CN207397540U - 教学编程系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种教学编程系统，所述系统具有基本套件和与基本套件连接扩张套件，所述基本套件设置在编程板上，所述基本套件包括电源适配器、USB连接端、电源部、控制板、通信部、输入端和输出端。本实用新型的有益效果是：本实用新型编程板上的基本套装将线路结构部分最大限度的组件化的，同时也便于与智能手机进行通信。

Description

教学编程系统

技术领域

本实用新型涉及一种教学编程系统。

背景技术

本实用新型是关于基本套件的，脱离了只使用编程教育或物理计算教育时使用的特定传感器的固定附着型板。编程板上可自由组装拆卸输入设备(按键，轻触开关，传感器)和输出设备(马达，LED,LCD,蜂鸣器，扩音器)还有其他配件。将各种传感器和配件组件化，输入设备，输出设备和其他配件是可拆卸方式与编程板结合，使用跨接电缆可形成线路可扩张。可使用SCRATCH,ENTRY传感器板等模块型编程工具和传统方式的文本编程方式。可使用支持ARDUINO板的大部分工具，排出了配件排线或焊接等时间，可以将更多的时间投入到使用LIBRARY集中到编程上。为了智能手机和收发无线数据采用使用蓝牙结构，增加了用无线通信的IoT(物联网)要素。为了强调比起线路教育而是编程教育，将线路结构部分最大限度的组件化的基本套件。

现有的编程板有ARDUINO板、JUNIOR软件专业学院用板、ENTRY传感器板、PICO板类；电子的JUNIOR软件学院板，以及以合并装在arduino板使用的传感器形态制作的套装。

ENTRY传感器板的缺点：信用卡尺寸大小，附有固定传感器。为了使用除了固定附着的传感器以外的传感器，要经过在电路实验板上构成线路等的复杂过程。ENTRY传感器板因固定附着的传感器，可编程的端口被蚕食，对那些要用对应端口的传感器的使用产生了障碍。也会附着一些实际作业中并不需要的传感器。

JUNIOR软件学院用板的缺点：是根据SCRATCH V1.6旧版本，S电子不升级固件，使用上会有很多限制。现，SCRATCH升级到V2.0以上，教育活跃度在下降。

JUNIOR软件学院用板不像ENTRY板是使用者上传固件使用形态，而因为是使用生产阶段上传的固件，没有专业知识是不可能改善功能的。

JUNIOR软件学院用板因固定附着的传感器功能与ENTRY传感器板类似，可以利用传感器识别数据值，编程。但是没有输出LED等功能。也就是说有 INPUT功能，但是没有OUTPUT功能。(ENTRY传感器板除了开LED以外追加线路结构前OUTPUT-很难期待传动装置功能)，JUNIOR软件学院用板像ENTRY 传感器板因固定附着的传感器而有一样的缺陷。

PICO类板功能和缺点与S电子JUNIOR软件学院用板没什么区别。视为这类传感器板的圆形或者基本模型就可。

其他板类，以合并装在arduino板使用的传感器形态制作的套装，为了教育可以使用在在校学生上，但是对教育专业学生的目的更强。

这个形态不适用于练习传感器功能以外的功能。无法脱离固定附着传感器的概念，结果只是学习机器本身，而很难适用于物理计算和编程教育的目的。并且除了板上附着的以外很难再增加扩张配件。还有即使增加扩张配件也要构成另外的线路图的问题。

上述编程板的马达和马达驱动，没有将各种传感器组件化用一个板的传感器的技术，硬件上也不适用于蓝牙技术，智能手机的应用，并没有被提供与程序联动互动的编程教育及物理计算的套装。

发明内容

为了解决历来技术问题的本实用新型摆脱了小学中学以上编程(Coding) 教育或物理计算(Physical Computing)教育时只能使用的特定传感器附着的板,使用可以插拔输入装置(按键，轻触开关，传感器)，输出装置(马达，LED,LCD，蜂鸣器，扬声器)和其他配件的结构，将各种传感器及配件组件化，插拔输出，输入装置和其他配件，使用跨接电缆让线路结构成为可能，可扩张故事游戏的SCRATCH，ENTRY传感器板等传统方式的编程方法也可以使用，可以使用大部分支持ARDUINO的工具，排除了配件的排线或焊接等时间，可以把更多的时间用到使用库来编程，为了智能手机和无线数据的发收信而使用蓝牙的结构，增加了使用无线通信的物联网，为了强调编程教育而不是线路教育而提供把线路结构部分组件化的套装，提供编程系统就是其目的。本实用新型提供如下技术方案：

