CN220154918U - 一种模块化开发板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化开发板，包括：底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块；所述处理器模块和所述每个功能应用模块的插针与底板上对应数量的插针座任意插接。本实用新型的技术方案采用了底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块，并通过处理器模块和功能应用模块上的插针与插针座插接的方式，实现处理器模块、功能应用模块和底板均可根据实际应用需求，通过插拔式任意组合，同时接法简单牢固，无需如现有的飞线连接。

Description

一种模块化开发板

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种模块化开发板。

背景技术

目前市场上现有的电子开发板通过io交互的功能应用的处理方式主要有2类。

第一类是开发板把使用较广的功能，如串口、USB、RS232、RS485、发光二极管、按键、继电器、传感器、数码管等尽量多的进行集成，缺点是这种开发板会做的尺寸比较大，每种功能只有1-2个，当需要某些相同类型的多接口的应用场景时，就无法支持，板子上多余的其它功能也被浪费。

第二类是例如arduino和树莓派类似的开发板，板子本身上面只有少量基础功能，更多的功能应用依靠板子上的长排针，通过杜邦线或者外插扩展板来实现，缺点是杜邦线的连接多个外扩模块时，接法复杂且不牢固，而扩展板往往由于直接插在开发板的排针上面，往往只能外扩1-2片，无法应用到需要较多功能的场景。

因此，目前亟需一种能够处理器模块、功能应用模块和底板均可根据实际应用需求，通过插拔式任意组合、按需配置，接法简单、牢固的模块化开发板。

实用新型内容

本实用新型提供了一种模块化开发板，以解决现有技术中模块与模块和底板之间无法根据实际需求进行任意组合或配置的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种模块化开发板，包括：底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块；所述处理器模块和所述每个功能应用模块的插针与底板上对应数量的插针座任意插接。

作为优选方案，所述底板上划分有若干个第一单位网格和一个第二单位网格；其中，所述第一单位网格的尺寸为1*1个单位格子，所述第二单位网格的尺寸为一个或多个单位格子，所述底板均匀划分有若干个单位格子。

作为优选方案，每个第一单位网格的四角均设置有一第一插针座，所述第二单位网格的两侧均设置有一第二插针座。

作为优选方案，所述功能应用模块的尺寸为由一个或多个单位格子组成的大小，所述功能应用模块背面的四角设置有第一插针，所述功能应用模块的第一插针与对应数量的第一插针座任意插接。

作为优选方案，所述处理器模块与所述第二单位网格的大小相同，所述处理器模块背面的两侧设置有第二插针，所述处理器模块的第二插针与所述第二单位网格的第二插针座插接。

作为优选方案，所述底板上每个单位格子仅设置有1个Input/Output端子，所述功能应用模块上的Input/Output端子数量与其由单位格子组成的数量相同。

作为优选方案，所述处理器模块的正面和背面均可焊接有微处理器以及下载电路的电子元器件，所述第二插针与所述微处理器连接，以使所述微处理器的Input/Output端子全部或部分引接至第二插针。

作为优选方案，所述功能应用模块的正面和背面均可焊接有电子元器件，所述底板上还设置有无源被动元器件。

作为优选方案，所述单位格子为边长2-4cm的正方形。

作为优选方案，所述第一插针座为2*2Pin插针座，所述功能应用模块的四角所设置的插针为2*2Pin插针，所述第二插针座为2*19Pin插针座，所述处理器模块的两侧所设置的插针为2*19Pin插针。

相比于现有技术，本实用新型实施例具有如下有益效果：

本实用新型的技术方案采用了底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块，并通过处理器模块和功能应用模块上的插针与插针座插接的方式，实现处理器模块、功能应用模块和底板均可根据实际应用需求，通过插拔式任意组合，同时接法简单牢固，无需如现有的飞线连接。

通过本实用新型的设计真正实现了开发板的按需配置，用户只需要将开发中需要用到的处理器模块和功能应用模块插入到大小合适的单位格子对应插针座上，就可以组成一个完整的、没有多余功能的电路板，大小适合、连接牢固、不用飞线，大大缩短了硬件开发的时间，提高了产品的开发效率。

