CN110796939A - 一种统一扩展接口的编程学习开发板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及编程学习开发板涉及技术领域，尤其涉及一种统一扩展接口的编程学习开发板，包括：一微控制器，微控制器上设有多个扩展接口，用于传输数字信号或模拟信号，每个扩展接口具有一个对应的编号，每个扩展接口包括一第一输入端口、一第一输出端口；多个独立于微控制器的功能模块，每个功能模块包括一连接接口，用于传输数字信号或模拟信号，连接接口包括一第二输入端口和/或一第二输出端口；每个功能模块通过连接接口连接于微控制器的任意一个扩展接口，通过编程学习开发板的编程界面选择功能模块连接的扩展接口对应的编号。有益效果：提供一种具有统一扩展接口的编程学习开发板，连接方式简单，适用于初学者。

Description

一种统一扩展接口的编程学习开发板
技术领域
本发明涉及编程学习开发板涉及技术领域，尤其涉及一种统一扩展接口的编程学习开发板。
背景技术
Arduino作为一种开源硬件和平台，十分适用于创客教育和STEM教育，因此，被用作编程学习开发板。Arduino能通过外部连接各种各样的功能模块进行编程，例如，采用传感器来感知环境，通过控制灯光、马达等装置来反馈、影响环境。编程学习开发板上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信来实现。
但现有技术中的Arduino编程学习开发板，一般是直接将微控制器的所有输入、输出引脚接出，使用者若要将功能模块与微控制器的输入、输出引脚连接，必须先要理解这些引脚的定义以及了解一些电路知识，才能将功能模块与微控制器对应的输入或输出引脚连接，从而才能进行创客编程学习。通常这种编程学习开发板要使用杜邦线连接多个功能模块，连接方式比较复杂，这种编程学习开发板仅适合专业创客使用，不适合在小学生中推广。
因此，本发明提供一种具有统一扩展接口的编程学习开发板，适用于低龄使用者，仅需将功能模块与任意的一个扩展接口连接即可，并可以根据实际的需要，将扩展接口设计为传输模拟信号或数字信号。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种统一扩展接口的编程学习开发板。
具体技术方案如下：
本发明包括一种统一扩展接口的编程学习开发板，包括：
一微控制器，所述微控制器上设有多个扩展接口，用于传输数字信号或模拟信号，每个所述扩展接口具有一个对应的编号，每个所述扩展接口包括一第一输入端口、一第一输出端口；
多个独立于所述微控制器的功能模块，每个所述功能模块包括一连接接口，用于传输所述数字信号或所述所述模拟信号，所述连接接口包括一第二输入端口和/或一第二输出端口；
每个所述功能模块通过所述连接接口连接于所述微控制器的任意一个所述扩展接口，通过所述编程学习开发板的编程界面选择所述功能模块连接的所述扩展接口对应的所述编号。
优选的，还包括一显示屏，与所述微控制器的输出端连接，用于显示所述编程界面。
优选的，所述编程学习开发板包括多个触摸键，连接所述微控制器的输入端，用于操作所述编程界面；和/或
多个按键，连接所述微控制器的输入端，用于操作所述编程界面。
优选的，所述功能模块包括多个输入单元，每个所述输入单元包括一个所述第二输入端口，所述输入单元包括声音传感器和/或光线传感器和/或温湿度传感器和/或陀螺仪。
优选的，所述功能模块包括多个输出单元，每个所述输出单元包括一个所述第二输出端口，所述输出单元包括多个指示灯和/或蜂鸣器和/或电机。
优选的，所述编程学习开发板还包括多个通信接口，所述通信接口包括蓝牙接口和/或通用串行总线接口。
优选的，所述扩展接口采用ZH1.5连接器。
优选的，所述微控制器的型号为Atmega32U4。
优选的，所述扩展接口的数量为5个。
本发明技术方案的有益效果在于：提供一种具有统一扩展接口的编程学习开发板，适用于低龄使用者，仅需将功能模块与任意的一个扩展接口连接即可，并可以根据实际的需要，将扩展接口设计为传输模拟信号或数字信号，以使功能模块与编程学习开发板的连接方式更简单。
附图说明
参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明实施例中的编程学习开发板的原理框图；
图2为本发明实施例中的扩展接口的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种统一扩展接口的编程学习开发板，如图1所示，包括：
一微控制器1，微控制器1上设有多个扩展接口，用于传输数字信号或模拟信号，每个扩展接口具有一个对应的编号，每个扩展接口包括一第一输入端口、一第一输出端口；
多个独立于微控制器的功能模块2，每个功能模块2包括一连接接口，用于传输数字信号或模拟信号，连接接口包括一第二输入端口和/或一第二输出端口；
每个功能模块2通过连接接口连接于微控制器1的任意一个扩展接口，通过编程学习开发板的编程界面选择功能模块2连接的扩展接口对应的编号。
具体地，在本实施例中，编程学习开发板包括5个扩展接口，每个扩展接口都有一个对应的编号，编号按字母顺序为A、B、C、D、E。如图2所示，每个扩展接口包括4个引脚，第一引脚电源端口VCC，用于连接5V电源，第二引脚为第一输入端口P1，第三引脚为第一输出端口P2，第四引脚为接地端口GND，每个扩展接口对应的芯片引脚在嵌入式程序内部已经预先定义，每个扩展接口既可以用于输入信号也可以用于输出信号，并可以根据实际需要，将第二引脚设计为输入PWM信号或模拟信号或数字信号。每个功能模块2的连接接口与扩展接口的结构相同，同样包括4个引脚，第二引脚为第二输入端口和/或第三引脚为第二输出端口。在使用编程学习开发板时，仅需将功能模块的连接接口连接于编程学习开发板的扩展接口即可，连接的方式简单，适用于低龄的使用者或初学者。在本实施例中，扩展接口采用ZH1.5连接器，微控制器的型号为Atmega32U4。
