CN208507046U - 一种用于教学实验的信号控制模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于教学实验的信号控制模块，其包括中央处理器；与中央处理器电性连接的电源插头、三挡开关、信号输出端口和两个信号输入端口。上述控制模块，其通过三挡开关来调控中央处理器对两路输入信号进行与、或、非的逻辑运算，经中央处理器运算后的结果信号一方面用于控制与信号输出端口相连的示意装置将逻辑运算的结果加以展示，另一方面用于控制与连接端口相连的执行装置动作或不动作，从而给逻辑运算学习者一种直观且具象化的展示，使得整个学习过程更加生动，并且留下深刻印象。通过直观、简便的方法，使得使用者无需掌握复杂而抽象的前置知识，通过体验和实践掌握逻辑运算、电子电路和传感器的相关知识。

Description

一种用于教学实验的信号控制模块

技术领域

本实用新型涉及一种教学实验用具，具体涉及一种用于教学实验的信号控制模块。

背景技术

数理逻辑是基础数学的一个不可缺少的组成部分。数理逻辑又称符号逻辑、理论逻辑，它既是数学的一个分支，也是逻辑学的一个分支，还是数字电路、计算机科学知识的基础。其研究对象是对证明和计算这两个直观概念进行符号化以后的形式系统。在学习数理逻辑、电路、计算机编程的过程中离不开逻辑运算的学习，在逻辑代数中，有与、或、非三种基本逻辑运算，而表示这三种逻辑运算的方法有多种，如语句描述、逻辑代数式、真值表、卡诺图等。但无论哪种方法都过于抽象，无法给学习者一种直观且具象化的感受，从而使得学习过程枯燥乏味，并且难以留下深刻印象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于教学实验的信号控制模块，其能够将抽象的与、或、非三种基本逻辑运算转化成对信号的控制并且能够将逻辑运算后的信号加以输出，以便于给予与、或、非三种基本逻辑运算学习者以直观且具象化的感受。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于教学实验的信号控制模块，包括：

中央处理器；

以及与所述中央处理器电性连接的电源插头、三挡开关、信号输出端口和两个信号输入端口，两所述信号输入端口分别用于接收输入信号，所述电源插头用于与电源相连，所述信号输出端口用于与示意装置相连；所述三挡开关中第一挡位用于实现“与”逻辑运算、第二挡位用于实现“或”逻辑运算、第三挡位用于实现“非”逻辑运算。

作为优选，所述的用于教学实验的信号控制模块，还包括：

三个信号指示灯，其与所述中央处理器电性连接，用于展示信号输入端口和信号输出端口的信号状态。

作为优选，所述中央处理器、电源插头、三挡开关、信号输出端口、两个信号输入端口、三个信号指示灯均设置在一块印刷电路板上。

作为优选，所述的用于教学实验的信号控制模块，还包括：

电动机控制芯片，其与所述中央处理器电性连接；

连接端口，其与所述电动机控制芯片电性连接，用于与执行装置相连。

作为优选，所述中央处理器、电源插头、三挡开关、信号输出端口、电动机控制芯片、连接端口、两个信号输入端口、三个信号指示灯均设置在一块印刷电路板上。

作为优选，两所述信号输入端口和所述信号输出端口均为接线端子。

本实用新型所提供的用于教学实验的信号控制模块，其通过三挡开关来调控中央处理器对两路输入信号进行与、或、非的逻辑运算，经中央处理器运算后的结果信号传送至信号输出端口和连接端口，由与该信号输出端口相连的示意装置将逻辑运算的结果加以展示（或输出显示图像、或发出声音、或电机振动、或电磁铁动作、或电热器发热、或遥控信号发射等），并由与连接端口相连的执行装置动作或不动作（或是电动机启动/关闭，或是灯光的开/闭，或是灯带闪烁不同的颜色等等），从而给逻辑运算学习者一种直观且具象化的展示，使得整个学习过程更加生动，并且留下深刻印象。通过直观、简便的方法，使得使用者无需掌握复杂而抽象的前置知识，通过体验和实践掌握逻辑运算、电子电路和传感器的相关知识。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于教学实验的信号控制模块的结构示意图。

