技术领域

本发明涉及一种虚实结合的迷宫实验装置。

背景技术

每个人的学习和探索能力是有差别，如何通过测试设备来发现并 测定个体的学习和探索能力是十分必要的。

现有迷宫实验装置设备大多只记录测试者从实验装置的起点到 终点的完成时间和错误次数，对实验测试过程无监控，存在一些测试 漏洞，在实际测试过程中，未有效监控测试笔状态，影响测试结果。

发明内容

为了解决目前的迷宫实验装置虚拟或者实体测试分开、并只对测 试者测试结果的测定、缺乏对实验测试过程监控的问题，本发明提出 了一种能有效实时监控整个测试过程、结构合理简单，成本低廉，使 用效果良好的虚实结合的迷宫实验装置。

本发明所述的一种虚实结合的迷宫实验装置，其特征在于：包括 测试板、控制器、带有人机交互界面的数据输入输出模块，所述的测 试板分为虚拟测试部分和实体测试部分，其中所述的虚拟测试部分包 括用于显示虚拟迷宫的虚拟测试触摸屏、用于在触摸屏上绘出虚拟路 径的虚拟测试笔，所述的虚拟测试触摸屏的信号输出引脚与所述的控 制器的数据采集模块相应的信号输入引脚相连；

所述的实体测试装置包括巷道、巷壁、用于按压在巷道表面的实 体测试棒，所述的巷道布置成带有开始和结束的迷宫，所述的巷壁围 在巷道两侧，每条巷道尾部配有光电传感器，所述的巷道底部布置压 力传感器，所述的压力传感器的信号输出引脚、所述的光电传感器分 别与所述的控制器的数据采集模块相应的信号输入引脚相连；

所述的数据输入输出模块的人机交互界面上设置电源开关、复位 开关、模式选择按钮、测试结果显示界面，所述的电源开关、复位开 关、模式选择按钮分别与所述的控制器的数据采集模块的信号输入引 脚端相连；所述的测试结果显示界面与所述的控制器的数据输出模块 的引脚相连；

所述的控制器包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模 块，所述的数据采集模块的信号输出引脚与所述的数据处理模块的信 号输入引脚相连，所述的数据处理模块的信号输出引脚与所述的数据 输出模块的信号输入引脚相连。

所述的控制器采用MCS-51单片机。

所述的测试结果显示界面包括测试完成时间记录区、测试错误次 数记录区，所述的测试完成时间记录区、测试错误次数记录区的信号 输入引脚分别与控制器的数据输入输出模块的信号输出模块相应的 引脚相连；其中所述的测试错误次数记录区包括错误次数、重复错误 次数和总错误次数；其中，错误次数指多次连续在同一巷道中移动， 仅记错误次数一次；重复错误次数记录那些多次连续在同一巷道中移 动，重复几次就记录几次；总错误次数记录所有的错误次数，即光电 传感器检测到几次就记录几次。

所述的人机交互界面上设有接触棒接触指示灯，并且所述的接触 棒接触指示灯与控制器的数据输出模块的输出端相应的引脚相连。

所述的虚拟测试部分和实体测试部分安装在相互铰接的两块测 试板相对的内表面上。

所述的人机交互界面上设有比例选择按钮，所述的比例选择按钮 均与所述的控制器的数据模块相应的信号输入端相连，其中所述的比 例按钮分为1:1、1:2、1:3对虚拟测试部分的迷宫进行调整。

所述的数据输入输出模块配有报警器，所述的报警器的信号输入 端与所述的控制器的数据输出模块连接。

工作过程：通过数据输入输出模块的电源开关接通电源，并通过 模式选择按钮中的虚拟测试按钮，并通过比例大小选择按钮来得到相 对于实体迷宫不同比例的虚拟迷宫，此时在虚拟测试触摸屏可显示迷 宫图像，测试者在虚拟测试触摸屏寻找从“开始”位置至“结束”位 置的唯一通路，用虚拟测试笔画出该通路(当虚拟测试笔放置显示屏 “开始”位置，测试完成时间记录区自动启动计时)，找到唯一通路 并顺利完成时(当虚拟测试笔碰到显示屏“结束”位置，测试完成时 间记录区自动停止计时)，测试结束后通过测试完成时间记录区显示 完成本次测试的时间(在虚拟测试模式下，由于是在可视情况下测试， 测试错误次数显示区不起作用，即不显示错误次数)；虚拟测试笔与 触摸屏中的通路接触，根据触摸屏工作原理(通过触碰显示屏，使其 产生一定的压力，由感应器传出相应的电信号，通过运算获得测试笔 的位置信号)，以此来判断虚拟测试笔行走路径是否在虚拟迷宫通路 一致；测试中，尽量使虚拟测试笔在通路内，如虚拟测试笔偏离位置 碰到通路两侧障碍物，则发出“滴滴”提示音；

