CN210428992U - 一种基于单片机的角度试验支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于单片机的角度试验支架，包含支撑架、单片机控制板、圆管、驱动电机、第一传感器与第二传感器；所述支撑架整体呈倒置的T形结构，T形结构的中部为竖直设置的矩形立板，在立板的上端设有若干安装孔；单片机控制板固定在立板的安装孔区域；所述圆管的一端可拆卸连接有转轴，转轴套接轴承并嵌装在立板的下侧，转轴的长度方向与立板平面垂直，圆管绕转轴转动；所述转轴远离圆管的一端还轴连接有转轴齿轮；所述圆管的长度小于矩形立板的长度；本实用新型的有益效果为方便单片机的功能展示，将书本知识的单一教学向解决实际问题转变，提高分析及处理问题的能力。

Description

一种基于单片机的角度试验支架

技术领域

本实用新型涉及教学设施领域，具体涉及一种基于单片机的角度试验支架。

背景技术

现有的单片机教学通常从书本入手，由单片机架构组成，程序指令等逐步深入进行，所涉及的教学器材主要为单片机及接口外设硬件制成的单片机最小系统板，其功能展示通常使用发光LED或液晶屏结合按键输入实现，使同学们容易只关注到单片机程序指令以及单片机最小系统本身，而缺少对单片机系统解决的实际问题的联系；针对现有单片机教学存在的问题：一方面是不能快速直观的体现单片机的功能作用，提高同学们的学习兴趣；另一方面，容易使同学们养成依赖传感器等现成市售产品的习惯，不利于同学们建立合理利用单片机系统解决实际问题的方法观，也不利于高阶的建模学习；为了解决这些问题，有必要进行深入研究。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种基于单片机的角度试验支架，以便于单片机的功能展示，并利于建模学习。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种基于单片机的角度试验支架，包含支撑架、单片机控制板、圆管、驱动电机、第一传感器与第二传感器；

所述支撑架整体呈倒置的T形结构，T形结构的中部为竖直设置的矩形立板，在立板的上端设有若干安装孔；单片机控制板固定在立板的安装孔区域；所述圆管的一端可拆卸连接有转轴，转轴套接轴承并嵌装在立板的下侧，转轴的长度方向与立板平面垂直，圆管绕转轴转动；所述圆管的长度小于矩形立板的长度；所述转轴远离圆管的一端还轴连接有转轴齿轮；在圆管上沿长度方向分别设有第一插孔与第二插孔，其中第一插孔插接有第一传感器，第二插孔插接有第二传感器；

所述单片机控制板包含单片机、第一传感器连接端、第二传感器连接端、触摸显示模块、驱动模块、电机连接端；

其中，第一传感器经第一传感器连接端与单片机的输入电性相连；第二传感器经第二传感器的连接端与单片机的输入电性相连；触摸显示模块与单片机相连；驱动电机经电机连接端与驱动模块的输出相连，驱动模块的输入与单片机的输出相连。

本实用新型作为功能展示使用时，利用立板上的单片机控制板控制驱动电机，调整驱动电机位置，使得驱动齿轮与转轴齿轮的啮合，以带动圆管按照单片机系统板设定参数旋转，通过圆管的运动形态展示单片机对电机的精确控制；在立板上固定多个单片机系统板，方便学生观察，也便于单片机的接口外设、交互显示、串行通信、传感器连接、算法效果展示等动态实验；在建模时，可结合辅助实验器材，如将反射式光电传感器嵌装在圆管插孔内壁处，从圆管远端放置小球使其由圆管内滚下，通过两个反射式光电传感器的获取时间间隔计算小球速度，结合加速度分量计算获取圆管与水平面的所成夹角。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：既方便功能展示，也将书本知识的单一教学向解决实际问题转变，提高分析及处理问题的能力。