附图标记说明：

1、中央处理器；2、第一信号输入端口；3、第二信号输入端口；4、电源插头；5、三挡开关；6、信号输出端口；7、电动机控制芯片；8、连接端口；9、第一信号指示灯；10、第二信号指示灯；11、第三信号指示灯。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，一种用于教学实验的信号控制模块，包括中央处理器1、第一信号输入端口2、第二信号输入端口3、电源插头4、三挡开关5、信号输出端口6。其中，中央处理器1用于对信号数据进行逻辑运算。第一信号输入端口2、第二信号输入端口3、电源插头4、三挡开关5、信号输出端口6均与中央处理器1电性连接。第一信号输入端口2和第二信号输入端口3分别用于接收输入信号，第一信号输入端口2和第二信号输入端口3可与传感器或其他控制模块等信号输入装置相连，接收来自信号输入装置的信号。电源插头4用于与电源相连，由电源为模块供电，该电源可选用锂电池、镍氢电池、干电池等。三挡开关5中第一挡位用于实现“与”逻辑运算、第二挡位用于实现“或”逻辑运算、第三挡位用于实现“非”逻辑运算。信号输出端口6用于与展示该信号输出端口6信号状态的示意装置相连。该示意装置可以是显示器、警报器、灯体、振动电机、电磁铁、电热器、遥控器等。上述用于教学实验的信号控制模块，中央处理器1根据三挡开关5的挡位设置可对第一信号输入端口2和第二信号输入端口3的两路输入信号进行逻辑运算，信号输出端口6可将逻辑运算的结果信号发送给示意装置，而根据选择的示意装置的不同，或输出显示图像、或发出声音、或电机振动、或电磁铁动作、或电热器发热、或遥控信号发射等。

另外，该用于教学实验的信号控制模块还包括三个信号指示灯，这三个信号指示灯与中央处理器1电性连接，用于展示信号输入端口2、3和信号输出端口6的信号状态。三个信号指示灯分别为第一信号指示灯9、第二信号指示灯10和第三信号指示灯11，第一信号指示灯9与第一信号输入端口2相对应，第二信号指示灯10与第二信号输入端口3相对应，第三信号指示灯11与信号输出端口6相对应。当三挡开关5位于第一挡位或者第二挡位时，也就是在“与”或者“或”状态下，当第一信号输入端口2和第二信号输入端口3某一路输入无信号时，默认为“真（TRUE）“，信号为高电平，在逻辑“真”的状态下，第一信号指示灯9和/或第二信号指示灯10亮绿色。在外部有信号输入时，外部信号会覆盖无信号时产生的“真”信号，当信号为低电平时，则为逻辑“假（false）”，第一信号指示灯9和/或第二信号指示灯10亮红色。

再有，该该用于教学实验的信号控制模块还可以包括电动机控制芯片7和连接端口8，电动机控制芯片7与中央处理器1电性连接，连接端口8与电动机控制芯片7电性连接，该连接端口8可与电动机、灯光灯带等高电流输出的执行装置相连接，由电动机控制芯片7根据获得的中央处理器1计算后的逻辑运算结果控制与连接端口8相连的执行装置，或是电动机启动/关闭，或是灯光的开/闭，或是灯带闪烁不同的颜色等等。

为了便于连接，于是优选地，第一信号输入端口2、第二信号输入端口3和信号输出端口6均为接线端子。

中央处理器1、第一信号输入端口2、第二信号输入端口3、电源插头4、三挡开关5、信号输出端口6、电动机控制芯片7、连接端口8（如果该用于教学实验的信号控制模块含有电动机控制芯片7、连接端口8）、第一信号指示灯9、第二信号指示灯10和第三信号指示灯11均焊接在一块印刷电路板上，以便于制造和使用，还方便了模块的携带和移动。另外，中央处理器1、第一信号输入端口2、第二信号输入端口3、电源插头4、三挡开关5、信号输出端口6、电动机控制芯片7、连接端口8、第一信号指示灯9、第二信号指示灯10和第三信号指示灯11均可采购市场上各种公司已有的可相互兼容的产品，以便于各个器件的替换。

当三挡开关5位于第一挡位时，其控制中央处理器1对第一信号输入端口2和第二信号输入端口3的两路输入信号进行逻辑“与”运算，在外部有信号输入时，外部信号会覆盖第一信号输入端口2和第二信号输入端口3无信号时产生的“真“信号，第一信号指示灯9、第二信号指示灯10会根据输入的是高电平信号（逻辑“真”）还是低电平信号（逻辑“假”）来亮绿色还是红色。而中央处理器1对第一信号输入端口2和第二信号输入端口3上的输入信号进行“与”逻辑运算，当且仅当两路输入信号均为高电平信号，即逻辑“真”时，信号输出端口6才会输出高电平信号（逻辑“真”），此时示意装置才会动作，同时，第三信号指示灯11亮绿色，与连接端口8相连的执行装置动作。否则，信号输出端口6输出低电平信号（逻辑“假”），此时示意装置不动作，第三信号指示灯11亮红色，与连接端口8相连的执行装置不动作。