通过上述的虚拟测试，对该迷宫的巷道布置情况有所了解；把虚 拟测试触摸屏向上方旋转至与平面垂直方向，如图3状态。通过模式 选择按钮中的实体测试按钮，把实体测试棒放在实体测试部分“开 始”位置，测试者在排除视觉条件下(如戴上遮眼罩或闭上眼睛)， 此时通过测试完成时间记录区自动启动时间计时，手持实体测试棒在 迷宫的巷道中移动，以起点走到终点作为一次实验测试，实体测试棒 应接触巷道底部并形成一定的压力，通过压力传感器可感知实体测试 棒的存在，此时接触棒接触指示灯亮，(如实体测试棒抬起，则接触 棒接触指示灯灭，表明本次测试失败，复位开关实现对实验装置的自 动复位，则需重新进行测试)，如实体测试棒进入盲巷，到达巷尾位 置时，此时通过光电传感器可感知测试进入盲巷巷尾，报警器将发出 “错误”提示音，并通过测试错误次数显示区记录错误次数(错误次 数指多次连续在同一盲巷中移动，仅记错误次数一次；重复错误次数 记录那些多次连续在同一盲巷中移动，重复几次就记录几次；总错误 次数记录所有的错误次数，即光电传感器检测到几次就记录几次)， 直至到达实体测试部分“结束”位置，此时通过测试完成时间记录区 自动停止计时，并显示最终完成测试的时间，通过测试错误次数显示 区显示各种错误次数；测试过程中，如果实体测试棒提起，压力传感 器无法感应到压力时，此时报警器将发出“错误”提示音，提醒测试 者重新进行测试。

评价人的学习和探索能力的好坏跟测试完成的时间和错误次数 相关，测试完成时间越短越好，错误次数越少越好；测试完成时间优 先于错误次数。

上述实施方案阐述了虚实结合的迷宫实验测试过程，该装置中的 虚拟测试和实体测试亦可单独分开测试。

本发明的有益效果是：提出了在虚实结合的迷宫测试实验装置， 通过虚拟测试增加测试者在排除视觉条件下测试的效果和数据准确 定，为进一步研究人的运动学习能力提供较好的硬件保障；同时由于 增加了压力传感器可实时监测实体测试棒状态，有效弥补了类似测试 装置的缺陷。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的虚拟测试时实验装置的布局图。

图3是本发明的实体测试时实验装置的布局图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种虚实结合的迷宫实验装置，包括测试 板1、控制器2、带有人机交互界面的数据输入输出模块3，所述的测 试板1分为虚拟测试部分11和实体测试部分12，其中所述的虚拟测试 部分11包括用于显示虚拟迷宫的虚拟测试触摸屏111、用于绘出虚拟 路径的虚拟测试笔112，所述的虚拟测试触摸屏的信号输出引脚与所 述的控制器2的数据采集模块相应的信号输入引脚相连；

所述的实体测试装置12包括巷道121、巷壁122、用于按压在巷 道表面的实体测试棒123，所述的巷道121布置成带有开始124和结 束125的迷宫，所述的巷壁122围在巷道121两侧，每条巷道121尾 部配有光电传感器126，所述的巷道121底部布置压力传感器127， 所述的压力传感器127的信号输出引脚、所述的光电传感器126分别 与所述的控制器2的数据采集模块相应的信号输入引脚相连；

所述的数据输入输出模块3的人机交互界面上设置电源开关31、 复位开关32、模式选择按钮33、测试结果显示界面34，所述的电源 开关31、复位开关32、模式选择按钮33分别与所述的控制器2的数 据采集模块的信号输入引脚端相连；所述的测试结果显示界面34与 所述的控制器2的数据输出模块的引脚相连；

所述的控制器2包括数据采集模块、数据处理模块和数据输出模 块，所述的数据采集模块的信号输出引脚与所述的数据处理模块的信 号输入引脚相连，所述的数据处理模块的信号输出引脚与所述的数据 输出模块的信号输入引脚相连。

