CN205594936U - 物联网的教学实验装置和教学实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种物联网的教学实验装置和教学实验平台，包括设有连接端口的底板模块，与底板模块上的连接端口对应的可插拔的连接模块；与连接模块相连的无线通讯模块；与连接模块相连的采集模块；以及与底板模块相连的数据处理模块。通过在底板模块上设置与连接模块相对应的可拔插连接端口，将无线通讯模块和采集模块分别通过连接模块设置在底板模块上，实现了无线通讯模块和采集模块的可拆卸性，可根据教学内容针对性地选择相应的采集模块和无线通讯模块进行替换，且在采集模块和无线通讯模块发生故障时，无需进行繁琐的熔焊和焊接即可替换掉有故障的模块，有效节省了维护时间，降低了物联网的教学实验装置的维护成本。

Description

物联网的教学实验装置和教学实验平台

技术领域

本实用新型属于电路领域，尤其涉及一种物联网的教学实验装置和教学实验平台。

背景技术

随着“智慧型城市”的建设发展，越来越多的学校和培训机构都为学生和爱好者开设关于物联网的培训课程。随之，越来越多的关于物联网的教学实验设备层出不穷。

但是，为了使现有教学实验设备具有更多的功能，通常在一块实验板集成焊接有多种传感器和多种功能模块，导致该类型的教学实验设备中的功能模块损坏或发生故障时，需要将发生故障的功能模块进行焊点熔解，再对故障功能模块进行拆除，重新将新的功能模块再焊接回实验板上，进而使得对教学实验设备进行维护的工作变得繁琐。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种物联网的教学实验装置和教学实验平台，旨在解决在对现有的物联网教学实验设备进行维护时，需要进行熔焊、拆除故障器件、再将新的器件进行焊接等步骤，使得维护工作变得繁琐的问题。本实用新型实施例是这样实现的，一种物联网的教学实验装置，受控于无线控制终端，所述教学实验装置包括：

设有连接端口的底板模块；

与所述底板模块上的连接端口相对应，与所述底板模块形成可插拔连接的连接模块；

与所述连接模块相连，通过所述连接模块与所述底板模块形成可插拔连接，与所述控制终端进行无线通讯的无线通讯模块；

与所述连接模块相连，通过所述连接模块与所述底板模块形成可插拔连接，根据所述无线控制终端发送的无线信号进行目的数据采集的采集模块；以及

与所述底板模块相连，对所述目的数据进行处理，并将处理结果通过所述无线通讯模块发送给所述无线控制终端的数据处理模块。

进一步的，所述教学实验装置还包括：

通过所述连接模块与所述底板模块相连的电子标签读写模块；

与所述底板模块相连，为所述无线通讯模块、所述采集模块、所述数据处理模块以及所述电子标签读写模块供电的电源模块。

进一步的，所述连接端口为双列直插连接端口或单列直插连接端口。

进一步的，所述连接模块为双列直插式牛角连接器或单列直插式牛角连接器。

进一步的，所述无线通讯模块包括IPV6通讯单元、蓝牙通讯单元、ZigBee通讯单元或wifi通讯单元。

进一步的，所述电子标签读写模块为低频RFID读写器、高频RFID读写器、超高频RFID读写器或微波RFID读写器。

进一步的，所述采集模块包括：温度传感器、温湿度传感器、气压传感器、酒精传感器、烟雾传感器、人体感应传感器、振动传感器、光照传感器、霍尔传感器或三轴加速传感器。

进一步的，所述数据处理模块包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1以及电容C2；

所述芯片U1的复位端与所述电阻R1的第一端相连，所述电阻R1第二端通过所述底板模块与所述电源模块形成电性连接，所述芯片U1的上电调试端与所述电阻R2第一端相连，所述电阻R2第二端通过所述底板模块与所述电源模块形成电性连接，所述芯片U1的电源端与所述电阻R1的第一端相连，所述芯片U1的电源端与地之间连有所述电容C1，所述芯片U1的率波端与地之间连有所述电容C2，所述芯片U1的地线端接地，所述芯片U1信号接收端和信号发送端共接所述底板模块，并通过所述底板模块与所述无线通讯模块进行信息传输，所述芯片U1的数据输入端与所述底板模块相连，并接收所述目的数据，所述芯片U1的控制端与所述底板模块相连，并控制对所述目的数据的接收时长。

