电子模块化教学装置及其拼接方法与流程

本发明涉及教学器件领域，尤其涉及一种电子模块化教学装置及其拼接方法。

背景技术：

现有的电子设备各式各样，高度集成化的一体式结构对电子设备稳定及用户体验有较大提高。但是，在教育教学领域，这种设计使得学生无法真正了解学习电子设备中各电子元器件的功能及其连接关系，同时，在初级电子教育教学中，完全以独立地电子元器件入手学习则显得枯燥、复杂。

现有技术中，市场上已有的诸如电子插件板这一类产品，功能单一，连接方式固定，只能作为器件认知使用，难以满足学生的拓展学习使用，限制了学生的创新思维。特别是在创客创意学习中，这一类产品更是难以满足创客创意作品的搭建及拓展延伸。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电子模块化教学装置及其拼接方法，旨在满足客户对电子模块化教学装置的多样性功能要求，方便学生的拓展学习。

为实现上述目的，本发明提供的一种电子模块化教学装置，所述电子模块化教学装置包括电源模块和多个功能模块，多个功能模块之间可自由组装，并按预设连接关系实现对应的功能，其中，多个所述功能模块至少包括输入模块、控制模块和输出模块，所述控制模块包括输入接口和输出接口，所述输入模块与所述输入接口电连接，所述输出模块与所述输出接口电连接。

优选地，所述输入模块包括声音传感器、火焰传感器、温度传感器、触摸按键、拨动开关和电位器中的至少一种。

优选地，所述控制模块包括拨动开关和复位开关，所述拨动开关用于在所述控制模块的程序执行时停止程序执行，所述复位开关用于重新上传程序并在上传完成后执行所述程序。

优选地，所述控制模块包括可编程主控模块、逻辑模块和去编程功能模块中的至少一种。

优选地，所述控制模块包括依次连接的电源接口、降压单元和供电单元，所述电源模块与所述电源接口连接，所述降压单元连接所述供电单元，所述供电单元连接其他与所述控制模块连接的功能模块。

优选地，所述电源模块输出9V直流电，所述供电单元输出5V直流电。

优选地，所述输出模块包括LED灯组、马达、LED点阵模块、音响和蜂鸣器中的至少一种。

优选地，多个所述功能模块之间通过pin接口或Micro-USB接口进行连接。

为实现上述目的，本发明还提供一种上述电子模块化教学装置的拼接方法，包括如下步骤：

从多个功能模块中筛选出待拼接的功能模块；

多个待拼接的所述功能模块按预设规则进行排列和连接。

优选地，在所述多个待拼接的所述功能模块按预设规则进行排列和连接之前还包括：

测试待拼接的所述功能模块是否正常。

本发明实施例中，电子模块化教学装置包括电源模块和多个功能模块，多个功能模块之间可自由组装，并按预设连接关系实现对应的功能，其中，多个所述功能模块至少包括输入模块、控制模块和输出模块，所述控制模块包括输入接口和输出接口，所述输入模块与所述输入接口电连接，所述输出模块与所述输出接口电连接。学生可以按照自己创意的方案自由组装所需要的功能模块最后拼接完成创意作品，满足了客户的多样性功能要求，方便学生的拓展学习。

附图说明

图1为本发明电子模块化教学装置一实施例的功能模块示意图；

图2为图1中控制模块的结构示意图；

图3为本发明电子模块化教学装置另一实施例的功能模块示意图；

图4为图3中控制模块的结构示意图；

图5为本发明电子模块化教学装置的拼接方法第一实施例的流程示意图；

图6为本发明电子模块化教学装置的拼接方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种电子模块化教学装置。

请参照图1，在本发明一实施例中，该电子模块化教学装置100包括电源模块10和多个功能模块，多个功能模块之间可自由组装，并按预设连接关系实现对应的功能，其中，多个所述功能模块至少包括输入模块20、控制模块30和输出模块40，所述控制模块30包括输入接口和输出接口，所述输入模块20与所述输入接口电连接，所述输出模块30与所述输出接口电连接。

本发明实施例应用于中小学创意教育中，通过学生在多种多样的功能模块群中选择不同的功能模块进行排列和连接，最后实现出与设计者设想相一致的功能。

本实施例中，功能模块可以是为实现指定功能而录入程序模块，也可以是某种特定功能的器件，各功能模块之间兼容，直接连接后即可使用。各功能模块根据自身的功能特点，接口数量各不相同，例如，输入模块为装置提供某种信息，仅需单接口发送给控制模块即可，而控制模块30可以与多个输入模块20和输出模块40连接，从而具备多个接口。本实施例中的电源模块10包括但不限于市电、发电机、电池、移动电源、电脑。

