[发明专利]一种基于Arduino的教学开发套件

说明书

本发明涉及一种基于Arduino的教学开发套件，属于编程教学技术领域。包括主控板、底板和扩展板，所述的主控板和扩展板安装在底板上，所述的主控板包括主控芯片、USB接口芯片和USB接口，所述的底板包含与主控板连接的主控接口、与扩展板连接的PCIE接口、将主控芯片各管脚引出的接口电源排座，模拟输入排座和数字输入输出排座；所述的扩展板与底板之间通过MINI PCI‑E接口进行连接。本发明的有益效果是：本发明使用“主控板+底板+扩展板”的设计模式，将arduino主控板和底板插接在底板上，省去套件需要频繁使用杜邦线连接的麻烦，提高了效率，强化了集成性。所有扩展板大小外形一致，插接时不需要考虑连接方式，对于初学者学习更为简单方便。

技术领域

本发明涉及一种基于Arduino的教学开发套件，属于编程教学技术领域。

背景技术

在电路设计、C语言学习和单片机开发的基础教学方面，市面上目前有许多开发板或开发套件供初学者进行开发学习。Arduino作为开源的电子平台，以其编程简单、功能丰富、跨平台等特点，迅速发展，成为目前初学者进行单片机学习的主流平台。利用Arduino平台，初学者可以通过编程语言给Arduino电路板的微控制器编写程序，来驱动其他扩展的外设（包括传感器、显示屏和各类芯片等）进行工作，从而可以学习硬件电路、编程语言和单片机开发。目前此类开发板都是单独成系，初学者进行学习时，需要根据学习内容的不同，使用不同的开发板，集成性差。这切实需要一款可以尽可能满足初学者学习需求的开发套件。

现有技术中有的套件采用开发板之间使用杜邦线相连的方式，在arduino主控板和扩展板之间留有接口，使用杜邦线通过面包板或者直连的方式完成所需要实现的功能。另一种开发套件可以实现部分扩展板和主控板之间的插接操作，针对特定的扩展板可以将其与主控板插接在底板上。这种繁琐的更换扩展板的方式，不仅效率低下，且需要初学者使用时熟悉各连线接口的功能，将主控板和扩展板各接口进行对应连线。同时，使用杜邦线连接开发板，存在电路不稳定的风险。并且扩展板都是单独成件的，结构各异，成本过高。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种基于Arduino的教学开发套件，包括主控板、底板和扩展板，底板作为整个开发板的基础，给主控和扩展板提供接口的同时，也将主控芯片的部分引脚以排针母座的形式对外提供接口。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种基于Arduino的教学开发套件，其特征在于：包括主控板、底板和扩展板，所述的主控板和扩展板安装在底板上，所述的主控板包括主控芯片、USB接口芯片和USB接口，所述的底板包含与主控板连接的主控接口、与扩展板连接的PCIE接口、将主控芯片各管脚引出的接口电源排座，模拟输入排座和数字输入输出排座；所述的扩展板与底板之间通过MINI PCI-E接口进行连接。

进一步的，所述的主控板USB接口为主控板的程序下载和电源供应的接口，主控板使用USB数据线与电脑连接，USB接口芯片采用CH340E，与外围电路构成下载电路，将程序下载到主控芯片中。

进一步的，所述的USB芯片CH340E的UD+和UD-直接连接到USB接口的D+数据线和D-数据线上，接收电脑的数据信号，USB芯片内部将电脑的USB信号转换为主控芯片可以接收的串口信号，将CH340E的接收数据的引脚RXD和主控制器的发送数据的引脚TX通过限流电阻R1相连，CH340E的发送数据的引脚TXD和主控制器的接收数据的引脚RX通过限流电阻R2相连，使程序从电脑下载到主控制器中。

进一步的，所述的主控芯片采用atmega328P 8位AVR微处理器，通过其串口（TXD和RXD）与USB接口芯片连接，主控芯片对外提供接口，包括串口（TXD和RXD）、数字输入输出口（D2~D13）、模拟输入口（A0~A5）、I2C总线接口（SCL和SDA），接口连接扩展板的相关电路实现套件的基础功能。