CN220290343U - 一种教学实验板控制电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种教学实验板控制电路及装置，一种教学实验板控制电路包括：MCU控制器、电源模块、有线通信模块、无线通信模块、USB模块、红外控制模块、按键模块及显示触控模块；所述电源模块分别与所述MCU控制器、所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述按键模块及所述显示触控模块电连接；所述MCU控制器与所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述控制模块及所述显示触控模块电连接；所述显示触控模块与显示触摸屏电连接。本申请的教学实验板集成了多种功能模块，兼容性强，用户体验高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种教学实验板控制电路及装置。
背景技术
单片机(Microcontroller)是指基于单个芯片集成电路(IC)实现的微型计算机系统。它集成了处理器核心、内存、输入/输出接口和时钟等关键组件，用于控制和执行各种任务和功能。单片机技术广泛应用于各种领域，如嵌入式系统、物联网、自动化、工业控制、医疗设备、消费电子产品等。
单片机教学实验板是为了方便学习和开发单片机相关技术而设计的硬件平台。它提供了一个实验和实践的环境，让学生、爱好者和工程师可以深入了解和掌握单片机的原理、编程和应用。单片机教学实验板提供了一个实践的平台，使学生能够在实际操作中学习单片机的编程和应用。
然而，现有技术中，教学实验板仅仅提供了多个外设接口和扩展插槽，使学生能够连接传感器、显示器、通信模块等外部设备，并进行实验和应用开发，功能较为单一，局限性较大。随着科技的进步，这种教学实验板已经无法满足相关人员的使用需求。因此，发明一种功能多样化的教学实验板是该领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种教学实验板控制电路及装置，本方案中，集成了多种功能模块，兼容性强，用户体验高。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种教学实验板控制电路，包括MCU控制器、电源模块、有线通信模块、无线通信模块、USB模块、红外控制模块、按键模块及显示触控模块；
所述电源模块分别与所述MCU控制器、所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述按键模块及所述显示触控模块电连接；
所述MCU控制器与所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述控制模块及所述显示触控模块电连接；
所述显示触控模块与显示触摸屏电连接。
优选地，所述一种教学实验板控制电路还包括摄像头连接模块；
所述摄像头连接模块与所述电源模块电连接；
所述摄像头连接模块与所述MCU控制器电连接。
优选地，所述一种教学实验板控制电路还包括蜂鸣器模块；
所述蜂鸣器模块与所述电源模块电连接；
所述蜂鸣器模块与所述MCU控制器电连接。
优选地，所述一种教学实验板控制电路还包括编解码模块；
所述编解码模块与所述电源模块电连接；
所述编解码模块与所述MCU控制器电连接。
优选地，所述一种教学实验板控制电路还包括调试模块；
所述调试模块与所述电源模块电连接；
所述调试模块与所述MCU控制器电连接。
优选地，所述有线通信模块包括以太网通信单元、RS232通信单元、RS485通信单元、CAN通信单元中的一种或多种。
优选地，所述无线通信模块包括蓝牙通信单元及WIFI扩展单元。
优选地，所述红外控制模块包括红外发射单元及红外接收单元；
所述红外发射单元分别与所述电源模块及所述MCU控制器电连接；
所述红外接收单元分别与所述电源模块及所述MCU控制器电连接。
优选地，所述一种教学实验板控制电路还包括光强感应模块，所述光强感应模块包括光感单元及模数转换单元；
所述光感单元分别与所述电源模块及所述模数转换单元电连接，所述模数转换单元与所述MCU控制器电连接。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种教学实验板控制装置，包括所述的一种教学实验板控制电路。
本实用新型的一种教学实验板控制电路及装置具有如下有益效果，本实用新型公开的一种教学实验板控制电路包括：MCU控制器、电源模块、有线通信模块、无线通信模块、USB模块、红外控制模块、按键模块及显示触控模块；所述电源模块分别与所述MCU控制器、所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述按键模块及所述显示触控模块电连接；所述MCU控制器与所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述控制模块及所述显示触控模块电连接；所述显示触控模块与显示触摸屏电连接。电源模块用于提供稳定的额定电压输出；有线通信模块及无线通信模块用于实现教学实验板与上位机或外接设备的通信数据传输；USB模块用于实现教学实验板的USB功能扩展；红外控制模块用于实现教学实验板的红外探测功能测试；按键模块用于实现对教学实验板的按键控制，实现人机交互；显示触控模块用于实现对教学实验板的触屏控制及画面显示。因此，本申请的教学实验板集成了多种功能模块，兼容性强，用户体验高。
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，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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附图：
