本實用新型屬于創(chuàng)客教育技術(shù)領域，具體涉及一種面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
創(chuàng)客教育是指培養(yǎng)具有創(chuàng)新理念人才的教育，如今，創(chuàng)客教育在中國逐漸流行，尤其適合中小學啟蒙教育。
在現(xiàn)有的電子科技類創(chuàng)客教育中，在不同的應用場景中，創(chuàng)客不僅需要開發(fā)軟件程序，還需要耗費大量的時間完成硬件平臺的開發(fā)，例如，對于平衡車產(chǎn)品，創(chuàng)客需要從底層芯片開始，搭配具有電機接口、舵機接口和供電接口等硬件的硬件平臺；而對于非平衡車產(chǎn)品，創(chuàng)客仍然需要從底層芯片開始，搭配具有電機接口、舵機接口和供電接口等硬件的硬件平臺。對于不同的電子科技類產(chǎn)品，其硬件平臺實際具有較多的相同之處，而針對每個產(chǎn)品，創(chuàng)客都需要重新開發(fā)硬件平臺，從而導致創(chuàng)意轉(zhuǎn)化率低，創(chuàng)業(yè)成本大，難以快速、高效地做出優(yōu)秀的創(chuàng)意產(chǎn)品。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型提供一種面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)，可有效解決上述問題。
本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
本實用新型提供一種面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)，包括直流電機層電路板、步進電機層電路板、舵機層電路板和傳感器通用擴展板；
所述直流電機層電路板、所述步進電機層電路板、所述舵機層電路板和所述傳感器通用擴展板按任意次序堆疊到一起；
所述直流電機層電路板包括直流電機控制器、n個直流電機驅(qū)動模塊、n個直流電機接口、直流電機供電端口、直流電機通信接口、直流電機USB接口、紅外遙控電路和供電電源；所述直流電機控制器通過所述直流電機驅(qū)動模塊連接到對應的所述直流電機接口；所述直流電機控制器分別與所述直流電機供電端口、所述直流電機通信接口、所述直流電機USB接口、所述紅外遙控電路和所述供電電源連接；其中，n為自然數(shù)；
所述傳感器通用擴展板包括傳感器控制器、至少一個數(shù)字I/O口、至少一個模擬I/O口、上層轉(zhuǎn)接板以及傳感器USB接口；所述傳感器控制器分別與所述數(shù)字I/O口、所述模擬I/O口、所述上層轉(zhuǎn)接板以及所述傳感器USB接口連接；
所述步進電機層電路板包括步進電機控制器、m個步進電機驅(qū)動模塊、m個步進電機接口、步進電機供電端口和步進電機通信接口；所述步進電機控制器通過所述步進電機驅(qū)動模塊連接到對應的所述步進電機接口；所述步進電機控制器分別與所述步進電機供電端口和所述步進電機通信接口連接；其中，m為自然數(shù)；
所述舵機層電路板包括舵機控制器、q個舵機驅(qū)動模塊、q個舵機接口、舵機供電端口和舵機通信接口；所述舵機控制器通過所述舵機驅(qū)動模塊連接到對應的所述舵機接口；所述舵機控制器分別與所述舵機供電端口和所述舵機通信接口連接；其中，q為自然數(shù)；
此外，所述直流電機USB接口通過線纜與所述傳感器USB接口連接；所述直流電機供電端口分別與所述步進電機供電端口和所述舵機供電端口連接；所述直流電機通信接口分別與所述步進電機通信接口和所述舵機通信接口連接。
優(yōu)選的，所述直流電機層電路板還集成有直流電機無線通信設備；所述直流電機無線通信設備與所述直流電機控制器連接；
所述傳感器通用擴展板還集成有傳感器無線通信設備；所述傳感器無線通信設備與所述傳感器控制器連接。
優(yōu)選的，所述直流電機無線通信設備為wifi通信設備；所述傳感器無線通信設備為2.4G無線收發(fā)單元。
優(yōu)選的，n為6；m為3；q為6。
優(yōu)選的，所述直流電機控制器和所述傳感器控制器均采用STM32控制器；所述步進電機控制器和所述舵機控制器均采用STM8控制器。
本實用新型提供的面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
(1)本實用新型中，將直流電機層、步進電機層、舵機層和傳感器層分開，采用堆疊的設計方式，可實現(xiàn)在不同應用場景中任意搭配使用，提高系統(tǒng)的使用靈活性，滿足大多數(shù)的創(chuàng)客需求。
(2)面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)具有兼容性高、擴展性好、易插撥組裝的優(yōu)點，因此，創(chuàng)客可根據(jù)自己設計需求，快速搭配得到所需產(chǎn)品的硬件平臺，節(jié)約了創(chuàng)客在硬件上的耗費時間，提高了創(chuàng)意轉(zhuǎn)化率。
附圖說明
圖1為本實用新型提供的面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
本實用新型提供一種面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)，參考圖1，包括直流電機層電路板、步進電機層電路板、舵機層電路板和傳感器通用擴展板；
直流電機層電路板、步進電機層電路板、舵機層電路板和傳感器通用擴展板按任意次序堆疊到一起；