现以通过所述电子模块化教学装置100自制电子琴为例进行说明，将多个按键模块分别作为所述输入模块与所述控制模块的输入接口电连接，将多个发声不同音调的扬声器分别作为所述输出模块与所述控制模块的输出接口电连接，并与所述按键模块一一对应，所述控制模块在所述按键模块按下时，控制与其对应的所述扬声器发声，从而实现电子琴的功能。

本发明实施例中，电子模块化教学装置包括电源模块和多个功能模块，多个功能模块之间可自由组装，并按预设连接关系实现对应的功能，其中，多个所述功能模块至少包括输入模块、控制模块和输出模块，所述控制模块包括输入接口和输出接口，所述输入模块与所述输入接口电连接，所述输出模块与所述输出接口电连接。学生可以按照自己创意的方案自由组装所需要的功能模块最后拼接完成创意作品，满足了客户的多样性功能要求，方便学生的拓展学习。

优选地，所述输入模块20包括声音传感器、火焰传感器、温度传感器、触摸按键、拨动开关和电位器中的至少一种。

所述输入模块20作为传感器时，能够探测和采集外界环境的模拟信号，为学生作出利用外界环境的作品提供了便利，具体包括声音传感器、火焰传感器和温度传感器。所述输入模块20作为触摸按键，能够获取到设计者对的控制命令。所述输入模块20作为拨动开关或电位器，用户根据需求改变所述拨动开关或电位器的状态。所述输入模块20将探测到的数字/模拟信号传送至与之连接的下一功能模块。

进一步地，所述输出模块40包括LED灯组、马达、LED点阵模块、音响和蜂鸣器中的至少一种。

优选地，请参阅图2，所述控制模块30包括拨动开关31和复位开关33，所述拨动开关31用于在所述控制模块30的程序执行时停止程序执行，所述复位开关33用于重新上传程序并在上传完成后执行所述程序。

在所述控制模块30程序运行故障时，拨动所述拨动开关31，切断所述控制模块30与所述电源模块10的电路连接，从而实现关闭所述控制模块30的程序执行。

在程序运行故障时，或在完成一项工作后，需进行新的工作时，用户按下所述复位开关33，所述控制模块30重新上传程序，并在上传完成后重新执行所述程序。

本实施例中，通过在所述控制模块30上设置拨动开关31和复位开关33，使得在所述控制模块30异常时，无需在通过软件方面进行操作，可以直接通过所述拨动开关31和所述复位开关33来进行操作。

优选地，所述控制模块30包括可编程主控模块、逻辑模块和去编程功能模块中的至少一种。

本实施例中，所述可编程主控模块包括多个数字输入/输出接口，用于进行数字量的传输；多个模拟输入/输出接口，用于进行模拟量的传输；总线输入/输出接口，用于进行总线数据的传输；9V的直流供电接口。用户能够对所述可编程主控模块进行编程和改进，得到用户自定义的功能模块。

所述逻辑模块包括与、或和非等模块，包括多个连接端口，其中至少包括输入、输出和供电接口。

所述去编程功能模块包括多个连接端口、数字输入/输出端口、模拟输入/输出端口和供电端口。多个连接端口只能进行简单的输入、输出控制，但是可以通过连接分支模块来无限地拓展端口满足教学编程的需要。

本实施例中，用户可以通过所述可编程主控模块编码自己想要的程序功能，为学员提供了学习编码的途径，拓宽了教学的方式，通过逻辑模块与所述去编程功能模块的无限搭配组合，使学员通过自己的创意在已有的模块搭建出自己想要的功能，方便了学员锻炼自身的逻辑推理能力。

优选地，请参阅图3和图4，所述控制模块30包括依次连接的电源接口35、降压单元37和供电单元39，所述电源模块10与所述电源接口35连接，所述降压单元37将所述电源模块10的电压降低后供所述供电单元39为与所述控制模块30连接的功能模块供电。

