电路系统及其开发板结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电路系统及其开发板结构。该开发板结构包括具有标准尺寸的板体及设于所述板体上的电源插接件和连接部；所述板体用于放置电路功能模块；所述电源插接件用于开发板结构之间、开发板结构与电源之间的电气连接，且也与所述电路功能模块电气连接；所述连接部用于开发板结构之间的固定拼接；所述板体为方形，且所述标准尺寸属于以下尺寸集合：{长为mx、宽为ny，m≥1、n≥1且为正整数}，其中x、y为固定长度。该电路系统包括多个设有功能模块的开发板结构，且开发板结构之间可以自由拼接。上述电路系统组装更加灵活。
【专利说明】
电路系统及其开发板结构
技术领域
[0001]本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种开发板结构和基于所述开发板结构的电路系统。
【背景技术】
[0002]在电子电路领域，复杂的系统大多是多个功能模块组成。基于模块化的设计，整个系统可以自由增加、删除或替换功能模块，实现灵活的系统结构。
[0003]嵌入式开发学习板大部分采用单板的形式，由于要满足各种学习者和开发者的需要，往往在单板上集成尽可能多的功能模块，而对于具体的某个用户往往不需要那么多功能模块，对于用户来说必须支付不需要功能的费用，显然造成了非常大的浪费。如果需要使用学习开发板中没有的功能模块，则需要另外购买相应的开发板，没有更新升级能力。如果需要扩展功能模块，则需要在主板和扩展功能模块之间通过焊接电气连线，即麻烦，又不美观。
[0004]目前有部分嵌入式开发学习板采用核心板加底板的设计形式，底板也是集成了尽可能多的功能模块，但是也照样存在单板的浪费问题。扩展性、和升级更新能力也存在单板的缺点。
[0005]目前也有部分嵌入式开发学习板采用以上两种基础上加周边扩展功能板的设计，主板和底板也是集成了尽可能多的功能模块，但是也照样存在单板的浪费问题。虽然主板对外留有扩展接口，但这个接口是对应一种特定功能板，换成其他功能板则不能工作，这个接口仅供用户选择和不选择这项功能板用的，显然这样的扩展性是很差的。而且这样扩展出来的模块，都是横插在主板周边，或者竖插在主板上面，不美观。要扩展、升级更换没有现存接口的功能模块同样存在单板的缺点。
【发明内容】
[0006]基于此，有必要提供一种可以放置各种功能模块的开发板结构，且各开发板结构之间可相互拼接固定及进行电气连接。
[0007]此外，还提供一种基于所述开发板结构的电路系统。
[0008]—种开发板结构，包括具有标准尺寸的板体及设于所述板体上的电源插接件和连接部;所述板体用于放置电路功能模块;所述电源插接件用于开发板结构之间、开发板结构与电源之间的电气连接，且也与所述电路功能模块电气连接;所述连接部用于开发板结构之间的固定拼接；
[0009]所述板体为方形，且所述标准尺寸属于以下尺寸集合:{长为mx、宽为ny，m彡l、n彡I且为正整数}，其中x、y为固定长度。
[0010]在其中一个实施例中，所述电源插接件包括设于所述板体上的插头和插座;所述插头和插座均设于所述板体的其中一对平行边所在的边缘处;其中，所述插头设于所述一对平行边的其中一边所在的边缘处，所述插座设于所述一对平行边的另外一边所在的边缘处。
[0011]在其中一个实施例中，所述插头的数量为I个，所述插座的数量为多个:
[0012]当沿长边方向设置插头和插座时，所述插座的数量为m;
[0013]当沿宽边方向设置插头和插座时，所述插座的数量为η。
[0014]在其中一个实施例中，所述插头和其中一个插座的位置相对，且所述插头和插座的插接方向均与板体表面平行;其中，所述插头的插接方向向所述板体外延伸。
[0015]在其中一个实施例中，多个插座分处于所述板体的多个分段中:
[0016]当沿长边方向设置插头和插座时，所述多个分段为m个长为X、宽为ny的分段;m个插座分设于m个分段中；当沿宽边方向设置插头和插座时，所述多个分段为η个长为mx、宽为y的分段;η个插座分设于η个分段中；
[0017]其中，每个插座位于分段中的位置均相同。
[0018]在其中一个实施例中，所述连接部为开设在所述板体上的固定孔，用于固定件与板体固定连接，使得多个板体通过固定件固定拼接;所述固定孔设于板体的边缘处，或还设于板体的四角处。
[0019]在其中一个实施例中，设有固定孔的边缘和四角处形成向板体内凹进的缺口。