附图说明

图1为具有16个单位格子的底板平面示意图；

图2为具有16个单位格子的底板立体示意图；

图3为1*1个单位格子的按键功能的功能应用模块的平面示意图；

图4为1*1个单位格子的按键功能的功能应用模块的立体示意图；

图5为1*2个单位格子的数码管功能的功能应用模块的平面示意图；

图6为1*2个单位格子的数码管功能的功能应用模块的立体示意图；

图7为1*3个单位格子的DC-DC电源的功能应用模块的立体示意图；

图8为2*2个单位格子的使用微处理器型号为ESP32的处理器模块的立体示意图；

图9为图1-8中的处理器模块、功能应用模块和底板组合起来时的立体示意图；

其中，说明书附图的附图标记如下：

VCC1：针或针孔定义(3.3V电源)、VCC2：针或针孔定义(12V电源)、GND：针或针孔座定义(接地)、GPIO1：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、GPIO2：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、GPIO3：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、GPIO4：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、GPIO5：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、GPIO6：针或针孔定义(通用输入输出引脚)、01：第一单位网格、02：第二单位网格、1：第一插针(2*2Pin插针)、2：第二插针(2*19Pin插针)、3：微处理器、4：TYPE-C接口、5：第一插针座(2*2Pin插针座)、6：第二插针座(2*19Pin插针座)、7：按键功能模块、8：数码管功能模块、9：电源功能模块、10：处理器模块、11：底板。

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作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。

实施例一

本实用新型实施例提供了一种模块化开发板，包括：底板11、设置在底板11上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块；所述处理器模块和所述每个功能应用模块的插针与对应数量的插针座任意插接。

在本实施例中，请参阅图1和2，其为本实施例中示例性的底板11的结构示意图，由于底板11上设置有若干个插针座，处理器模块和功能应用模块通过插针与对应数量的插针座进行任意插接，只要插针和插针座的数量对应，即可进行插接，无需考虑插接的位置和模块旋转方向，从而实现用户能够在底板11上进行功能应用模块与处理器模块之间的自由组合，实现了开发板的按需配置，同时接法简单牢固，无需进行飞线连接。

作为本实施例的优选方案，所述底板11上划分有若干个第一单位网格01和一个第二单位网格02；其中，所述第一单位网格01的尺寸为1*1个单位格子，所述第二单位网格02的尺寸为一个或多个单位格子，所述底板11均匀划分有若干个单位格子。

在本实施例中，底板11上均匀划分有若干个单位格子，从而通过对单位格子的使用功能性质进行划分，得到若干个第一单位网格01和一个第二单位网格02，第一单位网格01属于功能应用模块插接的区域，第二单位网格02属于处理器模块插接的区域。

作为本实施例的优选方案，每个第一单位网格01的四角均设置有一第一插针1座5，所述第二单位网格02的两侧均设置有一第二插针座6。

作为本实施例的优选方案，所述功能应用模块的尺寸为由一个或多个单位格子组成的大小，所述功能应用模块背面的四角设置有第一插针1，所述功能应用模块的第一插针1与对应数量的第一插针座5任意插接。

需要说明的是，为了实现不同结构大小的功能应用模块能够任意插接入底板11中，每个第一单位网格01的四角均设置的第一插针1座5，能够确保功能应用模块以任意水平旋转的角度、在任意第一单位网格01所属的区域进行插接。

需要说明的是，功能应用模块可以设计成矩形或L型，即通过一个或多个单位格子的组合，结合用户所需要的空间范围等，来确定功能应用模块的具体结构，但每一个功能应用模块的大小均是单位格子大小的整数倍。

作为本实施例的优选方案，所述处理器模块与所述第二单位网格的大小相同，所述处理器模块背面的两侧设置有第二插针2，所述处理器模块的第二插针2与所述第二单位网格02的第二插针座6插接。

需要说明的是，由于处理器模块通常只有一个，因此底板11所设置的一个第二单位网格02不需要处理器模块如同功能应用模块一样任意插接，处理器模块只需要插接至第二单位网格02即可。

进一步地，功能应用模块的尺寸与第二单位网格02的尺寸大小相同。

作为本实施例的优选方案，所述底板11上每个单位格子仅设置有1个Input/Output端子，所述功能应用模块上的Input/Output端子数量与其由单位格子组成的数量相同。

作为本实施例的优选方案，所述处理器模块的正面和背面均可焊接有微处理器以及下载电路的电子元器件，所述第二插针2与所述微处理器连接，以使所述微处理器的Input/Output端子全部或部分引接至第二插针2。

