CN213400096U - 一种新型嵌入式基础教学平台 - Google Patents
一种新型嵌入式基础教学平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213400096U CN213400096U CN202022886022.6U CN202022886022U CN213400096U CN 213400096 U CN213400096 U CN 213400096U CN 202022886022 U CN202022886022 U CN 202022886022U CN 213400096 U CN213400096 U CN 213400096U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- learning
- circuit board
- display screen
- teaching platform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 2
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种新型嵌入式基础教学平台，包括：可拆式实验箱和位于实验箱内部的电路板；电路板在实验箱内部呈11宫格模块化分布，从左到右、从上到下依次为电源模块、数码管模块、最小系统模块、直流电机模块、显示屏模块、步进电机模块、RS232通信模块、WIFI模块、键盘模块、温湿度传感器模块和滑动变阻器模块；最小系统模块、显示屏模块和RS232通信模块通过排针直插的方式与所述电路板连接，其余模块与电路板焊接；本实用新型具有体积小、功能多样、使用灵活、携带方便、易于生产的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及实验教学设备技术领域，特别是涉及一种新型嵌入式基础教学平台。
背景技术
嵌入式技术是一门交叉学科，涉及的内容十分广泛，各大高校均开设了此类的课程，很多学生在学习嵌入式技术的时候，不知道从何入手，因为知识体系非常庞杂，如果没有指导，很可能长时间得不到要领，学习效率很低。因此需要在教学过程中安排高质量的实验课程来配合理论课的教学，只有这样才能使学生更好的学习和掌握相关嵌入式技术，提高动手实践的能力，培养创新精神。现有的实验教学设备直观性差，能耗高，不能满足多门课程的使用，学生无法通过一台设备去尽可能地了解掌握单片机及嵌入式系统的功能，给学生的学习带来了不便，还容易造成教学资源的浪费。基于以上问题，迫切需要提供一种教学直观、实验功能完备的新型嵌入式基础教学平台。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种新型嵌入式基础教学平台，该装置在实验箱内配有丰富的外设资源，既可独立演示，又可整体工作，为学生提供了便利，具有低功耗、低成本、使用灵活、携带方便的特点。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种新型嵌入式基础教学平台，包括：可拆式实验箱和位于所述实验箱内部的电路板；所述电路板在所述实验箱内部呈11宫格模块化分布，从左到右、从上到下依次为电源模块、数码管模块、最小系统模块、直流电机模块、显示屏模块、步进电机模块、RS232通信模块、WIFI模块、键盘模块、温湿度传感器模块和滑动变阻器模块；所述最小系统模块、显示屏模块和RS232通信模块通过排针直插的方式与所述电路板连接，其余模块与所述电路板焊接，所述各模块通过所述电路板与所述最小系统模块电性连接；所述直流电机模块和步进电机模块用于学习单片机定时器的使用；所述数码管模块用于学习SPI通信总线；所述电源模块用于控制实验箱供电电源的通断，并将外界输入电压转化为各模块供电电压；所述最小系统模块用于学习单片机的时钟树和GPIO的使用；所述RS232通信模块用于学习串行通信接口；所述WIFI模块用于学习WIFI通信模块的使用；所述温湿度传感器模块用于学习单总线通信协议，所述滑动变阻器模块用于学习ADC功能。
可选的，所述显示屏模块与所述电路板之间设置有陀螺模块和EEPROM，所述显示屏模块、键盘模块、陀螺模块和EEPROM用于学习I2C通信总线。
可选的，所述最小系统模块采用STM32系列单片机。
可选的，所述RS232通信模块采用MAX3232芯片。
可选的，所述显示屏模块选用型号为JLX240160G的LCD屏幕，所述键盘模块为4*4的键盘构造，采用CH455键盘扫描控制芯片，所述陀螺模块选用MPU6050芯片，所述EEPROM采用AT24C16B芯片。
可选的，所述温湿度传感器模块与所述显示屏模块连接，所述温湿度传感器模块采用DHT21传感器。
可选的，所述WIFI模块采用ESP32芯片。
可选的，所述实验箱为黑色长方体铝框实验箱。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的新型嵌入式基础教学平台，采用主流的STM32嵌入式微控制器，外设资源十分丰富，每个外设模块都有独立的接口且可拆卸，既可独立演示，又可整体工作，彼此互不影响，可以根据各个学校的实际情况，制定合理详细的课时计划，同时每个模块配备单独的实验教程及实例介绍，并提供完善的课程资料，包括课程指导书、课件PPT、课时规划说明文档等，方便学习使用，适用于各种教学实验、课程设计、本科毕业设计、研究生课题和企业产品开发等；通过与在教学中被大量使用的51单片机相比，STM32具有更强的性能，更多的功能，更低的功耗，同时与工程中使用较多的DSP相比，STM32的成本更低，拥有极高的性价比；本实用新型提供的新型嵌入式基础教学平台具有体积小、功能多样、使用灵活、携带方便、易于生产的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型新型嵌入式基础教学平台的外观示意图；
