一种电子控制实验装置的制作方法

专利名称：一种电子控制实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实验设备，特别是关于一种电子控制实验装置。
背景技术：
目前，国内学校在电子控制技术课的教学过程当中缺乏行之有效的实验手段进行 教学，教学过程当中使用的相关产品功能单一，无法通用及扩展，使教学受到了一定程度上 的限制。而国外的产品价格过高，且在应用方面不适用于国内教学。且产品功能已经固化， 一旦教材有变化就不能很好满足新的教学需求。

发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、扩展性强的电子控制实验装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种电子控制实验装置，其特征在 于它包括一块以上功能模块板、一基板和一电源适配器；其中每一所述功能模块板包括 一元器件区和一种接口，所述元器件区上设置有实验用的各种功能器件，所述接口为二十 针接口或孔式接口 ；所述基板上设置有多个模块区，其中一个所述模块区设置有单片机接 口和与所述单片机接口连接的十针接口，其它所述模块区分别设置有直插式的芯片座；每 一所述模块区包括安装柱和二十针接口，在每一所述模块区的旁侧对应设置有一接线区； 各所述接线区分别包括接线插孔、十针接口、接地插孔和电源插孔，所述电源插孔与所述电 源电路连接；所述模块区的二十针接口分别连接与其对应的所述接线区的各插孔，各所述 接线区的十针接口与其所在所述接线区的接线插孔连接；所述基板上还设置有一状态显示 电路、一三态指示电路、一数码管显示电路和一电源电路，所述状态显示电路连接各所述模 块区中二十针接口和电源电路，所述数码管显示电路连接所述十针接口 ；所述电源电路连 接所述电源适配器，为所述各模块区、状态显示电路、三态指示电路和数码管显示电路提供 5V直流电。所述模块区和接线区分别为四个，所述接线插孔为十六个。所述二十针接口包括十六个IO端、一个电源端、一个接地端和两个状态控制端，其中，所述模块区中模块区的十六个IO端对应连接与其对应所述接线区的十六 个接线插孔，所述电源端和接地端与其对应的所述接线区的电源插孔和接地插孔连接，所 述两个状态控制端连接到所述状态显示电路。所述十针接口包括八个IO端、一个电源端和一个接地端，所述电源端和接地端分 别与其所在所述接线区的电源插孔和接地插孔连接，各所述接线区的两个十针接口共十六 个IO端与其所在所述接线区的十六个接线插孔连接。所述功能模块板中的接口还包括扩展用的三针接口，所述基座上设置有若干连接 具有所述三针接口的功能模块板的三针接口。所述基座上还设置有一 USB接口和一配合所述功能模块板搭建模拟电路用的常 用元件区，所述USB接口连接所述单片机接口。
所述状态显示电路包括若干指示灯，分别连接各所述模块区中二十针接口的两个 状态控制端、电源电路以及单片机接口 ；所述三态指示电路包括一电平输入插孔、一电平 比较电路、一高电平指示灯、一高阻态指示灯和一低电平指示灯，所述电平输入插孔连接被 测试的所述模块区中的接线插孔，所述电平比较电路中预设置有一标准电平最大值和最小 值；所述数码管显示电路包括串接的一个数显信号接口和一个八段数码管，所述数显信号 接口连接所述十针接口。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于设置了一块以上 功能模块板、一个基板和一个电源适配器，可以根据实验要求，学生可以选择符合实验需求 的功能模块板，并将选好的功能模块板连接到基板上，通过不同的功能模块板搭建不同的 电路，并通过基板上的测量和显示工具来检验自己的实验结果，使学生更为清楚地认识、了 解各种电路的原理。2、本发明由于功能模块板中的接口还包括扩展用的三针接口，同时，基 座上也设置有若干扩展用的三针接口，因此即使教材的内容发生了变化，本发明仍然可以 添加新模块满足新功能需求，通过扩展的方式搭建出所需的电路，供学生学习。3、本发明由 于在基座上还设置有若干扩展用的三针接口、一 USB接口和一配合功能模块板搭建模拟电 路用的常用元件区，因此可以进一步满足教学多样性需求，适合不同方式和难易程度教学。 本发明适用于普通高中的通用技术科目教学、大学的电子信息、自动化、计算机类专业教学 以及电子设计类竞赛活动。