一种教学编程系统，所述系统具有基本套件和与基本套件连接扩充套装，所述基本套件设置在编程板上，所述基本套件包括电源适配器、USB连接端、电源部、控制板、通信部、输入端和输出端，其中，电源适配器用于提供DC 额定电压、USB连接端用于与电脑USB线连接的、所述电源部与电源适配器连接、所述输入端包括按键用轻触开关，电热调节器，具备组件化的各种传感器，所述输出端包括组件化的马达和马达驱动，LED组件，LCD组件，蜂鸣器，具备扬声器，另外，系统内的组件化的其他配件和以插拔方式使用的电子配件通过跨接电缆来连接构成线路，所述通信部与智能手机通过无线通信来传送实验数据的通信部，具体包括用于游戏，机器人控制及各种应用程序的编程教育与物理计算教育的通信。

进一步技术方案是，所述电脑和基本套件通过1～2m USB线连接。

所述基本套件中以插拔式方式装配0～180°旋转角的伺服马达，DC齿轮马达，马达与马达驱动为一体型装配。

所述扩充套装还包括插拔方式装配的360°连续旋转无限伺服马达、振动马达、扬声器、蜂鸣器、激光传感器、水分传感器、防水温度传感器。

所述教学编程系统还包含将电阻，电感器，电容器，IC chip，电子配件元件用跨接电缆以点对点的方式连接构成电子线路的bread board。

作为输出装置连接使用的有可以显示罗马字，数字文字的CLCD，将控制板的pin变换成12Cpin的backpack组件。

所述基本套件或扩充套装还包括以插拔式装配方式装配的LED,红外线传感器，光传感器(CdS),温度传感器(电热调节器)，电位计，霍尔效应传感器，测量水位的RAIN传感器，识别火焰的火焰传感器，水分传感器，以0.5度的误差范围测量0～100度日常温度的温度传感器，加速度传感器，温湿度传感器，tilt传感器，按键用轻触开关，reed传感器，测量液体的防水型温度传感器。

如上技术方案中，所述控制板用于控制输出入而具备微控制器，包括连接端，壳子，与电源适配器连接的电源部；与所述控制板连接的有，提供近距离无线通信的通信部；与所述控制板连接，具备按键，轻触开关，电热调节器，与输入元件相关的组件化的各种模拟传感器及数码传感器的输入部；与所述控制板连接，具备了马达和马达驱动部，LED和LED驱动部，LCD和LCD驱动部，蜂鸣器，扬声器的输出元件的输出部；及具备其他配件的其他配件部。

所述输入部的输入装置按键，轻触开关，电热调节器，各种模拟传感器及数码传感器等以插拔式方式装配，所述输出部的输出装置马达和马达驱动部，LED和LED驱动部，LCD和LCD驱动部，蜂鸣器，扬声器组件化以插拔式方式装配。

所述通信部具备蓝牙通信模块、RF433Hz、xBee、RFID、NFC中任何一项。

所述教学编程系统包括所述控制板PC的USB连接端在电力低的情况下连接使用的外部电源。

所述其他配件部包括使用太阳光板，GPS,压力传感器，变形传感器(受外力变凹)，piezo，photointerrupter，重量传感器(测压元件)，relay， xBee,RF433Hz,粉尘传感器，MP3播放器，红外线距离传感器，滑电位计，遥控器收发信部，陀螺仪传感器，高气压传感器，数码罗盘传感器，加速度传感器，酒精传感器，一氧化碳等气体传感器等，EL-wire,EL-panal,softpot 传感器。

为了达成本实用新型的目的，编程系统具备了提供DC额定电压的电源适配器和电脑和USB线连接的USB连接端，具备与电源适配器连接的电源部和控制板和通信部，按键用轻触开关，电热调节器，具备组件化的各种传感器的输入端，组件化的马达和马达驱动，LED组件，LCD组件，蜂鸣器，具备扬声器的输出端，组件化的其他配件和以插拔式使用的各种电子配件用跨接电缆来连接构成线路，节省配件排线和焊接的时间使用为了编程教育和物理计算教育编程工具的库可编程的基本套件，如上基本套件具备基本套件外的扩充套装，给编程板提供text编程方式的编程工具和模块型编程工具，如上编程板的控制板上具备通信部与智能手机近距离通过无线通信来传送实验数据，游戏，机器人控制及各种应用程序的编程教育与物理计算教育。

