CN210407512U - 一种多功能的小学生书包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能的小学生书包，包括书包本体、背带、包盖和手提带，所述背带上固定连接有喇叭、话筒和前置图像传感器；所述包盖上固定连接有后置图像传感器、无线通信模块和电阻应变式传感器；所述书包本体内固定连接有电源，其侧面固定连接有GPS定位模块，其正面固定连接有主处理器、存储器模块、FM模块和电阻应变式传感器；所述手提带上固定连接有天线；本实用新型实现了监护人实时了解学生的位置信息及周边环境，保护学生人身安全；同时也满足学生对书包的多功能的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及学习用品领域，具体涉及一种多功能的小学生书包。
背景技术
传统的书包通常仅作为容纳课本以及其他学习用品，功能单一，难以满足学生多样需求。同时由于社会的快速发展，外部环境很容易对学生的安全造成威胁，家长无法实时掌握孩子的具体位置及周边环境，且无法实时通信，可能会带来无法估量的后果。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种多功能的小学生书包解决了传统书包功能单一，无法满足学生的多样需求的问题，同时也为学生人身安全提供更多保障。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种多功能的小学生书包，包括书包本体、背带、包盖和手提带，所述背带上固定连接有喇叭、话筒和前置图像传感器；所述包盖上固定连接有后置图像传感器、无线通信模块和电阻应变式传感器；所述书包本体内固定连接有电源，其侧面固定连接有GPS定位模块，其正面固定连接有主处理器、存储器模块、FM模块和电阻应变式传感器；所述手提带上固定连接有天线；
所述主处理器分别与喇叭、话筒、前置图像传感器、GPS定位模块、无线通信模块、FM模块、存储器模块、后置图像传感器和电阻应变式传感器通信连接；
所述电源分别与喇叭、话筒、前置图像传感器、GPS定位模块、无线通信模块、FM模块、存储器模块、主处理器、后置图像传感器和电阻应变式传感器连接；
所述FM模块与天线连接。
本实用新型的有益效果为：一种多功能的小学生书包，通过对GPS定位模块的设置可有效对学生的位置进行定位，通过前置图像传感器和后置图像传感器监护人可时刻关注周边环境，保护学生的安全；通过FM模块接收新闻或者外语频道，提高学生能力水平；通过安装电阻应变式传感器保护书包上的硬件设备被损坏。
进一步地，电源包括大容量的可充电的5V锂电池阵列和低压差线性稳压器，锂电池的正极与低压差线性稳压器的Vin端连接，锂电池的负极与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：大容量的可充电的5V锂电池可满足各个模块的长时间的用电量；低压差线性稳压器具有成本低、封装小、外围器件少和噪声小的特点，超低的电压输出噪声是线型稳压器的最大优势，输出电压纹波不到35μV，又具有极高的信道抑制比，非常适用于对噪声敏感的小信号处理电路供电。
进一步地，主处理器是一个集成了IMG GE8320型号GPU和4个ARM Cortex-A9型号CPU的片上系统芯片，其供电端VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：该主处理器具有体积小、功耗低、低成本和高性能的特点，具有强大的图像、数据处理能力，支持WinCE、Linux、Android等多个嵌入式操作系统。
进一步地，前置图像传感器和后置图像传感器的型号均为OV7670，OV7670的外围接口包括：IIC总线的时钟线接口SIO_C、IIC总线的数据线接口SIO_D、休眠控制接口PWDN、列同步信号接口VSYNC、行同步信号接口HREF、像素时钟信号接口PCLK、复位接口RESET、八位像素数据信号接口D1[7..0]、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：OV7670图像传感器体积小、工作电压低，能够提供清晰的稳定的彩色图像。
进一步地，存储器模块的存储芯片为IS61WV102416BLL，其外围接口包括：20位并行地址信号线ADDRESS[19..0]、16位并行数据线DATA[15..0]、片选信号接口CE、读使能接口OE、写使能接口WE、低八位数据控制接口LB、高八位数据控制接口UB、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：IS61WV102416BLL芯片的存储容量大，可以运载ULINX等操作系统。
进一步地，无线通信模块包括WiFi模块和4G模块。
进一步地，WiFi模块采用ESP12E Devkit，其外围接口包括：TXD、RXD、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：ESP12E Devkit支持AP和STA两种工作模式，内置TCP/IP协议栈，移动控制端可与之实时通信。
进一步地，4G模块采用ME909s-821Mini PCle，其外围接口包括：TXD、RXD、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
上述进一步方案的有益效果为：该模块可兼容目前全球绝大部分无线通信运营商的4G网络频段，支持下行150Mbps，上行50Mbps的传输速率，为用户提供高质量的语音。
进一步地，书包本体、背带、包盖和手提带的表层材料为PVC。