图1是本发明的基板的电路原理2本发明基板的结构布局3是本发明基板上十六个插孔的结构示意4是本发明二十针接口的结构示意5是本发明一种十针接口的结构示意6是本发明另一种十针接口的结构示意7是本发明基板上三态指示电路的电路连接8是本发明基板上数码管显示电路的电路连接9是本发明中第一种功能模块板的结构示意10是是本发明中第二种功能模块板的结构示意11是本发明中第三种功能模块板的结构示意12是本发明功能模块板中开关模块板的结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明包括一块基板、一块以上功能模块板、若干连接线和一个电源适配器。其 中，电源适配器连接外部电源，并将220V交流电转换成5V直流电，为基板和功能模块板供 H1^ ο如图1、图2所示，本发明的基板上设置有四个模块区1、2、3、4，在四个模块区1、 2、3、4的旁侧设置有一一对应的四组接线区5、6、7、8，基板上还设置有一状态显示电路9，一三态指示电路10，一数码管显示电路11和一电源电路12。其中的模块区1中设置有的 单片机接口 13、若干十针接口 14、程序选择开关15、复位按键16和电容17。单片机接口 13 是一五十六针的插座，用于连接单片机(图中未示出)，单片机接口 13与周围的六个十针接 口 14连接，用于将单片机的管脚引出。单片机接口 13还与程序选择开关15、复位按键16 和电容17连接，由于所有实验程序预先设置在单片机中，因此通过程序选择开关15可以选 择单片机的运行的实验程序。按下复位按键16时单片机程序复位重启。三个模块区2、3、 4包括直插式的芯片座18。四个模块区1、2、3、4分别包括四个安装柱(图中未示出)和一个二十针接口 19， 安装柱均用于稳定支撑每一块功能模块板。每一组接线区紧邻对应的模块区设置，如模块 区1对应接线区5，模块区2对应接线区6，模块区3对应接线区7，模块区4对应接线区8。 四组接线区5、6、7、8分别包括十六个接线插孔1' 16'(如图3所示)、两个十针接口 14、一个接地插孔GND和一个电源插孔VCC。其中，十六个接线插孔1' 16'和十针接口 14的连接容后叙述。接地插孔GND提供电源“地”信号，电源插孔VCC均与电源电路12连 接，以提供“5V”直流电压。如图4所示，四个模块区1、2、3、4的二十针接口 19均包括十六个IO端，即IOl 16、一个电源端VCC、一个接地端GND和两个状态控制端H。其中，IOl 16 —一对应连接 与其对应的接线区的十六个接线插孔1' 16'，电源端VCC与其对应的接线区的电源插 孔VCC连接，接地端GND与其对应的接线区的接地插孔GND连接。两个状态控制端H连接 到状态显示电路9，由状态显示电路9显示各模块区的工作状态。如图5、图6所示，十针接口 14包括八个IO端、一个电源端VCC和一个接地端GND。 第一种十针接口 14的八个IO端是IOl 8，第二种十针接口 14的八个IO端是109 16。 其中，各接线区的两个十针接口 14共十六个IO端连接与其所在的接线区的十六个接线插 孔1' 16'，电源端VCC与该接线区的电源插孔VCC连接，接地端GND与该接线区的接地 插孔GND连接。 如图1、图2所示，本发明的基板上的状态显示电路9包括若干指示灯，分别连接模 块区1、2、3、4中二十针接口 19的两个状态控制端H，电源电路12，以及单片机接口 13，用于 显示模块区1、2、3、4的连接状态，电源电路12的供电状况及其开关的开启状态，单片机的 运行状态和程序运行状态。如图2、图7所示，本发明的基板上的三态指示电路10包括一电平输入插孔20、一 电平比较电路21、一高电平指示灯22、一高阻态指示灯23和一低电平指示灯24。电平输入 插孔20可以通过连接线连接被测试的模块区中的接线插孔。电平比较电路21中预设置有 一标准电平最大值和最小值，电平比较电路21将输入的与标准的电平值进行比较，如果输 入的大于标准电平最大值，则输出高电平信号；如果输入的小于标准电平最大值，则输出低 电平信号；如果输入的小于标准电平最小值，则输出高阻态信号。高电平指示灯22、高阻态 指示灯23和低电平指示灯24并联连接电平比较电路21的输出端，高电平指示灯22亮时， 电平比较电路21输出高电平信号；高阻态指示灯23亮时，电平比较电路21输出高阻态信 号；低电平指示灯24亮时，电平比较电路21输出低电平信号。如图8所示，本发明的基板上的数码管显示电路11包括一个数显信号接口 25和 一个八段数码管26。其中，数显信号接口 25是一十针接口，其通过连接线连接十针接口 14。