本实施例中，所述电源模块10仅与所述控制模块30连接，所述控制模块30在接收到电能后进行处理后，再将处理后的所述电能供给与之连接的其他功能模块。具体的，所述控制模块30包括依次连接的电源接口35、降压单元37和供电单元39，所述电源模块10发出的电能通过所述电源接口35进入所述降压单元37中，所述降压单元37对所述电能进行降压后发给所述供电单元39，所述供电单元39与其他功能模块的供电接口相连接，并将降压后的所述电能供给其他的所述功能模块。

进一步地，所述电源模块10输出9V直流电，所述供电单元39输出5V直流电。

优选地，多个所述功能模块之间通过pin接口或Micro-USB接口进行连接。

本实施例中，最优方案为Micro-USB接口，Micro-USB连接器比标准USB和Mini-USB连接器更小，节省空间，具有高达10000次的插拔寿命和强度，盲插结构设计。Micro-USB标准支持目前USB的OTG功能，即在没有主机(例如个人电脑)的情况下，便携设备之间可直接实现数据传输，兼容USB1.1(低速:1.5Mb/s,全速:12Mb/s)和USB 2.0(高速:480Mb/s)，同时提供数据传输和充电，特别适用于高速(HS)或更高速率的数据传输，是连接小型设备的最佳选择。同时也能为车载提供方便，只需要USB车载充电器，再加Micro-USB数据线进行手机应急充电。并且在高档车上面直接有5V输出接口接上Micro-USB线为手机充电。Micro-USB通用性广，使用方便。

另外，本发明还提供一种电子模块化教学装置的拼接方法。

请参阅图5，所述电子模块化教学装置的拼接方法的一实施例中，包括如下步骤：

步骤S10，从多个功能模块中筛选出待拼接的功能模块；

本发明实施例应用于中小学创意教育中，通过学生在多种多样的功能模块群中选择不同的功能模块进行排列和连接，最后实现出指定的功能。

本实施例中，功能模块可以是为实现指定功能而录入程序模块，也可以是某种特定功能的器件，各功能模块之间兼容，直接连接后即可使用。各功能模块根据自身的功能特定，接口数量各不相同。目前，配套的功能模块多达100多种，每个模块之间连接后产生不同的功能。用户还能够通过功能模块中的可编程主控模块按照自己的想法进行编程，得到想要的功能模块。

步骤S20，多个待拼接的所述功能模块按预设规则进行排列和连接。

多个待拼接的所述功能模块根据用户的推理关系排列和连接，其中连接的方式可以是pin接口或Micro-USB接口。优选为Micro-USB接口，Micro-USB连接器比标准USB和Mini-USB连接器更小，节省空间，具有高达10000次的插拔寿命和强度，盲插结构设计。Micro-USB标准支持目前USB的OTG功能，即在没有主机(例如个人电脑)的情况下，便携设备之间可直接实现数据传输，兼容USB1.1(低速:1.5Mb/s,全速:12Mb/s)和USB 2.0(高速:480Mb/s)，同时提供数据传输和充电，特别适用于高速(HS)或更高速率的数据传输，是连接小型设备的最佳选择。同时也能为车载提供方便，只需要USB车载充电器，再加Micro-USB数据线进行手机应急充电。并且在高档车上面直接有5V输出接口接上Micro-USB线为手机充电。Micro-USB通用性广，使用方便。

本实施例中，根据用户的需要，一个功能模块可连接多个功能模块，便于用户创新的扩展实现。

本发明实施例中，电子模块化教学装置包括种类繁多的功能模块，多个功能模块之间可自由组装，并按预设连接关系实现对应的功能。学生可以按照自己创意的方案选择对应的功能模块，并自由组装所需要的功能模块最后拼接完成创意作品，满足了客户的多样性功能要求，方便学生的拓展学习。

进一步地，请参阅图6，基于本发明电子模块化教学装置的拼接方法的第一实施例，在本发明电子模块化教学装置的拼接方法第二实施例中，所述S20之前还包括：

步骤S30，测试待拼接的所述功能模块是否正常。

测试方法可以是逐个测试，也可以是组合测试，例如，多个可串联的所述功能模块串联后检测两端的电压/电流，若正常，则串联其中的全部所述功能模块均正常。

本实施例中，对筛选出的待拼接的所述功能模块进行测试，以防止在器件长期的使用过程中出现了模块的损坏，但是在之前并没有区分出来，避免最后排列连接后，因其中某个功能模块异常而影响用户所设计的功能无法实现，节约了之后排查故障原因的时间。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。