当三挡开关5位于第二挡位时，其控制中央处理器1对第一信号输入端口2和第二信号输入端口3的两路输入信号进行逻辑“或”运算，在外部有信号输入时，外部信号会覆盖第一信号输入端口2和第二信号输入端口3无信号时产生的“真“信号，第一信号指示灯9、第二信号指示灯10会根据输入的是高电平信号（逻辑“真”）还是低电平信号（逻辑“假”）来亮绿色还是红色。而中央处理器1对第一信号输入端口2和第二信号输入端口3上的输入信号进行“或”逻辑运算，两路输入信号只要有一路为高电平信号，即逻辑“真”时，信号输出端口6便会输出高电平信号（逻辑“真”），此时示意装置动作，同时，第三信号指示灯11亮绿色，与连接端口8相连的执行装置动作。当两路输入信号同时为低电平信号时，信号输出端口6输出低电平信号（逻辑“假”），此时示意装置不动作，第三信号指示灯11亮红色，与连接端口8相连的执行装置不动作。当三挡开关5位于第三挡位时，其控制中央处理器1对第一信号输入端口2的输入信号进行逻辑“非”运算，此时，第二信号输入端口3关闭，第二信号指示灯10关闭，示意第二信号输入端口3不参与“非”逻辑运算。第一信号输入端口2接收外部有信号，外部信号会覆盖第一信号输入端口2无信号时产生的“真“信号，第一信号指示灯9会根据输入的是高电平信号（逻辑“真”）还是低电平信号（逻辑“假”）来亮绿色还是红色。而中央处理器1对第一信号输入端口2上的输入信号进行“非”逻辑运算，当第一信号输入端口2接收高电平信号，即逻辑“真”时，第一信号指示灯9亮绿色，信号输出端口6输出低电平信号（逻辑“假”），此时示意装置不动作，第三信号指示灯11亮红色，与连接端口8相连的执行装置不动作；当第一信号输入端口2接收低电平信号，即逻辑“假”时，第一信号指示灯9亮红色，信号输出端口6输出高电平信号（逻辑“真”），此时示意装置动作，第三信号指示灯11亮绿色，与连接端口8相连的执行装置动作。

本实施例提供的用于教学实验的信号控制模块，其通过三挡开关5来调控中央处理器1对两路输入信号进行与、或、非的逻辑运算，经中央处理器1运算后的结果信号分为两路进行传送，一路传送至电动机控制芯片7，由电动机控制芯片7控制与连接端口8相连的执行装置动作或不动作；另一路传送至信号输出端口6，由与该信号输出端口6相连的示意装置将逻辑运算的结果加以展示，从而给逻辑运算学习者一种直观且具象化的展示，使得整个学习过程更加生动，并且留下深刻印象。通过直观、简便的方法，使得使用者无需掌握复杂而抽象的前置知识，通过体验和实践掌握逻辑运算、电子电路和传感器的相关知识。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，包括：

中央处理器；

以及与所述中央处理器电性连接的电源插头、三挡开关、信号输出端口和两个信号输入端口，两所述信号输入端口分别用于接收输入信号，所述电源插头用于与电源相连，所述信号输出端口用于与示意装置相连；所述三挡开关中第一挡位用于实现“与”逻辑运算、第二挡位用于实现“或”逻辑运算、第三挡位用于实现“非”逻辑运算。

2.根据权利要求1所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，还包括：

三个信号指示灯，其与所述中央处理器电性连接，用于展示信号输入端口和信号输出端口的信号状态。

3.根据权利要求2所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，所述中央处理器、电源插头、三挡开关、信号输出端口、两个信号输入端口、三个信号指示灯均设置在一块印刷电路板上。

4.根据权利要求1所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，还包括：

电动机控制芯片，其与所述中央处理器电性连接；

连接端口，其与所述电动机控制芯片电性连接，用于与执行装置相连。

5.根据权利要求4所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，还包括：

三个信号指示灯，其与所述中央处理器电性连接，用于展示信号输入端口和信号输出端口的信号状态。

6.根据权利要求5所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，所述中央处理器、电源插头、三挡开关、信号输出端口、电动机控制芯片、连接端口、两个信号输入端口、三个信号指示灯均设置在一块印刷电路板上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于教学实验的信号控制模块，其特征在于，两所述信号输入端口和所述信号输出端口均为接线端子。