设有显示屏的控制器和实验装置的制作方法

1.本技术涉及教学探究技术领域，特别是涉及一种设有显示屏的控制器和实验装置。


背景技术：

2.目前的教学过程中，学生通常采用在电路基板上安装各种功能器件的方式进行探究性操作，这种操作不仅需要使用连接线来连接各种功能器件，操作过程复杂，掌握难度大，而且功能器件必须配合电路基板使用，灵活性差，电路基板体积又较大，需要更大的操作空间，对操作场所要求高。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可自由组合、便于观察、操作简单的设有显示屏的控制器和实验装置。
4.一种设有显示屏的控制器，该控制器上设有第一接口和第二接口，第一接口用于连接传感器，第二接口用于连接执行装置；控制器包括控制芯片、显示屏和编码旋钮，控制芯片分别连接第一接口、第二接口、显示屏和编码旋钮。
5.在其中一个实施例中，控制器上还设有用于连接计算机设备的第三接口，第三接口连接控制芯片；
6.优选地，第三接口为usb接口，一般可采用usb type-c接口。
7.在其中一个实施例中，控制器还包括用于与计算机设备无线连接的无线模块，无线模块连接控制芯片；
8.进一步地，无线模块为蓝牙芯片或wifi芯片；
9.具体地，控制器上设置有包含无线模块的mac地址的二维码。
10.在其中一个实施例中，传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、声级传感器和触摸传感器。
11.在其中一个实施例中，执行装置包括照明装置、声音装置、风扇装置、加湿器驱动装置和水泵驱动装置；
12.具体地，照明装置为彩灯，声音装置为蜂鸣器，风扇装置为风扇。
13.在其中一个实施例中，该执行装置还包括加湿器，加湿器驱动装置上设有用于连接加湿器的接口或接头。
14.在其中一个实施例中，该执行装置还包括水泵，水泵驱动装置上设有用于连接水泵的接口或接头。
15.在其中一个实施例中，控制器还包括电源和电源开关，控制芯片分别连接电源和电源开关。
16.在其中一个实施例中，第一接口和第二接口分别设于控制器的第一端和与所述第一端相对的第二端，第三接口设于控制器的第三端。
17.在其中一个实施例中，控制器上设有用于分别指示第一接口和第二接口的指示标签。
18.在其中一个实施例中，控制器、传感器以及执行装置的形状均为矩形。
19.在其中一个实施例中，计算机设备为台式机、笔记本电脑或移动终端。
20.在其中一个实施例中，控制器、传感器以及执行装置均设置有外壳。
21.具体地，外壳采用透明亚克力材料。
22.上述实施例中提供的设有显示屏的控制器采用模块化设计，能够通过控制器的第一接口和第二接口直接连接传感器和执行装置，实现传感器与执行装置之间的自由组合，无需使用复杂的连接线，简化了操作过程，便于学生快速掌握使用方法，而且结构简单，占用空间少；其中，控制器包括控制芯片、显示屏和编码旋钮，传感器可以将采集到的环境模拟信息转换为传感器数据发送到控制芯片，编码旋钮用于设置触发阈值，显示屏用于显示传感器数据和设置好的触发阈值，控制芯片可以根据传感器数据与触发阈值之间的大小关系来判断是否控制执行装置工作，可用于实现传感器控制相关的探究设计及操作。
23.一种实验装置，包括外壳和如上述任一实施例所述的设有显示屏的控制器，该设有显示屏的控制器安装在外壳内。
24.上述实施例中提供的实验装置能够通过控制器的第一接口和第二接口直接连接传感器和执行装置，实现传感器与执行装置之间的自由组合，无需使用复杂的连接线，简化了操作过程，便于学生快速掌握使用方法。
25.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
26.图1为一个实施例中设有显示屏的控制器的抽象模型图；
27.图2为一个实施例中控制器的一种示例的结构示意图；
28.图3为一个实施例中控制器的一种示例的结构示意图；
29.图4为一个实施例中传感器的一种示例的结构示意图；
30.图5为一个实施例中执行装置的一种示例的结构示意图；
31.图6为一个实施例中加湿器驱动装置的一种示例的结构示意图；
32.图7为一个实施例中水泵驱动装置的一种示例的结构示意图；
33.图8为一个实施例中设有显示屏的控制器的应用场景示意图。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.如图1所示，一种设有显示屏的控制器，图2和图3分别展示了控制器1 的一种示例的背面结构和正面结构，可见控制器1上设有第一接口101和第二接口102，第一接口101用于连接传感器2，第二接口102用于连接执行装置3；控制器1包括控制芯片100、显示屏103和
编码旋钮104，控制芯片100 分别连接第一接口101、第二接口102、显示屏103和编码旋钮104。
