專利名稱：一種電子控制實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實驗設(shè)備，特別是關(guān)于一種電子控制實驗裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)學(xué)校在電子控制技術(shù)課的教學(xué)過程當(dāng)中缺乏行之有效的實驗手段進行 教學(xué)，教學(xué)過程當(dāng)中使用的相關(guān)產(chǎn)品功能單一，無法通用及擴展，使教學(xué)受到了一定程度上 的限制。而國外的產(chǎn)品價格過高，且在應(yīng)用方面不適用于國內(nèi)教學(xué)。且產(chǎn)品功能已經(jīng)固化， 一旦教材有變化就不能很好滿足新的教學(xué)需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種成本低、擴展性強的電子控制實驗裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種電子控制實驗裝置，其特征在 于它包括一塊以上功能模塊板、一基板和一電源適配器；其中每一所述功能模塊板包括 一元器件區(qū)和一種接口，所述元器件區(qū)上設(shè)置有實驗用的各種功能器件，所述接口為二十 針接口或孔式接口 ；所述基板上設(shè)置有多個模塊區(qū)，其中一個所述模塊區(qū)設(shè)置有單片機接 口和與所述單片機接口連接的十針接口，其它所述模塊區(qū)分別設(shè)置有直插式的芯片座；每 一所述模塊區(qū)包括安裝柱和二十針接口，在每一所述模塊區(qū)的旁側(cè)對應(yīng)設(shè)置有一接線區(qū)； 各所述接線區(qū)分別包括接線插孔、十針接口、接地插孔和電源插孔，所述電源插孔與所述電 源電路連接；所述模塊區(qū)的二十針接口分別連接與其對應(yīng)的所述接線區(qū)的各插孔，各所述 接線區(qū)的十針接口與其所在所述接線區(qū)的接線插孔連接；所述基板上還設(shè)置有一狀態(tài)顯示 電路、一三態(tài)指示電路、一數(shù)碼管顯示電路和一電源電路，所述狀態(tài)顯示電路連接各所述模 塊區(qū)中二十針接口和電源電路，所述數(shù)碼管顯示電路連接所述十針接口 ；所述電源電路連 接所述電源適配器，為所述各模塊區(qū)、狀態(tài)顯示電路、三態(tài)指示電路和數(shù)碼管顯示電路提供 5V直流電。所述模塊區(qū)和接線區(qū)分別為四個，所述接線插孔為十六個。所述二十針接口包括十六個IO端、一個電源端、一個接地端和兩個狀態(tài)控制端，其中，所述模塊區(qū)中模塊區(qū)的十六個IO端對應(yīng)連接與其對應(yīng)所述接線區(qū)的十六 個接線插孔，所述電源端和接地端與其對應(yīng)的所述接線區(qū)的電源插孔和接地插孔連接，所 述兩個狀態(tài)控制端連接到所述狀態(tài)顯示電路。所述十針接口包括八個IO端、一個電源端和一個接地端，所述電源端和接地端分 別與其所在所述接線區(qū)的電源插孔和接地插孔連接，各所述接線區(qū)的兩個十針接口共十六 個IO端與其所在所述接線區(qū)的十六個接線插孔連接。所述功能模塊板中的接口還包括擴展用的三針接口，所述基座上設(shè)置有若干連接 具有所述三針接口的功能模塊板的三針接口。所述基座上還設(shè)置有一 USB接口和一配合所述功能模塊板搭建模擬電路用的常 用元件區(qū)，所述USB接口連接所述單片機接口。
所述狀態(tài)顯示電路包括若干指示燈，分別連接各所述模塊區(qū)中二十針接口的兩個 狀態(tài)控制端、電源電路以及單片機接口 ；所述三態(tài)指示電路包括一電平輸入插孔、一電平 比較電路、一高電平指示燈、一高阻態(tài)指示燈和一低電平指示燈，所述電平輸入插孔連接被 測試的所述模塊區(qū)中的接線插孔，所述電平比較電路中預(yù)設(shè)置有一標(biāo)準電平最大值和最小 值；所述數(shù)碼管顯示電路包括串接的一個數(shù)顯信號接口和一個八段數(shù)碼管，所述數(shù)顯信號 接口連接所述十針接口。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于設(shè)置了一塊以上 功能模塊板、一個基板和一個電源適配器，可以根據(jù)實驗要求，學(xué)生可以選擇符合實驗需求 的功能模塊板，并將選好的功能模塊板連接到基板上，通過不同的功能模塊板搭建不同的 電路，并通過基板上的測量和顯示工具來檢驗自己的實驗結(jié)果，使學(xué)生更為清楚地認識、了 解各種電路的原理。