八段数码管26连接数显信号接口 25，用于显示数字0000 9999，本发明的电源电路12连 接电源适配器，为模块区1、2、3、4，状态显示电路9，三态指示电路10和数码管显示电路11 提供稳定的5V直流电。如图1、图2所示，本发明的基板上还设置有一 USB接口 27、若干三针接口 28和一 常用元件区29。其中，USB接口 27连接单片接口 15，其可以通过数据线连接外界的计算机 和单片机接口 13，用于单片机与外界进行数据传输。三针接口 28作为扩展用的接口。常用 元件区29中设置有不同阻值的电阻、一个按键和两个LED指示灯，用于配合功能模块板来 搭建常用的模拟电路。如图9 11所示，本发明的每一功能模块板包括一元器件区3G和一接口，每一种 功能模块板上设置有一种接口，为二十针接口 31或孔式接口 32或三针接口 33，并作为元器 件区30的输入输出端口。其中，元器件区30上设置有实验用的各种功能器件，比如各种 传感器、开关、按键、LED、蜂鸣器和电机控制电路等。二十针接口 31的结构与基板上的二十 针接口 19相同。具有三针接口 33的功能模块板作为扩展用的功能模块板，与基板上的三 针接口 28配合使用。当具有二十针接口 31的功能模块板通过连接线与基板上的二十针接 口 19电连接时，该功能模块板上的十六个IO端与该模块区的接线插孔1' 16'对应连 接上。本发明的连接线包括IDE线、香蕉线和数据线，均采用具有弹性的铜质香蕉头，保 证了频繁拔插不出现接触不良的现象。本实施例中，IDE线包括若干根二十PIDE线、十PIDE 线和三PIDE线，二十PIDE线用于连接二十针接口，十PIDE线用于连接十针接口，三PIDE 线用于连接三针接口。香蕉线用于连接孔式接口，包括若干根红色香蕉线、黑色香蕉线和根 黄色香蕉线，红色香蕉线用于接电源，黑色香蕉线用于接地，黄色香蕉线作为信号线。下面通过一个具体的例子来对本发明的使用方法进行说明。如图12所示，本实施例中，功能模块板是开关模块板，以下是通过三态指示电路 10来检测开关模块板上各开关的电平状态的步骤第一步将开关模块板连接到基板上开关模块板上行程开关的A、B、C三个引脚分别连接到二十针接口的I01、I02、I03 上，基板的接线区上的接线插孔1'、2'、3'分别连到二十针接口的I01、I02、I03上；将模 块区的二十针接口通过二十PIDE线连接开关模块板上的二十针接口，这样行程开关的A、 B、C脚分别和基板上模块区中的接线插孔1'、2'、3'联通。第二步采用香蕉线分别连接接线插孔1'、2'、3'与三态指示电路10中的电平 输入插孔20，以进行电平测试试验1)将插孔1'连接电源电路12的电源供应端，插孔3'连接地，插孔2'连接三态 指示电路10中的电平输入插孔20 ；2)行程开关未按下时，B和A联通，因此插孔2'和插孔1 ‘联通，三态指示电路10 中高电平指示灯22亮，指示输入的是高电平；3)行程开关按下时，B和C联通，插孔2'和插孔3'联通，三态指示电路10中低 电平指示灯24亮，指示输入的是低电平。采用本发明，学生根据实验要求，学生可以选择符合实验需求的功能模块板，并将 选好的功能模块板连接到基板上，再通过连接线将功能模块板与基板进行电连接。基板为功能模块板提供各种不同的测量和显示工具，以作为电子控制技术课教学过程当中的实验 演示工具，使得学生更为清楚地认识、了解各种电路的原理。 上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、数目及其连接都是可以有所变化的， 在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发明的保 护范围之外。
权利要求
一种电子控制实验装置，其特征在于它包括一块以上功能模块板、一基板和一电源适配器；其中每一所述功能模块板包括一元器件区和一种接口，所述元器件区上设置有实验用的各种功能器件，所述接口为二十针接口或孔式接口；所述基板上设置有多个模块区，其中一个所述模块区设置有单片机接口和与所述单片机接口连接的十针接口，其它所述模块区分别设置有直插式的芯片座；每一所述模块区包括安装柱和二十针接口，在每一所述模块区的旁侧对应设置有一接线区；各所述接线区分别包括接线插孔、十针接口、接地插孔和电源插孔，所述电源插孔与所述电源电路连接；所述模块区的二十针接口分别连接与其对应的所述接线区的各插孔，各所述接线区的十针接口与其所在所述接线区的接线插孔连接；所述基板上还设置有一状态显示电路、一三态指示电路、一数码管显示电路和一电源电路，所述状态显示电路连接各所述模块区中二十针接口和电源电路，所述数码管显示电路连接所述十针接口；所述电源电路连接所述电源适配器，为所述各模块区、状态显示电路、三态指示电路和数码管显示电路提供5V直流电。