36.其中，控制器1设置有至少一个第一接口和至少一个第二接口，传感器2 用于采集环境模拟信息并将采集到的环境模拟信息转换为传感器数据发送到控制芯片100，编码旋钮104用于设置触发阈值，该编码旋钮104可以通过现有技术中的数字旋转编码器来加以实现，数字旋转编码器经常被用作控制器的旋钮以设置数值，控制芯片100可以获取用户通过编码旋钮104设置的触发阈值，并将接收到的传感器数据和触发阈值发送至显示屏103加以显示，显示屏103可用于显示传感器数据和设置好的触发阈值，同时，控制芯片100 可以根据传感器数据与触发阈值之间的大小关系来判断是否控制执行装置3 工作，使得本控制器可用于进行传感器控制相关的探究设计及操作。此外，作为本实施例的一种实施方式，显示屏103还可以用于显示执行装置信息，该执行装置信息可以为执行装置3的工作状态信息和/或执行装置3的类型信息。
37.本实施例中提供的设有显示屏的控制器能够通过控制器的第一接口和第二接口直接连接传感器和执行装置，实现传感器与执行装置之间的自由组合，无需使用复杂的连接线，简化了操作过程，还可以通过显示屏直观观察数据，便于学生快速掌握使用方法，而且结构简单，占用空间少；具体地，可将上述控制器居中放置，然后可以在控制器两侧同时插入一个或多个传感器和执行装置，控制器能够根据传感器测量数据来控制执行装置是否工作，同时，还可以通过编码旋钮来改变触发阈值，使用更方便，显示屏则可以用于观察数据，便于观察。
38.基于上述实施例中的设有显示屏的控制器，对本技术的技术方案进一步拓展说明。
39.在一些实施例中，第一接口101和第二接口102均为插接式接口，如图4 所示，传感器2上设有第一接头201，第一接头201为与第一接口101匹配的插接式接头，第一接头201与第一接口101通过插接方式连接；如图5所示，执行装置3上设有第二接头301，第二接头301为与第二接口102匹配的插接式接头，第二接头301与第二接口102通过插接方式连接。本示例中以控制器为核心，通过插接方式来连接传感器和执行装置，能够简单方便地完成传感控制相关探究的设计和操作。
40.在一些实施例中，传感器2可以包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、声级传感器和触摸传感器，执行装置3可以包括照明装置、声音装置、风扇装置、加湿器驱动装置和水泵驱动装置。
41.其中，加湿器驱动装置用于对外连接加湿器并在控制芯片的控制下驱动加湿器工作，水泵驱动装置可对外连接水泵并在控制芯片的控制下驱动水泵工作。
42.图6和图7分别提供了加湿器驱动装置和水泵驱动装置的示例结构，加湿器驱动装置上设有用于连接加湿器的接口302，水泵驱动装置上设有用于连接水泵的接口303。
43.具体实施过程中，照明装置可采用彩灯，声音装置可采用蜂鸣器，风扇装置可采用风扇，水泵采用直流水泵。
44.需要注意的是，本技术的技术方案中所采用的传感器和执行装置的类型并不限于上述实施例中提及的类型。
45.在一些实施例中，如图2所示，控制器1上还设有用于连接计算机设备的第三接口
105，第三接口105连接控制芯片100，控制芯片100还可以用于将传感器数据发送给计算机设备。具体实施时，该第三接口105可以为usbtype-c类型的usb接口，控制芯片100可以采用stm32系列单片机、51单片机等芯片。
46.在具体使用过程中，可以使用数据线将第三接口105连接到计算机设备，此时控制器1内部的控制芯片100通过数据线连接计算机设备，实现控制器1 与计算机设备之间的数据传输，该计算机设备上可安装有应用软件，应用软件可以在计算机设备上显示传感器类型、传感器数据、触发阈值、执行装置类型以及执行装置的工作状态等信息，便于学生观察；此外，该应用软件还可以用于通过自动或手动方式设置触发阈值，并将设置好的触发阈值发给控制芯片100。
47.在上述实施例中，控制器可以通过第三接口连接计算机设备，计算机设备可以是pc机或移动终端，即控制器可通过第三接口连接pc机或移动终端，操作人员可利用pc机或移动终端上的应用软件来调节触发阈值，达到和手动调节编码旋钮同样的效果，控制器还可以通过第三接口将在控制器自带的显示屏上显示的数据发送到pc机或移动终端上，使得pc机或移动终端与控制器的显示屏进行同步显示。
48.在一些实施例中，控制器1还可以包括用于与计算机设备无线连接的无线模块，无线模块连接控制芯片100，具体实施过程中，无线模块可以为蓝牙芯片或wifi芯片，控制芯片100可以通过蓝牙芯片或wifi芯片连接移动终端，从而实现控制器1与移动终端之间的数据传输，比如，控制器1可以将传感器类型、传感器数据、触发阈值、执行装置类型以及执行装置的工作状态等信息发送到移动终端进行显示，或者通过移动终端设置触发阈值并发送给控制器1使用。
