的中点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度；

根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度。

更进一步的，所述根据所述顶点坐标绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度包括：

确定待绘制直径边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制直径边的长度，并设计长度刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

具体的，电子终端获取到电磁半圆尺三个关键点(两个顶点和一个中点)的坐标后，可根据这三个关键点坐标计算出逻辑上的半圆形模型，进而可根据系统设定确定待绘制直径边所对应的两个顶点，然后根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，将这个距离作为待绘制直径边的长度，由于顶点的坐标是对应于系统坐标系的，因此，顶点之间的距离的度量是与系统坐标系保持一致的，距离有多长，两个顶点所确定的边的边长就有多长，同时，根据系统坐标系的度量设计边上的刻度样式，接下来电子终端需要将逻辑上的半圆形模型的边(两顶点所对应的边)绘制出来显示在显示屏上，在一些实施例中，直接以所述两个顶点作为端点绘制直线段，该直线段即为待绘制的逻辑上的半圆形模型的直径边；而另一些实施例中，为了方便用户，可以先将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移一段距离(例如1厘米)后再绘制，被平移后的直线段也同样对应于所述两个顶点。

优选的，由于普通半圆尺的长度刻度常常使精确到毫米，因此，在设计电子半圆尺的刻度样式时，也可以精确到毫米。

更进一步的，所述根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度包括：

以所述两顶点坐标确定半圆弧边的圆心；

以所述两个顶点坐标之间的距离确定半圆弧边的半径；

以所述两个顶点分别对应半圆弧边的起点和终点，使得所述半圆弧边的中点与所述中点坐标对应；

设计角度刻度样式，将所述角度刻度样式绘制于所述半圆弧边上。

具体的，电子终端获取到电磁半圆尺三个关键点(两个顶点和一个中点)的坐标后，可根据这三个关键点坐标计算出逻辑上的半圆形模型，该半圆形模型的圆弧边以所述两顶点坐标之间的中点为圆心，以两个顶点坐标之间的距离的一半为半径，以两个顶点为起点和终点，并且该半圆弧边经过上述中点电磁点对应的中点坐标；在一些实施例中，可以直接将该半圆形模型的圆弧边绘制在显示屏上，而在另一些实施例中，为了方便用户读数，可以将所述半圆形模型的圆弧边向外扩张预设距离(例如，圆心保持不变，半径增加1厘米)之后绘制于显示屏上，如图1所示，绘制半圆弧114。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电子半圆尺系统，其特征在于，所述系统包括：电磁半圆尺和电子终端；其中，

电磁半圆尺包括一具有半圆形的部件，在所述部件直径的两个顶点处各布置有一个电磁点，称之为顶点电磁点，在所述半圆形部件半圆弧的中点处布置有一个电磁点，称之为中点电磁点；

电子终端包括电磁感应线圈基板、电子半圆尺模块和显示屏；其中，

电磁感应线圈基板位于所述显示屏下方，用于感应电磁半圆尺顶点的位置信息；

电子半圆尺模块，用于根据所述位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点和中点电磁点对应于系统坐标系的点坐标，根据所述点坐标绘制所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺；其中，所述电子半圆尺包括直径边及直径边所对应的长度刻度、半圆弧边及半圆弧边所对应的角度刻度；

显示屏，用于显示所述电子半圆尺模块绘制的电子半圆尺。

2.根据权利要求1所述的电子半圆尺系统，其特征在于，所述半圆形部件是透明材质半圆尺。

3.一种根据权利要求1所述的电子半圆尺系统的工作方法，其特征在于，所述方法包括：

当所述电磁半圆尺置于所述电子终端的显示屏上时，所述电子终端感应所述电磁半圆尺中的电磁点，根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺。

4.根据权利要求3所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述电磁点的位置信息，确定所述电磁半圆尺对应于系统坐标系的电子半圆尺包括：

根据电磁点的位置信息解析所述电磁半圆尺中顶点电磁点对应于系统坐标系的顶点坐标，和中点电磁点对应于系统坐标系的中点坐标；

根据所述顶点坐标，绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度；

根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度。

5.权利要求4所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述顶点坐标绘制电子半圆尺对应的直径边及所述直径边上对应的刻度包括：

确定待绘制直径边所对应的两个顶点；

根据所述两个顶点的坐标计算该两个顶点之间的距离，作为待绘制边的长度，并设计长度刻度绘制样式；

以所述两个顶点作为端点绘制直线段，或者将以所述两个顶点作为端点的直线段沿垂直方向平移预设距离后再绘制；

将设计的所述刻度样式绘制于所述直线段上。

6.权利要求4或5所述的工作方法，其特征在于，所述根据所述顶点坐标和中点坐标，绘制电子半圆尺对应的半圆弧边及所述半圆弧边所对应的角度刻度包括：

以所述两顶点坐标确定半圆弧边的圆心；

以所述两个顶点坐标之间的距离确定半圆弧边的半径；

以所述两个顶点分别对应半圆弧边的起点和终点，使得所述半圆弧边的中点与所述中点坐标对应；

设计角度刻度样式，将所述角度刻度样式绘制于所述半圆弧边上。