一种基于树莓派的一体化扩展板的制作方法

1.本实用新型涉及扩展板领域，特别是涉及一种基于树莓派的一体化扩展板。


背景技术：

2.树莓派(raspberry pi)是一个独立的单板计算机系统，小体积、低功耗，具有基于arm的broadcom处理器soc以及片上gpu(图形处理单元)；具有可扩展接口gpio，可以连接led显示、电机驱动、传感器等设备，是物联网、自动化控制和交互式智能化的优质入门平台。树莓派基金会提供基于debian的raspbian和noobs操作系统，并可以安装ubuntu，archlinux，risc os，windows 10iot core等几个第三方版本的操作系统。
3.应用于高保真网络流媒体音频播放也正是树莓派的应用领域之一，目前树莓派可用的数字播放系统很多，但是适用于hifi播放的系统扩展板很少，特别是适用于人机交互系统的功能性扩展板更少，似有“阳春白雪、曲高和寡”之嫌。一体化扩展板结合数字播放软件系统，可实现网络数字流媒体播放，并实时显示交互信息。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种基于树莓派的一体化扩展板，以解决上述现有技术存在的问题，使其将多种功能模块集成化，减少外接硬件的使用，集成度高，成本低，满足使用者的多种功能需求。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用提供一种基于树莓派的一体化扩展板，其特征在于，包括树莓派扩展板、模数转换电路模块、六轴模块、led灯模块接口模块、蜂鸣器接口模块、舵机接口模块、8路i/o接口模块、限流保险丝电路模块、串口模块接口模块、spi扩展模块、iic扩展模块、电源模块、rgb灯接口模块,所述模数转换电路模块、六轴模块、led灯模块接口模块、蜂鸣器接口模块、舵机接口模块、8路i/o接口模块、限流保险丝电路模块、串口模块接口模块、spi扩展模块、iic扩展模块、电源模块、rgb灯接口模块集成到树莓派扩展板。
6.所述iic扩展模块包括两个i2c通信接口，同时接入两个不同的i2c通信设备。
7.所述spi接口直接连接rf卡。
8.所述8路i/o接口模块直接连接键盘，所述键盘为4*4矩阵键盘。
9.所述rgb灯接口模块直接连接全彩rgb灯。
10.所述模数转换电路模块采用ads1115模数转换芯片，所述ads1115模数转换芯片采用i2c通信接口连接模拟引脚。
11.所述led灯电路模块包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、第一颜色发光二极管d1，第二颜色发光二极管d2、第三颜色发光二极管d3和第四颜色发光二极管d4，所述电阻r5与所述第一颜色发光二极管d1连接，所述电阻r6与所述第二颜色发光二极管d2连接，所述电阻r7与所述第三颜色发光二极管d3连接，所述电阻r8与所述第四颜色发光二极管d4连接。
12.所述六轴模块采用mpu6050六轴芯片，采用所述i2c通信接口；所述六轴模块包括
陀螺仪和加速器，所述陀螺仪和所述加速器计都需要供电电压为3.3v。
13.所述基于树莓派的一体化扩展板还包括若干电源输出端口。
14.本实用新型公开了以下有益效果：
15.1.单片pcb板，大小与树莓派匹配、体积小巧、功能丰富多样；
16.2.集成模数转换模块电路，无需外接模数转换模块，可直接读取
17.3.个独立的模拟通道的数值，使用寿命长，功能更稳定；
18.4.集成mpu6050六轴模块，无需外接六轴模块，可直接读取加速度计数值，以及陀螺仪的数值，支持中断方式读取加速度计和陀螺仪的数值；
19.5.可以直接连接led灯、红外传感器、光敏传感器、按钮、蜂鸣器、超声波、舵机、4*4矩阵按钮、全彩灯、rf卡等传感器模块，方便学习使用树莓派控制不同的硬件设备；
20.6.具有三种通信方式接口：串口通信接口、i2c通信接口、spi通信接口，支持直接连接支持上述三种通信方式的硬件设备。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型的基于树莓派一体化扩展板的电联原理示意图；
23.图2为本实用新型中模数转换电路模块电路示意图；