附图说明

图1为实施例中支撑架的结构示意图。

图2为实施例中转轴连接的结构示意图。

图3为实施例中单片机控制板原理逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

一种基于单片机的角度试验支架，包含支撑架、单片机控制板、圆管、驱动电机、第一传感器与第二传感器；其中，支撑架如图1所示：包含底座1；所述底座1整体呈倒置的T形结构，以便于整个支架的稳固放置；T形结构的中部为竖直设置的矩形立板3；在立板3的上端设有若干安装孔4，所述安装孔4包含螺纹孔，即可实现实验装置的外接螺栓螺母连接固定或实验器材的螺纹连接，也可实现卡接固定，方便安装；所述圆管2的一端可拆卸连接有转轴，如图1、图2所示，转轴7套接轴承6并嵌装在立板3的下侧，转轴7的长度方向与立板3平面垂直，圆管2绕转轴7转动；转轴7的一端固定有套接管5，套接管5的内径与圆管2的外径匹配，以使圆管2过盈插接在套接管5中，既方便拆卸更换，也能保持转轴7带动圆管2低速转动；所述转轴7远离圆管2的一端还轴连接有转轴齿轮8，驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与转轴齿轮对应配接；当驱动电机置于底座1倒置T形结构的水平段后，可通过齿轮啮合方式带动转轴转动，一方面简化了传动连接结构，既可实现电动控制，也可手动将驱动齿轮与转轴齿轮脱离啮合，实现手动控制圆管旋转及定位，检测单片机控制板的角度计算是否正确；另一方面，电机与圆管在立板3的两侧，有助于支架的稳定；所述圆管2的长度小于矩形立板3的长度及宽度，便于圆管2在立板3区域内的转动，并增加圆管2末端朝下的角度，以方便加速度的测定与修正；在圆管2上沿长度方向还设有两个插孔9，分别为第一插孔与第二插孔，第一插孔安装第一传感器，第二插孔安装第二传感器；第一传感器、第二传感器包含光电传感器、霍尔传感器、超声波传感器等，以在小球实验中获取触发数据并进而计算其运动速度；在立板3表面设有以转轴为原点，立板宽度方向为横轴的角度刻度和/或沿角度刻度方向设置的长度刻度(图中未画出)，以读取角度、距离等参数，并与单片机控制板计算所得值进行计算；还可以实现测距实验，以检验设计的传感方案精度。

所述底座1还设有挡板11；所述挡板位于立板3的侧下角，与转轴7及圆管2相对；挡板11的一端与底座1底部相接；在底座1底部靠挡板11边缘还设有横条12，以延长挡板11的轨道，限制小球的运动方向；在底座1倒置T形结构的水平段与立板3还设有三角形连接板10，既提高了支架的稳定性，又将落下的小球限制在底座1水平段，便于拿取；所述挡板11靠转轴一侧和/或底座倒置T形结构的水平段还固定有磁性橡胶片，一方面，在小球实验从圆管2远端放入后，能够缓冲小球对挡板11的冲击力，另一方面，磁性橡胶片可以吸引固定带有铁质的轻质物品，如镜子，可以完成激光测距、激光通信等实验，丰富了功能性实验的方法。

如图3所示，所述单片机控制板包含单片机、第一传感器连接端、第二传感器连接端、触摸显示模块、驱动模块、电机连接端；

其中，第一传感器经第一传感器连接端与单片机的输入电性相连；第二传感器经第二传感器的连接端与单片机的输入电性相连；通过第一传感器连接端、第二传感器连接端可方便更换不同类型的传感器，熟悉不同传感器的回传参数；触摸显示模块与单片机相连；驱动电机经电机连接端与驱动模块的输出相连，驱动模块的输入与单片机的输出相连；通过切换不同的驱动电机，能够了解在同样驱动力情况下，不同的功率电机其反应动作，了解驱动的意义与驱动不足的影响。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：包含支撑架、单片机控制板、圆管、驱动电机、第一传感器与第二传感器；

所述支撑架整体呈倒置的T形结构，T形结构的中部为竖直设置的矩形立板，在立板的上端设有若干安装孔；单片机控制板固定在立板的安装孔区域；所述圆管的一端可拆卸连接有转轴，转轴套接轴承并嵌装在立板的下侧，转轴的长度方向与立板平面垂直，圆管绕转轴转动；所述转轴远离圆管的一端还轴连接有转轴齿轮；所述圆管的长度小于矩形立板的长度；在圆管上沿长度方向分别设有第一插孔与第二插孔，其中第一插孔插接有第一传感器，第二插孔插接有第二传感器；

所述单片机控制板包含单片机、第一传感器连接端、第二传感器连接端、触摸显示模块、驱动模块、电机连接端；

其中，第一传感器经第一传感器连接端与单片机的输入电性相连；第二传感器经第二传感器的连接端与单片机的输入电性相连；触摸显示模块与单片机相连；驱动电机经电机连接端与驱动模块的输出相连，驱动模块的输入与单片机的输出相连。

2.如权利要求1所述的一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：在立板的侧下角还设有挡板；所述挡板与转轴及圆管相对。

3.如权利要求2所述的一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：所述挡板靠转轴一侧还固定有磁性橡胶片。

4.如权利要求1所述的一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：第一传感器、第二传感器包含霍尔传感器、光电传感器或超声波传感器的其中一种。

5.如权利要求1所述的一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮，驱动齿轮与转轴齿轮对应配接。

6.如权利要求1所述的一种基于单片机的角度试验支架，其特征在于：所述驱动电机包含步进电机或舵机。

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