CN206162966U - 一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，包括核心板和扩展板，核心板包括Atmega32u4芯片、降压模块、晶振模块、模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、IC总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路、外部电源供电接口电路；核心板包括15个4引脚防呆接口、1个5引脚防呆接口、1个8引脚防呆接口、1个Micro USB接口、1个锂电池接口、1个拨动开关、1个DC接口，核心板和扩展板采用倒扣方式连接。采用Arduino作为核心，易于上手，操作简单，接口方便，外形友好，易于学生接受，在STEAM教育和创客教育中可作为教学型的Arduino开发板，提高学生的动手实践和创新能力。

Description

一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板
技术领域
本实用新型涉及一种教学型Arduino开发板，具体是基于Atmega32u4芯片的教学型Arduino开发板。
背景技术
近些年来，互联网和物联网高速发展，在推动社会生产力快速发展的同时，也对我们的传统教育提出了新的要求和挑战，为了满足社会和行业对复合型科技人才的需求，我国也开始了发展创客教育和STEAM教育。在创客教育和STEAM教育中，其中对学生动手实践和创新能力的培养是极为重要的一部分，目前，大部分的教育方法都是让学生在单片机或开源的硬件上，通过软硬件结合的方式，将自己的创意转化为现实，考虑到现阶段创客教育和STEAM教育的受众大多是青少年、中小学生和非专业的爱好者，那么在选用教育所用的软硬件平台的时候，应当充分考虑到易用性和易学性。
Arduino作为一款开放源代码的单芯片微控制器，它使用了Atmel AVR单片机，采用了开放源代码的软硬件平台，建构于简易输入/输出（simple I/O）界面板，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境，它具有丰富的IO口，能通过各种各样的传感器来感知环境，并能通过输出装置来影响环境，由于Arduino的编程语言对AVR库进行了封装，所以开发者可以不需要太多的单片机基础就可以进行学习开发，让开发者专注于实现紫的创意。相对于51单片机和ARM开发板来说，Arduino具有上手简单，开发方便，成本低廉等特点，十分适用于创客教育和STEAM教育。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，通过实验操作的方式让学生学习Arduino编程。
本实用新型是以如下的技术方案实现的：一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，所述开发板采用两层板设计，上层板为核心板，下层板为扩展板。
所述核心板包括Atmega32u4芯片、降压模块、晶振模块、模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路、外部电源供电接口电路；所述降压模块、晶振模块、模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口模块、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路均与Atmega32u4芯片相连，所述外部电源供电接口电路与所述降压模块相连。
所述UART总线接口电路为TTL电平的串口。
所述模拟量输入接口电路为电压输入或电流输入，默认参考电压为5V。
所述数字量输入接口电路为开关量输入电路。
所述模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路、外部电源供电接口电路的引脚全部引出制成排针,所有排针围成一圈，形成长方形。
所述扩展板为一独立的电路板，包含15个4引脚的防呆接口、1个5引脚的防呆接口、1个8引脚的防呆接口、1个Micro USB接口、1个锂电池接口、1个拨动开关、1个DC接口；扩展板靠近中心位置有一长方形插槽，所述核心板通过所述长方形排针插入到所述长方形插槽的方式与所述扩展板相固定连接。
所述15个4引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，分别对应连接到了所述主控板上的所述模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、PWM输出接口电路。
所述1个5引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上SPI总线接口电路。
所述1个8引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上模拟量输入接口电路。
所述1个Micro USB接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上的USB供电接口电路。
所述1个锂电池接口和所述1个DC接口连接到了所述1个拨动开关，所述1个拨动开关通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上外部电源供电接口电路。
所述核心板和所述扩展板在通过所述长方形排针插入到所述长方形插槽相固定连接时，采用倒扣方式，即所述核心板上的所有元器件位于核心板和所述扩展板连接形成的两层结构之间，从外部看不到所述核心板上的元器件。
本实用新型提供的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，通过采用Arduino微控制器作为控制核心，易于学生上手，操作简单；通过所述扩展板上统一封装成防呆的4引脚、5引脚、8引脚接口，方便了学生在操作时的插拔，并提高了硬件在连接时的稳定性；通过采用两层结构，将电路的主要元器件隐藏于两层电路板之间，使得开发板整体造型更加友好，更易于学生接受，在STEAM教育和创客教育中可作为教学型的Arduino开发板，提高学生的动手实践和创新能力。
附图说明
图1是本实用新型实施例核心板原理框图；
图2是本实用新型实施例核心板结构图；
图3是本实用新型实施例扩展板结构图；
图4是本实用新型实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本实用新型进行更详细的描述。
本实用新型是一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，所述开发板采用两层板设计，上层板为核心板100，下层板为扩展板300。
