一种教学用实验小车的电路板组合的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种教学用实验小车的电路板组合，包括一个主控电路板和多个外围电路板，主控电路板和多个外围电路板均安装在教学用实验小车的车体上；主控电路板上设置有无线收发器和数据存储单元；多个外围电路板分别为第一外围电路板、第二外围电路板、第三外围电路板和第四外围电路板，第一外围电路板上设置有电机驱动电路模块，第二外围电路板上设置有视频采集装置，第三外围电路板上设置有姿态检测单元，第四外围电路板设置有显示单元；无线收发器为RT5350模块。本实用新型电路简单、设计合理且接线方便、使用效果好，能调动学生的动手积极性，适宜学生动手操作，并且实验内容较多，能有效提高学生硬件电路连接的动手能力。
【专利说明】一种教学用实验小车的电路板组合
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电路板组合，尤其是涉及一种教学用实验小车的电路板组口 O
【背景技术】
[0002]随着嵌入式技术已成为目前信息产业最热门的技术之一，许多高校开设的嵌入式实验也越来越复杂，并且相关部门和高校也举办了与嵌入式电子设计相关的各种比赛。传统的嵌入式实验平台价格昂贵，形式单一，不能很好地调动学生的动手积极性，并且教学效果较差。而现有的模块化嵌入式实训装置均为针对单一的小模块电路的实训教学，所能够提供的实验内容也比较有限，且不能让学生全面体会到嵌入式产品的设计原理和制作过程。目前，市场上还没有基于实验小车的嵌入式实验平台，通过该实验小车能很好地调动学生的动手积极性。并且，现如今缺少一种电路简单、设计合理且接线方便、使用效果好的教学用实验小车的电路板组合，能调动学生的动手积极性，适宜学生动手操作，并且实验内容较多，能有效提高学生硬件电路连接的动手能力。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种教学用实验小车的电路板组合，其电路简单、设计合理且接线方便、使用效果好，能调动学生的动手积极性，适宜学生动手操作，并且实验内容较多，能有效提高学生硬件电路连接的动手能力。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:包括一个主控电路板和多个外围电路板，所述主控电路板和多个所述外围电路板均安装在教学用实验小车的车体上；所述主控电路板上设置有无线收发器和与无线收发器连接的数据存储单元；多个所述外围电路板分别为第一外围电路板、第二外围电路板、第三外围电路板和第四外围电路板，所述第一外围电路板上设置有电机驱动电路模块，所述第二外围电路板上设置有视频采集装置，所述第三外围电路板上设置有姿态检测单元，所述第四外围电路板设置有显示单元；所述无线收发器为无线WIFI模块，且所述无线WIFI模块为RT5350模块；所述电机驱动电路模块通过GP1接口与所述RT5350模块连接，所述视频采集装置为USB摄像头且其通过USB接口与所述RT5350模块连接，所述姿态检测单元为九轴姿态测量单元且其通过I2C总线接口与所述RT5350模块连接，所述显示单元通过SPI接口与所述RT5350模块连接。
[0005]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述车体上设置有多个分别供所述主控电路板和所述外围电路板插装的电路板插槽。
[0006]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述九轴姿态测量单元为GY-80模块。
[0007]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述车体上安装有行走驱动电机和舵机，所述行走驱动电机和舵机均与电机驱动电路模块连接；所述第二外围电路板安装在舵机上。
[0008]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述电机驱动电路模块包括双H桥直流电机驱动芯片与所述双H桥直流电机驱动芯片连接的直流电机驱动电路，所述双H桥直流电机驱动芯片通过GP1接口与RT5350模块连接，所述行走驱动电机和舵机均与所述直流电机驱动电路连接。
