本实用新型属于创客教育技术领域，具体涉及一种面向快速创作的步进电机中控系统。
背景技术：
创客教育是指培养具有创新理念人才的教育，如今，创客教育在中国逐渐流行，尤其适合中小学启蒙教育。
在现有的电子科技类创客教育中，在不同的应用场景中，创客不仅需要开发软件程序，还需要耗费大量的时间完成硬件平台的开发，例如，对于平衡车产品，创客需要从底层芯片开始，搭配具有电机接口和供电接口等硬件的硬件平台；而对于非平衡车产品，创客仍然需要从底层芯片开始，搭配具有电机接口和供电接口等硬件的硬件平台。对于不同的电子科技类产品，其硬件平台实际具有较多的相同之处，而针对每个产品，创客都需要重新开发硬件平台，从而导致创意转化率低，创业成本大，难以快速、高效地做出优秀的创意产品。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种面向快速创作的步进电机中控系统，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种面向快速创作的步进电机中控系统，包括直流电机层电路板、步进电机层电路板和传感器通用扩展板；
所述直流电机层电路板、所述步进电机层电路板和所述传感器通用扩展板按任意次序堆叠到一起；
所述直流电机层电路板包括直流电机控制器、n个直流电机驱动模块、n个直流电机接口、直流电机供电端口、直流电机通信接口、直流电机USB接口、红外遥控电路和供电电源；所述直流电机控制器通过所述直流电机驱动模块连接到对应的所述直流电机接口；所述直流电机控制器分别与所述直流电机供电端口、所述直流电机通信接口、所述直流电机USB接口、所述红外遥控电路和所述供电电源连接；其中，n为自然数；
所述传感器通用扩展板包括传感器控制器、至少一个数字I/O口、至少一个模拟I/O口、上层转接板以及传感器USB接口；所述传感器控制器分别与所述数字I/O口、所述模拟I/O口、所述上层转接板以及所述传感器USB接口连接；
所述步进电机层电路板包括步进电机控制器、m个步进电机驱动模块、m个步进电机接口、步进电机供电端口和步进电机通信接口；所述步进电机控制器通过所述步进电机驱动模块连接到对应的所述步进电机接口；所述步进电机控制器分别与所述步进电机供电端口和所述步进电机通信接口连接；其中，m为自然数；
此外，所述直流电机USB接口通过线缆与所述传感器USB接口连接，所述线缆为兼具通信和供电功能的线缆；所述直流电机供电端口与所述步进电机供电端口连接；所述直流电机通信接口与所述步进电机通信接口连接。
优选的，所述直流电机层电路板还集成有直流电机无线通信设备；所述直流电机无线通信设备与所述直流电机控制器连接；
所述传感器通用扩展板还集成有传感器无线通信设备；所述传感器无线通信设备与所述传感器控制器连接。
优选的，所述直流电机无线通信设备为wifi通信设备；所述传感器无线通信设备为2.4G无线收发单元。
优选的，n为6；m为3。
优选的，所述直流电机控制器和所述传感器控制器均采用STM32控制器；所述步进电机控制器采用STM8控制器。
本实用新型提供的面向快速创作的步进电机中控系统具有以下优点：
(1)本实用新型中，将直流电机层、步进电机层和传感器层分开，采用堆叠的设计方式，可实现在不同应用场景中任意搭配使用，提高系统的使用灵活性，满足大多数的创客需求。
(2)面向快速创作的步进电机中控系统具有兼容性高、扩展性好、易插拨组装的优点，因此，创客可根据自己设计需求，快速搭配得到所需产品的硬件平台，节约了创客在硬件上的耗费时间，提高了创意转化率。
附图说明
图1为本实用新型提供的面向快速创作的步进电机中控系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种面向快速创作的步进电机中控系统，参考图1，包括直流电机层电路板、步进电机层电路板和传感器通用扩展板；
直流电机层电路板、步进电机层电路板和传感器通用扩展板按任意次序堆叠到一起；
直流电机层电路板包括直流电机控制器、n个直流电机驱动模块、n个直流电机接口、直流电机供电端口、直流电机通信接口、直流电机USB接口、红外遥控电路和供电电源；直流电机控制器通过直流电机驱动模块连接到对应的直流电机接口；直流电机控制器分别与直流电机供电端口、直流电机通信接口、直流电机USB接口、红外遥控电路和供电电源连接；其中，n为自然数，例如，n为6。
传感器通用扩展板包括传感器控制器、至少一个数字I/O口、至少一个模拟I/O口、上层转接板以及传感器USB接口；传感器控制器分别与数字I/O口、模拟I/O口、上层转接板以及传感器USB接口连接；