[0020]—种电路系统，包括多个电路组件，其特征在于，每个电路组件包括上述的开发板结构和形成在所述开发板结构上电路功能模块;其中，每个电路组件所采用的开发板结构的板体的标准尺寸与电路功能模块的大小相适应；
[0021]所述多个电路组件通过电源插接件之间的相互连接、和/或通过电源辅助连接件与电源插接件之间的连接，形成电源供电通路；
[0022]所述多个电路组件通过固定件与板体上的连接部之间的固定连接，形成固定拼接。
[0023]在其中一个实施例中，当所述电源插接件包括插头和插座时，所述电源辅助连接件为电源插线;所述电源插线包括通过导线连接的两个端头，所述端头一端为插针、另一端为对应的插孔。
[0024]在其中一个实施例中，所述电源辅助连接件为电源连接板;所述电源连接板包括电源板体和设于所述电源板体上的插头和插座，所述开发板结构与电源连接板通过插头和插座插接。
[0025]在其中一个实施例中，所述电源连接板上的插头和插座的插接方向与电源板体垂直，所述电路系统还包括通过插头和插座配合垂直于所述电源连接板插设的电路组件。
[0026]在其中一个实施例中，当所述连接部为固定孔时，所述固定件包括开设有通孔的垫片、螺钉以及螺母;所述垫片跨设于两个板体的相互拼接的边缘，且通孔与板体上的固定孔相对;所述螺钉穿过板体的固定孔，在板体的一侧与螺母螺接形成固定连接;所述垫片位于板体的一侧或两侧。
[0027]在其中一个实施例中，当所述连接部的固定孔的边缘处形成缺口时，所述固定件还包括单孔连接组件;所述单孔连接组件包括连接柱和设于所述连接柱两端的夹持限位件，所述连接柱设于相互拼接的开发板结构的缺口处，所述夹持限位件在开发板结构的两侧夹持限位。
[0028]在其中一个实施例中，还包括层叠设置的电路组件，所述层叠设置的电路组件通过连接杆件连接并固定。
[0029]上述电路系统，采用上述标准尺寸的开发板结构，功能模块可以设置在开发板结构上。多个开发板结构相互直接可以自由拼接，且可以方便增减和改变，因此电路系统的组装更加灵活。
【附图说明】
[0030]图1为一系列标准尺寸的开发板结构的结构示意图；
[0031 ]图2为开发板结构X2Y2的示意图；
[0032]图3a?3c为开发板结构之间的多种连接和固定方式示意图；
[0033]图4a?4c为固定件的结构示意图；
[0034]图5a?5b为另一固定件的结构示意图；
[0035]图6a?6b为一实施例的电路系统的结构不意图；
[0036]图7为电源板的结构示意图；
[0037]图8a?8b为另一实施例的电路系统的结构不意图；
[0038]图9a?9b为又一实施例的电路系统的结构不意图；
[0039]图10为电源线的结构示意图；
[0040]图1Ia?I Ib为连接杆件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图和实施例进行进一步说明。
[0042]以下实施例的开发板结构致力于解决传统开发板包含太多功能模块、存在浪费的问题，也可以解决只能选择指定扩展模块、导致功能模块搭配不灵活的问题。
[0043]图1是一系列标准尺寸的开发板结构的结构示意图。每个标准尺寸的开发板结构根据尺寸，可以将其表示为XmYn。例如最小的标准尺寸的开发板结构为XlYl，即其长为X、宽为y。类似地，开发板结构X2YI的长为2x、宽为y，......，开发板结构XmYn的长为mx、宽为ny。111
和η均为正整数。其中，x、y为固定长度。在具体的实施方式中，x、y的长度根据需要确定。简单来说，各种标准尺寸的开发板结构均以最小的开发板结构为基本单位横向倍数扩展、纵向倍数扩展或者横向纵向同时倍数扩展。这样做的好处是，在使用多个标准尺寸的开发板结构拼接时，能够比较容易地形成比较规整的整版结构。
[0044]图1中示出了父1丫1、父2￥1、父11^1、父1￥2、父1￥11、父2￥2、父2￥11、父11^2、父11^11。
[0045]在使用开发板结构制作电路组件时，根据其电路功能模块的大小选用相应尺寸的开发板结构。例如数码显示管的相关电路通常需要X1Y2。
[0046]以下以X2Y2为例，说明开发板结构的结构。
[0047]如图2所示，开发板结构X2Y2包括板体100、设于板体100上的电源插接件(201、202、203)和连接部300。板体100用于放置电路功能模块(图未示)。电源插接件(201、202、203)用于开发板结构之间、开发板结构与电源之间的电气连接，且也与所述电路功能模块电气连接。连接部300用于开发板结构之间的固定拼接。