2、本發(fā)明由于功能模塊板中的接口還包括擴展用的三針接口，同時，基 座上也設(shè)置有若干擴展用的三針接口，因此即使教材的內(nèi)容發(fā)生了變化，本發(fā)明仍然可以 添加新模塊滿足新功能需求，通過擴展的方式搭建出所需的電路，供學(xué)生學(xué)習(xí)。3、本發(fā)明由 于在基座上還設(shè)置有若干擴展用的三針接口、一 USB接口和一配合功能模塊板搭建模擬電 路用的常用元件區(qū)，因此可以進一步滿足教學(xué)多樣性需求，適合不同方式和難易程度教學(xué)。 本發(fā)明適用于普通高中的通用技術(shù)科目教學(xué)、大學(xué)的電子信息、自動化、計算機類專業(yè)教學(xué) 以及電子設(shè)計類競賽活動。


圖1是本發(fā)明的基板的電路原理2本發(fā)明基板的結(jié)構(gòu)布局3是本發(fā)明基板上十六個插孔的結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明二十針接口的結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明一種十針接口的結(jié)構(gòu)示意6是本發(fā)明另一種十針接口的結(jié)構(gòu)示意7是本發(fā)明基板上三態(tài)指示電路的電路連接8是本發(fā)明基板上數(shù)碼管顯示電路的電路連接9是本發(fā)明中第一種功能模塊板的結(jié)構(gòu)示意10是是本發(fā)明中第二種功能模塊板的結(jié)構(gòu)示意11是本發(fā)明中第三種功能模塊板的結(jié)構(gòu)示意12是本發(fā)明功能模塊板中開關(guān)模塊板的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明包括一塊基板、一塊以上功能模塊板、若干連接線和一個電源適配器。其 中，電源適配器連接外部電源，并將220V交流電轉(zhuǎn)換成5V直流電，為基板和功能模塊板供 H1^ ο如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基板上設(shè)置有四個模塊區(qū)1、2、3、4，在四個模塊區(qū)1、 2、3、4的旁側(cè)設(shè)置有一一對應(yīng)的四組接線區(qū)5、6、7、8，基板上還設(shè)置有一狀態(tài)顯示電路9，一三態(tài)指示電路10，一數(shù)碼管顯示電路11和一電源電路12。其中的模塊區(qū)1中設(shè)置有的 單片機接口 13、若干十針接口 14、程序選擇開關(guān)15、復(fù)位按鍵16和電容17。單片機接口 13 是一五十六針的插座，用于連接單片機(圖中未示出)，單片機接口 13與周圍的六個十針接 口 14連接，用于將單片機的管腳引出。單片機接口 13還與程序選擇開關(guān)15、復(fù)位按鍵16 和電容17連接，由于所有實驗程序預(yù)先設(shè)置在單片機中，因此通過程序選擇開關(guān)15可以選 擇單片機的運行的實驗程序。按下復(fù)位按鍵16時單片機程序復(fù)位重啟。三個模塊區(qū)2、3、 4包括直插式的芯片座18。四個模塊區(qū)1、2、3、4分別包括四個安裝柱(圖中未示出)和一個二十針接口 19， 安裝柱均用于穩(wěn)定支撐每一塊功能模塊板。每一組接線區(qū)緊鄰對應(yīng)的模塊區(qū)設(shè)置，如模塊 區(qū)1對應(yīng)接線區(qū)5，模塊區(qū)2對應(yīng)接線區(qū)6，模塊區(qū)3對應(yīng)接線區(qū)7，模塊區(qū)4對應(yīng)接線區(qū)8。 四組接線區(qū)5、6、7、8分別包括十六個接線插孔1' 16'(如圖3所示)、兩個十針接口 14、一個接地插孔GND和一個電源插孔VCC。其中，十六個接線插孔1' 16'和十針接口 14的連接容后敘述。接地插孔GND提供電源“地”信號，電源插孔VCC均與電源電路12連 接，以提供“5V”直流電壓。如圖4所示，四個模塊區(qū)1、2、3、4的二十針接口 19均包括十六個IO端，即IOl 16、一個電源端VCC、一個接地端GND和兩個狀態(tài)控制端H。其中，IOl 16 —一對應(yīng)連接 與其對應(yīng)的接線區(qū)的十六個接線插孔1' 16'，電源端VCC與其對應(yīng)的接線區(qū)的電源插 孔VCC連接，接地端GND與其對應(yīng)的接線區(qū)的接地插孔GND連接。