进一步的，所述芯片U1是型号为STM8S103F的芯片。

本实用新型的实施例还提供了一种教学实验平台，包括上位机，所述实验平台还包括与所述上位机相连的物联网的教学实验装置，所述物联网的教学实验装置为如上所述的物联网的教学实验装置。

本实用新型实施例提供一种物联网的教学实验装置和教学实验平台，包括设有连接端口的底板模块，与底板模块上的连接端口对应的可插拔的连接模块；与连接模块相连的无线通讯模块；与连接模块相连的采集模块；以及与底板模块相连的数据处理模块。通过在底板模块上设置与连接模块相对应的可拔插连接端口，将无线通讯模块和采集模块分别通过连接模块设置在底板模块上，实现了无线通讯模块和采集模块的可拆卸性，可根据教学内容针对性地选择相应的采集模块和无线通讯模块进行替换，且在采集模块和无线通讯模块发生故障时，无需进行繁琐的熔焊和焊接即可替换掉有故障的模块，有效节省了维护时间，降低了物联网的教学实验装置的维护成本。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的物联网的教学实验装置的结构框图；

图2为本实用新型第二实施例提供的物联网的教学实验装置的结构框图；

图3为本实用新型第二实施例中数据处理模块的具体电路图；

图4为本实用新型第三实施例提供的物联网的教学实验平台的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的目的在于提供一种物联网的教学实验装置和教学实验平台，旨在解决在对现有的物联网教学实验设备进行维护时，需要进行熔焊、拆除故障器件、再将新的器件进行焊接等步骤，使得维护工作变得繁琐的问题。

图1示出了本实用新型第一实施例提供的物联网的教学实验装置的结构框图，为了便于理解，图中仅示出与本实施例有关的内容。如图1所示，物联网的教学实验装置100，受控于无线控制终端200，包括：

设有连接端口的底板模块10；

与底板模块10上的连接端口相对应，与底板模块10形成可拔插连接的连接模块20；

与连接模块20相连，通过连接模块20与底板模块10形成可插拔连接，与控制终端进行无线通讯的无线通讯模块30；

与连接模块20相连，通过连接模块20与底板模块10形成可插拔连接，根据无线控制终端发送的无线信号进行目的数据采集的的采集模块40；以及

与底板模块10相连，对目的数据进行处理，并将处理结果通过无线通讯模块发送给无线控制终端的数据处理模块50。

在本实用新型的所有实施例中，连接模块20可以是现有的牛角连接器，连接模块20的一侧边为用于卡接无线通讯模块30和采集模块40的扣接侧边，另一侧边为用于插接底板模块10上的连接端口的双列插针或单列插针。

在本实施例中，无线通讯模块30和采集模块40分别通过连接模块20设置在底板模块10上。具体的，连接模块20可以为双列直插式牛角连接器或单列直插式牛角连接器。相对应的，底板模块10上的连接端口为与双列直插式牛角连接器或单列直插式牛角连接器相应的连接端口。无线通讯模块30包括IPV6通讯单元、蓝牙通讯单元、ZigBee通讯单元或wifi通讯单元。一方面在进行物联网实训操作时，通过连接模块20方便进行无线通讯模块30和采集模块40的更换，例如，在实现不同的物联网实训时，可便于安装和拆卸不同的无线通讯模块30和采集模块40。由于底板模块10上的连接端口与连接模块20相互对应，当连接模块20上的各种功能模块发生故障时，可通过连接模块20直接对单个功能模块进行检测，并对发生故障的功能模块进行替换，无需对整个教学实验装置进行维修，提高了物联网的教学实验装置100的可维护性。

另一方面，在应用物联网的教学实验装置进行教学实训中，通常需要将无线通讯模块30和采集模块40进行各种型号的替换和交叉配对实验，通过连接模块20将无线通讯模块30和采集模块40可拔插地设置在底板模块10上，能够解决因无线通讯模块30和采集模块40直接在底板模块10上进行插装和拆卸的次数过多而导致无线通讯模块30和采集模块40的引脚受损和使用寿命降低的问题。以上述实施例为基础，提出第二实施例。图2示出了本实用新型第二实施例提供的物联网的教学实验装置的结构框图。