图1是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的结构示意图；
图2是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的结构示意图；
图3是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的摄像头连接模块的电路原理图；
图4是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的蜂鸣器模块的电路原理图；
图5是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的红外发射单元的电路原理图；
图6是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的红外接收单元的电路原理图；
图7是本实用新型较佳实施例的一种教学实验板控制电路的光感单元的电路原理图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种教学实验板控制电路及装置，本方案中，集成了多种功能模块，兼容性强，用户体验高。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请提供的一种教学实验板控制电路的结构示意图，包括MCU控制器1、电源模块2、有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、按键模块7及显示触控模块8；
电源模块2分别与MCU控制器1、有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、按键模块7及显示触控模块8电连接；
MCU控制器1与有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、控制模块及显示触控模块8电连接；
显示触控模块8与显示触摸屏电连接。
现有技术中，教学实验板仅仅提供了多个外设接口和扩展插槽，使学生能够连接传感器、显示器、通信模块等外部设备，并进行实验和应用开发，功能较为单一，局限性较大。随着科技的进步，这种教学实验板已经无法满足相关人员的使用需求。
针对上述缺点，本申请中通过MCU控制器1、电源模块2、有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、按键模块7及显示触控模块8的配合实现了教学实验板的多功能多样化，满足用户的学习需求。
具体地，在本实施例中，电源模块2用于提供稳定的额定电压输出；有线通信模块3及无线通信模块4用于实现教学实验板与上位机或外接设备的通信数据传输；USB模块5用于实现教学实验板的USB功能扩展；红外控制模块6用于实现教学实验板的红外探测功能测试；按键模块7用于实现对教学实验板的按键控制，实现人机交互；显示触控模块8用于实现对教学实验板的触屏控制及画面显示。
具体地，在本实施例中，MCU控制器1的型号设置为N32G457QEL7。可以理解的是，N32G457QEL7提供了丰富的外设接口，包括多个通用输入/输出引脚(GPIO)，UART(串行通信接口)、SPI(串行外设接口)、I2C(串行总线接口)、定时器、PWM(脉宽调制)输出、ADC(模数转换器)等。N32G457QEL7支持多种时钟源，包括内部和外部振荡器。它还具有灵活的电源管理功能，可以实现低功耗操作和快速唤醒。在另一个优选地实施例中，MCU控制器1的型号不作具体限定。
综上，本申请提供了一种教学实验板控制电路，在本方案中，包括MCU控制器1、电源模块2、有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、按键模块7及显示触控模块8；电源模块2分别与MCU控制器1、有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、按键模块7及显示触控模块8电连接；MCU控制器1与有线通信模块3、无线通信模块4、USB模块5、红外控制模块6、控制模块及显示触控模块8电连接；显示触控模块8与显示触摸屏电连接。因此，本申请的教学实验板集成了多种功能模块，兼容性强，用户体验高。
在上述实施例的基础上：
请参照图2，图2为本申请提供的一种教学实验板控制电路的结构示意图。
作为一个优选地实施例，一种教学实验板控制电路还包括摄像头连接模块9；
摄像头连接模块9与电源模块2电连接；
摄像头连接模块9与MCU控制器1电连接。
请参照图3，图3为本申请提供的一种摄像头连接模块的电路原理图。
具体地，在本实施例中，MCU控制器1连接一路DVP接口支持摄像头功能。可以理解的是，MCU控制器1可以连接白色发光二极管对摄像头的拍照功能进行亮度补偿。在此不作具体限定。
作为一个优选地实施例，一种教学实验板控制电路还包括蜂鸣器模块10；
蜂鸣器模块10与电源模块2电连接；
蜂鸣器模块10与MCU控制器1电连接。
请参照图4，图4为本申请提供的一种蜂鸣器模块的电路原理图。
具体地，在本实施例中，蜂鸣器模块10用于在教学实验板处理电量低、连接异常等状况时进行蜂鸣报警输出。
作为一个优选地实施例，一种教学实验板控制电路还包括编解码模块11；
编解码模块11与电源模块2电连接；
编解码模块11与MCU控制器1电连接。
具体地，编解码模块11用于处理音频信号的编码和解码，将模拟音频信号转换为数字音频数据，以便通过数字通信链路进行传输。同时，在接收端，编解码模块11可以将接收到的数字音频信号解码为模拟音频信号，以供用户听取。
