CN113781873B - 一种人工智能教学远程无线烧写主板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工智能教学远程无线烧写主板，包括无线烧录器、芯片模拟输入基准电容和烧写主板主体，所述无线烧录器的右上角表面固定连接有芯片引脚接口，所述芯片引脚接口的下方固定连接有无线烧录器使能上拉电阻。该人工智能教学远程无线烧写主板主要有硬件、服务器、编译器、编程平台、插件组成，硬件包括远程烧写器、集成远程烧写功能的avr功能教学板、快速烧写器配置器，远程烧写器主要利用无线网络接受学生编写的程序数据，再通过串口烧写到芯片端，并对芯片内的数据进行验证，‑集成远程烧写功能的avr功能教学板可支持远程烧写与可以支持有线烧写，在这块板中还解决了市场上售卖的arduino编程板的问题。

Description

一种人工智能教学远程无线烧写主板

技术领域

本发明涉及互联网与单片机技术领域，具体为一种人工智能教学远程无线烧写主板。

背景技术

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

然而现在用于硬件编程的教学中，一般使用的是AVR芯片，与软件端的arduino，mixly与linkboy，这些软件都是目前人工智能教学产品中采用的代码编辑器，但是这些编辑器都只支持有线烧写与2.4g等的有距离限制的烧写方法，假设一位学生设计了一辆小车，在测试时遇到问题，这时需要老师的帮助，但是老师出差不在学校，学生将代码发给老师查看，老师调试时也是需要将程序烧写到小车上和查看硬件串口输出的信息。由于这些原因无法及时给学生解决问题，造成在教学过程中，师生教学无法突破空间的限制，降低了教学质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人工智能教学远程无线烧写主板，以解决上述背景技术中提出现在学生所能使用的上传方式都是以ch340串口芯片进行上传的，这样受到了距离与线的束缚，不利于现场调试，特别是需要移动位置的项目调试，从而造成在教学过程中，师生教学无法突破空间的限制，降低了教学质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人工智能教学远程无线烧写主板，包括无线烧录器、芯片模拟输入基准电容和烧写主板主体，所述无线烧录器的右上角表面固定连接有芯片引脚接口，所述芯片引脚接口的下方固定连接有无线烧录器使能上拉电阻，所述无线烧录器使能上拉电阻的左侧固定连接有无线烧录器滤波电容，所述无线烧录器滤波电容的左侧位置固定连接有烧入指示灯一，所述烧入指示灯一的左下角位置固定连接有芯片外部晶振，所述芯片外部晶振的上方外侧部位固定连接有晶振外围电容，所述芯片外部晶振的左侧下方固定连接有主控芯片，所述芯片外部晶振的右上角部位固定连接有电源指示灯，所述电源指示灯的下方固定连接有5伏稳压器，所述5伏稳压器的左侧固定连接有5伏电压输出，所述5伏电压输出的左侧下方固定连接有3.3伏稳压器，所述3.3伏稳压器垂直下方的位置固定连接有USB信号电阻，所述USB信号电阻的右侧下方固定连接有芯片复位按键，所述无线烧录器的左侧端面固定连接有编程、扩展引脚，所述芯片复位按键的右侧水平位置的连接有芯片复位引脚上拉电阻，所述芯片复位引脚上拉电阻的右侧端面固定连接有一体接口，所述一体接口的右上角位置固定连接有烧入指示灯二，所述烧入指示灯二的右侧方向固定连接有无线烧录器下拉电阻，所述无线烧录器下拉电阻的底端固定连接有无线烧录器复位芯片开关，所述一体接口的右侧固定连接有芯片引脚接口A0-A7，所述芯片引脚接口A0-A7的正上方处固定连接有5伏、3.3v电源接口，所述芯片模拟输入基准电容的正上方固定连接有第一电源滤波，所述第一电源滤波的上方位置固定连接有电源指示灯限流电阻，所述第一电源滤波的左侧固定连接有第二电源滤波，所述第二电源滤波的左侧固定连接有串口芯片复位电容，所述串口芯片复位电容的左侧下方位置固定连接有串口信号电阻一，所述串口信号电阻一的左侧固定连接有串口信号电阻二，所述串口信号电阻二的左上方固定连接有烧入指示灯限流电阻一，所述烧入指示灯限流电阻一的左侧位置从右到左依次固定连接有无线烧写有线烧写转换电路一、烧入指示灯限流电阻二和烧入指示灯限流电阻三，所述烧入指示灯限流电阻二的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻四，所述烧入指示灯限流电阻四的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻五，所述烧入指示灯限流电阻五的左侧下方固定连接有无线烧写有线烧写转换电路二，所述串口信号电阻一的右下方位置固定连接有晶振外围电容一，所述晶振外围电容一的右侧固定连接有串口芯片外部晶振，所述串口芯片外部晶振的右侧固定连接有晶振外围电容二，所述串口芯片外部晶振的正上方固定连接有串口芯片，所述串口芯片的右侧固定连接有串口芯片外围滤波电容，所述串口信号电阻二的左侧固定连接有烧入指示灯限流电阻六。