兩個狀態(tài)控制端H連接 到狀態(tài)顯示電路9，由狀態(tài)顯示電路9顯示各模塊區(qū)的工作狀態(tài)。如圖5、圖6所示，十針接口 14包括八個IO端、一個電源端VCC和一個接地端GND。 第一種十針接口 14的八個IO端是IOl 8，第二種十針接口 14的八個IO端是109 16。 其中，各接線區(qū)的兩個十針接口 14共十六個IO端連接與其所在的接線區(qū)的十六個接線插 孔1' 16'，電源端VCC與該接線區(qū)的電源插孔VCC連接，接地端GND與該接線區(qū)的接地 插孔GND連接。 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基板上的狀態(tài)顯示電路9包括若干指示燈，分別連接模 塊區(qū)1、2、3、4中二十針接口 19的兩個狀態(tài)控制端H，電源電路12，以及單片機接口 13，用于 顯示模塊區(qū)1、2、3、4的連接狀態(tài)，電源電路12的供電狀況及其開關(guān)的開啟狀態(tài)，單片機的 運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。如圖2、圖7所示，本發(fā)明的基板上的三態(tài)指示電路10包括一電平輸入插孔20、一 電平比較電路21、一高電平指示燈22、一高阻態(tài)指示燈23和一低電平指示燈24。電平輸入 插孔20可以通過連接線連接被測試的模塊區(qū)中的接線插孔。電平比較電路21中預(yù)設(shè)置有 一標(biāo)準電平最大值和最小值，電平比較電路21將輸入的與標(biāo)準的電平值進行比較，如果輸 入的大于標(biāo)準電平最大值，則輸出高電平信號；如果輸入的小于標(biāo)準電平最大值，則輸出低 電平信號；如果輸入的小于標(biāo)準電平最小值，則輸出高阻態(tài)信號。高電平指示燈22、高阻態(tài) 指示燈23和低電平指示燈24并聯(lián)連接電平比較電路21的輸出端，高電平指示燈22亮?xí)r， 電平比較電路21輸出高電平信號；高阻態(tài)指示燈23亮?xí)r，電平比較電路21輸出高阻態(tài)信 號；低電平指示燈24亮?xí)r，電平比較電路21輸出低電平信號。如圖8所示，本發(fā)明的基板上的數(shù)碼管顯示電路11包括一個數(shù)顯信號接口 25和 一個八段數(shù)碼管26。其中，數(shù)顯信號接口 25是一十針接口，其通過連接線連接十針接口 14。八段數(shù)碼管26連接數(shù)顯信號接口 25，用于顯示數(shù)字0000 9999，本發(fā)明的電源電路12連 接電源適配器，為模塊區(qū)1、2、3、4，狀態(tài)顯示電路9，三態(tài)指示電路10和數(shù)碼管顯示電路11 提供穩(wěn)定的5V直流電。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基板上還設(shè)置有一 USB接口 27、若干三針接口 28和一 常用元件區(qū)29。其中，USB接口 27連接單片接口 15，其可以通過數(shù)據(jù)線連接外界的計算機 和單片機接口 13，用于單片機與外界進行數(shù)據(jù)傳輸。三針接口 28作為擴展用的接口。常用 元件區(qū)29中設(shè)置有不同阻值的電阻、一個按鍵和兩個LED指示燈，用于配合功能模塊板來 搭建常用的模擬電路。如圖9 11所示，本發(fā)明的每一功能模塊板包括一元器件區(qū)3G和一接口，每一種 功能模塊板上設(shè)置有一種接口，為二十針接口 31或孔式接口 32或三針接口 33，并作為元器 件區(qū)30的輸入輸出端口。其中，元器件區(qū)30上設(shè)置有實驗用的各種功能器件，比如各種 傳感器、開關(guān)、按鍵、LED、蜂鳴器和電機控制電路等。二十針接口 31的結(jié)構(gòu)與基板上的二十 針接口 19相同。具有三針接口 33的功能模塊板作為擴展用的功能模塊板，與基板上的三 針接口 28配合使用。當(dāng)具有二十針接口 31的功能模塊板通過連接線與基板上的二十針接 口 19電連接時，該功能模塊板上的十六個IO端與該模塊區(qū)的接線插孔1' 16'對應(yīng)連 接上。本發(fā)明的連接線包括IDE線、香蕉線和數(shù)據(jù)線，均采用具有彈性的銅質(zhì)香蕉頭，保 證了頻繁拔插不出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。