[0048]在一个实施例中，电源插接件包括设于所述板体100上的插头201和插座202、203。在图2所示的实施例中，插头201和插座202、203的插接方向均与板体100的表面平行。插头201设有沿插接方向延伸的多个插针，且插头201的插针是向板体外的方向延伸，具体可以包括电源引脚、地引脚等等。插针的数量可以根据具体所应用的系统进行设计。插座202、203上设有与插针配合插接的插孔。
[0049]如图2所示，板体100具有一对平行边101、102。其中，插头201设于平行边101所在的边缘处，插座202、203则设于平行边102所在的边缘处。可以理解，插头201和插座202、203还可以设于另一对平行边所在的边缘处。
[0050]在图2所示实施例中，本体100上设置I个插头201，2个插座202、203。开发板结构X2Y2是最小尺寸的4倍，形成2 X 2的排列结构，在图2中定义为左上区域A、右上区域B、左下区域C、右下区域D。插头201位于右上区域B的上边缘，插座202位于左下区域C的下边缘，插座203位于右下区域D的下边缘。且其中插座202在左下区域C所处的位置和插座203在右下区域D所处的位置是相同的，插头201与插座203的位置则相对。
[0051]在其他实施例中，不同标准尺寸的开发板结构上的电源插接件也可以参照图2所示实施例进行设置。其插头的数量均为I个，插座的数量则根据设置方式和板体100的尺寸来确定的。
[0052]具体而言，对于开发板结构XmYn，其可以沿长边方向设置插头和插座，此时，设置I个插头，同时所述插座的数量为m(即横向上最小尺寸的倍数)；其也可以沿宽边方向设置插头和插座，此时，设置I个插头，同时所述插座的数量为η(即纵向上最小尺寸的倍数)。
[0053]多个插座分处于所述板体的多个分段中:当沿长边方向设置插头和插座时，所述多个分段为m个长为X、宽为ny的分段;m个插座分设于m个分段中；当沿宽边方向设置插头和插座时，所述多个分段为η个长为mx、宽为y的分段;η个插座分设于η个分段中。每个插座位于分段中的位置均相同。
[0054]所述插头和其中一个插座的位置相对，且所述插头和插座的插接方向均与板体表面平行。
[0055]在图2所示实施例中，连接部300为开设在板体100上的多个固定孔，用于固定件(额外的部件)与板体固定连接，使得多个板体通过固定件固定拼接。固定孔沿整个板体100的四个边缘设置，或者进一步还在板体100的四角处设置。因而，对于最小尺寸的开发板区域而言，该固定孔(若最小尺寸区域上有该固定孔的话)则位于其四角位置。设有固定孔的边缘处还可以形成向板体100内凹进的缺口 301。
[0056]如图3a?3c所示，多个开发板结构之间可以有多种连接和固定方式。图3a示出了X2Y2与XlYl的一种连接方式；图3b示出了X2Y2与两块XlYl的一种连接方式；图3c示出了X2Y2、X1Y2以及XlYl相互之间的一种连接方式。
[0057]基于上述的开发板结构，可以灵活搭建各种电路系统。该电路系统可以包括多个电路组件，每个电路组件都包括上述的开发板结构和形成在所述开发板结构上电路功能模块;其中，每个电路组件所采用的开发板结构的板体的标准尺寸与电路功能模块的大小相适应。电路功能模块例如可以是微控制单元(MCU)、电源模块、数码显示模块、存储模块等等。
[0058]所述多个电路组件通过电源插接件之间的相互连接、和/或通过电源辅助连接件与电源插接件之间的连接，形成电源供电通路;所述多个电路组件通过固定件与板体上的连接部之间的固定连接，形成固定拼接。
[0059]图4a?4c为一实施例中的固定件的结构示意图。固定件400包括开设有通孔的垫片410、螺钉420以及螺母430。结合图3a和3c，两个板体拼接时，垫片410跨设于两个板体的相互拼接的边缘，且通孔与板体100上的固定孔相对。螺钉420穿过垫片410的通孔和板体100的固定孔，在板体100的一侧与螺母430螺接形成固定连接。其中，垫片410可以垫设于任意一侧或同时垫设于两侧。
[0060]图4a示出固定件用于2孔连接的方式；图4b示出了固定件用于3孔连接的方式；图4c示出了固定件用于4孔连接的方式。