上述进一步方案的有益效果为：PVC材料可以防止雨水破坏书包的硬件系统。
附图说明
图1为一种多功能的小学生书包的结构示意图；
图2低压差线性稳压器的电路原理图。
其中：1、喇叭；2、话筒；3、前置图像传感器；4、GPS定位模块；5、无线通信模块；6、FM模块；7、存储器模块；8、主处理器；9、后置图像传感器；10、天线。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种多功能的小学生书包，包括书包本体、背带、包盖和手提带，背带上固定连接有喇叭1、话筒2和前置图像传感器3；包盖上固定连接有后置图像传感器9、无线通信模块5和电阻应变式传感器；书包本体内固定连接有电源，其侧面固定连接有GPS定位模块4，其正面固定连接有主处理器8、存储器模块7、FM模块6和电阻应变式传感器；所述手提带上固定连接有天线10；
本实用新型实施例中，电源包括大容量的可充电的锂电池阵列和低压差线性稳压器，锂电池的输出电压为5V，低压差线性稳压器的稳压芯片选用ASM1117-3.3，电路图如图2所示，其Vin端与锂电池正极连接，其VCC端分别与喇叭1、话筒2、前置图像传感器3、GPS定位模块4、无线通信模块5、FM模块6、存储器模块7、主处理器8、后置图像传感器9和电阻应变式传感器的供电端连接，为整个书包的硬件结构提供稳定的电源。
本实用新型实施例中，主处理器8是一个集成了IMG GE8320型号GPU和4个ARMCortex-A9型号CPU的片上系统芯片，具有体积小、功耗低、低成本和高性能的特点，具有强大的图像、数据处理能力，支持WinCE、Linux、Android等多个嵌入式操作系统，其分别与喇叭1、话筒2、前置图像传感器3、GPS定位模块4、无线通信模块5、FM模块6、存储器模块7、后置图像传感器9和电阻应变式传感器通信连接。
本实用新型实施例中，喇叭1采用三接口的微型喇叭，其外部接口包括：语音信号输入接口、供电端VCC和GND；主处理器8的DAC数字模拟转换通道接口与喇叭1的语音信号输入接口相连，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
本实用新型实施例中，话筒2选用MAX9814麦克风放大器模块，其外部接口包括：语音信号输出接口、供电端VCC和GND；主处理器8的ADC模拟数字转换通道接口与话筒2的语音信号输出接口相连，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
本实用新型实施例中，电阻应变式传感器选用BF1K-3A，其外围接口包括：信号输出接口、供电端VCC和GND；主处理器8的ADC模拟数字转换通道接口与传感器的信号输出接口相连，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接；将电阻应变式传感器设置在书包本体及包盖的内层，当包体及包盖发生形变时，电阻应变式传感器将形变信号传输给主处理器8，主处理器8判断形变值是否大于阈值，大于阈值则通过喇叭发出警告，防止书包本体及包盖发生形变破坏硬件电路。
本实用新型实施例中，GPS定位模块4采用GT-U7模块，其外围接口包括：UART的发送数据接口TXD、UART的接收数据接口RXD、供电端VCC和GND；通过UART接口与主处理器8通信，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。该模块具有高灵敏度、低功耗、小型化的特点，在普通GPS接收模块不能定位的地方，GT-UT都能精确定位，
本实用新型实施例中，无线通信模块5包括WiFi模块和4G模块；WiFi模块采用ESP12E Devkit，其外围接口包括：UART的发送数据接口TXD、UART的接收数据接口RXD、供电端VCC和GND；通过UART与主处理器8通信，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接；ESP12E Devkit支持AP和STA两种工作模式，内置TCP/IP协议栈，移动控制端可与之实时通信，将学生的位置信息及周边环境信息传输给监护人的移动控制端，实现对学生的实时保护。
本实用新型实施例中，4G模块采用ME909s-821 Mini PCle，其外围接口包括：UART的发送数据接口TXD、UART的接收数据接口RXD、供电端VCC和GND；通过UART接口与主处理器8通信，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。该模块可兼容目前全球绝大部分无线通信运营商的4G网络频段，支持下行150Mbps，上行50Mbps的传输速率，为用户提供高质量的语音，学生可通过4G模块与家人、朋友通信。
本实用新型实施例中，FM模块6采用TEA5767作为模块的核心芯片，其外围接口包括：射频接口、IIC总线的时钟线接口SCL、IIC总线的数据线接口SDA、供电端VCC和GND；其射频接口与天线10连接，并将天线10安装在书包的手提带上；通过IIC接口与主处理器8通信，其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。该模块的收音频率在87.6MHz～108MHz，具有高灵敏度、高稳定性、低噪声等特点。
本实用新型实施例中，存储器模块7采用IS61WV102416BLL作为模块的核心芯片，存储主处理器8的视频数据，该芯片的存储容量大，可以运载ULINX等操作系统；该模块与主处理器8通信的接口包括：20位并行地址信号线ADDRESS[19..0]、16位并行数据线DATA[15..0]、片选信号接口CE、读使能接口OE、写使能接口WE、低八位数据控制接口LB、高八位数据控制接口UB；存储器模块7的供电端VCC与低压差线性稳压器的VCC端连接，其GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