本實施例中，IDE線包括若干根二十PIDE線、十PIDE 線和三PIDE線，二十PIDE線用于連接二十針接口，十PIDE線用于連接十針接口，三PIDE 線用于連接三針接口。香蕉線用于連接孔式接口，包括若干根紅色香蕉線、黑色香蕉線和根 黃色香蕉線，紅色香蕉線用于接電源，黑色香蕉線用于接地，黃色香蕉線作為信號線。下面通過一個具體的例子來對本發(fā)明的使用方法進行說明。如圖12所示，本實施例中，功能模塊板是開關(guān)模塊板，以下是通過三態(tài)指示電路 10來檢測開關(guān)模塊板上各開關(guān)的電平狀態(tài)的步驟第一步將開關(guān)模塊板連接到基板上開關(guān)模塊板上行程開關(guān)的A、B、C三個引腳分別連接到二十針接口的I01、I02、I03 上，基板的接線區(qū)上的接線插孔1'、2'、3'分別連到二十針接口的I01、I02、I03上；將模 塊區(qū)的二十針接口通過二十PIDE線連接開關(guān)模塊板上的二十針接口，這樣行程開關(guān)的A、 B、C腳分別和基板上模塊區(qū)中的接線插孔1'、2'、3'聯(lián)通。第二步采用香蕉線分別連接接線插孔1'、2'、3'與三態(tài)指示電路10中的電平 輸入插孔20，以進行電平測試試驗1)將插孔1'連接電源電路12的電源供應(yīng)端，插孔3'連接地，插孔2'連接三態(tài) 指示電路10中的電平輸入插孔20 ；2)行程開關(guān)未按下時，B和A聯(lián)通，因此插孔2'和插孔1 ‘聯(lián)通，三態(tài)指示電路10 中高電平指示燈22亮，指示輸入的是高電平；3)行程開關(guān)按下時，B和C聯(lián)通，插孔2'和插孔3'聯(lián)通，三態(tài)指示電路10中低 電平指示燈24亮，指示輸入的是低電平。采用本發(fā)明，學(xué)生根據(jù)實驗要求，學(xué)生可以選擇符合實驗需求的功能模塊板，并將 選好的功能模塊板連接到基板上，再通過連接線將功能模塊板與基板進行電連接?；鍨楣δ苣K板提供各種不同的測量和顯示工具，以作為電子控制技術(shù)課教學(xué)過程當(dāng)中的實驗 演示工具，使得學(xué)生更為清楚地認識、了解各種電路的原理。 上述各實施例中，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、數(shù)目及其連接都是可以有所變化的， 在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對個別部件進行的改進和等同變換，不應(yīng)排除在本發(fā)明的保 護范圍之外。
權(quán)利要求
一種電子控制實驗裝置，其特征在于它包括一塊以上功能模塊板、一基板和一電源適配器；其中每一所述功能模塊板包括一元器件區(qū)和一種接口，所述元器件區(qū)上設(shè)置有實驗用的各種功能器件，所述接口為二十針接口或孔式接口；所述基板上設(shè)置有多個模塊區(qū)，其中一個所述模塊區(qū)設(shè)置有單片機接口和與所述單片機接口連接的十針接口，其它所述模塊區(qū)分別設(shè)置有直插式的芯片座；每一所述模塊區(qū)包括安裝柱和二十針接口，在每一所述模塊區(qū)的旁側(cè)對應(yīng)設(shè)置有一接線區(qū)；各所述接線區(qū)分別包括接線插孔、十針接口、接地插孔和電源插孔，所述電源插孔與所述電源電路連接；所述模塊區(qū)的二十針接口分別連接與其對應(yīng)的所述接線區(qū)的各插孔，各所述接線區(qū)的十針接口與其所在所述接線區(qū)的接線插孔連接；所述基板上還設(shè)置有一狀態(tài)顯示電路、一三態(tài)指示電路、一數(shù)碼管顯示電路和一電源電路，所述狀態(tài)顯示電路連接各所述模塊區(qū)中二十針接口和電源電路，所述數(shù)碼管顯示電路連接所述十針接口；所述電源電路連接所述電源適配器，為所述各模塊區(qū)、狀態(tài)顯示電路、三態(tài)指示電路和數(shù)碼管顯示電路提供5V直流電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述模塊區(qū)和接線區(qū)分 別為四個，所述接線插孔為十六個。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述二十針接口包括 十六個10端、一個電源端、一個接地端和兩個狀態(tài)控制端，其中，所述模塊區(qū)中模塊區(qū)的 十六個10端對應(yīng)連接與其對應(yīng)所述接線區(qū)的十六個接線插孔，所述電源端和接地端與其 對應(yīng)的所述接線區(qū)的電源插孔和接地插孔連接，所述兩個狀態(tài)控制端連接到所述狀態(tài)顯示 電路。
