1.本发明涉及教育机器人领域，具体涉及一种编程教育机器人系统。
背景技术：
2.随着机器人技术的飞速发展，机器人教育成为新兴教育方式被大家所认知，教育机器人也得到了快速发展。乐高作为科技创新教育产品行业的领导者，无论品牌知名度还是市场占有率，都没有企业与之匹敌。然而，乐高的可编程教育机器人不但价格高达几千元，而且其传感器、执行器等配套功能模块非常少，使得培训机构的成本很高且编程内容培训较少。
3.随着图形化编程风靡全球，其简单的编程方式、丰富的编程内容被广大的少年儿童所接受，甚至乐高新产品中也开始使用该种编程方式，开源硬件也想借助图形化编程的方式向低龄化发展。然而直接在开源硬件的基础上使用图形化编程方式进行教学，不但引脚插接比较麻烦，而且容易照成正负极接反而导致电路元件损坏，并且其通过数据线下载方式给程序调试带来了很大的不便。
技术实现要素：
4.本发明就在于提供了一种编程教育机器人系统，不但具有较多的配套功能模块和丰富的编程学习内容，而且其标准化的接口及无线下载程序的方式不仅使插接非常方便，也使程序下载和调试不受空间的限制，并且其价格也远低于乐高等同类教育机器人，很大程度上降低了购买成本和操作难度，有助于编程向低龄化和普及化发展。
5.本发明通过以下技术方案实现：一种编程教育机器人系统，包括一个用于接收并运行程序的主控模块、一个用于插接在电脑上传输程序的无线发射器、至少一组用于给所述主控模块提供数据和信号的输入模块、至少一组用于接收所述主控模块的数据和信号并执行相应指令的输出模块以及用于接口电性连接的连接线。
6.进一步地，所述的主控模块包括但不限于无线接收单元、电源管理单元、mcu微控制单元、至少2个标准接口。其中所述的于无线接收单元不仅可以接收所述的无线发射器传输的程序，而且也可以接收选配的遥控器发出的指令。
7.在一些实施案例中，所述的无线接收单元包括但不限于使用2.4g通信方案，其不仅对码方便，而且传输距离较远；所述的mcu微控制单元包括但不限于使用atmega328p芯片，其不仅具有很好的稳定性，而且其编程资源较为丰富；所述的标准接口包括但不限于使用xh2.54卧贴4p针座，不仅生产方便，而且其配套的端子头尺寸合适，插拔方便。
8.进一步地，所述的输入模块包括但不限于机械按键模块、声音传感器模块、光敏传感器模块、温湿度传感器模块、超声波传感器模块、灰度传感器模块、颜色传感器模块，并且每个模块至少含有一个所述的标准接口，用于通过连接线与所述主控器进行通信。
9.进一步地，所述的输出模块包括但不限于led模块、rgb模块、红绿灯模块、蜂鸣器模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、数码管模块、lcd显示模块、点阵模块等。并且每个模块
至少含有一个所述的标准接口，用于通过连接线与所述主控器进行通信。
10.进一步地，所述的红绿灯模块的设计方法包括但不限于采用单总线led驱动芯片与红、绿、黄三个led灯组合设计的方式，其优点在于不但减少用于控制三个led灯所需的引脚，而且也不需要额外增加单片机。在一些实施案例中，所述的单总线led驱动芯片为tm1804芯片。
11.进一步地，所述的电机驱动模块的设计方法采用单片机与电机驱动组合设计的方式，其优点在于不用接入特定的pwm接口。在一些实施案例中，考虑到单片机的性价比及电机使用情况，所述的电机驱动模块包括1个单片机单元、2个电机驱动单元、1个输入接口、2电机接口，最终实现一个输入接口接收的数据可同时控制两个电机的功能。所述的单片机单元至少拥有4个pwm引脚，其优点在于不但无需占用主控模块的pwm引脚功能的接口，还可以使一个主控模块标准接口同时控制2个电机。
附图说明
12.图1为本发明实施例的结构示意图。
13.图2为本发明实施例的主控模块电路原理图。
14.图3为本发明实施例的红绿灯模块电路原理图。
15.图4为本发明实施例的电机驱动模块电路原理图。
16.其中：1-主控模块；2-输入模块；3-输出模块；4-连接线；5-无线发射器；11-无线接收单元；12-电源管理单元；13
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mcu微控制单元；14-标准接口；31-单总线led驱动芯片；32-红色led；33-绿色led；34-黄色led；35-标准接口；41-标准接口；42-单片机单元；43-第一电机驱动单元；44-第二电机驱动单元；45-第一电机接口；46-第二电机接口。
17.具体实施方式：下面详细描述本发明的实施例，所述实施例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同功能或类似功能的元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明的技术特征的数量。
18.为了使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
19.请参照图1，本发明实施例提供了一种教育机器人系统包括包括一个用于接收并运行程序的主控模块1、至少一组用于给所述主控模块1提供数据和信号的输入模块2、至少一组用于接收所述主控模块1的数据和信号并执行相应指令的输出模块3、用于接口电性连接的连接线4以及一个用于插接在电脑上传输程序的无线发射器5。其原理在于使用者在电脑上编程，并通过插接在电脑上的无线发射器5将程序传输给所述的主控模块1，所述的主控模块1接收并运行所编写的程序。所述的输入模块2测试到所在环境状态，并通过连接线4传输给所述的主控模块1，所述的主控模块1根据程序进行处理，并将处理结果通过连接线4传输给所述的输出模块3，所述的输出模块3按指令进行执行。
20.请参照图2和图1，所述的主控模块1包括无线接收单元11、电源管理单元12、mcu微控制单元13、标准接口14。所述的无线接收单元11与所述的mcu微控制单元13串口相连，通过无线发射器5传输的程序由无线接收单元11接收，并发生给mcu微控制单元13，使其内部
程序更新改变；所述的电源管理单元12具有充放电功能，并为所述的主控模块1提供电源；所述的mcu微控制单元13主要是储存并运行程序；所述的标准接口14用于接收所述的输入模块2的数据和信号，或者用于控制所述的输出模块3的运行。
21.请参照图3，所述的红绿灯模块包括单总线led驱动芯片31、红色led32、绿色led33、黄色led34和标准接口35。所述的单总线led驱动芯片31是一种单总线控制方式的rgb驱动芯片，常用的有tm1804等，通过所述标准接口35传输的数据可以同时或单独控制三个led的亮和灭。
22.请参照图4，所述的电机驱动模块包括标准接口41、单片机单元42、第一电机驱动单元43、第二电机驱动单元44、第一电机接口45和第二电机接口46。所述的单片机单元42中的一对pwm功能引脚与第一电机接口45相连；另外一对pwm功能引脚与第二电机接口46相连。所述的标准接口41所接收的数据可以同时或单独控制两个电机驱动单元。
23.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成大的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。