步进电机层电路板包括步进电机控制器、m个步进电机驱动模块、m个步进电机接口、步进电机供电端口和步进电机通信接口；步进电机控制器通过步进电机驱动模块连接到对应的步进电机接口；步进电机控制器分别与步进电机供电端口和步进电机通信接口连接；其中，m为自然数，例如，m为3。
实际应用中，直流电机控制器和传感器控制器均采用STM32控制器；步进电机控制器采用STM8控制器。
此外，直流电机USB接口通过线缆与传感器USB接口连接；直流电机供电端口与步进电机供电端口连接；直流电机通信接口与步进电机通信接口连接。
另外，直流电机层电路板还可以集成有直流电机无线通信设备；直流电机无线通信设备与直流电机控制器连接；传感器通用扩展板还集成有传感器无线通信设备；传感器无线通信设备与传感器控制器连接。其中，直流电机无线通信设备可采用wifi通信设备；传感器无线通信设备为2.4G无线收发单元。
另外，直流电机层电路板还集成有IIC总线接口、蜂鸣器和/或Mini USB供电接口；IIC总线接口、蜂鸣器和Mini USB供电接口均连接到直流电机控制器。
下面对本实用新型提供的面向快速创作的步进电机中控系统的设计原理进行介绍：
(一)直流电机层电路板
直流电机层电路板配置有多个直流电机接口，在直流电机控制器的驱动下，可实现单直流电机单独运动或多直流电机同时联动；直流电机层电路板配置开放串口、I2C接口和USB接口等，便于二次开发。
直流电机层：支持1～～9档调速运行，并且支持0％～～～100％之间任意整数调速，还可以按照预定的设定时间运行，支持直流电机卡死状态下不烧毁芯片。
直流电机层电路板属于面向快速创作的步进电机中控系统的核心板，直流电机层的核心控制器是STM32系列单片机，具备红外遥控功能，可用于红外遥控小车等场合，具体的，可通过红外遥控，控制直流电机和步进电机的状态；自带wifi模块，可用于wifi控制，符合互联网+物联网时代特点；此外，wifi模块是openwrt基于Linux内核的路由器操作系统。内部嵌入基于Goole Blockly深度优化而成的iBlockly图形化编程，使复杂编程变得触手可及，带给创客前所未有的创客教育体验。
(二)步进电机层电路板
步进电机层电路板配置有多个步进电机接口，步进电机层电路板的供电端口与直流电机层的供电端口连接，因此，步进电机层电路板通过直流电机层电路板供电；步进电机层电路板与直流电机层电路板通过通信接口连接，通过通信接口接收来自于直流电机层电路板的指令，进而可控制单步进电机运动或多步进电机同时联动，此外，可根据指令控制步进电机运行角度和运行速度等状态。具体的，步进电机层支持1～～9档调速，并且可以按照角度或时间方式进行设置运行。
(三)传感器通用扩展板
传感器通用扩展板可称为iArduino板，配置多个数字I/O口和模块I/O口，例如，可配置有13个数字端口，5个模拟端口。其中数字端口具有串口、I2C、SPI、PWM功能。传感器通用扩展板可兼容市面上大部分常用传感器；此外，数字I/O口和模块I/O口均采用UIXO协议-USB硬件即插即用模块协议，因此，传感器外设插拨方便；制作了上层电路板，接插传感器方便，同时具有2.4G遥控功能。传感器通用扩展板通过USB口与直流电机层电路板连接，通过USB口，实现直流电机层电路板向传感器通用扩展板供电，以及，实现直流电机层电路板和传感器通用扩展板的消息交互。通过在原有Arduino基础上加入了图形化编程和iArduino上层板，使其在使用上更加方便和易于学习。
本实用新型提供的面向快速创作的步进电机中控系统，具有以下特点：
(1)采用模块化设计，共包括三块电路板，分别为直流电机层电路板、步进电机层电路板和传感器通用扩展板。这三块电路板可轻松实现分层堆叠，然后将对应的通信端口和供电端口采用线缆连接起来即可，具有易于组装的优点。由于配置了丰富的外设接口，因此，可根据创客需要进行随意组合与扩展，充分发挥创客的想象力和创造力。
(2)面向快速创作的步进电机中控系统支持多直流电机和步进电机驱动，易于插拔；并且，具备功能强大、兼容性高、安全性强等特点，具有开源、广泛的硬件支持。
(3)面向快速创作的步进电机中控系统可堆叠为立方体结构，整体简洁的立方体结构，便于散热。
本实用新型提供的面向快速创作的步进电机中控系统，具有以下优点：
(1)本实用新型中，将直流电机层、步进电机层和传感器层分开，采用堆叠的设计方式，可实现在不同应用场景中任意搭配使用，提高系统的使用灵活性，满足大多数的创客需求。
(2)面向快速创作的步进电机中控系统具有兼容性高、扩展性好、易插拨组装的优点，因此，创客可根据自己设计需求，快速搭配得到所需产品的硬件平台，节约了创客在硬件上的耗费时间，提高了创意转化率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。