4.如權(quán)利要求2所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述二十針接口包括 十六個10端、一個電源端、一個接地端和兩個狀態(tài)控制端，其中，所述模塊區(qū)中模塊區(qū)的 十六個10端對應(yīng)連接與其對應(yīng)所述接線區(qū)的十六個接線插孔，所述電源端和接地端與其 對應(yīng)的所述接線區(qū)的電源插孔和接地插孔連接，所述兩個狀態(tài)控制端連接到所述狀態(tài)顯示 電路。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述十針 接口包括八個10端、一個電源端和一個接地端，所述電源端和接地端分別與其所在所述接 線區(qū)的電源插孔和接地插孔連接，各所述接線區(qū)的兩個十針接口共十六個10端與其所在 所述接線區(qū)的十六個接線插孔連接。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述功能 模塊板中的接口還包括擴展用的三針接口，所述基座上設(shè)置有若干連接具有所述三針接口 的功能模塊板的三針接口。
7.如權(quán)利要求5所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述功能模塊板中的接 口還包括擴展用的三針接口，所述基座上設(shè)置有若干連接具有所述三針接口的功能模塊板 的三針接口。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述 基座上還設(shè)置有一 USB接口和一配合所述功能模塊板搭建模擬電路用的常用元件區(qū)，所述 USB接口連接所述單片機接口。
9.如權(quán)利要求5所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述基座上還設(shè)置有一 USB接口和一配合所述功能模塊板搭建模擬電路用的常用元件區(qū)，所述USB接口連接所述 單片機接口。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電子控制實驗裝置，其特征在于所述狀態(tài)顯示電路包 括若干指示燈，分別連接各所述模塊區(qū)中二十針接口的兩個狀態(tài)控制端、電源電路以及單 片機接口 ；所述三態(tài)指示電路包括一電平輸入插孔、一電平比較電路、一高電平指示燈、一 高阻態(tài)指示燈和一低電平指示燈，所述電平輸入插孔連接被測試的所述模塊區(qū)中的接線插 孔，所述電平比較電路中預(yù)設(shè)置有一標(biāo)準電平最大值和最小值；所述數(shù)碼管顯示電路包括 串接的一個數(shù)顯信號接口和一個八段數(shù)碼管，所述數(shù)顯信號接口連接所述十針接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子控制實驗裝置，它包括功能模塊板、基板和電源適配器；功能模塊板包括元器件區(qū)和接口，元器件區(qū)上設(shè)置實驗用功能器件，接口為二十針接口或孔式接口；基板上設(shè)置有模塊區(qū)，其中一模塊區(qū)設(shè)置單片機接口和十針接口，其它模塊區(qū)分別設(shè)置芯片座；各模塊區(qū)包括安裝柱和二十針接口，在各模塊區(qū)的旁側(cè)對應(yīng)設(shè)置接線區(qū)；各接線區(qū)包括接線插孔、十針接口、接地插孔和電源插孔；模塊區(qū)的二十針接口連接與其對應(yīng)接線區(qū)的各插孔，各接線區(qū)的十針接口與其所在接線區(qū)的接線插孔連接；基板上還設(shè)置有狀態(tài)顯示電路、三態(tài)指示電路、數(shù)碼管顯示電路和電源電路，狀態(tài)顯示電路連接各模塊區(qū)中二十針接口和電源電路，數(shù)碼管顯示電路連接十針接口；電源電路連接電源適配器。本發(fā)明適用于普通高中的通用技術(shù)科目教學(xué)、大學(xué)的電子信息、自動化、計算機類專業(yè)教學(xué)以及電子設(shè)計類競賽活動。
文檔編號G09B23/18GK101901562SQ20101022712
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者麥金耿 申請人:博雅創(chuàng)世(北京)智能科技有限公司