如图1所示，所述核心板100包括Atmega32u4芯片101、降压模块102、晶振模块103、模拟量输入接口电路104、模拟量输出接口电路105、数字量输入接口电路106、数字量输出接口电路107、I2C总线接口电路108、UART总线接口电路109、SPI总线接口电路110、PWM输出电路111、下载接口电路112、USB供电接口电路113、外部电源供电接口电路114；所述降压模块102、晶振模块103、模拟量输入接口电路104、模拟量输出接口电路105、数字量输入接口电路106、数字量输出接口模块107、I2C总线接口电路108、UART总线接口电路109、SPI总线接口电路110、PWM输出电路111、下载接口电路112、USB供电接口电路113均与Atmega32u4芯片101相连，外部电源供电接口电路114与降压模块102相连。
所述UART总线接口电路109为TTL电平的串口。
所述模拟量输入接口电路104为电压输入或电流输入，默认参考电压为5V。
所述数字量输入接口电路106为开关量输入电路。
如图2所示，所述模拟量输入接口电路104、模拟量输出接口电路105、数字量输入接口电路106、数字量输出接口电路107、I2C总线接口电路108、UART总线接口电路109、SPI总线接口电路110、PWM输出电路111、下载接口电路112、USB供电接口电路113、外部电源供电接口电路114的引脚全部引出制成排针201,所有排针围成一圈，形成长方形。
如图3所示，所述扩展板300为一独立的电路板，包含15个4引脚的防呆接口301、1个5引脚的防呆接口302、1个8引脚的防呆接口303、1个Micro USB接口304、1个锂电池接口305、1个拨动开关306、1个DC接口307；扩展板靠近中心位置有一长方形插槽308，所述核心板通过所述长方形排针201插入到所述长方形插槽308的方式与所述扩展板相固定连接。
所述15个4引脚的防呆接口301通过连接到所述扩展板上插槽308的方式，分别对应连接到了所述主控板上的所述模拟量输入接口电路104、模拟量输出接口电路105、数字量输入接口电路106、数字量输出接口电路107、I2C总线接口电路108、UART总线接口电路109、PWM输出接口电路110。
所述1个5引脚的防呆接口302通过连接到所述扩展板上插槽308的方式，对应连接到了所述主控板上SPI总线接口电路110。
所述1个8引脚的防呆接口303通过连接到所述扩展板上插槽308的方式，对应连接到了所述主控板上模拟量输入接口电路104。
所述1个Micro USB接口304通过连接到所述扩展板上插槽308的方式，对应连接到了所述主控板上的USB供电接口电路113。
所述1个锂电池接口305和所述1个DC接口307连接到了所述1个拨动开关306，所述1个拨动开关306通过连接到所述扩展板上插槽308的方式，对应连接到了所述主控板上外部电源供电接口电路114。
如图4所示，所述核心板100和所述扩展板300在通过所述长方形排针201插入到所述长方形插槽308相固定连接时，采用倒扣方式，即所述核心板上100的所有元器件位于核心板和所述扩展板300连接形成的两层结构之间，从外部看不到所述核心板100上的元器件。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：采用两层板设计，上层板为核心板，下层板为扩展板，核心板包括Atmega32u4芯片、降压模块、晶振模块、模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路、外部电源供电接口电路；所述降压模块、晶振模块、模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口模块、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路均与Atmega32u4芯片相连，所述外部电源供电接口电路与所述降压模块相连。
2.如权利要求1所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述UART总线接口电路为TTL电平的串口；所述模拟量输入接口电路为电压输入或电流输入，默认参考电压为5V；所述数字量输入接口电路为开关量输入电路；所述模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、SPI总线接口电路、PWM输出电路、下载接口电路、USB供电接口电路、外部电源供电接口电路的引脚全部引出制成排针，所有排针围成一圈，形成长方形。
3.如权利要求1所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述扩展板为一独立的电路板，包含15个4引脚的防呆接口、1个5引脚的防呆接口、1个8引脚的防呆接口、1个Micro USB接口、1个锂电池接口、1个拨动开关、1个DC接口；扩展板靠近中心位置有一长方形插槽，所述核心板通过所述长方形排针插入到所述长方形插槽的方式与所述扩展板相固定连接。
4.如权利要求3所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述15个4引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，分别对应连接到了所述主控板上的所述模拟量输入接口电路、模拟量输出接口电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、I2C总线接口电路、UART总线接口电路、PWM输出接口电路。
5.如权利要求3所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述1个5引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上SPI总线接口电路。
6.如权利要求3所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述1个8引脚的防呆接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上模拟量输入接口电路。
7.如权利要求3所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述1个Micro USB接口通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上的USB供电接口电路。
8.如权利要求3所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述1个锂电池接口和所述1个DC接口连接到了所述1个拨动开关，所述1个拨动开关通过连接到所述扩展板上插槽的方式，对应连接到了所述主控板上外部电源供电接口电路。
9.如权利要求1～8任一项所述的一种基于Atmega32u4的教学型Arduino开发板，其特征在于：所述核心板和所述扩展板在通过所述长方形排针插入到所述长方形插槽相固定连接时，采用倒扣方式，即所述核心板上的所有元器件位于核心板和所述扩展板连接形成的两层结构之间，从外部看不到所述核心板上的元器件。
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