本实用新型是关于基本套件的，脱离了只使用编程教育或物理计算教育时使用的特定传感器的固定附着型板。编程板上可自由组装拆卸输入设备(按键，轻触开关，传感器)和输出设备(马达，LED,LCD,蜂鸣器，扩音器)还有其他配件。将各种传感器和配件组件化，输入设备，输出设备和其他配件是可拆卸方式与编程板结合，使用跨接电缆可形成线路可扩张。可使用 SCRATCH,ENTRY传感器板等模块型编程工具和传统方式的文本编程方式。可使用支持ARDUINO板的大部分工具，排出了配件排线或焊接等时间，可以将更多的时间投入到使用LIBRARY集中到编程上。为了智能手机和收发无线数据采用使用蓝牙结构，增加了用无线通信的IoT(物联网)要素。为了强调比起线路教育而是编程教育，将线路结构部分最大限度的组件化的基本套件。

附图说明

图1是根据本实用新型的编程板套装的结构图。

图2是依据本实用新型实施例的控制板的微控制器和编程板的组件化输出入装置和各种配件连接的线路图。

标号说明：

100:电脑

110:智能手机

200:基本套件

210:扩充套装

300:bread board(案板)

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如下，参考本实用新型的实施例图来详细说明本专利技术方案的结构。

软件教育是虽然可以在开始阶段习得unplugged活动和基础概念，主要遵循从编程教育到物理计算教育的实行顺序和方法。

基本套件是脱离了将编程教育和物理计算教育时使用的特定传感器的固定附着型板，将想使用的传感器直接组装到板上，LED，蜂鸣器，轻触开关，可变电阻，电感器，电容器，电热调节器，组件化的马达和马达驱动，组装成可随意拆装各种传感器的结构，具备了更多种类复杂的传感器的输出入不喝机器配件部，使用各种配件用插拔式，使用跨接电缆可形成线路扩张，具备除了基本套件以外的扩展该套装，可以将bread板连接到编程板的控制板上使用。编程板包含提供DC额定电压的电源适配器，电脑和USB先连接的USB 连接器和USB控制线路和驱动，具备连接电源适配器和电源部和控制板的通信部，案件用轻触开关，电热调节器，具备组件化的各种传感器输出入部和具备了组件化的马达和马达驱动，组件化的LED，组件化的LCD组件，蜂鸣器，扬声器等输出设备，和组件化的其他配件以插拔式方式用跨接电缆构成线路。

图1是根据本实用新型的基本套件结构图，如图1所示：

基本套件(200)具备额定电压为DC 5～20V的电源适配器(101)和电脑 (100)和USB先连接的USB接口，具备与电源适配器(101)连接的电源部和控制板(201)和通信部(202)，具备按键用轻触开关，电热调节器，组件化的各种传感器的输入部和具备各种组件化的马达和马达驱动，组件化的LED组件，组件化的LCD组件，蜂鸣器，扬声器的输出部和具备组件化的其他配件，构成以跨接电缆与插拔式将组件化的输入装置，组件化的输出装置和组件化的各种配件的线路。

节省配件排线和焊接的时间使用为了编程教育和物理计算教育编程工具的库可编程的基本套件，如上基本套件具备基本套件外的扩充套装，给编程板提供text编程方式的编程工具和模块型编程工具，如上编程板的控制板上具备通信部与智能手机近距离通过无线通信来传送实验数据，游戏，机器人控制及各种应用程序的编程教育与物理计算教育。

可使用SCRATCH,ENTRY传感器板等模块型编程工具和传统方式的文本编程方式。可使用支持ARDUINO板的大部分工具，可使用跨接电缆节省配件排线和焊接的时间将更多的时间投入到使用LIBRARY集中到编程上。

基本套件具备与控制板连接的蓝牙通信部，为了智能手机和收发无线数据采用使用蓝牙结构，增加了用无线通信的IoT(物联网)要素。为了强调比起线路教育而是编程教育，提供将线路结构部分最大限度的组件化的基本套件。

