一种异形开发板套件的制作方法

文档序号:15654340发布日期:2018-10-12 23:38阅读:150来源:国知局

本实用新型属于智能硬件开发领域,具体涉及一种异形开发板套件。



背景技术:

开发板(demoboard)是用来进行嵌入式系统开发的电路板,包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备、数据通路/总线和外部资源接口等一系列硬件组件。开发板一般由嵌入式系统开发者根据开发需求自己订制,也可由用户自行研究设计。开发板是为初学者了解和学习系统的硬件和软件,同时部分开发板也提供的基础集成开发环境和软件源代码和硬件原理图等。常见的开发板有51、ARM、FPGA、DSP开发板。

现有技术中,存在以下几种开发板设计方案:

1、一片式单片机开发板方案

将所有的功能放在一片板子上,通过跳帽选择功能模块进行连接。这种方案主要存在以下缺点:

A、通过跳帽连接意味着,大多数功能只能2选1,不能做到同时使用;

B、板子的面积会随着功能的增加而变大,不方便携带和二次开发。

2、接插式单片机开发板方案

采用排针或母座来进行模块与主板的连接,部分芯片也采用芯片座的方式进行连接。这种方案主要存在以下缺点:

A、排针与母座不适合初学者进行接插,时常会导致错位和损坏等情况的发生;

B、由于芯片的引脚一般过细或过密,初学者接插时常导致引脚断裂等无法弥补的问题发生;

C、无论是排针母座还是芯片座,它的正方向规定都没有统一的标准。这就导致反接、短接等问题的出现,烧毁元器件与模块;

D、接插多种模块之后,本来是矩形的开发板会变得不规整,突出部分特别容易划破皮肤、包装,不适合抓握拿取。

3、专业化开发板方案

将开发板功能集中体现单一领域,如音频处理、图像处理、模式识别、网络通信等。这种方案主要存在以下缺点:

A、功能太过单一集中,只能用于单方面知识的学习或者评估;

B、一般来说这种方案的开发板的技术档次较高,需要不低的入门门槛,无法满足初学者或需要快速搭建demo的人群的需求;

C、一般不允许接插外围模块,可扩展性差;

D、价格高昂,学生或创业初期团队一般负担不起。

4、模块化教育套件方案

目标定位在入门级低端市场,让儿童或青少年通过简单拼接和拖拽代码实现某些简单功能。这种方案主要存在以下缺点:

A、适合儿童或青少年初步了解电子信息知识使用,不适合更加深入的学习和研究;

B、价格高昂,它的商业附加属性价值高于本身用于学习开发的价值太多;

C、采用杜邦线等连接方式,技术上来说大电流无法通过、稳定性差,外观上来说线序杂乱无法分辨每跟线两端具体接了什么。

5、产品化开发板方案

采用机械结构配合开发板的方式,以某种产品为载体来规定开发板的形状、功能和调试方式。这种方案主要存在以下缺点:

A、可开发的内容或产品做了限制,无法将开发板用于其他场合进行 开发;

B、采用了固有的结构安装和调试方式,误导使用者采用特殊的方法进行开发;

C、价格高昂,它的商业附加属性价值高于本身用于学习开发的价值 太多。



技术实现要素:

为克服上述技术缺陷,本实用新型的提供一异形开发板套件。

本实用新型采用以下技术方案:一种异形开发板套件,其特征在于:包括底板、外围模块及系统板;所述底板与系统板通过一MINI PCI-E接口连接;所述底板与外围模块通过PCI-E X1接口连接。

在本实用新型一实施例中,所述底板为异形板,所述异形板包括八边形底板、五边形底板及三角形异形板。

在本实用新型一实施例中,所述底板上设置有可控LED灯模块、Flash存储模块、蜂鸣器、独立按键模块、触摸按键、数码管、OLED显示屏、光敏传感器、温度传感器及编码器模块;上述部件的电源分别通过功能选择模块进行控制。