具体地，编解码模块11可以与单片机的存储器(如Flash存储器或SD卡)结合使用，实现录音和播放功能；编解码模块11将音频信号从麦克风输入进行编码并存储，在需要时解码并通过扬声器进行播放。
具体地，在本实施例中，编解码模块11的芯片型号设置为HI3510。在另一个优选地实施例中，编解码模块11的芯片型号不作具体限定。
作为一个优选地实施例，一种教学实验板控制电路还包括调试模块12；
调试模块12与电源模块2电连接；
调试模块12与MCU控制器1电连接。
具体地，在本实施例中，通过国民技术通用MCU在线下载仿真工具进行系统调试。
作为一个优选地实施例，有线通信模块3包括以太网通信单元、RS232通信单元、RS485通信单元、CAN通信单元中的一种或多种。
具体地，在本实施例中，单片机通过以太网通信单元可以连接到局域网或互联网，并与其他设备进行数据通信，从而用于传输各种类型的数据，包括传感器数据、控制指令、文件传输等。另外，单片机可以接收来自远程设备或计算机的控制指令，实现远程控制功能。以太网通信单元还可以用于单片机的远程固件更新。通过网络连接，可以将新的固件或软件更新传输到单片机中，使其具备新的功能或修复已知的问题。
作为一个优选地实施例，无线通信模块4包括蓝牙通信单元及WIFI扩展单元。
具体地，在本实施例中，蓝牙通信单元或WIFI扩展单元用于实现教学实验板与上位机或外接设备的无线连接，蓝牙通信单元或WIFI扩展单元可以用现有技术的芯片来实现，在此不作具体限定。
请参照图5，图5为本申请提供的一种红外发射单元的电路原理图。
请参照图6，图6为本申请提供的一种红外接收单元的电路原理图。
作为一个优选地实施例，红外控制模块6包括红外发射单元及红外接收单元；
红外发射单元分别与电源模块2及MCU控制器1电连接；
红外接收单元分别与电源模块2及MCU控制器1电连接。
具体地，在本实施例中，红外发射单元及红外接收单元用于配合作用实现对遥控红外信号的发射接收。
请参照图7，图7为本申请提供的一种光感单元的电路原理图。
作为一个优选地实施例，一种教学实验板控制电路还包括光强感应模块13，光强感应模块13包括光感单元及模数转换单元；
光感单元分别与电源模块2及模数转换单元电连接，模数转换单元与MCU控制器1电连接。
具体地，光强感应模块13通过LDR光敏电阻实现，LDR光敏电阻由半导体材料制成，电阻值与周围光照强度呈负相关。当光照较强时，LDR的电阻值较低；而当光照较弱时，LDR的电阻值较高。在本实施例中，LDR光敏电阻连接到模数转换单元进行转换，将测量光照强度转换为数字信号，单片机通过光照强度实现对显示屏幕的亮度控制。
本申请还提供了一种教学实验板控制装置，包括所述的一种教学实验板控制电路。
对于本申请提供的一种教学实验板控制电路的介绍，请参照上述实施例，本申请此处不再赘述。
需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种教学实验板控制电路，其特征在于，包括MCU控制器、电源模块、有线通信模块、无线通信模块、USB模块、红外控制模块、按键模块及显示触控模块；
所述电源模块分别与所述MCU控制器、所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述按键模块及所述显示触控模块电连接；
所述MCU控制器与所述有线通信模块、所述无线通信模块、所述USB模块、所述红外控制模块、所述控制模块及所述显示触控模块电连接；
所述显示触控模块与显示触摸屏电连接。
2.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述一种教学实验板控制电路还包括摄像头连接模块；
所述摄像头连接模块与所述电源模块电连接；
所述摄像头连接模块与所述MCU控制器电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述一种教学实验板控制电路还包括蜂鸣器模块；
所述蜂鸣器模块与所述电源模块电连接；
所述蜂鸣器模块与所述MCU控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述一种教学实验板控制电路还包括编解码模块；
所述编解码模块与所述电源模块电连接；
所述编解码模块与所述MCU控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述一种教学实验板控制电路还包括调试模块；
所述调试模块与所述电源模块电连接；
所述调试模块与所述MCU控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述有线通信模块包括以太网通信单元、RS232通信单元、RS485通信单元、CAN通信单元中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述无线通信模块包括蓝牙通信单元及WIFI扩展单元。
8.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述红外控制模块包括红外发射单元及红外接收单元；
所述红外发射单元分别与所述电源模块及所述MCU控制器电连接；
所述红外接收单元分别与所述电源模块及所述MCU控制器电连接。
9.根据权利要求1所述的一种教学实验板控制电路，其特征在于，所述一种教学实验板控制电路还包括光强感应模块，所述光强感应模块包括光感单元及模数转换单元；
所述光感单元分别与所述电源模块及所述模数转换单元电连接，所述模数转换单元与所述MCU控制器电连接。
10.一种教学实验板控制装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的一种教学实验板控制电路。
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