需要说明的是，底板11上每个单位格子仅设置有1个Input/Output端子以及功能应用模块上的Input/Output端子，能够确保功能应用模块上的功能模块输入输出相应功能的信号至底板11，进而传输至处理器模块中或接收处理器模块所发出的信号。

作为本实施例的优选方案，所述功能应用模块的正面和背面均可焊接有电子元器件，所述底板11上还设置有无源被动元器件。

需要说明的是，通过在功能应用模块的正面和背面均可焊接有电子元器件，能够提高一个功能应用模块的电子元器件的单位承载量，提高单个功能应用模块的使用效率。底板11上焊接有无源被动元器件，包括电阻等，能够保护功能应用模块与处理器模块在插接瞬间的电流或电压信号过大的问题。

作为本实施例的优选方案，所述单位格子为边长2-4cm的正方形。

作为本实施例的优选方案，所述第一插针1座5为2*2Pin插针座，所述功能应用模块的四角所设置的插针为2*2Pin插针，所述第二插针2座6为2*19Pin插针座，所述处理器模块的两侧所设置的插针为2*19Pin插针。

实施以上实施例，具有如下效果：

本实用新型的技术方案采用了底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块，并通过处理器模块和功能应用模块上的插针与插针座插接的方式，实现处理器模块、功能应用模块和底板均可根据实际应用需求，通过插拔式任意组合，同时接法简单牢固，无需如现有的飞线连接。

通过本实用新型的设计真正实现了开发板的按需配置，用户只需要将开发中需要用到的处理器模块和功能应用模块插入到大小合适的对应插针座上，就可以组成一个完整的、没有多余功能的电路板，大小适合、连接牢固、不用飞线，大大缩短了硬件开发的时间，提高了产品的开发效率。

实施例二

其为本实用新型实施例提供的一种模块化开发板，包括：底板11以及通过插针座固定于所述底板11上的处理器模块10和功能应用模块。

在本实施例中，通过设置于底板11上的插针座，将处理器模块10和对应所需的功能应用模块插入至插针座之中，从而实现对将处理器模块10和功能应用模块固定于底板11之上，组成一个完整的、没有多余功能的电路板。

作为本实施例的优选方案，所述功能应用模块包括按键功能模块7、数码管功能模块8和电源功能模块9；所述按键功能模块7上设置有按键开关；所述数码管功能模块8上设置有数码管；所述电源功能模块9上设置有电源模组。

作为本实施例的优选方案，所述按键功能模块7的大小为1*1个单位格子，所述数码管功能模块8的大小为1*2个单位格子，所述电源功能模块9的大小为1*3个单位格子。

在本实施例中，优选地，单位格子的大小为2cm*2cm。

所述功能应用模块的四角设置有插针，以使得所述功能应用模块通过第一插针1固定在所述第一单位网格01的第一插针座5上。

作为本实施例的优选方案，所述第一插针座5为2*2Pin插针座，所述功能应用模块的四角所设置的第一插针1为2*2Pin插针。

需要说明的是，功能应用模块是具有单一或混合功能的例如串口、USB、RS-232、RS485、发光二极管、按键输入、光耦输入、继电器输出、三极管输出、传感器输入、数码管、液晶屏、电机驱动、DC-DC电源、RTC时钟输入等通过各种元器件组成的电路板，模块背面的4个角上各焊接一个2*2Pin的第一插针1，用于底板11给模块供电以及通信。每个插针的定义相同，排序不同，在本实施例中，为了更好地进行说明，以按键功能模块7、数码管功能模块8和电源功能模块9为例。

在本实施例中，功能应用模块的正面和背面可焊接元器件，功能应用模块的背面的4个角上各焊接一个2*2Pin的第一插针1，模块上焊接不同的元器件可组成各种不同功能的应用模块，例如设置有按键开关的按键功能模块7、设置有数码管的数码管功能模块8和设置有电源模组的电源功能模块9。

在本实施例中，以设置有按键开关的按键功能模块7作为说明，如图3-4所示，其为一种1*1个单位格子(单元尺寸为2CM*2CM)的按键功能模块7，按键功能模块7的4个角背面各有一个2*2Pin的第一插针1，每一个第一插针1的4个pin具有相同的定义：VCC1、VCC2、GND、GPIO1，但排序不同，按图3所示的排序可见，当按键功能应用模块水平旋转90度、180度、270度时，每个第一插针1的位置和pin定义均能和旋转之前完全吻合。如图3和图4所示，按键功能模块7的4个角的第一插针1均具有相同的GPIO1引脚，因此单个单位格子的功能应用模块仅有1个GPIO。