编程板与到现在上市的其他产品不一样，脱离只使用特定传感器的固定附着板，为了采取将欲使用的各种传感器组件化直接组合的形态，按照可拆装传感器的结构制作。

编程板被制作成可以使用更多的传感器的结构可以给学生们更创意的教育，可以个人发明，制作创作品。并将所有传感器与装在板上的pin标准化。可以作为多样的编程工具。

可使用SCRATCH,ENTRY传感器板等模块型编程工具和传统方式的文本编程方式，可使用支持ARDUINO板的大部分工具，使学习者可以使用符合自己条件的工具。

基本套件需要通过自己组装制作自己作品的教育要素，基本套件是将所有的传感器组件化活跃运用必要的传感器和配件来制作自己的作品的结构。根据情况可以使用复杂的传感器构成线路扩张结构。

基本套件为了编程和物理计算教育通过computing思考来增强问题解决能力，比起编程更注重于算法(algorism)教育，用跨接电缆连接各种组件化的配件装在板上来节省配件排线和焊接的时间，把更多的时间用在编程上。为了强调比起线路教育而编程教育将各种输出入装置和各配件的线路结构部分最大可能的组件化。为了将增多需供应的传感器种类，将各种传感器尽可能标准化，为了减少构成线路的努力，包含线路构成部分全部组件化。基本套件还增加了物联网因素，来对应编程教育和物理计算教育变化。

使用电脑和基本套件时，不是用电脑键盘和鼠标而是操作编程板的输入部(模拟传感器，数据传感器，按键用轻触开关等)传送输入信息到电脑上来操作电脑游戏(例，游戏人物的左右移动，旋转方向，发射子弹等)，控制机器人，各种应用程序等，将这些输出数据从电脑发送到编程板操作编程板的原件(马达，LED,LCD,蜂鸣器，扬声器)等。

编程板的通信部可以搭载蓝牙，RF433Hz,xBee,rfid,NFC等。举个例子，基本套件具备连接控制板的蓝牙通信部，增加了使用近距离无线通信的物联网要素。使用智能手机和编程板的时候，不使用手机按键输入而是操作编程板的输入部(模拟传感器，数据传感器，按键用轻触开关等)传送输入信息到手机，来操作手机游戏(例，游戏人物的左右移动，旋转方向，发射子弹等)，控制机器人，各种应用程序等，将这些输出数据从手机发送到编程板操作编程板的原件(马达，LED,LCD,蜂鸣器，扬声器)等。

控制板具备ARDUINO和通信部，USB借口来制作。

电脑与USB线连接的ARUDUINO UNO(控制板)和可以装电阻，电感器，电容器，LED,电子配件，IC chip，组件化的各种传感器的BREAD BOARD的照片。

举个例子，控制板的ATmega328微控制器(MPU chip)具备Power LED 和DC 5～20V范围DC 5～12V的电源和电源适配器，使用6MHz水晶的16MHz CPU，8bit/16bit单位的数据处理，实行命令语和对于中心动作必要的32个通用寄存器，程序记忆卡(128KB闪存)，4KB～64KB数据存储器，4KB EEPROM, 2个8bit timer/counter,2个16bittimer/counter,RTC(Real Time Counter with Separate Oscillator),2个UART(USART0,USART1)直列通信接口， master/slave SPI界面，8频道10bitADC,复位开关,53个输出入端口，使用windows的电脑和USB接口连接输出入。

在编程软件中，实行ARDUINOIDE，依次打开文件->例题->打开 ArduinoISP工具->烤启动load。

1)编程和物理计算

软件教育是虽然可以在开始阶段习得unplugged活动和基础概念，主要遵循从编程教育到物理计算教育的实行顺序和方法。

*Coding教育:举个例子,使用SCRATCH,ENTRY传感器板制作类似打砖块游戏的程序。

比如使用类似SCRATCH,ENTRY传感器板的编程语言制作类似打砖块游戏，机器人控制的程序的画面。

*Physical Computing教育:使用类似ARDUINO板使电脑程序与现实世界相互作用。

比如是使用类似ARDUINO UNO板，装上传感器和传动装置，为了说明电脑程序与现实世界相互作用的物理计算的概念图。

2)编程系统概念

①从ARDUINO教育解决线路结构和pin连接的难度，使能够更集中到编程。

②脱离只观看电脑屏幕的漫长编程教育，代替鼠标和键盘利用输出入装置实行游戏。

③实习套装里面含有输出和输入庄客是实行双方向实习。可以用世袭套装确认电脑编程结果(例，LED闪灭)，用世袭套装也可以操作电脑游戏(例，移动volume打砖块游戏)。