图2为本实用新型新型嵌入式基础教学平台的内部电路板模块示意图；
附图标记说明：1、电源模块；2、最小系统模块；3、RS232通信模块；4、数码管模块；5、显示屏模块；6、温湿度传感器模块；7、WIFI模块；8、直流电机模块；9、滑动变阻器模块；10、键盘模块；11、步进电机模块。
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。
本实用新型的目的是为了提供一种新型嵌入式基础教学平台，该装置在实验箱内配有丰富的外设资源，既可独立演示，又可整体工作，为学生提供了便利，具有低功耗、低成本、使用灵活、携带方便的特点。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型提供的新型嵌入式基础教学平台，如图1至图2所示，包括：可拆式实验箱和位于所述实验箱内部的电路板；所述电路板在所述实验箱内部呈11宫格模块化分布，从左到右、从上到下依次为电源模块1、数码管模块4、最小系统模块2、直流电机模块8、显示屏模块5、步进电机模块11、RS232通信模块3、WIFI模块7、键盘模块10、温湿度传感器模块6和滑动变阻器模块9；所述最小系统模块2、显示屏模块5和RS232通信模块3通过排针直插的方式与所述电路板连接，其余模块与所述电路板焊接，所述各模块通过所述电路板与所述最小系统模块2电性连接；所述新型嵌入式基础教学平台在显示屏模块5与所述电路板之间设置有陀螺模块和EEPROM；
所述显示屏模块5位于所述电路板中央位置，所述显示屏模块5、键盘模块10、陀螺模块和EEPROM的读写共4个模块来学习使用I2C通信总线，所述I2C通信总线具有引脚少，硬件实现简单，可扩展性强的特点，不需要USART、CAN等通讯协议的外部收发设备，在系统内多个集成电路(IC)间被广泛地使用；所述显示屏模块5选用型号为JLX240160G的LCD屏幕，通过I2C通信总线对LCD屏幕进行初始化，并在相应位置显示相应字符，最终显示为“HelloWorld”，使用者在开发过程中，可以根据喜好设计一个图案，做出对应的图案编码数组，即可在LCD屏幕上显示；所述键盘模块10整体为4*4的键盘构造，采用CH455作为键盘扫描控制芯片，通过I2C通信总线对CH455、LCD屏幕进行初始化，并读取CH455输出的数据，一旦有按键按下，则在LCD中按键的对应位置进行显示；所述陀螺模块选用6轴运动处理芯片MPU6050，该芯片内部整合了3轴陀螺仪和3轴加速度传感器，并且支持I2C接口，非常方便的实现姿态解算，通过I2C通信总线对MPU6050进行初始化配置，读取其输出，并通过LCD实时显示位置信息；所述EEPROM的读写实验选用16KB容量、满足IIC通信的AT24C16B芯片，所述EEPROM可以通过电子信号来修改其内容，以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉就能写入，使用更加灵活方便，可以通过读取/写入EEPROM，实现图片的读取与存储；
所述直流电机模块8和步进电机模块11别位于所述显示屏模块5左右两侧；所述直流电机模块8主要用于学习STM32系列单片机Timer(定时器)的使用；Timer分为基本、通用、高级三种，不仅可以用来计时、计数，还可以实现输出比较、输入捕捉等，是使用频率最高的外设之一，实验平台通过所述步进电机模块11和直流电机模块8两个模块来学习使用Timer；步进电机模块11通过配置Timer的频率和脉冲数分别控制步进电机的转速和转动角度，可以通过装置上连接的小旗观察到步进电机转速和转动角度的变化；直流电机模块8通过控制高级定时器的PWM的输出，改变风扇的转速，可以很直观的看到PWM输出的变化；
所述数码管模块4位于所述显示屏模块5上部，用于了解学习SPI(SerialPeripheral Interface，串行外围设备接口)通信总线，它是一种高速全双工的通信总线，被广泛地使用在ADC、LCD等设备与MCU间；实验平台将两片串行移位寄存器74HC595(支持SPI通信)串联，控制数码管的显示；实验例程中STM32芯片的SPI外设采用主模式，74HC595寄存器为从模式，通过向74HC595寄存器写入数据控制数码管的显示；
所述电源模块1位于所述显示屏模块5左上部，用于控制实验箱供电电源的通断，并将外界输入电压转化为各模块供电电压；
所述最小系统模块2位于所述显示屏模块5右上部，用于学习STM32系列单片机的时钟树和GPIO使用；时钟树部分是STM32学习过程中最基础也是最重要的部分，任何功能的实现都离不开正确的RCC配置；GPIO部分实验平台将芯片IO、LED灯与电阻串联，可以通过操作GPIO的输出来控制LED灯的亮灭；
所述RS232通信模块3和WIFI模块7位于所述显示屏模块5左下部，所述RS232通信模块3用于了解学习UASRT串行通信接口，USART在所有单片机中都有集成，是单片机中使用频率最高的通信协议；所述RS232通信模块3采用3MAX3232芯片，实验平台通过所述MAX3232芯片，将单片机的TTL电平转换为RS-232电平，最终以RS232(DB9头)的通信格式输出，实验例程中当按下按键时，单片机向电脑发送对应数字，显示在串口调试助手中，使用串口调试助手向单片机发送数据，在数码管上显示；所述WIFI模块7用于学习WIFI通信模块的使用，WIFI无线通信方式相较于所述SPI、I2C等有线通信，其扩展性更强、适应性更好；实验平台选用型号为集成WIFI功能的微控制器ESP32，该控制器采用两个哈佛结构XTENSA LX6 CPU构成双核系统，非常适合作为物联网产品开发的WIFI微控制器；实验例程中通过UART控制WIFI模块7，完成与其他设备的无线通信；