在本实施例中，以设置有数码管的数码管功能模块8作为说明，如图5-6所示，其为一种1*2个单位格子(单元尺寸为2CM*4CM)的数码管功能应用模块，数码管功能应用模块尺寸为2倍的1*1个单位格子，数码管功能应用模块内部每个1*1个单位格子的插针的位置和pin定义与按键功能应用模块吻合，因此数码管功能应用模块最多可以有8个第一插针1，除了四个角的插针必须保留用于和底板11插拔定位以外，剩余的中间四个插针可以根据实际情况适当删减。如图5所示，由于数码管的尺寸原因，数码管功能应用模块的中间四个插针仅保留了底部的2个，因此数码管功能应用模块一共有6个第一插针1，其中左半边2CM*2CM尺寸中三个插针对应的是GPIO2，右半边2CM*2CM尺寸中三个插针对应的是GPIO3，所以数码管功能应用模块8具有2个GPIO。

在本实施例中，以设置有电源模组的电源功能模块9作为说明，如图7所示，其为1*3个单位格子(单元尺寸为2CM*6CM)的电源功能模块9，电源功能模块9内部每个1*1个单位格子的插针的位置和pin定义与按键功能模块7吻合。可见3倍1*1个单位格子的电源功能模块9具有GPIO4、GPIO5、GPIO6一共3个GPIO。

进一步地，如图5-7所示可知，当1CM*2CM或1CM*3CM的单位格子的功能应用模块不足以放置更多数量、更大尺寸的元器件，或需要更多的GPIO进行交互时，可以将功能应用模块的尺寸以最小单元尺寸(单位格子)的整数倍，如2CM*4CM、2CM*6CM、4CM*4CM等N倍尺寸扩大，对应模块的GPIO的数量也是N个。

所述处理器模块10的两侧设置有第二插针2，以使得所述处理器模块10通过第二插针2固定在所述第二单位网格02的第二插针座6上；所述处理器模块10的大小与所述第二单位网格02的大小相等。

作为本实施例的优选方案，所述处理器模块10和所述第二单位网格02的大小均为2*2个单位格子。

作为本实施例的优选方案，所述第二插针座6为2*19Pin插针座，所述处理器模块10的两侧所设置的第二插针为2*19Pin插针。

在另一优选实施例中，第二插针座6也可以设置为1*18Pin插针座或2*20Pin插针座，具体设置可以根据底板的大小、单位格子的数量和用户的需求进行设置。

作为本实施例的优选方案，所述处理器模块10上设置有型号为ESP32的微处理器3以及与所述微处理器3电连接的Type-C接口4。

在本实施例中，处理器模块10本质上是具有微处理器3的下载电路，处理器模块10的正面和背面可焊接微处理器3和其它元器件，背面的左右两边各焊接一列双排针用来将微处理器3的IO全部或部分引出。

进一步地，处理器模块10的尺寸同样设计成单位格子的整数倍的矩形。如图8所示，其为2*2个单位格子(单元尺寸为4CM*4CM)的处理器模块10，可见处理器模块10的尺寸为4倍的1*1单位格子。处理器模块10上具有微处理器3和第二插针2，微处理器3上的部分或全部GPIO拉到左右两边的第二插针2上，处理器模块10上也设置下载电路，上位机通过TYPE-C接口4给微处理器3烧录程序。

作为优选方案，所述第一单位网格01的大小可以为1*1个单位格子，所述功能应用模块的大小可以为1*1个单位格子、1*2个单位格子、1*3个单位格子、1*4个单位格子或1*5个单位格子等，具体可由用户进行设定。

所述底板11包括若干个第一单位网格01和第二单位网格02，所述第一单位网格01均匀分布于所述底板11的边缘位置，所述第二单位网格02设置于所述底板11的中心位置；每个所述第一单位网格01的四角均设置有第一插针座5，所述第二单位网格02的两侧均设置有第二插针座6。

进一步地，关于底板11上的第一插针座5，为了实现功能应用模块能够任意水平旋转插接至底板上，第一插针座5关于VCC1、VCC2、GND和GPIO的定义也和第一插针1一样，具体位置如图1-2所示，即应用功能模块无论如何水平旋转，第一插针1上VCC1、VCC2、GND和GPIO的管脚，均是对应于第一插针座5上的VCC1、VCC2、GND和GIOP插接位置。