④使用固定的pin位置可实行用一个程序来控制多个输出输入装置。将其他触碰床安琪或者红外传感器插到Volume开关的位置，也可以不修改程序而控制游戏。

⑤用插拔方式容易实现增加其他输出输入装置，可以一次性学习到各种传感器的特征和功能(增加传感器类以扩张套装方式提供)。

⑥采用考虑学生们发达阶段的容易保管的大小组件结构。

⑦经过交大电脑教育专业人士和编程教育教师群等长久以来的研究和现场经验为基础来企划。

作为本实用新型的具体实施例是依据本实用新型实施例子的使用3D打印机制作样品模具的编程照片。

举个例子，电脑游戏，机器人控制，与各种应用程序相互联动，不使用键盘或鼠标的输入设备，而使用附着LED,马达，传感器等的输出入装置的基本套件的USB通信，按下触碰传感器智能手机或电脑的额游戏界面就会有游戏人物发射子弹，旋转马达使起风，将水位传感器插入到水位为1档，画面人物向左移动，插入到比第1水位更高的第2水位游戏人物向右移动。

继续参照图1，节省了配件排线或焊接等时间，为了比起线路教育而将更多时间投入到编程教育和物理计算教育，使用编程工具LIBRARY编程的编程系统；如上编程系统具备除了基本套件(200)外的扩张套装(210)，提供连接在基本套件的控制板(201)文本变成方式的编程工具和模块型编程工具，基本套件(200)以如上电脑(100)和USB线连接，如上编程板(200)的控制板(201) 具备蓝牙通信部(202)与智能手机(110)通过近距离无线通信(bluetooth)传送实验数据，电脑(100)或智能手机(110)的游戏，机器人控制及各种应用程序和不使用键盘鼠标传送编程板的输出入数据，被使用于变成教育和物理计算教育。

(200)是具备了为了控制游戏，机器人控制及各种应用程序的输出入装置的微处理器的ARDUINO板，具备线，壳子，与电源适配器连接的电源部的使用ARDUINO本体的控制板(A-1编码)(201)；与如上控制板(201)连接，蓝牙通信,RF433Hz,xBee,RFID,具备NFC的通信与案件的通信部(C-1编码)(202)；与如上控制板(201)连接，具备与输入元件关联的各种模拟传感器及数据传感器的输入部(I编码)(203)；与如上控制板(201)连接，具备了马达和马达驱动部，LED和LED驱动部，LCD和LCD驱动部，蜂鸣器，扬声器的输出元件的输出部(O-1编码)；及具备其他配件的其他配件部(E编码)(208)；包含具备这些的基本套件(200),可具备与基本套件(200)连接的扩张套装(210)。

基本套件(200)可以根据线路构成时的需要具备更多BREAD BOARD(300)。作为基本套件输入部的输入装置的按键，轻触开关，电热调节器，各种模拟传感器及数据传感器都以组件化插拔式组装，作为输出部输出装置的马达和马达驱动部，LED和LED驱动部，LCD和LCD驱动部，蜂鸣器和扬声器都以组件化插拔式组装为特点。

表1表示基本套件的配件和用途。

【表1】

按照如上结构基本套件(200)不需要bread board(案板)(300)，但是为了希望直接进行线路结构的学生还是包含在里面。水分传感器，防水型温度传感器并不包含在基本套件(200)，而是包含在扣账套装(210)里面。

编程系统以小学高年级～中学生，高中生以上人为对象，在机器人学院，课后编程学院委托机关以器材使用。

编程系统具备基本套件及扩张套装，还可以增加bread board(插拔式装配，用快捷电缆连接电阻，电感器，电容器，二极管，晶体管，IC chip)，用插拔式装配，跨接电缆连接输入装置，输出装置和其他配件来构成线路。

*编程系统基本套件的结构案

A-1编码:作为为了控制输出入而具备微处理器的板，具备USB连接器，壳子，连接电源适配器的电源部的控制板:例)ARUDUINO本体(ARUDUINO，线，壳子，电源部和电源适配器)

C-1编码:通信部(蓝牙,RF433Hz,xBee,RFID,NFC等...)