优选的，所述芯片引脚接口为等距离的设计，在位置上与芯片引脚接口A0-A7上下相互对称，所述烧写主板主体为扇叶状的设计，且烧写主板主体四周均为开口设计。

优选的，所述烧入指示灯一与烧入指示灯二为上下相互对称的设计，所述烧入指示灯限流电阻一和烧入指示灯限流电阻六在位置上分别与烧入指示灯一和烧入指示灯二一一对应。

优选的，所述主控芯片上下两侧分别与无线烧录器等外置通道相连接，外置通道为长短不一且等距离设计的凹陷设计。

优选的，所述5伏稳压器与电源指示灯为电性连接，所述一体接口为等距离的设计，且内部与编程、扩展引脚为电性连接。

优选的，所述第一电源滤波与第二电源滤波在位置上通过外置通道与各配件相连接。

优选的，所述串口信号电阻一和串口信号电阻二为并联连接，所述烧入指示灯限流电阻一、烧入指示灯限流电阻二、烧入指示灯限流电阻三、烧入指示灯限流电阻四和烧入指示灯限流电阻五之间为串联连接。

优选的，所述所述晶振外围电容一和晶振外围电容二为左右相互对称的设计，所述串口芯片外部晶振与晶振外围电容一和晶振外围电容二为电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该人工智能教学远程无线烧写主板主要有硬件、服务器、编译器、编程平台、插件组成，硬件包括远程烧写器、集成远程烧写功能的avr功能教学板、快速烧写器配置器。远程烧写器主要利用无线网络接受学生编写的程序数据，再通过串口烧写到芯片端，并对芯片内的数据进行验证。集成远程烧写功能的avr功能教学板可支持远程烧写与可以支持有线烧写，在这块板中还解决了市场上售卖的arduino编程板的问题，无法在串口上有接线时无法烧写的问题，同时远程烧写的存在不会影响原本的芯片使用。快速烧写器配置器主要用于批量配置远程无线烧写器的网络等的配置，适用与学校批量人工智能教学产品教学中使用。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明背面结构示意图；

