一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置的制作方法

本实用新型涉及教学设备技术领域，具体为一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置。

背景技术：

嵌入式系统课程具有自身的特点，它尤其注重学生的理解，在理解的基础上扩展实际操作能力。深入探究嵌入式系统课程实践教学方法将进一步提高嵌入式教育水平，为社会培养更多可用之才。为了提高嵌入式课程的效果，一些行之有效的教学装置显得尤为重要。

通常嵌入式课程的实验环节，是嵌入式课程比较锻炼学生的实践课，学生通过编写程序、编译、下载，最后在实验板上调试，会将理论课堂上的知识通过实践梳理清楚，然而有的学生课堂上学不懂，实践环节依靠学生个人也无法进行下去，非常依赖老师，所以在理论课堂上，需要一套随堂使用的嵌入式教学装置，因此提出一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，具有配置简单，网络灵活性强，可随堂使用，教师把控性能强，理论与实验教学贴合的更加紧密，提高了教学效果的优点，解决了现有技术中理论课堂与实验课堂难以相结合使用，理论课堂上学生学不懂，而在实验课堂上，学生操作太依赖老师，致使学习效率不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，包括教师终端和学生终端，所述教师终端包括PC电脑、串口转接板和ZIGBEE通信模块，PC电脑的RS232接口通过串口线和串口转接板相连，ZIGBEE通信模块安装在串口转接板上；所述学生终端为若干个，若干个学生终端分别记为学生终端2-1、学生终端2-2至学生终端2-n，学生终端包括系统板，系统板上集成有主芯片MCU、LED电路、蜂鸣器电路、液晶显示电路、矩阵键盘电路和ZIGBEE无线模块，LED电路、蜂鸣器电路、液晶显示电路、矩阵键盘电路和ZIGBEE无线模块均与主芯片MCU电连接；

所述LED电路包括发光二极管LED1～发光二极管LED3和电阻R9～电阻 R11，发光二极管LED1～发光二极管LED3的输入端接+5V电源端，发光二极管 LED1的输出端串接电阻R9接地，发光二极管LED2的输出端接电阻R10接主芯片MCU的脚41，发光二极管LED3的输出端接电阻R11接主芯片MCU的脚 54；

所述蜂鸣器电路包括电阻R36、电阻R38、三极管Q1和蜂鸣器K，主芯片 MCU的脚45串接电阻R36接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极串接电阻 R38与三极管Q1的发射极相连并接地，三极管Q1的集电极接到蜂鸣器K的G 端，蜂鸣器K的P端接3.3V电压源上；

所述液晶显示电路包括芯片U1，芯片U1的脚1-脚4依次接主芯片MCU 的脚40、脚39、脚38和脚37，芯片U1的脚5接主芯片MCU的脚7，芯片 U1的脚6-脚8依次接主芯片MCU的脚26-28，芯片U1的脚9-脚13依次接主芯片MCU的脚55-59，芯片U1的脚14和脚15分别接主芯片MCU的脚61和脚62，芯片U1的脚16和脚17分别接主芯片MCU的脚29和脚30，芯片U1 的脚18和脚21分别接主芯片MCU的脚33和脚36，芯片U1的脚23接主芯片 MCU的脚51，芯片U1的脚29接主芯片MCU的脚10，芯片U1的脚30接主芯片MCU的脚11，芯片U1的脚31接主芯片MCU的脚9，芯片U1的脚33 接主芯片MCU的脚2，芯片U1的脚34接主芯片MCU的脚21，芯片U1的脚22和脚26接地，芯片U1的脚24和脚28分别串接电容C9和电容C10接地；

所述矩阵键盘电路包括排线接口P1，排线接口P1的脚1和脚2分别接主芯片MCU的脚61和脚62，排线接口P1的脚3和脚4分别接主芯片MCU的脚 10和脚11，排线接口P1的脚5-脚8分别接主芯片MCU的脚33-脚36，排线接口P1的脚9接地。

优选的，所述主芯片MCU的型号为STM32F。

优选的，所述芯片U1的型号为TFT-LCD。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，老师通过ZIGBEE通信模块向学生终端发送文件，通过ZIGBEE通信模块以及ZIGBEE无线模块可以控制所有学生终端，教师把控性强；学生终端配置简单，增加新设备融入课堂，网络灵活性强；该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置可随堂使用，不需要学生使用电脑，编译软件，下载软件以及下载线，只需要学生打开电源，接收老师发送的程序，根据老师发来的程序，找到对应的电路，利用杜邦线连接到电路所对应的IO口上，结合老师讲解的程序代码和电路，在学生终端上观看实验现象就可以，该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置可以将实验教学搬移至教室，将理论教学和实验教学结合的更紧密，更显教学效果。

附图说明

图1为本实用新型的实验装置框图；

图2为本实用新型的教师终端框图；

图3为本实用新型的学生终端框图；

图4为本实用新型的ZIGBEE组网系统框图；

图5为本实用新型的主芯片MCU结构图；

图6为本实用新型的LED电路图；

图7为本实用新型的液晶显示电路图；

图8为本实用新型的矩阵键盘电路图。

图中：1、教师终端；2、学生终端；3、PC电脑；4、串口转接板；5、ZIGBEE 通信模块；6、系统板；7、主芯片MCU；8、LED电路；9、蜂鸣器电路；10、液晶显示电路；11、矩阵键盘电路；12、ZIGBEE无线模块。