O-1编码:输出部(输出(Output)关联马达，LED,LCD,蜂鸣器，扬声器等...)

I编码:I(Input)编码具备按键和轻触开关和有关输出入的传感器的输入部

-I-A1:I编码中A(Analog)编码是模拟传感器

-I-D1:I编码中D(Digital)编码是数据传感器

E编码:其他配件部

编程系统的基本套件具备如下

A-1.Arduino UNO R3

使用基本套件的主要控制板的MPU chip是ATmega328chip(微处理器)所有产品。比起这种差异可以使用PC的USB和ARDUINO UNO板的UART通信(直列通信界面)控制的通信用chip。

A-2.Arduino UNO CASE

开发公司考虑到ARUDUINO UNO刻字的制作方法和只做模具费用，虽然市面上销售的ARDUINO UNO板，使用的是透明亚克力。需要购买者使用螺丝组装。

A-3.USB线

购买A to B型。市面上正品ARDUINO板SUB端口是B型。但最近应智能手机趋势也有出现MICRO USB端口的。要根据使用的ARDUINO UNO板的USB 端口使用1～2米长的线连接PC和编程板和控制板。

A-4.电源适配器

基本套件的电源适配器可能是DC 5～20V,但建议使用DC 7～12V程度的。输出为DC 9V左右使用1A-1.5A的适配器最为恰当。

C-1.蓝牙

根据实施例，变成套装的蓝牙推荐HC-06型。可大量生产价格低廉与安卓手机也配。HC-06原来的组件式3.3V用。但ARDUINO UNO板适用DC 5V。为了消除这种不方便HC-06一般是附在板背面而使DC 3.3V-5V的使用变为可能。

O-1.伺服马达

对于拥有0-180°旋转角度的伺服马达SG90最为合适又低廉。但这款伺服马达以ARDUINO UNO板的自带电压电流只能使其运作一个。使用用通过链接PC的USB供电的情况也有，在类似电脑室因供给ARDUINO UNO板的PC的 USB电力太低而无法操作情况也有发生。结果还是需要外部电源供给。比这个更大的马达当然是需要使用电源适配器的外部电源。

O-2.无限旋转伺服马达

虽然也有无限旋转伺服马达(360°连续旋转伺服马达)，但将其包含在扩张套装里。

O-3.DC齿轮马达

为了好好运用需要增加马达驱动。

如果将其包含在编程系统的基本套件，用二极管和晶体管使其只体现单纯调节速度的功能(不可逆转).选择马达时考虑到模块规格需要低电压，低电流的小型mIcro马达。

O-6.振动马达

振动马达使用铜钱摸样的π10-20规格的硬币型。一般为3.3V使用上不会有有什么问题。为了防止你电流附着二极管，晶体管会比较好。振动马达包含在扩张套装里面。

O-7.LED(Red)

O-8.LED(Green)

O-9.LED(Yellow)

O-10.LED(Blue)

O-11.LED(White)

颜色5mm LED的电压不同参考数据表。

举个例子，购买的Red,Green,Yellow LED安装180Ω电阻，White,Blue LED安装130Ω的电阻。使用LED holder简单处理，但使用模具制作时就不需要holder也会干净利索了。

-Voltage:1.8-2.2V(Basic Red,Green,Yellow)

-Voltage:2.4-2.7V(White,Blue)

-Max current:20mA

-Suggested using current:16-18mA

因是教育用也可以考虑使用10mm尺寸的大LED。

O-12.激光

激光需要电阻包含于扩充套装。虽然是激光输出较弱的产品，但是有可能在学生们玩闹的时候会对眼睛产生影响，需标注安全注意标示，需特别注意安全。

O-13.蜂鸣器

蜂鸣器(buzzer)有被动(passive)型和积极(active)型。被动型只靠供给电源是不会出声，而需要供给频率才会运作。积极型是供电就运作，对于小学生这个更方便，所以使用积极型。

O-14.扬声器

扬声器跟蜂鸣器分本类似。扬声器比起蜂鸣器虽然声音更高级音更准，但考虑到价格问题放在扩充套装里。蜂鸣器8Ω0.5W左右为恰当，直径20-25 π左右为恰当。

O-15.CLCD

使用1602CLCD型标示简单的罗马数字，文字，数字。CCLD更多使用 ARDUINO的pin，将其与I2C方式转换的backpack组件一起使用。

O-16.CLCD BackPack(PCF8574)