所述温湿度传感器模块6和所述滑动变阻器模块9位于所述显示屏模块5右下部，所述温湿度传感器模块6用于学习单总线通信协议(1-wire)；它的特点是时钟线和数据线为同一根线，最大的优势为线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护；实验平台选用湿敏电容数字温湿度模块DHT21，其具有专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，是一款含有己校准数字信号输出的温湿度传感器，具备标准的单总线接口；实验例程中按照所述DHT21规定的数据读取步骤读取数据，然后将实时的温湿度信息显示在LCD上；所述滑动变阻器模块9用于学习ADC(模数转换)功能，日常开发中，大多数传感器只是将采集到的信号转换为电信号，而单片机只能处理数字信号，因此需要ADC将电信号转换为数字信号，实验平台将滑动变阻器两端的电压信号通过ADC转化为数字信号，并在数码管上显示，可以通过旋转滑动变阻器，观察电压的变化；
除了以上基础外设的理论教学与实训操作，本实用新型教学平台还包括计算器设计、智能风扇系统、角度测量仪、贪吃蛇小游戏、智能家居等进阶综合应用实训教程，并且配有相应的上位机进行知识扩展与自由发挥，综合应用基础外设的知识，能够完成具有较高复杂程度的综合功能实验。
本实用新型提供的新型嵌入式基础教学平台，采用主流的STM32嵌入式微控制器，外设资源十分丰富，每个外设模块都有独立的接口且可拆卸，既可独立演示，又可整体工作，彼此互不影响，可以根据各个学校的实际情况，制定合理详细的课时计划，同时每个模块配备单独的实验教程及实例介绍，并提供完善的课程资料，包括课程指导书、课件PPT、课时规划说明文档等，方便学习使用，适用于各种教学实验、课程设计、本科毕业设计、研究生课题和企业产品开发等；通过与在教学中被大量使用的51单片机相比，STM32具有更强的性能，更多的功能，更低的功耗，同时与工程中使用较多的DSP相比，STM32的成本更低，拥有极高的性价比；本实用新型提供的新型嵌入式基础教学平台具有体积小、功能多样、使用灵活、携带方便、易于生产的优点。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，包括：可拆式实验箱和位于所述实验箱内部的电路板；所述电路板在所述实验箱内部呈11宫格模块化分布，从左到右、从上到下依次为电源模块(1)、数码管模块(4)、最小系统模块(2)、直流电机模块(8)、显示屏模块(5)、步进电机模块(11)、RS232通信模块(3)、WIFI模块(7)、键盘模块(10)、温湿度传感器模块(6)和滑动变阻器模块(9)；所述最小系统模块(2)、显示屏模块(5)和RS232通信模块(3)通过排针直插的方式与所述电路板连接，其余模块与所述电路板焊接，所述各模块通过所述电路板与所述最小系统模块(2)电性连接；所述直流电机模块(8)和步进电机模块(11)用于学习单片机定时器的使用；所述数码管模块(4)用于学习SPI通信总线；所述电源模块(1)用于控制实验箱供电电源的通断，并将外界输入电压转化为各模块供电电压；所述最小系统模块(2)用于学习单片机的时钟树和GPIO的使用；所述RS232通信模块(3)用于学习串行通信接口；所述WIFI模块(7)用于学习WIFI通信模块的使用；所述温湿度传感器模块(6)用于学习单总线通信协议，所述滑动变阻器模块(9)用于学习ADC功能。
2.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述显示屏模块(5)与所述电路板之间设置有陀螺模块和EEPROM，所述显示屏模块(5)、键盘模块(10)、陀螺模块和EEPROM用于学习I2C通信总线。
3.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述最小系统模块(2)采用STM32系列单片机。
4.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述RS232通信模块(3)采用MAX3232芯片。
5.根据权利要求2所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述显示屏模块(5)选用型号为JLX240160G的LCD屏幕，所述键盘模块(10)为4*4的键盘构造，采用CH455键盘扫描控制芯片，所述陀螺模块选用MPU6050芯片，所述EEPROM采用AT24C16B芯片。
6.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述温湿度传感器模块(6)与所述显示屏模块(5)连接，所述温湿度传感器模块(6)采用DHT21传感器。
7.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述WIFI模块(7)采用ESP32芯片。