24.图3为本实用新型中六轴模块电路示意图；
25.图4为本实用新型中iic扩展接口电路示意图；
26.图5为本实用新型中spi接口电路示意图；
27.图6为本实用新型中电源输出模块电路示意图；
28.图7为本实用新型中舵机、电机接口模块电路示意图；
29.图8为本实用新型中超声波接口模块电路示意图；
30.图9为本实用新型中串口接口模块电路示意图；
31.图10为本实用新型中8路i/o口输出接口模块电路示意图；
32.图11为本实用新型中rgb灯接口模块电路示意图。
具体实施方式
33.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。
34.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
35.本实用新型提供一种基于树莓派的一体化扩展板，参考图1，该一体化扩展板包括树莓派扩展板、模数转换电路模块、六轴模块、led灯模块接口模块、蜂鸣器接口模块、舵机
接口模块、8路i/o接口模块、限流保险丝电路模块、串口模块接口模块、spi扩展模块、iic扩展模块、电源模块、rgb灯接口模块，所述模数转换电路模块、六轴模块、led灯模块接口模块、蜂鸣器接口模块、舵机接口模块、8路i/o接口模块、限流保险丝电路模块、串口模块接口模块、spi扩展模块、iic扩展模块、电源模块、rgb灯接口模块集成到树莓派扩展板。
36.参考图2
‑
11，
37.adc模块：使用ads1115模数转换芯片，同时输入4路独立的模拟信号，数值精度为15位，该芯片通过i2c通信方式进行通信读取模拟引脚的数值，i2c的sda和scl均用4.7k电阻拉高，电阻大小影响消耗功率以及转换时间。ads1115在转换期间产生瞬态电流。一个0.1μf(c1)的电源旁路电容提供电源所需的额外电流的瞬间脉冲串。
38.六轴模块：使用mpu6050六轴芯片，采用i2c通信方式，陀螺仪和加速度计供电电压均为3.3v，中断引脚int连接至树莓派的gpio口上可使用中断方式读取加速度计与陀螺仪的数值，c4电容为校准滤波电容，规格为0.1μf，c3为vlogic引脚的旁路电容，规格为10μf，c5为电荷泵电容，规格为10μf。iic接口：有两个i2c接口，可同时接入两个不同的i2c设备；spi接口：可直接连接rf卡，h22为25号引脚；电源输出：留有4个5v接口、4个3.3v接口、4个gnd接口。
39.led灯电路模块包括电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、第一颜色发光二极管d1，第二颜色发光二极管d2、第三颜色发光二极管d3和第四颜色发光二极管d4，所述电阻r5与所述第一颜色发光二极管d1连接，所述电阻r6与所述第二颜色发光二极管d2连接，所述电阻r7与所述第三颜色发光二极管d3连接，所述电阻r8与所述第四颜色发光二极管d4连接。
40.舵机、电机接口：可直接连接舵机，h12、h16分别为18、23号引脚；超声波接口：可直接连接超声波传感器，h38、h40分别为20、21号引脚；串口接口：可外接串口设备，h8、h10分别为14号、15号引脚；8路i/o口输出接口：可直接外接4*4矩阵键盘；rgb灯接口：可直接外接全彩rgb灯，blue为5号引脚，green为6号引脚，red为12号引脚。
41.本实用新型的优势：
42.1.单片pcb板，大小与树莓派匹配、体积小巧、功能丰富多样；
43.2.集成模数转换模块电路，无需外接模数转换模块，可直接读取3.个独立的模拟通道的数值，使用寿命长，功能更稳定；
44.4.集成mpu6050六轴模块，无需外接六轴模块，可直接读取加速度计数值，以及陀螺仪的数值，支持中断方式读取加速度计和陀螺仪的数值；
45.5.可以直接连接led灯、红外传感器、光敏传感器、按钮、蜂鸣器、超声波、舵机、4*4矩阵按钮、全彩灯、rf卡等传感器模块，方便学习使用树莓派控制不同的硬件设备；
46.6.具有三种通信方式接口：串口通信接口、i2c通信接口、spi通信接口，支持直接连接支持上述三种通信方式的硬件设备。
47.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。