[0061 ]可以理解，固定件400还可以包括其他的结构。例如单孔连接组件，所述单孔连接组件包括连接柱和设于所述连接柱两端的夹持限位件，所述连接柱设于相互拼接的开发板结构的缺口处，所述夹持限位件在开发板结构的两侧夹持限位。在其中一个实施例中，所述单孔连接组件示例为如图5a?5b所示的卡扣500。卡扣500包括连接柱501和设于所述连接柱501两端的夹持片502、503。结合图3b，两个板体拼接时，所述连接柱501设于相互拼接的开发板结构的缺口 301处，所述夹持片502、503在开发板结构的两侧夹持。卡扣500也可以替换为其他类似的结构，例如类似于图4a?4c中的包括螺杆、垫片和螺母的组合结构，螺杆在开发板结构的缺口 301处，两个垫片在开发板结构的两侧，并由螺母和螺杆配合螺紧。
[0062]以下以几个具体的例子，说明上述电路系统的组装和电气连接方式。
[0063]如图6a?6b所示，一种电路系统包括电源电路组件11、中央处理电路组件12、按键电路组件13以及数码显示电路组件14。其中电源电路组件11位于中央处理电路组件12的上侧，按键电路组件13位于中央处理电路组件12的下侧，数码显示电路组件14位于中央处理电路组件12的右侧。四者相互拼接。
[0064]数码显示电路组件14同时与其左侧的电源电路组件11、中央处理电路组件12拼接。下侧的按键电路组13则同时与其上侧的中央处理电路组件12、数码显示电路组件13拼接。其中，电源电路组件11、中央处理电路组件12均为XlYl，数码显示电路组件14为X1Y2，按键电路组件13为X2Y1。
[0065]为方便将电源引出，还可以设置专门的电源辅助连接件，例如电源连接板15。电源连接板15与电源电路组件11连接后，可以将电源从多路引出。
[0066]电源连接板15的结构如图7所示。电源连接板15可以和开发板结构一样，在边缘处设置插接方向与板体表面平行的插头151和插座152。插头151和插座152可以在其四个边缘处都设置，这样就能从各个方向连接开发板电路板。还可以在板体中间位置设置插接方向与板体表面垂直的插头153和插座154。这样就可以将开发板结构以相互垂直的方式相互拼接。电源连接板15也可以使用上述标准尺寸的开发板结构制作。例如采用X1Y1。
[0067]如图8a?8b所示的系统，在图6a所示的系统的基础上，增加了一个接口电路组件16，同时将排列方式做了改变。并且数码显示电路组件14以与电源连接板15垂直的方式插接。其他的电源电路组件11、中央处理电路组件12、按键电路组件13以及接口电路组件16等都在同一平面上进行拼接和固定。
[0068]进一步地，多个开发板结构之间还可以层叠方式进行连接。
[0069]如图9a?9b所示的电路系统，其在图6a的基础上增加了接口电路组件16，且接口电路组件16以层叠于电源电路组件11上的方式进行连接。除了接口电路组件16之外，其他组件的连接方式与图6a基本相同。另外，由于接口电路组件16层叠在电源电路组件11之上，电源插接件之间采用电源插线17进行连接。
[0070]如图10所示，电源插线17包括通过导线171连接的两个端头172、173。每个端头172、173的一端为插针，另一端为插孔。多条电源插线17可以相互通过插接串联起来，也可以在串联的同时与开发板结构上的插头或插座相互插接。
[0071]参考图9b，层间的电路组件之间通过连接杆件18进行连接和固定。连接杆件18与前述的固定件400的结构类似，如图1 Ia?I Ib所示，连接杆件18包括支撑杆体181、垫片182、螺母183和螺钉184。支撑杆181两端均设有螺孔或者向外伸出形成螺杆。在开发板结构的固定孔处，通过螺接的方式可以将两层电路组件进行支撑和固定连接。
[0072]根据上述实施例，上述电路系统不仅能够在电路组件的数量上随意进行增减，还可以对其中的某个组件进行变更。电路组件相互之间固定连接的方式也非常灵活，既可以进行平面内的拼接，并且灵活调整摆放位置，也可以在空间内进行垂直方向的插接或者层置连接等。
[0073]使用上述开发板结构作为嵌入式学习板时，当需要学习相应的功能时，只需要购买对应的功能板进行组装即可，不仅价格更加便宜、不存在浪费，使用上也足够简单。
[0074]上述的开发板结构也可以用于实际的电路制造。产品制造商可以根据需求，灵活米购所需的功能板，可以完成尚度定制的广品开发和制造。