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。

请参阅图1-8，一种基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，包括教师终端1 和学生终端2，教师终端1包括PC电脑3、串口转接板4和ZIGBEE通信模块 5，PC电脑3的RS232接口通过串口线和串口转接板4相连，ZIGBEE通信模块5安装在串口转接板4上；学生终端2为若干个，若干个学生终端2分别记为学生终端2-1、学生终端2-2至学生终端2-n，学生终端2包括系统板6，系统板6上集成有主芯片MCU7、LED电路8、蜂鸣器电路9、液晶显示电路10、矩阵键盘电路11和ZIGBEE无线模块12，LED电路8、蜂鸣器电路9、液晶显示电路10、矩阵键盘电路11和ZIGBEE无线模块12均与主芯片MCU7电连接，主芯片MCU7的型号为STM32F。

LED电路8包括发光二极管LED1～发光二极管LED3和电阻R9～电阻R11，发光二极管LED1～发光二极管LED3的输入端接+5V电源端，发光二极管LED1 的输出端串接电阻R9接地，发光二极管LED2的输出端接电阻R10接主芯片 MCU7的脚41，发光二极管LED3的输出端接电阻R11接主芯片MCU7的脚54。

蜂鸣器电路9包括电阻R36、电阻R38、三极管Q1和蜂鸣器K，主芯片 MCU7的脚45串接电阻R36接到三极管Q1的基极，三极管Q1的基极串接电阻R38与三极管Q1的发射极相连并接地，三极管Q1的集电极接到蜂鸣器K的 G端，蜂鸣器K的P端接3.3V电压源上。

液晶显示电路10包括芯片U1，芯片U1的型号为TFT-LCD，芯片U1的脚 1-脚4依次接主芯片MCU7的脚40、脚39、脚38和脚37，芯片U1的脚5接主芯片MCU7的脚7，芯片U1的脚6-脚8依次接主芯片MCU7的脚26-28，芯片U1的脚9-脚13依次接主芯片MCU7的脚55-59，芯片U1的脚14和脚15 分别接主芯片MCU7的脚61和脚62，芯片U1的脚16和脚17分别接主芯片 MCU7的脚29和脚30，芯片U1的脚18和脚21分别接主芯片MCU7的脚33 和脚36，芯片U1的脚23接主芯片MCU7的脚51，芯片U1的脚29接主芯片 MCU7的脚10，芯片U1的脚30接主芯片MCU7的脚11，芯片U1的脚31接主芯片MCU7的脚9，芯片U1的脚33接主芯片MCU7的脚2，芯片U1的脚 34接主芯片MCU7的脚21，芯片U1的脚22和脚26接地，芯片U1的脚24和脚28分别串接电容C9和电容C10接地。

矩阵键盘电路11包括排线接口P1，排线接口P1的脚1和脚2分别接主芯片MCU7的脚61和脚62，排线接口P1的脚3和脚4分别接主芯片MCU7的脚 10和脚11，排线接口P1的脚5-脚8分别接主芯片MCU7的脚33-脚36，排线接口P1的脚9接地。

该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，将教师终端1的ZIGBEE通信模块5设为ZIGBEE中心节点，所有学生终端2的ZIGBEE无线模块12设为ZIGBEE终端节点，教师终端1发送的BIN的程序文件，设为广播形式发送，便于在同一个ID网络内的学生终端2接收文件。

教师在授课前，将所有待下载的代码工程提前保存成后缀为BIN格式的文件，教师授课过程中，理论知识讲解过程完毕，通过PC电脑3上的串口调试助手软件，发送一个后缀名为BIN的文件，发送过程为：首先学生上电复位，教师终端1发送程序发送开始命令，通过ZIGBEE通信模块5发送出去，接着发送程序代码文件，再发送检验数据包，最后发送结束标志，学生终端2收到程序文件后，自动写程序，并跳转新程序段，学生终端2接收失败或者校验出错，由学生手动复位，等待教师终端1重新发送。

学生终端2接收过程为：ZIGBEE无线模块12接收教师终端1发来的代码信息，然后通过UART通信传送给主芯片MCU7，主芯片MCU7里面运行一个收代码程序，当收到代码后，将代码写入到一段固定起始地址的FLASH空间，代码写完后，转入到新的代码段运行，当教师终端1又发送新代码程序时，学生节点全部手动操作学生终端2的复位按键，则学生终端2又执行代收码程序，这样就预备好以接收新的代码，一直循环使用，直到课程结束。

综上所述：本基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置，老师通过ZIGBEE通信模块5向学生终端2发送文件，通过ZIGBEE通信模块5以及ZIGBEE无线模块12可以控制所有学生终端2，教师把控性强；学生终端2配置简单，增加新设备融入课堂，(新设备即该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置)，网络灵活性强；该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置可随堂使用，不需要学生使用电脑，编译软件，下载软件以及下载线，只需要学生打开电源，接收老师发送的程序，根据老师发来的程序，找到对应的电路，利用杜邦线连接到电路所对应的IO口上，结合老师讲解的程序代码和电路，在学生终端2上观看实验现象就可以，该基于ZIGBEE通信的嵌入式教学装置可以将实验教学搬移至教室，将理论教学和实验教学结合的更紧密，更显教学效果。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。