8.根据权利要求1所述的新型嵌入式基础教学平台，其特征在于，所述实验箱为黑色长方体铝框实验箱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022886022.6U CN213400096U (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种新型嵌入式基础教学平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022886022.6U CN213400096U (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种新型嵌入式基础教学平台 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213400096U true CN213400096U (zh) | 2021-06-08 |
Family
ID=76196955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022886022.6U Active CN213400096U (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种新型嵌入式基础教学平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213400096U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113658494A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-16 | 浙江理工大学科技与艺术学院 | 一种基于嵌入式开发的实验教学装置 |
-
2020
- 2020-12-03 CN CN202022886022.6U patent/CN213400096U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113658494A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-16 | 浙江理工大学科技与艺术学院 | 一种基于嵌入式开发的实验教学装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102156515A (zh) | 一种强扩展性的嵌入式开发板 | |
| CN201765731U (zh) | 一种开放式、模块化单片机教学及学习实验装置 | |
| CN201194139Y (zh) | 一种智能化的带教育和益智功能的机器人平台 | |
| CN101211516B (zh) | 一种面向嵌入式系统的单片机集成实验平台 | |
| CN201255959Y (zh) | 带空气质量监测、信息公告功能的万年历 | |
| CN213400096U (zh) | 一种新型嵌入式基础教学平台 | |
| CN202473034U (zh) | 多课题模块化电子设计综合创新实训平台 | |
| CN204348194U (zh) | 一种单片机与可编程逻辑器件实验板 | |
| CN201655080U (zh) | 一种嵌入式可扩展教学实验平台设备 | |
| CN202362992U (zh) | 一种单片机开发综合实验箱 | |
| CN203165315U (zh) | 单片机学习实验装置 | |
| CN113760256A (zh) | 非代码类编程方法及使用该编程方法的手持编程装置 | |
| CN200993840Y (zh) | Usb型单片机仿真实验仪 | |
| CN202650370U (zh) | 嵌入式系统设计教学平台 | |
| CN201352395Y (zh) | 可在线编程与调试的单片机实验板 | |
| CN206921354U (zh) | 一种单片机实践教学装置 | |
| CN211455034U (zh) | 一种模块化数电、单片机、eda、sopc一体化实验平台 | |
| CN212208693U (zh) | 一种单片机口袋实验室实验教学开发板 | |
| CN202171892U (zh) | 数字系统设计教学平台 | |
| CN203882503U (zh) | 单片机与组态综合实验系统 | |
| CN208141197U (zh) | 机器人及机器人系统 | |
| CN106710396A (zh) | 一种基于单片机的微控制系统综合实训平台 | |
| CN218481900U (zh) | 一种支持学习实时监控的可扩展物联网教学开发板 | |
| CN201181545Y (zh) | 面向嵌入式系统的单片机集成实验平台 | |
| CN203490882U (zh) | 智能仪表实验教学系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231219 Address after: 1062, floor 1, zone a, No. 1, South anningzhuang back street, Haidian District, Beijing 100085 Patentee after: BEIJING SAISHU TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 209A, Xinghai Building, 16 Yingshun Road, Yinghai Town, Daxing District, Beijing 100076 Patentee before: Beijing Zhiyuan Zhizhen Technology Co.,Ltd. |