[0075]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0076]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种开发板结构，其特征在于，包括具有标准尺寸的板体及设于所述板体上的电源插接件和连接部;所述板体用于放置电路功能模块;所述电源插接件用于开发板结构之间、开发板结构与电源之间的电气连接，且也与所述电路功能模块电气连接;所述连接部用于开发板结构之间的固定拼接； 所述板体为方形，且所述标准尺寸属于以下尺寸集合:{长为mx、宽为ny，m彡1、n彡I且为正整数}，其中x、y为固定长度。2.根据权利要求1所述的开发板结构，其特征在于，所述电源插接件包括设于所述板体上的插头和插座;所述插头和插座均设于所述板体的其中一对平行边所在的边缘处;其中，所述插头设于所述一对平行边的其中一边所在的边缘处，所述插座设于所述一对平行边的另外一边所在的边缘处。3.根据权利要求2所述的开发板结构，其特征在于，所述插头的数量为I个，所述插座的数量为多个: 当沿长边方向设置插头和插座时，所述插座的数量为m; 当沿宽边方向设置插头和插座时，所述插座的数量为η。4.根据权利要求3所述的开发板结构，其特征在于，所述插头和其中一个插座的位置相对，且所述插头和插座的插接方向均与板体表面平行;其中，所述插头的插接方向向所述板体外延伸。5.根据权利要求4所述的开发板结构，其特征在于，多个插座分处于所述板体的多个分段中: 当沿长边方向设置插头和插座时，所述多个分段为m个长为X、宽为ny的分段;m个插座分设于m个分段中；当沿宽边方向设置插头和插座时，所述多个分段为η个长为mx、宽为y的分段;η个插座分设于η个分段中； 其中，每个插座位于分段中的位置均相同。6.根据权利要求1所述的开发板结构，其特征在于，所述连接部为开设在所述板体上的固定孔，用于固定件与板体固定连接，使得多个板体通过固定件固定拼接;所述固定孔设于板体的边缘处，或还设于板体的四角处。7.根据权利要求6所述的开发板结构，其特征在于，设有固定孔的边缘和四角处形成向板体内凹进的缺口。8.一种电路系统，包括多个电路组件，其特征在于，每个电路组件包括权利要求1?7任一项所述的开发板结构和形成在所述开发板结构上电路功能模块;其中，每个电路组件所采用的开发板结构的板体的标准尺寸与电路功能模块的大小相适应； 所述多个电路组件通过电源插接件之间的相互连接、和/或通过电源辅助连接件与电源插接件之间的连接，形成电源供电通路； 所述多个电路组件通过固定件与板体上的连接部之间的固定连接，形成固定拼接。9.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，当所述电源插接件包括插头和插座时，所述电源辅助连接件为电源插线;所述电源插线包括通过导线连接的两个端头，所述端头一端为插针、另一端为对应的插孔。10.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，所述电源辅助连接件为电源连接板；所述电源连接板包括电源板体和设于所述电源板体上的插头和插座，所述开发板结构与电源连接板通过插头和插座插接。11.根据权利要求10所述的电路系统，其特征在于，所述电源连接板上的插头和插座的插接方向与电源板体垂直，所述电路系统还包括通过插头和插座配合垂直于所述电源连接板插设的电路组件。12.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，当所述连接部为固定孔时，所述固定件包括开设有通孔的垫片、螺钉以及螺母;所述垫片跨设于两个板体的相互拼接的边缘，且通孔与板体上的固定孔相对;所述螺钉穿过板体的固定孔，在板体的一侧与螺母螺接形成固定连接;所述垫片位于板体的一侧或两侧。13.根据权利要求12所述的电路系统，其特征在于，当所述连接部的固定孔的边缘处形成缺口时，所述固定件还包括单孔连接组件;所述单孔连接组件包括连接柱和设于所述连接柱两端的夹持限位件，所述连接柱设于相互拼接的开发板结构的缺口处，所述夹持限位件在开发板结构的两侧夹持限位。14.根据权利要求8所述的电路系统，其特征在于，还包括层叠设置的电路组件，所述层叠设置的电路组件通过连接杆件连接并固定。
【文档编号】G09B23/18GK105976680SQ201610507424
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】申林泉
【申请人】申林泉