本实用新型实施例中，前置图像传感器3和后置图像传感器9的型号均为OV7670，OV7670与主处理器8的通信接口包括：IIC总线的时钟线接口SIO_C、IIC总线的数据线接口SIO_D、休眠控制接口PWDN、列同步信号接口VSYNC、行同步信号接口HREF、像素时钟信号接口PCLK、复位接口RESET和八位像素数据信号接口D[7..0]；其供电端VCC与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接；该OV7670的摄像头模块体积小、工作电压低，能够提供清晰稳定的彩色图像。
表一为各模块的通信接口与主处理器8的接线表。
表1
书包本体、背带、包盖和手提带的表层材料为PVC，PVC材料可以防止雨水破坏硬件电路。
本实用新型的有益效果是：一种多功能的小学生书包，通过对GPS定位模块4的设置可有效对学生的位置进行定位，通过前置图像传感器3和后置图像传感器9监护人可时刻关注周边环境，保护学生的安全；通过FM模块6接收新闻或者外语频道，提高学生能力水平；通过安装电阻应变式传感器保护书包上的硬件设备被损坏。
Claims (9)
1.一种多功能的小学生书包，包括书包本体、背带、包盖和手提带，其特征在于，所述背带上固定连接有喇叭(1)、话筒(2)和前置图像传感器(3)；所述包盖上固定连接有后置图像传感器(9)、无线通信模块(5)和电阻应变式传感器；所述书包本体内固定连接有电源，其侧面固定连接有GPS定位模块(4)，其正面固定连接有主处理器(8)、存储器模块(7)、FM模块(6)和电阻应变式传感器；所述手提带上固定连接有天线(10)；
所述主处理器(8)分别与喇叭(1)、话筒(2)、前置图像传感器(3)、GPS定位模块(4)、无线通信模块(5)、FM模块(6)、存储器模块(7)、后置图像传感器(9)和电阻应变式传感器通信连接；
所述电源分别与喇叭(1)、话筒(2)、前置图像传感器(3)、GPS定位模块(4)、无线通信模块(5)、FM模块(6)、存储器模块(7)、主处理器(8)、后置图像传感器(9)和电阻应变式传感器连接；
所述FM模块(6)与天线(10)连接。
2.根据权利要求1所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述电源包括大容量的可充电的5V锂电池阵列和低压差线性稳压器，锂电池的正极与低压差线性稳压器的Vin端连接，锂电池的负极与低压差线性稳压器的GND端连接。
3.根据权利要求2所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述主处理器(8)是一个集成了IMG GE8320型号GPU和4个ARM Cortex-A9型号CPU的片上系统芯片，其供电端VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
4.根据权利要求2所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述前置图像传感器(3)和后置图像传感器(9)的型号均为OV7670，OV7670的外围接口包括：IIC总线的时钟线接口SIO_C、IIC总线的数据线接口SIO_D、休眠控制接口PWDN、列同步信号接口VSYNC、行同步信号接口HREF、像素时钟信号接口PCLK、复位接口RESET、八位像素数据信号接口D1[7..0]、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
5.根据权利要求2所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述存储器模块(7)的存储芯片为IS61WV102416BLL，其外围接口包括：20位并行地址信号线ADDRESS[19..0]、16位并行数据线DATA[15..0]、片选信号接口CE、读使能接口OE、写使能接口WE、低八位数据控制接口LB、高八位数据控制接口UB、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
6.根据权利要求2所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述无线通信模块(5)包括WiFi模块和4G模块。
7.根据权利要求6所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述WiFi模块采用ESP12EDevkit，其外围接口包括：TXD、RXD、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
8.根据权利要求6所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述4G模块采用ME909s-821 Mini PCle，其外围接口包括：TXD、RXD、供电端VCC和GND；其VCC端与低压差线性稳压器的VCC端连接，GND端与低压差线性稳压器的GND端连接。
9.根据权利要求1所述的多功能的小学生书包，其特征在于，所述书包本体、背带、包盖和手提带的表层材料为PVC。
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