图3为本发明USB烧写电路示意图；

图4为本发明电源控制区电路示意图；

图5为本发明排针引出示意图；

图6为本发明主控芯片电路示意图；

图7为本发明电源与信号指示灯电路示意图；

图8为本发明无线烧写与串口切换电路连接示意图。

图中：1、无线烧录器；2、芯片引脚接口；3、无线烧录器使能上拉电阻；4、无线烧录器滤波电容；5、烧入指示灯一；6、芯片外部晶振；7、晶振外围电容；8、主控芯片；9、电源指示灯；10、5伏稳压器；11、5伏电压输出；12、3.3伏稳压器；13、USB信号电阻；14、芯片复位按键；15、芯片复位引脚上拉电阻；16、编程、扩展引脚；17、一体接口；18、烧入指示灯二；19、无线烧录器下拉电阻；20、无线烧录器复位芯片开关；21、芯片引脚接口A0-A7；22、5伏、3.3v电源接口；23、芯片模拟输入基准电容；24、第一电源滤波；25、电源指示灯限流电阻；26、第二电源滤波；27、串口芯片复位电容；28、串口信号电阻一；29、串口信号电阻二；30、烧入指示灯限流电阻一；31、无线烧写有线烧写转换电路一；32、烧入指示灯限流电阻二；33、烧入指示灯限流电阻三；34、烧入指示灯限流电阻四；35、烧入指示灯限流电阻五；36、无线烧写有线烧写转换电路二；37、晶振外围电容一；38、串口芯片外部晶振；39、晶振外围电容二；40、串口芯片；41、串口芯片外围滤波电容；42、烧入指示灯限流电阻六；43、烧写主板主体。

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做出创造性劳动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。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种人工智能教学远程无线烧写主板，包括无线烧录器1、芯片模拟输入基准电容23和烧写主板主体43，无线烧录器1的右上角表面固定连接有芯片引脚接口2，芯片引脚接口2的下方固定连接有无线烧录器使能上拉电阻3，无线烧录器使能上拉电阻3的左侧固定连接有无线烧录器滤波电容4，无线烧录器滤波电容4的左侧位置固定连接有烧入指示灯一5，烧入指示灯一5的左下角位置固定连接有芯片外部晶振6，芯片外部晶振6的上方外侧部位固定连接有晶振外围电容7，芯片外部晶振6的左侧下方固定连接有主控芯片8，芯片外部晶振6的右上角部位固定连接有电源指示灯9，电源指示灯9的下方固定连接有5伏稳压器10，5伏稳压器10的左侧固定连接有5伏电压输出11，5伏电压输出11的左侧下方固定连接有3.3伏稳压器12，3.3伏稳压器12垂直下方的位置固定连接有USB信号电阻13，USB信号电阻13的右侧下方固定连接有芯片复位按键14，无线烧录器1的左侧端面固定连接有编程、扩展引脚16，芯片复位按键14的右侧水平位置的连接有芯片复位引脚上拉电阻15，芯片复位引脚上拉电阻15的右侧端面固定连接有一体接口17，一体接口17的右上角位置固定连接有烧入指示灯二18，烧入指示灯二18的右侧方向固定连接有无线烧录器下拉电阻19，无线烧录器下拉电阻19的底端固定连接有无线烧录器复位芯片开关20，一体接口17的右侧固定连接有芯片引脚接口A0-A721，芯片引脚接口A0-A721的正上方处固定连接有5伏、3.3v电源接口22，芯片模拟输入基准电容23的正上方固定连接有第一电源滤波24，第一电源滤波24的上方位置固定连接有电源指示灯限流电阻25，第一电源滤波24的左侧固定连接有第二电源滤波26，第二电源滤波26的左侧固定连接有串口芯片复位电容27，串口芯片复位电容27的左侧下方位置固定连接有串口信号电阻一28，串口信号电阻一28的左侧固定连接有串口信号电阻二29，串口信号电阻二29的左上方固定连接有烧入指示灯限流电阻一30，烧入指示灯限流电阻一30的左侧位置从右到左依次固定连接有无线烧写有线烧写转换电路一31、烧入指示灯限流电阻二32和烧入指示灯限流电阻三33，烧入指示灯限流电阻二32的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻四34，烧入指示灯限流电阻四34的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻五35，烧入指示灯限流电阻五35的左侧下方固定连接有无线烧写有线烧写转换电路二36，串口信号电阻一28的右下方位置固定连接有晶振外围电容一37，晶振外围电容一37的右侧固定连接有串口芯片外部晶振38，串口芯片外部晶振38的右侧固定连接有晶振外围电容二39，串口芯片外部晶振38的正上方固定连接有串口芯片40，串口芯片40的右侧固定连接有串口芯片外围滤波电容41，串口信号电阻二29的左侧固定连接有烧入指示灯限流电阻六42。