如图2所示，与上述实施例不同之处在于本实施例中教学实验装置还包括：

通过连接模块20与底板模块10相连的电子标签读写模块60；

与底板模块10相连，为无线通讯模块30、采集模块40、数据处理模块50以及电子标签读写模块60供电的电源模块70。

在本实施例中电子标签读写模块60可以为低频RFID读写器、高频RFID读写器、超高频RFID读写器或微波RFID读写器。其中，低频RFID读写器的工作频率为125KHz，高频RFID读写器的工作频率为13.56MHz、超高频RFID读写器的工作频率为840～930MHz，微波RFID读写器的工作频率为2.402～2.485GHz。

另外，在本实施例中，电源模块70可以是多种输出功率的充电电池组，也可以是AC-DC非隔离的供电电源。具体的，以电源模块70是AC-DC非隔离的供电电源为例，AC-DC非隔离的供电电源在AC85V～265V交流电的范围内可实现稳定的电压输出，为无线通讯模块30、采集模块40以及数据处理模块50提供工作电压。另外，AC-DC非隔离的供电电源可通过其内部的低压差线性稳压器将较高的输出电压转换为较低的输出电压，以便为其他功能模块供电。例如较高的输出电压可以是8V至5V，较低的输出电压可以是3.3V至1.2V。

在本实用新型的所有实施例中，底板模块10上还设有Cortex-A工程机，工程机CPU可选择Cortex-A8或Cortex-A9处理器，优选Cortex-A9处理器。工程机配置嵌入式操作系统，如Android4.2、Linux3.0、Qtopia4或WinCE6.0，优选Android4.2。工程机可配置5～11英寸平面显示器，以及必要的输入输出接口，例如：RS232、USB2.0、RJ45和SD host。

在本实施例中，采集模块40包括：温度传感器、温湿度传感器、气压传感器、酒精传感器、烟雾传感器、人体感应传感器、振动传感器、光照传感器、霍尔传感器或三轴加速传感器。数据处理模块50至少包括一STM8系列芯片。

图3示出了本实用新型第二实施例中数据处理模块的具体电路图。在本实施例中，STM3系列单片机芯片作为目的数据处理芯片，可以直接焊接于底板模块10上，或者通过排线连接的方式与连接模块20相连后与底板模块10形成可拔插的连接关系。

如图3所示，数据处理模块包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1以及电容C2；

芯片U1的复位端NRST与电阻R1的第一端相连，电阻R1第二端通过底板模块10与电源模块70形成电性连接，芯片U1的上电调试端SWIM与电阻R2第一端相连，电阻R2第二端通过底板模块10与电源模块70形成电性连接，芯片U1的电源端VDD与电阻R2的第一端相连，芯片U1的电源端VDD与地之间连有电容C1，芯片U1的率波端VCAP与地之间连有电容C2，芯片U1的地线端VSS接地，芯片U1信号接收端OSCIN和信号发送端OSCOUT共接底板模块10，并通过底板模块10与无线通讯模块30进行信息传输，芯片U1的数据输入端SDA与底板模块10相连，并接收目的数据，芯片U1的控制端SDL与底板模块10相连，并控制对目的数据的接收时长。

在本实施例中，芯片U1的复位端NRST、上电调试端SWIM以及电源端VDD通过与底板模块10相连，分别与电源模块70形成电性连接。在实际应用中，根据选用芯片U1的具体型号不同，芯片U1的复位端NRST、上电调试端SWIM以及电源端VDD可以接入电压大小相同或不同的供电电压。此时，电源模块70可选用AC-DC非隔离的供电电源，通过其内部的低压差线性稳压器将较高的输出电压转换为较低的输出电压，以便为芯片U1和其他功能模块供电。另外，电源模块70还可选用多种输出电压的蓄电池组，可通过在底板模块10中设置电池仓以设置多种输出电压的蓄电池组进行供电。本实施例中，芯片U1是可以为具体型号是STM8S103F的STM8系列芯片。

本实用新型实施例提供一种物联网的教学实验装置通过在底板模块上设置与连接模块相对应的可拔插连接端口，将无线通讯模块和采集模块分别通过连接模块设置在底板模块上，实现了无线通讯模块和采集模块的可拆卸性，提高可维修性和硬件资源利用效率。一方面实现了在物联网的教学实验装置上的节点出现故障，不需要整体替换或者复杂的拆装。另一方面，STM8系列单片机芯片作目的数据处理芯片，消除了现有的联网的教学实验装置中的性能冗余现象，提高了物联网的教学实验装置的整体性能。

以上述实施例为基础，提出另一实施例，目的在于提供一种教学实验平台200。图4示出了本实用新型第三实施例提供的物联网的教学实验平台的结构框图，为了便于理解，图中仅示出与本实施例有关的内容。