将CLCD的多个pin只使2个I2Cpin为可用。ARDUINO UNO板的I2Cpin 是A4,A5pin。

I-A1.红外线传感器(TCRT5000)

使用在巡线，将物体的靠近成都用模拟信号输出。发信部LED需要100 Ω，授信部需要10KΩ的电阻。(连接Pull-down电阻)

I-A2.光纤传感器(CdS)

需要10KΩ电阻。给学生使用的传感器面积宽的比较好(连接Pull-down 电阻)。

I-A3.温度传感器(电热调节器)

多半使用10KΩ的电热调节器。也需要10KΩ的电阻(连接Pull-down电阻).

I-A4.电位计(Potentiometer)

电位计是将直线变位和旋转变位换成电子电阻的的边电阻分接触型和非接触型。接触型是电刷变动电阻体位的结构，直线型有一击为1,000㎜，旋转型是一旋转到多旋转的，包含在基本套件里面。

I-A5.霍尔效应传感器

Hall Effect是通过识别有无磁铁来判断门市关闭还是开启状态，又或者测试自行车轮子转了多少圈等用途。与磁铁传感器用法类似，霍尔效应传感器包含在扩充套装里。

Hall Effect传感器以数码方式只表现为0,1，模拟方式表吸纳磁力的强度，以棘齿使用等功能区分。

I-A6.Rain传感器

雨传感器是识别是否下雨识别水的传感器，可以测量水位的高低。对于学生是趣味性较高的传感器，包含在基本套件里面。

I-A7.火焰传感器

作为识别火焰传感器在实验室的运用程度很高，考虑到学生们会为了测试火焰而故意制造火源的危险性将火焰传感器包含在扩充传感器里。火焰传感器产品为了预防安全需注明危险注意标示。

I-A8.水分传感器

水分传感器测量土壤水分的程度。多数使用在花盆管理等趣味性高的传感器。

I-A9.温度传感器(LM35)

温度传感器是将0℃～100℃日常温度以0.5℃的误差范围测量的传感器。类似的TMP36温度传感器虽然可以从零下50℃开始测量，但比起LM35温度传感器价格是两倍。

I-A10.加速传感器(ADXL335)

大部分的测量加速度，陀螺仪，罗盘，气压等的传感器需要用SPI,I2C 端口这一点对于小学生来说时比较有难度的传感器。ADXL335加速传感器是将 x,y,z轴的价值变化以模拟信号(10bit)输出使用较为简单。但同时使用模拟三个pin，属于扩充套装。

I-D1.温湿度传感器(DHT11,DHT22)

测量温度的传感器已经有两种左右，这个传感器放在扩充套装里。虽然能测量适度较为方便，但是对于小学生难度太大放在中学生用。

I-D2.TILT

虽然将SW-200d,SW-520d等tilt传感器称为倾斜传感器，但tilt传感器不是测量倾斜的，而是单纯用0，1去判断是倾斜还是正的数码开关。

I-D3.轻触开关(Tact Switch)

作为按键输入使用，含在基本套件或者扩充套装或者使用在bread board。

I-D4.Reed传感器

Reed传感器作为判断有无磁铁的传感器与霍尔效应传感器还是有些不同的。霍尔效应传感器可以判断磁铁的接近程度，而reed传感器只能用0,1测有无磁铁。

I-D5.防水型温度传感器(DS18B20)

可以测量液体的温度，可作为科学实验室里科学实验的道具。对于小学生多数比较难操作古放在扩充套装里面。

E-1(未分类状态....)

太阳光面板，GPS，压力传感器，变形传感器(受外力凹)，piezo，photointerrupter,重量传感器(测压元件)，接力，xBee,RF433Hz，粉尘传感器，MP3播放器，红外线距离传感器，滑电位计，遥控送信部，陀螺仪传感器，气压高度传感器，数码罗盘传感器，加速传感器，酒精传感器，一氧化碳等气体传感器类，EL-wire,EL-panal,softpot等传感器。

图2是根据本实用新型实施例控制板的微处理器和基本套件的组件化的输出入装备和其他配件连接的线路图。

举个例子使用基本套件的控制板的微处理器和通信部的跨接电缆输入部(按键，轻触开关，电热调节器，各种传感器)和输出部(LED,LCD，蜂鸣器，扬声器)，构成线路时根据需要具备组件化的CDS传感器，温度传感器，压力传感器，气体传感器，加速度，陀螺仪床拿起，倾斜传感器，振动传感器等制作线路。