在本实施例中，第一单位网格01用于对应功能应用模块的位置进行插针的插入，第二单位网格02用于对应处理器模块10的位置进行插针的插入。

在本实施例中，如图1-2所示，其为具有16个单位格子的底板11，每个单位格子的尺寸为2CM*2CM，其中处于边缘的12个单位格子用于插入功能应用模块，即对应第一单位网格01；处于中心的四个单位格子用于插入处理器模块10，对应第二单位网格02。每个单位格子具有4个第一插针座5，第一插针座5的相对位置和pin定义与图1所述的插针1完全相同，12个不同的单位格子位置对应12个不同的GPIO。用于插入处理器模块10的4个单位格子的第二单位网格02具有2个第二插针座6，第二插针座6的相对位置和pin定义与图7中的插针2完全相同。第二插针座6引出12个GPIO在电路板上与单位格子上的第一插针座5相连，从而实现第一插针座上的功能应用模块能够将电信号传输至第二插针座上的处理器模块，每个单位格子的插针连接一个不同的GPIO。如果需要变更底板11的格子位数量，可将底板11扩大或缩小，设计出更多种格子位数量的底板11。

在本实施例中，如图9所示，使用时，将处理器模块10插入底板11上的插针座中，将所需用到的应用功能模块(按键功能模块7、数码管功能模块8和电源功能模块9)插入底板11上的插针座中，可见上述各个应用功能模块可以以任意方向插入底板11上的任意格子位中。插好后，编程时只需要知道上述应用功能模块插入的格子位所对应的GPIO，通过插针和插针座转接后连入微处理器3的实际GPIO，即可开始GPIO间的交互工作，而将功能应用模块对应的IO接入至处理器模块中对应的插针座引脚，则是本领域工作人员能够进行实际操作与连接的；通过将直流电源接头插入电源功能模块9中，整板即可开始供电工作。

实施以上实施例，具有如下效果：

本实用新型的技术方案采用了底板以及通过插针座固定于所述底板上的处理器模块和功能应用模块，并通过插针和插针座的方式，使得接法简单牢固，无需如现有的飞线连接，通过本发明的设计真正实现了开发板的按需配置，用户只需要将开发中需要用到的处理器模块和功能应用模块插入到合适大小的第一单位网格区域和/或第二单位网格中，就可以组成一个完整的、没有多余功能的电路板，大小适合、连接牢固、不用飞线，大大缩短了硬件开发的时间，提高了产品的开发效率。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模块化开发板，其特征在于，包括：底板、设置在底板上的若干插针座、设置有插针的处理器模块以及设置有插针的若干功能应用模块；所述处理器模块和所述每个功能应用模块的插针与底板上对应数量的插针座任意插接；

所述底板上划分有若干个第一单位网格和一个第二单位网格；其中，所述第一单位网格的尺寸为1*1个单位格子，所述第二单位网格的尺寸为一个或多个单位格子，所述底板均匀划分有若干个单位格子。

2.如权利要求1所述的一种模块化开发板，其特征在于，每个第一单位网格的四角均设置有一第一插针座，所述第二单位网格的两侧均设置有一第二插针座。

3.如权利要求2所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述功能应用模块的尺寸为由一个或多个单位格子组成的大小，所述功能应用模块背面的四角设置有第一插针，所述功能应用模块的第一插针与对应数量的第一插针座任意插接。

4.如权利要求3所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述底板上每个单位格子仅设置有1个Input/Output端子，所述功能应用模块上的Input/Output端子数量与其由单位格子组成的数量相同。

5.如权利要求2所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述处理器模块与所述第二单位网格的大小相同，所述处理器模块背面的两侧设置有第二插针，所述处理器模块的第二插针与所述第二单位网格的第二插针座插接。

6.如权利要求5所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述处理器模块的正面和背面均可焊接有微处理器以及下载电路的电子元器件，所述第二插针与所述微处理器连接，以使所述微处理器的Input/Output端子全部或部分引接至第二插针。

7.如权利要求6所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述功能应用模块的正面和背面均可焊接有电子元器件，所述底板上还设置有无源被动元器件。

8.如权利要求2-7任意一项所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述单位格子为边长2-4cm的正方形。

9.如权利要求4所述的一种模块化开发板，其特征在于，所述第一插针座为2*2Pin插针座，所述功能应用模块的四角所设置的插针为2*2Pin插针。