如图4所示，包括上位机110，实验平台300还包括与上位机110相连的物联网的教学实验装置100，物联网的教学实验装置为上述实施例中的物联网的教学实验装置100。

具体的，上位机110可以通过数据总线与物联网的教学实验装置100中的底板模块10相连。在本实施例中，与本实用新型有关的具体实施方式在上述实施例中已经详细阐述，故此处不在赘述。

本实用新型实施例提供一种物联网的教学实验装置和教学实验平台，包括设有连接端口的底板模块，与底板模块上的连接端口对应连接的连接模块；通过连接模块设置于底板模块上的无线通讯模块；通过连接模块设置于底板模块上的采集模块；以及与采集模块相连的数据处理模块。通过在底板模块上设置与连接模块相对应的连接端口，将无线通讯模块和采集模块分别通过连接模块设置在底板模块上，实现了无线通讯模块和采集模块的可拆卸性，可根据教学内容针对性地选择相应的采集模块，且在物联网的教学实验装置上的功能模块发生故障时，无需进行繁琐的熔焊和焊接即可替换掉有故障的功能模块，有效节省了维护时间，并且将STM8系列单片机芯片用作目的数据处理芯片，不仅消除了现有的联网的教学实验装置中的性能冗余现象，提高了物联网的教学实验装置的整体性能，并且还降低了物联网的教学实验装置的生产成本和维护成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网的教学实验装置，受控于无线控制终端，其特征在于，所述教学实验装置包括：

设有连接端口的底板模块；

与所述底板模块上的连接端口相对应，与所述底板模块形成可插拔连接的连接模块；

与所述连接模块相连，通过所述连接模块与所述底板模块形成可插拔连接，与所述无线控制终端进行无线通讯的无线通讯模块；

与所述连接模块相连，通过所述连接模块与所述底板模块形成可插拔连接，根据所述无线控制终端发送的无线信号进行目的数据采集的采集模块；以及

与所述底板模块相连，对所述目的数据进行处理，并将处理结果通过所述无线通讯模块发送给所述无线控制终端的数据处理模块。

2.如权利要求1所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述教学实验装置还包括：

通过所述连接模块与所述底板模块相连的电子标签读写模块；

与所述底板模块相连，为所述无线通讯模块、所述采集模块、所述数据处理模块以及所述电子标签读写模块供电的电源模块。

3.如权利要求2所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述连接端口为双列直插连接端口或单列直插连接端口。

4.如权利要求3所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述连接模块为双列直插式牛角连接器或单列直插式牛角连接器。

5.如权利要求2所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述无线通讯模块包括IPV6通讯单元、蓝牙通讯单元、ZigBee通讯单元或wifi通讯单元。

6.如权利要求2所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述电子标签读写模块为低频RFID读写器、高频RFID读写器、超高频RFID读写器或微波RFID读写器。

7.如权利要求2所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述采集模块包括：温度传感器、温湿度传感器、气压传感器、酒精传感器、烟雾传感器、人体感应传感器、振动传感器、光照传感器、霍尔传感器或三轴加速传感器。

8.如权利要求2所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述数据处理模块包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1以及电容C2；

所述芯片U1的复位端与所述电阻R1的第一端相连，所述电阻R1第二端通过所述底板模块与所述电源模块形成电性连接，所述芯片U1的上电调试端与所述电阻R2第一端相连，所述电阻R2第二端通过所述底板模块与所述电源模块形成电性连接，所述芯片U1的电源端与所述电阻R2的第一端相连，所述芯片U1的电源端与地之间连有所述电容C1，所述芯片U1的率波端与地之间连有所述电容C2，所述芯片U1的地线端接地，所述芯片U1信号接收端和信号发送端共接所述底板模块，并通过所述底板模块与所述无线通讯模块进行信息传输，所述芯片U1的数据输入端与所述底板模块相连，并接收所述目的数据，所述芯片U1的控制端与所述底板模块相连，并控制对所述目的数据的接收时长。

9.如权利要求8所述的物联网的教学实验装置，其特征在于，所述芯片U1是型号为STM8S103F的芯片。

10.一种教学实验平台，包括上位机，其特征在于，所述实验平台还包括与所述上位机相连的物联网的教学实验装置，所述物联网的教学实验装置为如权利要求1-9任一项所述的物联网的教学实验装置。