[0009]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述车体上安装有一根主动轮轴和一根与所述主动轮轴呈平行布设的从动轮轴，所述主动轮轴和所述从动轮轴的左右两端均安装有行走轮；所述行走驱动电机的数量为两个，两个所述行走驱动电机均与所述主动轮轴进行传动连接，两个所述行走驱动电机分别为安装在车体左右两侧的左电机和右电机；所述直流电机驱动电路包括对所述左电机进行驱动的左电机驱动电路、对所述右电机进行驱动的右电机驱动电路和对舵机进行驱动的舵机驱动电路，所述左电机驱动电路与所述左电机连接，所述右电机驱动电路与所述右电机连接，所述舵机驱动电路与舵机连接；
[0010]所述双H桥直流电机驱动芯片包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述第一驱动芯片和第二驱动芯片均为L293D芯片；所述第一驱动芯片的第2引脚、第6引脚、第15引脚和第11引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第一驱动芯片的第3引脚和第7引脚均与所述左电机驱动电路连接，所述第一驱动芯片的第14引脚和第10引脚均与所述右电机驱动电路连接；所述第二驱动芯片的第6引脚和第15引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第二驱动芯片的第7引脚和第14引脚均与所述直流电机驱动电路连接。
[0011]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述数据存储单元包括SDRAM存储器和NAND-flash存储器，所述SDRAM存储器和NAND-flash存储器均与所述RT5350模块连接。
[0012]上述一种教学用实验小车的电路板组合，其特征是:所述显示单元为数码显示模块，且所述数码显示模块为7289 EX BOARD模块。
[0013]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0014]1、结构简单、设计合理且接线方便，主要包括一个主控电路板和多个外围电路板。
[0015]2、主控电路板上设置有RT5350模块、SDRAM存储器和NAND-flash存储器，所采用的多个外围电路板分别为第一外围电路板、第二外围电路板、第三外围电路板和第四外围电路板，第一外围电路板上设置有电机驱动电路模块，第二外围电路板上设置有视频采集装置，第三外围电路板上设置有姿态检测单元，第四外围电路板设置有显示单元。实际接线简便，并且可靠性和灵活性较好，可根据实际需要，选择并增减所采用的外围电路板，因而能调用学生的动手积极性，适宜学生动手操作，并且实验内容较多，能有效提高学生硬件电路连接的动手能力。
[0016]3、所采用的RT5350模块所配置的外围接口丰富，主要包括USB接口、串口、GP1接口、IIC总线和SPI总线，能满足与多个外围电路板的连接需求。
[0017]4、使用效果好，实验内容较多且教学效果佳，采用车体进行实验，且所采用的电路简单且接线方便，因而能有效调动学生兴趣，提高学生的动手能力，解决了传统庞大的实验平台让学生无法下手的不足。同时，通过选择并增减所采用的外围电路板，能完成多种不同的实验。
[0018]5、适用面广，能有效适用至多种类型的教学用实验小车上。
[0019]综上所述，本实用新型电路简单、设计合理且接线方便、使用效果好，能调动学生的动手积极性，适宜学生动手操作，并且实验内容较多，能有效提高学生硬件电路连接的动手能力。
[0020]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0022]图2为本实用新型所采用GY-80模块的电路原理图。
[0023]图3为本实用新型所采用双H桥直流电机驱动芯片的电路原理图。
[0024]附图标记说明:
[0025]I 一行走驱动电机；2—舵机；3—无线收发器；
[0026]4 一电机驱动电路模块；5—九轴姿态测量单元；6—显示单元；
[0027]7—USB 摄像头；8—SDRAM 存储器；9—NAND-flash 存储器；
[0028]1—主控电路板。
【具体实施方式】