49.作为上述实施例的一种具体实施方式，控制器1上设置有包含无线模块的mac地址的二维码，计算机设备扫描该二维码即可建立与控制器1之间的无线连接，从而实现计算机设备与控制器1之间的无线数据传输。
50.作为上述实施例的一种具体实施方式，可以将第一接口101和第二接口 102分别设置在控制器1的左右两端，第三接口105则设置在控制器1的前端或后端，以使得控制器1整体体积较小，便于存放和移动。
51.具体实施时，以控制器1为核心，在控制器1的左右两端分别插入传感器2和执行装置3，实现多种传感器和执行装置之间的自由组合。
52.例如：如图8所示，控制器1可以与五种传感器2和五种执行装置3进行自由组合，每一种传感器2可对应控制五种执行装置3，反之，每一种执行装置3可被五种传感器2控制，共25种组合。这里，五种传感器2可以包括温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、声级传感器和触摸传感器，五种执行装置3可包括彩灯、蜂鸣器、风扇、加湿器驱动装置和水泵驱动装置，加湿器驱动装置对外连接加湿器，水泵驱动装置对外连接水泵；控制器1还连接计算机设备4。具体地，控制器1的第一接口和第二接口为i2c接口。
53.使用时，可以将传感器2连接到控制器左侧，执行装置3连接到控制器右侧。在插入传感器2时，控制器1会判定插入的传感器2是哪种传感器，并分配一个id号给该传感器2；同样，在插入执行装置3时，控制器1也会判定插入的执行装置3是哪种类型，并分配一个id号给该执行装置 3。传感器2将采集到的环境模拟信息转化为传感器数据，然后通过标准的 i2c接口传送到控制器1，控制器1接收到传感器数据后，在显示屏103 上显示该传感器数
据，控制器1检测到有执行装置3插入时，也在显示屏 103上显示执行装置信息；使用者可以通过控制器1上的编码旋钮104设置触发阈值，控制芯片100通过根据传感器数据与触发阈值之间的大小关系来判断是否要控制执行装置3工作。
54.在使用过程中，显示屏103可实时显示传感器数据、执行装置信息和触发阈值，显示屏103可采用液晶显示屏。控制芯片100还可通过usb数据线与外部计算机连接，实时的将传感器数据、执行装置信息和触发阈值上传到计算机设备，在计算机设备上进行显示。
55.在上述实施例的另一种实施方式中，也可以将第一接口101和第二接口 102设置在控制器1的同一侧，分别用于连接传感器2和执行装置3，然后控制器1的另一侧设有连接计算机设备的第三接口105。具体实施时，对控制器 1上各接口的具体位置不做限定，控制器上可以设有多个第一接口和/或多个第二接口。
56.在一些实施例中，如图3所示，控制器1还包括电源和电源开关106，控制芯片100分别连接电源和电源开关106。
57.在上述实施例的一种实施方式中，控制器1内部设有电池安装槽107，此时可以采用一次性电池或可反复充电的蓄电池为控制器供电；在另一种实施方式中，控制器1可以通过电源线连接外部电源，此时控制器1由外部电源供电。
58.在一些实施例中，控制器1、传感器2以及执行装置3的形状均为矩形，外形方正，可以节省空间，便于使用。
59.为避免划伤使用者，上述矩形可采用圆角矩形设计，提高安全性。
60.在一种实施方式中，控制器1、传感器2以及执行装置3均设置有外壳，起保护作用，以避免磕碰损坏，使控制器1、传感器2和执行装置3这些模块更加耐用。
61.进一步具体地，外壳可以采用透明亚克力材料，以便于学生观察上述各模块的内部结构。
62.在实际生产制造时，可以采用不同颜色来分别制造控制器1、传感器2和执行装置3，便于学生在使用时进行区分。例如，控制器1为白色，传感器2 为蓝色，执行装置3为黄色。
63.本技术还提供了一种实验装置，包括外壳和如上述任一实施例中所述的设有显示屏的控制器，该设有显示屏的控制器安装在外壳内。该实验装置能够通过控制器的第一接口和第二接口直接连接传感器和执行装置，实现传感器与执行装置之间的自由组合，无需使用复杂的连接线，简化了操作过程，便于学生快速掌握使用方法。关于该实验装置的具体限定可以参见上文各实施例中对于设有显示屏的控制器的限定，在此不再赘述。
64.需要说明的是，当一个元件被称为“连接”另一个元件，根据需要，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。“或者/ 和”表示可以两者取其一也可以两者全部包括，例如，a或者/和b，可以是只包括a，也可以是只包括b，还可以是包括a和b。
65.以上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。
66.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护
范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。