2.如权利要求1所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述模块区和接线区分 别为四个，所述接线插孔为十六个。
3.如权利要求1所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述二十针接口包括 十六个10端、一个电源端、一个接地端和两个状态控制端，其中，所述模块区中模块区的 十六个10端对应连接与其对应所述接线区的十六个接线插孔，所述电源端和接地端与其 对应的所述接线区的电源插孔和接地插孔连接，所述两个状态控制端连接到所述状态显示 电路。
4.如权利要求2所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述二十针接口包括 十六个10端、一个电源端、一个接地端和两个状态控制端，其中，所述模块区中模块区的 十六个10端对应连接与其对应所述接线区的十六个接线插孔，所述电源端和接地端与其 对应的所述接线区的电源插孔和接地插孔连接，所述两个状态控制端连接到所述状态显示 电路。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述十针 接口包括八个10端、一个电源端和一个接地端，所述电源端和接地端分别与其所在所述接 线区的电源插孔和接地插孔连接，各所述接线区的两个十针接口共十六个10端与其所在 所述接线区的十六个接线插孔连接。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述功能 模块板中的接口还包括扩展用的三针接口，所述基座上设置有若干连接具有所述三针接口 的功能模块板的三针接口。
7.如权利要求5所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述功能模块板中的接 口还包括扩展用的三针接口，所述基座上设置有若干连接具有所述三针接口的功能模块板 的三针接口。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述 基座上还设置有一 USB接口和一配合所述功能模块板搭建模拟电路用的常用元件区，所述 USB接口连接所述单片机接口。
9.如权利要求5所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述基座上还设置有一 USB接口和一配合所述功能模块板搭建模拟电路用的常用元件区，所述USB接口连接所述 单片机接口。
10.如权利要求1所述的一种电子控制实验装置，其特征在于所述状态显示电路包 括若干指示灯，分别连接各所述模块区中二十针接口的两个状态控制端、电源电路以及单 片机接口 ；所述三态指示电路包括一电平输入插孔、一电平比较电路、一高电平指示灯、一 高阻态指示灯和一低电平指示灯，所述电平输入插孔连接被测试的所述模块区中的接线插 孔，所述电平比较电路中预设置有一标准电平最大值和最小值；所述数码管显示电路包括 串接的一个数显信号接口和一个八段数码管，所述数显信号接口连接所述十针接口。
全文摘要
本发明涉及一种电子控制实验装置，它包括功能模块板、基板和电源适配器；功能模块板包括元器件区和接口，元器件区上设置实验用功能器件，接口为二十针接口或孔式接口；基板上设置有模块区，其中一模块区设置单片机接口和十针接口，其它模块区分别设置芯片座；各模块区包括安装柱和二十针接口，在各模块区的旁侧对应设置接线区；各接线区包括接线插孔、十针接口、接地插孔和电源插孔；模块区的二十针接口连接与其对应接线区的各插孔，各接线区的十针接口与其所在接线区的接线插孔连接；基板上还设置有状态显示电路、三态指示电路、数码管显示电路和电源电路，状态显示电路连接各模块区中二十针接口和电源电路，数码管显示电路连接十针接口；电源电路连接电源适配器。本发明适用于普通高中的通用技术科目教学、大学的电子信息、自动化、计算机类专业教学以及电子设计类竞赛活动。
文档编号G09B23/18GK101901562SQ20101022712
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者麦金耿 申请人:博雅创世(北京)智能科技有限公司