具体地，扩展接口既可以输入、输出模拟信号，也可以输入、输出数字信号。如果需要PWM驱动就把功能模块的连接接口的第二引脚设计成输入PWM信号的端口，使得连接接口接到多个扩展接口中任意一个扩展接口上，微控制器1都可以接收到PWM信号；如果功能模块需要输出模拟数据，可以将功能模块的连接接口的第三引脚用来输出模拟信号。当需要输入使用数字信号进行控制时，可以将扩展接口的第二引脚和第三引脚设计为传输数字信号，采用第二引脚和第三引脚输入、输出0或1，从而实现对功能模块的启停控制。编程学习开发板的扩展接口的第二引脚和第三引脚也可以模拟出一些通信协议，如串口、IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)等。
具体地，功能模块包括输入单元和输出单元，每个输入单元包括一个第二输入端口，输入单元可包括声音传感器和/或光线传感器和/或温湿度传感器和/或陀螺仪等等，用于向微控制器反馈其检测到的数据；每个输出单元包括一个第二输出端口，输出单元可包括多个指示灯和/或蜂鸣器和/或电机，微控制器根据输入单元反馈的数据向输出单元输出控制信号，从而实现对输出单元的控制。在将功能模块的连接接口与编程学习开发板的扩展接口连接以后，在编程界面选择与所连接的扩展接口对应的编号，例如，当声音传感器连接于编号为A的扩展接口时，使用者在编程界面中指定编号为A的扩展接口PortA即可，连接方式十分简单，适合初学者。
在一种较优的实施方式中，如图1所示，编程学习开发板还包括一显示屏，与微控制器的输出端连接，用于显示编程界面。
具体地，显示屏采用OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示屏。OLED显示屏与传统的LCD显示屏的显示方式不同，OLED无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板(或柔性有机基板)，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。
在一种较优的实施例中，编程学习开发板包括多个触摸键，连接微控制器的输入端，用于操作编程界面；和/或
多个按键，连接微控制器的输入端，用于操作编程界面。
具体地，本实施例中包括5个触摸键和2个按键。这个5触摸键具有模拟键盘的功能，通过编程可以定义这5个触摸键，如果进行触摸，即可模拟出键盘上按键按下的效果。
在一种较优的实施例中，如图1所示，编程学习开发板还包括多个通信接口，通信接口包括蓝牙接口BLE和/或通用串行总线接口USB。
具体地，编程学习开发板可通过蓝牙接口和USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口与外部设备进行双向通信。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种统一扩展接口的编程学习开发板，其特征在于，包括：
一微控制器，所述微控制器上设有多个扩展接口，用于传输数字信号或模拟信号，每个所述扩展接口具有一个对应的编号，每个所述扩展接口包括一第一输入端口、一第一输出端口；
多个独立于所述微控制器的功能模块，每个所述功能模块包括一连接接口，用于传输所述数字信号或所述所述模拟信号，所述连接接口包括一第二输入端口和/或一第二输出端口；
每个所述功能模块通过所述连接接口连接于所述微控制器的任意一个所述扩展接口，通过所述编程学习开发板的编程界面选择所述功能模块连接的所述扩展接口对应的所述编号。
2.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，还包括一显示屏，与所述微控制器的输出端连接，用于显示所述编程界面。
3.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述编程学习开发板包括多个触摸键，连接所述微控制器的输入端，用于操作所述编程界面；和/或
多个按键，连接所述微控制器的输入端，用于操作所述编程界面。
4.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述功能模块包括多个输入单元，每个所述输入单元包括一个所述第二输入端口，所述输入单元包括声音传感器和/或光线传感器和/或温湿度传感器和/或陀螺仪。
5.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述功能模块包括多个输出单元，每个所述输出单元包括一个所述第二输出端口，所述输出单元包括多个指示灯和/或蜂鸣器和/或电机。
6.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述编程学习开发板还包括多个通信接口，所述通信接口包括蓝牙接口和/或通用串行总线接口。
7.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述扩展接口采用ZH1.5连接器。
8.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述微控制器的型号为Atmega32U4。
9.根据权利要求1所述的编程学习开发板，其特征在于，所述扩展接口的数量为5个。
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