进一步的,所述功能选择模块为拨码开关。

在本实用新型一实施例中,可控LED灯模块通过限流电阻与MINI PCI-E接口相连接;Flash存储模块通过SPI接口跟MINI PCI-E接口相连接;MINI PCI-E接口通过一三极管与蜂鸣器相连接;独立按键模块与MINI PCI-E接口相连接;触摸按键、数码管、OLED显示屏、温度传感器、编码器分别与MINI PCI-E接口相连接;光敏传感器通过一分压电阻与与MINI PCI-E接口相连接。

在本实用新型一实施例中,所述外围模块包括MQ传感器模块、电机驱动模块、RTC时钟模块、矩阵键盘模块、RS232串口模块、电源下载模块、陀螺仪模块及接口拓展模块。

在本实用新型一实施例中,所述底板边缘设置用于插接外围模块的PCI-E

X1接口。

在本实用新型一实施例中,所述外围模块通过导电触片阵列与PIC-E X1连接器相接插连接;所述导电触片阵列与PIC-E X1连接器为上下对称设计或上下非对称设计。

在本实用新型一实施例中,所述系统板上设置有单片机与基本外围电路;所述单片机为51单片机、STM32单片机或K60单片机。

在本实用新型一实施例中,所述MINI PCI-E连接器与所述PCI-E X1连接器相连接。

与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:

1、采用PCI-E系列接口进行外围模块和核心芯片的接插,防止反插等情况发生,具有稳定性且不易损坏;

2、底板采用八边形、五边形、三角形等异形外观,通过外围接插模块能让整套开发板还原成正方形;更加规整,没有特殊突出边缘;

3、开发板载所有功能可以同时复用的效果;由拨码开关控制,不需要2选1,不需要重新接插;

4、外围模块接插不需要固定位置,多个接口只要能插接就可以使用,让模块接插更加自由;

5、根据需求来接插模块和挑选底板,体积更加灵活;

6、只要是套件内的模块,不需要杜邦线就可以直接接插;

7、模块多样,板载功能丰富,例如OLED液晶屏、触摸按键、陀螺仪、PM2.5传感器等热门技术都有集成,可扩展性强;

8、核心芯片电路板可更换,目前拥有51单片机、STM32单片机、K60单片机等热门单片机核心板供用户更换。可以适应用户不同的学习阶段,伴随着用户的技术能力一起进步升级。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。

一种异形开发板套件,其包括底板、外围模块及系统板;所述底板与系统板通过一MINI PCI-E接口连接;所述底板与外围模块通过PCI-E X1接口连接。

在本实用新型一实施例中,所述底板上设置有可控LED灯模块、Flash存储模块、蜂鸣器、独立按键模块、触摸按键、数码管、OLED显示屏、光敏传感器、温度传感器及编码器模块;上述部件的电源分别通过功能选择模块进行控制。

进一步的,所述功能选择模块为拨码开关。

在本实用新型一实施例中,可控LED灯模块通过限流电阻与MINI PCI-E接口相连接;Flash存储模块通过SPI接口跟MINI PCI-E接口相连接;MINI PCI-E接口通过一三极管与蜂鸣器相连接;独立按键模块与MINI PCI-E接口相连接;触摸按键、数码管、OLED显示屏、温度传感器、编码器分别与MINI PCI-E接口相连接;光敏传感器通过一分压电阻与与MINI PCI-E接口相连接。

在本实用新型一实施例中,所述外围模块包括MQ传感器模块、电机驱动模块、RTC时钟模块、矩阵键盘模块、RS232串口模块、电源下载模块、陀螺仪模块及接口拓展模块。

在本实用新型一实施例中,所述底板边缘设置用于插接外围模块的PCI-E X1接口。通过接插外围模块能让整套开发板还原成正方形。更加规整,没有特殊突出边缘。

在本实用新型一实施例中,所述底板为异形板,所述异形板包括八边形底板、五边形底板及三角形异形板。八边形最多可插8个外围模块,最大长宽为20cm*20cm。五边形最多可插5个外围模块,最大长宽为15cm*15cm。三角形最多可插3个外围模块,最大长宽为10cm*10cm。