[0029]如图1所示，本实用新型包括一个主控电路板10和多个外围电路板，所述主控电路板10和多个所述外围电路板均安装在教学用实验小车的车体上。所述主控电路板10上设置有无线收发器3和与无线收发器3连接的数据存储单元。多个所述外围电路板分别为第一外围电路板、第二外围电路板、第三外围电路板和第四外围电路板，所述第一外围电路板上设置有电机驱动电路模块4，所述第二外围电路板上设置有视频采集装置，所述第三外围电路板上设置有姿态检测单元，所述第四外围电路板设置有显示单元6。所述无线收发器3为无线WIFI模块，且所述无线WIFI模块为RT5350模块。所述电机驱动电路模块4通过GP1接口与所述RT5350模块连接，所述视频采集装置为USB摄像头7且其通过USB接口与所述RT5350模块连接，所述姿态检测单元为九轴姿态测量单元5且其通过I2C总线接口与所述RT5350模块连接，所述显示单元6通过SPI接口与所述RT5350模块连接。
[0030]本实施例中，所述车体上设置有多个分别供所述主控电路板10和所述外围电路板插装的电路板插槽。
[0031]实际使用时，所述主控电路板10和所述外围电路板也可以采用其它安装方式，安装在所述车体上。
[0032]所述RT5350模块是一款通用2.4G WiFi模块，配有两个有线网口，一个USB接口、若干个GP1接口、I2C总线、SPI总线等外围接口。实际使用时，所述RT5350模块与上位机之间以无线通信方式进行双向通信，所述上位机为PC机或智能手机。实际使用时，所述智能手机为安装有Android系统的手机。
[0033]本实施例中，所述显示单元6为数码显示模块，且所述数码显示模块为7289 EXBOARD模块。
[0034]本实施例中，所述九轴姿态测量单元5为GY-80模块，所述GY-80模块通过I2C总线接口与RT5350模块连接。
[0035]如图2所示，所述九轴姿态测量单元5包括L3G4200D芯片、ADXL345芯片、HMC5883L芯片和BMP085芯片，L3G4200D芯片用于测量三轴角速度，ADXL345芯片用于测量三轴加速度，HMC5883L芯片用于测量三轴磁场，BMP085芯片用于测量气压和温度。所述L3G4200D芯片的第2引脚分别与HMC5883L芯片的第I引脚、ADXL345芯片的第14引脚和BMP085芯片的第6引脚相接，所述L3G4200D芯片的第3引脚分别与HMC5883L芯片的第16引脚、ADXL345芯片的第13引脚和BMP085芯片的第7引脚相接。所述HMC5883L芯片的第I引脚和第16引脚均与I2C总线接口相接。
[0036]实际接线时，L3G4200D芯片的第1、16和15引脚均接3.3V电压端，L3G4200D芯片的第8、9、10、11、12和13引脚均接地，L3G4200D芯片的第I引脚与第8引脚之间接有电容Cl。L3G4200D芯片的第14引脚分两路，一路经电容C6和电阻Rl后接地，另一路经电容C5后接地。L3G4200D芯片的第4引脚与第5引脚均接VCC电源端。
[0037]所述HMC5883L芯片的第13、4和2引脚均接3.3V电压端，HMC5883L芯片的第2弓丨脚经电容C3后接地，HMC5883L芯片的第8和12引脚之间接有电容C7，HMC5883L芯片的第10引脚经电容C8后接地，HMC5883L芯片的第9和11引脚均接地。所述HMC5883L芯片的第I引脚和第16引脚分别经电阻R2和电阻R3后接3.3V电压端。
[0038]所述ADXL345芯片的第1、6和7引脚均接3.3V电压端，ADXL345芯片的第I弓I脚经电容C2后接地，ADXL345芯片的第2、4、5和12引脚均接地。所述BMP085芯片的第I引脚接地；BMP085芯片的第3引脚分两路，一路经电容C4后接地，另一路接3.3V电压端；BMP085芯片的第4引脚接3.3V电压端。
[0039]本实施例中,所述VCC电源端为+12V电源端。
[0040]本实施例中，所述车体上安装有行走驱动电机I和舵机2，所述行走驱动电机I和舵机2均与电机驱动电路模块4连接。所述第二外围电路板安装在舵机2上。
[0041]本实施例中，所述电机驱动电路模块4包括双H桥直流电机驱动芯片与所述双H桥直流电机驱动芯片连接的直流电机驱动电路，所述双H桥直流电机驱动芯片通过GP1接口与RT5350模块连接，所述行走驱动电机I和舵机2均与所述直流电机驱动电路连接。