基本套件是电脑与USB线连接或者通过智能手机与蓝牙通信连接，使用控制板的LIBRARY变成，运用电脑或手机的游戏，控制机器人，各种应用程序的编程，基本套件的输出入装置元件使用在变成教育和物理计算教育。基本套件表现为电脑或智能手机软件的组合。电脑或手机的软件在程序存储部实际以具现的游戏，电脑控制应用程序等具现。基本套件具备装配以一个以上的中央处理装置(CPU)，处理器，随机存取存储器及输出入(I/O)装置和配件的线路的硬件。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种教学编程系统，所述系统具有基本套件和与基本套件连接扩充套装，所述基本套件设置在编程板上，所述基本套件包括电源适配器、USB连接端、电源部、控制板、通信部、输入端和输出端，其中，电源适配器用于提供DC额定电压、USB连接端用于与电脑USB线连接的、所述电源部与电源适配器连接、所述输入端包括按键用轻触开关，电热调节器，具备组件化的各种传感器，所述输出端包括组件化的马达和马达驱动，LED组件，LCD组件，蜂鸣器，及扬声器，另外，系统内的组件化的其他配件和以插拔方式使用的电子配件通过跨接电缆来连接构成线路，所述通信部与智能手机通过无线通信来传送实验数据，具体包括用于游戏，机器人控制及各种应用程序的编程教育与物理计算教育的通信。

2.根据权利要求1所述的教学编程系统，其特征在于，所述控制板用于控制输出入而具备微控制器，包括连接端，壳子，与电源适配器连接的电源部；与所述控制板连接的有，提供近距离无线通信的通信部，所述通信部具备蓝牙通信模块、RF433Hz、xBee、RFID、NFC中任何一项；与所述控制板连接，具备按键，轻触开关，电热调节器，与输入元件相关的组件化的各种模拟传感器及数码传感器的输入部；与所述控制板连接，具备了马达和马达驱动部，LED和LED驱动部，LCD和LCD驱动部，蜂鸣器，扬声器的输出元件的输出部；及具备其他配件的其他配件部。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输入部的输入装置按键、轻触开关、电热调节器、各种模拟传感器及数码传感器以插拔式方式装配，所述输出部的输出装置马达和马达驱动部、LED和LED驱动部、LCD和LCD驱动部、蜂鸣器、扬声器组件化以插拔式方式装配。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，电脑和所述基本套件通过1～2m USB线连接，所述USB连接端在电力低的情况下通过USB线连接使用的外部电源。

5.根据权利要求1所述的教学编程系统，其特征在于，所述基本套件中以插拔式方式装配0～180°旋转角的伺服马达，DC齿轮马达，马达与马达驱动为一体型装配。

6.根据权利要求1所述的教学编程系统，其特征在于，所述扩充套装还包括插拔方式装配的360°连续旋转无限伺服马达、振动马达、扬声器、蜂鸣器、激光传感器、水分传感器、防水温度传感器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述教学编程系统还包含将电阻，电感器，电容器，IC chip，电子配件元件用跨接电缆以点对点的方式连接构成电子线路的breadboard。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，作为输出装置连接使用的有可以显示罗马字，数字文字的CLCD，将控制板的pin变换成12Cpin的backpack组件。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基本套件或扩充套装还包括以插拔式装配方式装配的LED,红外线传感器，光传感器(CdS),温度传感器，电位计，霍尔效应传感器，测量水位的RAIN传感器，识别火焰的火焰传感器，水分传感器，以0.5度的误差范围测量0～100度日常温度的温度传感器，加速度传感器，温湿度传感器，tilt传感器，按键用轻触开关，reed传感器，测量液体的防水型温度传感器。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述其他配件部包括使用太阳光板，GPS,压力传感器，变形传感器，piezo，photointerrupter，重量传感器，relay，xBee,RF433Hz,粉尘传感器，MP3播放器，红外线距离传感器，滑电位计，遥控器收发信部，陀螺仪传感器，高气压传感器，数码罗盘传感器，加速度传感器，酒精传感器，一氧化碳气体传感器，EL-wire,EL-panal,softpot传感器。