本实用新型一实施例的八边形异形开发套件的结构示意图参见图1。

在本实用新型一实施例中,所述外围接插模块通过导电触片阵列与PIC-E X1连接器相接插连接;所述 导电触片阵列与PIC-E X1连接器为上下对称设计。

在本实用新型一实施例中,所述系统板通过导电触片阵列与MINI PCI-E连接器相接插连接;所述导电触片阵列与MINI PCI-E连接器为上下非对称设计。

进一步的,所述MINI PCI-E连接器与所述PCI-E X1连接器相连接。

在本实用新型一实施例中,系统板上设置有单片机与基本外围电路;所述单片机为51单片机、STM32单片机或K60单片机。

在本实用新型一具体实施例中,以底板为八边形为例:底板上固定包含的功能有:8颗可以控制的LED灯、2MB的Flash存储、有源蜂鸣器、四个独立按键、一个触摸按键、4位数码管、OLED显示屏、光敏传感器、温度传感器、编码器;这些功能模块可以通过一个拨码开关控制电源来选择使用与否,底板上的所有功能可以同时使用。外围模块目前有:MQ传感器模块、电机驱动模块、RTC时钟模块、矩阵键盘模块、RS232串口模块、电源/下载模块、陀螺仪模块、接口拓展模块共八种不同功能的模块,后期可以拓展其它的功能模块,比如:GPRS模块、GPS模块、音频模块、外部ADC/DAC模块等,亦可以根据不同使用者的需求来进行模块的定制化。底板采用了MINI PCI-E的接口来和系统板进行连接,支持51、STM32、NXP、飞思卡尔、TI等主流的单片机。该开发底板通过MINI PCI-E接口共引出了42个I/O(包括SPI、IIC、串口、ADC/DAC等功能端口)口,以及7个电源管脚。底板上八个LED灯通过一个限流电阻直接与MINI PCI-E接口的八个端口相连;Flash芯片通过SPI接口(共四个端口)跟连接器进行连接,单片机使用SPI通讯跟Flash芯片进行通讯;连接器的一个端口跟三极管相连接,通过三极管进一步驱动蜂鸣器;四个独立按键分别对应着四个连接器的端口,对应单片机的I/O口和中断管脚;触摸按键直接和连接器的一个端口相连接,通过单片机的内部ADC进行采样;单片机可以通过3个I/O口控制两个74HC595芯片进而驱动一个4位的数码管;OLED屏的像素为128*64,可以通过四个外部电阻的焊接与否来决定OLED屏的通讯方式,底板默认的OLED屏幕的通讯方式为IIC通讯,单片机通过连接器与OLED屏幕连接,通过单片机程序驱动OLED屏幕进行显示;光敏传感器通过一个电阻进行分压,跟连接器的一个端口进行连接,对应单片机的ADC管脚;温度传感器为单线通讯的传感器,与连接器的一个端口进行连接即可,对应着单片机的一个I/O口;编码器为EC11带按键的编码器,需连接到连接器的三个端口,对应单片机的两个中断管脚一个普通I/O口,通过判断不同的电平信号判断编码器的状态。八个边上连接的外部模块实现的方式是从MINI PCI-E连接器上引出11个端口到PIC-E X1连接器上,对应着单片机的普通I/O口、SPI接口、串口、IIC接口、ADC/DAC接口、输入捕捉以及中断等功能管脚,通过单片机的管脚复用功能进行选择不同端口对应的不同的功能。PCI-E X1共36个端口,底板的PCI-E X1端口设计为上下对称设计,设计为 11个单片机端口+7个电源接口(VCC、GND、+5V、3.3V)共18个端口。上下对称的设计可以保证八个边的端口均为11个单片机端口+7个电源端口,而且可以做到各个模块之间位置随便接插均可使用。而且PCI-E X1接口本身具有防反接的结构,这样的话即使是新手也不会出现模块接反导致芯片或者模块烧掉的情况。在本实用新型具体实施例中可以制定统一接口标准协议,只要是套件内的模块,不需要杜邦线就可以直接接插。主要结构示意图参见图1。

以上是本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型技术方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时,均属于本实用新型的保护范围。

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