[0042]所述车体上安装有一根主动轮轴和一根与所述主动轮轴呈平行布设的从动轮轴，所述主动轮轴和所述从动轮轴的左右两端均安装有行走轮；所述行走驱动电机I的数量为两个，两个所述行走驱动电机I均与所述主动轮轴进行传动连接，两个所述行走驱动电机I分别为安装在车体左右两侧的左电机和右电机。所述直流电机驱动电路包括对所述左电机进行驱动的左电机驱动电路、对所述右电机进行驱动的右电机驱动电路和对舵机2进行驱动的舵机驱动电路，所述左电机驱动电路与所述左电机连接，所述右电机驱动电路与所述右电机连接，所述舵机驱动电路与舵机2连接。
[0043]如图3所示，所述双H桥直流电机驱动芯片包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述第一驱动芯片和第二驱动芯片均为L293D芯片；所述第一驱动芯片的第2引脚、第6引脚、第15引脚和第11引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第一驱动芯片的第3引脚和第7引脚均与所述左电机驱动电路连接，所述第一驱动芯片的第14引脚和第10引脚均与所述右电机驱动电路连接；所述第二驱动芯片的第6引脚和第15引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第二驱动芯片的第7引脚和第14引脚均与所述直流电机驱动电路连接。
[0044]实际接线时，所述电机驱动电路模块4还包括三端稳压芯片LM7805，三端稳压芯片LM7805的Vin引脚与VCC电源端相接，且三端稳压芯片LM7805的Vin引脚分别经电容C9和ClO后接地，三端稳压芯片LM7805的GND引脚接地，三端稳压芯片LM7805的Vout引脚经电容Cll后接地，三端稳压芯片LM7805的Vout引脚为+5V电压端。
[0045]本实施例中，所述USB摄像头为中星微电子有限公司生产的ZC0301Plus PC摄像头。
[0046]本实施例中，所述数据存储单元包括SDRAM存储器8和NAND-flash存储器9，所述SDRAM存储器8和NAND-flash存储器9均与无线收发器3连接。实际使用时，所述SDRAM存储器8和NAND-flash存储器9均作为无线收发器3的存储器。
[0047]本实施例中，所述舵机2为FUTABA-S3003型舵机。实际使用时，由于USB摄像头7安装在舵机2上，因而USB摄像头7能随舵机2同步移动以便获取更大视角的视频信息。
[0048]综上，本实用新型包括一个主控电路板10和多个外围电路板，多个所述外围电路板分别设置有USB摄像头7、GY-80模块、数码显示模块和电机驱动电路模块4，所述主控电路板10上设置有RT5350模块以及分别与RT5350模块相接的SDRAM存储器8和NAND-flash存储器9。因而，实际接线简便，并且可靠性和灵活性较好，可根据实际需要，选择并增减所采用的外围电路板。
[0049]实际使用过程中，所述USB摄像头7用于采集视频信息并将所采集的视频信息同步传送至RT5350模块；所述GY-80模块对当前状态下所述车体的三轴角速度和三轴加速度以及当前环境的磁场、温度和气压进行测量，并将所测量结果同步传送至RT5350模块；所述RT5350模块将摄像头7和GY-80模块所传送信息同步传送至所述上位机。所述上位机接收到所述RT5350模块所传送的信息后，供操作者随时查询并了解所述车体的运行状态；同此同时，所述上位机将对所述车体的控制信息发送至RT5350模块，所述RT5350模块接收到所述上位机发送的控制信息后，通过所述数码显示模块对所接收到的控制信息进行同步显示；之后，操作者通过所述左电机驱动电路、所述右电机驱动电路和所述舵机驱动电路对行走驱动电机I的转向与转速以及舵机2的转向进行调整，其中对行走驱动电机I的转向与转速的调整方式均为常规的直流电机转向与转速调整方式，而对舵机2的转向的调整方式为常规的直流电机转向调整方式。
[0050]另外，实际使用过程中，通过所述数码显示模块对摄像头7和GY-80模块传送至RT5350模块的信息进行同步显示。