进一步的，芯片引脚接口2为等距离的设计，在位置上与芯片引脚接口A0-A721上下相互对称，烧写主板主体43为扇叶状的设计，且烧写主板主体43四周均为开口设计。

进一步的，烧入指示灯一5与烧入指示灯二18为上下相互对称的设计，烧入指示灯限流电阻一30和烧入指示灯限流电阻六42在位置上分别与烧入指示灯一5和烧入指示灯二18一一对应。

进一步的，主控芯片8上下两侧分别与无线烧录器1等外置通道相连接，外置通道为长短不一且等距离设计的凹陷设计。

进一步的，5伏稳压器10与电源指示灯9为电性连接，一体接口17为等距离的设计，且内部与编程、扩展引脚16为电性连接。

进一步的，第一电源滤波24与第二电源滤波26在位置上通过外置通道与各配件相连接。

进一步的，串口信号电阻一28和串口信号电阻二29为并联连接，烧入指示灯限流电阻一30、烧入指示灯限流电阻二32、烧入指示灯限流电阻三33、烧入指示灯限流电阻四34和烧入指示灯限流电阻五35之间为串联连接。

进一步的，晶振外围电容一37和晶振外围电容二39为左右相互对称的设计，串口芯片外部晶振38与晶振外围电容一37和晶振外围电容二39为电性连接。

工作原理：服务端程序由Go语言编写，用户在编程平台编写程序，执行上传的时候，客户端将调用websocket建立长连接，请求通过网关，负载均衡服务到集群中具体的服务节点，节点接收到上传请求，会先发起程序编译请求到编译集群服务中，编译服务由Docker构建并通过Kubernetes进行管理，构建完成后返回HEX形式的二进制程序内容，同时返回编程平台程序构建完成，再通过请求携带的远程无线烧写主板的ID，将程序数据发送到该设备ID对应的烧写服务节点中，由烧写服务节点向设备发起烧写请求，分包完成程序烧录任务，并完成程序验证，并返回给编程平台提示用户上传成功。硬件有esp8266为核心构成的无线传输设备，主要通过外网接收与上传指令或数据块，将数据解码并通过串口写入对应的flash块，其程序由c++语言进行编写。首先硬件会提供一个设备ID，初始化通过APweb进行配置网络，配置信息将会保存到芯片内部，连上网络后与服务器进行TCP连接，并保持通讯。时刻监测服务器下发的指令，当服务器下发烧写指令时，设备会重置从设备并接入，并对从设备进行分块写入与校验flash，写入完成后发送信息给服务器写入状态，断开从设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种人工智能教学远程无线烧写主板，包括无线烧录器（1）、芯片模拟输入基准电容（23）和烧写主板主体（43），其特征在于：所述无线烧录器（1）的右上角表面固定连接有芯片引脚接口（2），所述芯片引脚接口（2）的下方固定连接有无线烧录器使能上拉电阻（3），所述无线烧录器使能上拉电阻（3）的左侧固定连接有无线烧录器滤波电容（4），所述无线烧录器滤波电容（4）的左侧位置固定连接有烧入指示灯一（5），所述烧入指示灯一（5）的左下角位置固定连接有芯片外部晶振（6），所述芯片外部晶振（6）的上方外侧部位固定连接有晶振外围电容（7），所述芯片外部晶振（6）的左侧下方固定连接有主控芯片（8），所述芯片外部晶振（6）的右上角部位固定连接有电源指示灯（9），所述电源指示灯（9）的下方固定连接有5伏稳压器（10），所述5伏稳压器（10）的左侧固定连接有5伏电压输出（11），所述5伏电压输出（11）的左侧下方固定连接有3.3伏稳压器（12），所述3.3伏稳压器（12）垂直下方的位置固定连接有USB信号电阻（13），所述USB信号电阻（13）的右侧下方固定连接有芯片复位按键（14），所述无线烧录器（1）的左侧端面固定连接有编程、扩展引脚