所述的控制器2采用MCS-51单片机。

所述的测试结果显示界面34包括测试完成时间记录区341、测 试错误次数记录区342，所述的测试完成时间记录区341、测试错误 次数记录区342的信号输入引脚分别与控制器2的数据输入输出模块 的信号输出模块相应的引脚相连；其中所述的测试错误次数记录区 342包括错误次数、重复错误次数和总错误次数；其中错误次数指多 次连续在同一巷道中移动，仅记错误次数一次；重复错误次数记录那 些多次连续在同一巷道中移动，重复几次就记录几次；总错误次数记 录所有的错误次数，即光电传感器126检测到几次就记录几次。

所述的人机交互界面上设有接触棒接触指示灯，并且所述的接触 棒接触指示灯与控制器2的数据输出模块的输出端相应的引脚相连。

所述的虚拟测试部分11和实体测试部分12安装在相互铰接的两 块测试板相对的内表面上。

所述的人机交互界面上设有比例选择按钮，所述的比例选择按钮 均与所述的控制器的数据输入模块相应的信号输入端相连，其中所述 的比例按钮分为1:1、1:2、1:3对虚拟测试部分的迷宫进行调整。

工作过程：通过数据输入输出模块3的电源开关31接通电源， 并通过模式选择按钮33中的虚拟测试按钮，并通过比例大小选择按 钮来得到相对于实体迷宫不同比例的虚拟迷宫，此时在虚拟测试触摸 屏111可显示迷宫图像，测试者在虚拟测试触摸屏111寻找从“开始” 位置至“结束”位置的唯一通路，用虚拟测试笔112画出该通路(当 虚拟测试笔112放置显示屏“开始”位置，测试完成时间记录区341 自动启动计时)，找到唯一通路并顺利完成时(当虚拟测试笔112碰 到显示屏“结束”位置，测试完成时间记录区341自动停止计时)， 测试结束后通过测试完成时间记录区341显示完成本次测试的时间 (在虚拟测试模式下，由于是在可视情况下测试，测试错误次数显示 区342不起作用，即不显示错误次数)；虚拟测试笔112与触摸屏中 的通路接触，根据触摸屏工作原理(通过触碰显示屏，使其产生一定 的压力，由感应器传出相应的电信号，通过运算获得测试笔的位置信 号)，以此来判断虚拟测试笔112行走路径是否在虚拟迷宫通路一致； 测试中，尽量使虚拟测试笔112在通路内，如虚拟测试笔112偏离位 置碰到通路两侧障碍物，则发出“滴滴”提示音；

通过上述的虚拟测试，对该迷宫的巷道布置情况有所了解；把虚 拟测试触摸屏111向上方旋转至与平面垂直方向，如图3状态。通过 模式选择按钮33中的实体测试按钮，把实体测试棒123放在实体测 试部分12“开始”位置，测试者在排除视觉条件下(如戴上遮眼罩 或闭上眼睛)，此时通过测试完成时间记录区341自动启动时间计时， 手持实体测试棒123在迷宫的巷道中移动，以起点走到终点作为一次 实验测试，实体测试棒123应接触巷道底部并形成一定的压力，通过 压力传感器127可感知实体测试棒123的存在，此时接触棒接触指示 灯亮，(如实体测试棒123抬起，则接触棒接触指示灯灭，表明本次 测试失败，复位开关32实现对实验装置的自动复位，则需重新进行 测试)，如实体测试棒123进入盲巷，到达巷尾位置时，此时通过光 电传感器126可感知测试进入盲巷巷尾，将发出“错误”提示音，并 通过测试错误次数显示区342记录错误次数(错误次数指多次连续在 同一盲巷中移动，仅记错误次数一次；重复错误次数记录那些多次连 续在同一盲巷中移动，重复几次就记录几次；总错误次数记录所有的 错误次数，即光电传感器126检测到几次就记录几次)，直至到达实 体测试部分12“结束”位置，此时通过测试完成时间记录区341自 动停止计时，并显示最终完成测试的时间，通过测试错误次数显示区 342显示各种错误次数。

评价人的学习和探索能力的好坏跟测试完成的时间和错误次数 相关，测试完成时间越短越好，错误次数越少越好；测试完成时间优 先于错误次数。

上述实施方案阐述了虚实结合的迷宫实验测试过程，该装置中的 虚拟测试和实体测试亦可单独分开测试。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列 举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形 式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够 想到的等同技术手段。