[0051]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:包括一个主控电路板(10)和多个外围电路板，所述主控电路板(10)和多个所述外围电路板均安装在教学用实验小车的车体上；所述主控电路板(10)上设置有无线收发器(3)和与无线收发器(3)连接的数据存储单元；多个所述外围电路板分别为第一外围电路板、第二外围电路板、第三外围电路板和第四外围电路板，所述第一外围电路板上设置有电机驱动电路模块(4)，所述第二外围电路板上设置有视频采集装置，所述第三外围电路板上设置有姿态检测单元，所述第四外围电路板设置有显示单元出)；所述无线收发器(3)为无线WIFI模块，且所述无线WIFI模块为RT5350模块；所述电机驱动电路模块(4)通过GP1接口与所述RT5350模块连接，所述视频采集装置为USB摄像头(7)且其通过USB接口与所述RT5350模块连接，所述姿态检测单元为九轴姿态测量单元(5)且其通过I2C总线接口与所述RT5350模块连接，所述显示单元(6)通过SPI接口与所述RT5350模块连接。
2.按照权利要求1所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述车体上设置有多个分别供所述主控电路板(10)和所述外围电路板插装的电路板插槽。
3.按照权利要求1或2所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述九轴姿态测量单元(5)为GY-80模块。
4.按照权利要求1或2所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述车体上安装有行走驱动电机(I)和舵机(2)，所述行走驱动电机(I)和舵机(2)均与电机驱动电路模块(4)连接；所述第二外围电路板安装在舵机(2)上。
5.按照权利要求4所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述电机驱动电路模块(4)包括双H桥直流电机驱动芯片与所述双H桥直流电机驱动芯片连接的直流电机驱动电路，所述双H桥直流电机驱动芯片通过GP1接口与RT5350模块连接，所述行走驱动电机(I)和舵机(2)均与所述直流电机驱动电路连接。
6.按照权利要求5所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述车体上安装有一根主动轮轴和一根与所述主动轮轴呈平行布设的从动轮轴，所述主动轮轴和所述从动轮轴的左右两端均安装有行走轮；所述行走驱动电机(I)的数量为两个，两个所述行走驱动电机(I)均与所述主动轮轴进行传动连接，两个所述行走驱动电机(I)分别为安装在车体左右两侧的左电机和右电机；所述直流电机驱动电路包括对所述左电机进行驱动的左电机驱动电路、对所述右电机进行驱动的右电机驱动电路和对舵机(2)进行驱动的舵机驱动电路，所述左电机驱动电路与所述左电机连接，所述右电机驱动电路与所述右电机连接，所述舵机驱动电路与舵机(2)连接； 所述双H桥直流电机驱动芯片包括第一驱动芯片和第二驱动芯片，所述第一驱动芯片和第二驱动芯片均为L293D芯片；所述第一驱动芯片的第2引脚、第6引脚、第15引脚和第11引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第一驱动芯片的第3引脚和第7引脚均与所述左电机驱动电路连接，所述第一驱动芯片的第14引脚和第10引脚均与所述右电机驱动电路连接；所述第二驱动芯片的第6引脚和第15引脚均通过GP1接口与RT5350模块连接，所述第二驱动芯片的第7引脚和第14引脚均与所述直流电机驱动电路连接。
7.按照权利要求1或2所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述数据存储单元包括SDRAM存储器(8)和NAND-f Iash存储器(9)，所述SDRAM存储器(8)和NAND-flash存储器(9)均与所述RT5350模块连接。
8.按照权利要求1或2所述的一种教学用实验小车的电路板组合，其特征在于:所述显示单元(6)为数码显示模块，且所述数码显示模块为7289 EX BOARD模块。
【文档编号】G09B23/18GK204066541SQ201420428666
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】田红鹏, 冯健, 焦鑫, 范振可 申请人:西安科技大学