（16），所述芯片复位按键（14）的右侧水平位置的连接有芯片复位引脚上拉电阻（15），所述芯片复位引脚上拉电阻（15）的右侧端面固定连接有一体接口（17），所述一体接口（17）的右上角位置固定连接有烧入指示灯二（18），所述烧入指示灯二（18）的右侧方向固定连接有无线烧录器下拉电阻（19），所述无线烧录器下拉电阻（19）的底端固定连接有无线烧录器复位芯片开关（20），所述一体接口（17）的右侧固定连接有芯片引脚接口A0-A7（21），所述芯片引脚接口A0-A7（21）的正上方处固定连接有5伏、3.3v电源接口（22），所述芯片模拟输入基准电容（23）的正上方固定连接有第一电源滤波（24），所述第一电源滤波（24）的上方位置固定连接有电源指示灯限流电阻（25），所述第一电源滤波（24）的左侧固定连接有第二电源滤波（26），所述第二电源滤波（26）的左侧固定连接有串口芯片复位电容（27），所述串口芯片复位电容（27）的左侧下方位置固定连接有串口信号电阻一（28），所述串口信号电阻一（28）的左侧固定连接有串口信号电阻二（29），所述串口信号电阻二（29）的左上方固定连接有烧入指示灯限流电阻一（30），所述烧入指示灯限流电阻一（30）的左侧位置从右到左依次固定连接有无线烧写有线烧写转换电路一（31）、烧入指示灯限流电阻二（32）和烧入指示灯限流电阻三（33），所述烧入指示灯限流电阻二（32）的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻四（34），所述烧入指示灯限流电阻四（34）的正下方固定连接有烧入指示灯限流电阻五（35），所述烧入指示灯限流电阻五（35）的左侧下方固定连接有无线烧写有线烧写转换电路二（36），所述串口信号电阻一（28）的右下方位置固定连接有晶振外围电容一（37），所述晶振外围电容一（37）的右侧固定连接有串口芯片外部晶振（38），所述串口芯片外部晶振（38）的右侧固定连接有晶振外围电容二（39），所述串口芯片外部晶振（38）的正上方固定连接有串口芯片（40），所述串口芯片（40）的右侧固定连接有串口芯片外围滤波电容（41），所述串口信号电阻二（29）的左侧固定连接有烧入指示灯限流电阻六（42）；

所述芯片引脚接口（2）为等距离的设计，在位置上与芯片引脚接口A0-A7（21）上下相互对称，所述烧写主板主体（43）为扇叶状的设计，且烧写主板主体（43）四周均为开口设计；

所述烧入指示灯一（5）与烧入指示灯二（18）为上下相互对称的设计，所述烧入指示灯限流电阻一（30）和烧入指示灯限流电阻六（42）在位置上分别与烧入指示灯一（5）和烧入指示灯二（18）一一对应；

所述主控芯片（8）上下两侧分别与无线烧录器（1）外置通道相连接，外置通道为长短不一且等距离设计的凹陷设计；

所述5伏稳压器（10）与电源指示灯（9）为电性连接，所述一体接口（17）为等距离的设计，且一体接口（17）内部与编程、扩展引脚（16）为电性连接；

所述第一电源滤波（24）与第二电源滤波（26）在位置上通过外置通道与各配件相连接；

所述串口信号电阻一（28）和串口信号电阻二（29）为并联连接，所述烧入指示灯限流电阻一（30）、烧入指示灯限流电阻二（32）、烧入指示灯限流电阻三（33）、烧入指示灯限流电阻四（34）和烧入指示灯限流电阻五（35）之间为串联连接；

所述所述晶振外围电容一（37）和晶振外围电容二（39）为左右相互对称的设计，所述串口芯片外部晶振（38）与晶振外围电容一（37）和晶振外围电容二（39）为电性连接。

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