直流電機層電路板包括直流電機控制器、n個直流電機驅(qū)動模塊、n個直流電機接口、直流電機供電端口、直流電機通信接口、直流電機USB接口、紅外遙控電路和供電電源；直流電機控制器通過直流電機驅(qū)動模塊連接到對應的直流電機接口；直流電機控制器分別與直流電機供電端口、直流電機通信接口、直流電機USB接口、紅外遙控電路和供電電源連接；其中，n為自然數(shù)，例如，n為6。
傳感器通用擴展板包括傳感器控制器、至少一個數(shù)字I/O口、至少一個模擬I/O口、上層轉(zhuǎn)接板以及傳感器USB接口；傳感器控制器分別與數(shù)字I/O口、模擬I/O口、上層轉(zhuǎn)接板以及傳感器USB接口連接；
步進電機層電路板包括步進電機控制器、m個步進電機驅(qū)動模塊、m個步進電機接口、步進電機供電端口和步進電機通信接口；步進電機控制器通過步進電機驅(qū)動模塊連接到對應的步進電機接口；步進電機控制器分別與步進電機供電端口和步進電機通信接口連接；其中，m為自然數(shù)，例如，m為3。
舵機層電路板包括舵機控制器、q個舵機驅(qū)動模塊、q個舵機接口、舵機供電端口和舵機通信接口；舵機控制器通過舵機驅(qū)動模塊連接到對應的舵機接口；舵機控制器分別與舵機供電端口和舵機通信接口連接；其中，q為自然數(shù)，例如，q為6。
實際應用中，直流電機控制器和傳感器控制器均采用STM32控制器；步進電機控制器和舵機控制器均采用STM8控制器。
此外，直流電機USB接口通過線纜與傳感器USB接口連接；直流電機供電端口分別與步進電機供電端口和舵機供電端口連接；直流電機通信接口分別與步進電機通信接口和舵機通信接口連接。
另外，直流電機層電路板還可以集成有直流電機無線通信設備；直流電機無線通信設備與直流電機控制器連接；傳感器通用擴展板還集成有傳感器無線通信設備；傳感器無線通信設備與傳感器控制器連接。其中，直流電機無線通信設備可采用wifi通信設備；傳感器無線通信設備為2.4G無線收發(fā)單元。
另外，直流電機層電路板還集成有IIC總線接口、蜂鳴器和/或Mini USB供電接口；IIC總線接口、蜂鳴器和Mini USB供電接口均連接到直流電機控制器。
下面對本實用新型提供的面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)的設計原理進行介紹：
(一)直流電機層電路板
直流電機層電路板配置有多個直流電機接口，在直流電機控制器的驅(qū)動下，可實現(xiàn)單直流電機單獨運動或多直流電機同時聯(lián)動；直流電機層電路板配置開放串口、I2C接口和USB接口等，便于二次開發(fā)。
直流電機層：支持1～～9檔調(diào)速運行，并且支持0％～～～100％之間任意整數(shù)調(diào)速，還可以按照預定的設定時間運行，支持直流電機卡死狀態(tài)下不燒毀芯片。
直流電機層電路板屬于面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)的核心板，直流電機層的核心控制器是STM32系列單片機，具備紅外遙控功能，可用于紅外遙控小車等場合，具體的，可通過紅外遙控，控制直流電機、舵機和步進電機的狀態(tài)；自帶wifi模塊，可用于wifi控制，符合互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)時代特點；此外，wifi模塊是openwrt基于Linux內(nèi)核的路由器操作系統(tǒng)。內(nèi)部嵌入基于Goole Blockly深度優(yōu)化而成的iBlockly圖形化編程，使復雜編程變得觸手可及，帶給創(chuàng)客前所未有的創(chuàng)客教育體驗。
(二)步進電機層電路板
步進電機層電路板配置有多個步進電機接口，步進電機層電路板的供電端口與直流電機層的供電端口連接，因此，步進電機層電路板通過直流電機層電路板供電；步進電機層電路板與直流電機層電路板通過通信接口連接，通過通信接口接收來自于直流電機層電路板的指令，進而可控制單步進電機運動或多步進電機同時聯(lián)動，此外，可根據(jù)指令控制步進電機運行角度和運行速度等狀態(tài)。具體的，步進電機層支持1～～9檔調(diào)速，并且可以按照角度或時間方式進行設置運行。
(三)舵機層電路板
舵機層電路板配置有多個舵機接口，舵機電路板的供電端口與直流電機層的供電端口連接，因此，舵機層電路板通過直流電機層電路板供電；舵機層電路板與直流電機層電路板通過通信接口連接，通過通信接口接收來自于直流電機層電路板的指令，進而可控制單舵機運行或多舵機同時聯(lián)動運行，此外，可根據(jù)指令控制舵機轉(zhuǎn)動速度，例如，舵機層：支持1～～9檔調(diào)速，支持0～～360°舵機，具有掉電后角度記憶功能。市面上基本不支持舵機調(diào)速。
(四)傳感器通用擴展板
傳感器通用擴展板可稱為iArduino板，配置多個數(shù)字I/O口和模塊I/O口，例如，可配置有13個數(shù)字端口，5個模擬端口。其中數(shù)字端口具有串口、I2C、SPI、PWM功能。傳感器通用擴展板可兼容市面上大部分常用傳感器；此外，數(shù)字I/O口和模塊I/O口均采用UIXO協(xié)議-USB硬件即插即用模塊協(xié)議，因此，傳感器外設插撥方便；制作了上層電路板，接插傳感器方便，同時具有2.4G遙控功能。傳感器通用擴展板通過USB口與直流電機層電路板連接，通過USB口，實現(xiàn)直流電機層電路板向傳感器通用擴展板供電，以及，實現(xiàn)直流電機層電路板和傳感器通用擴展板的消息交互。通過在原有Arduino基礎上加入了圖形化編程和iArduino上層板，使其在使用上更加方便和易于學習。
本實用新型提供的面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)，具有以下特點：
(1)采用模塊化設計，共包括四塊電路板，分別為直流電機層電路板、步進電機層電路板、舵機層電路板和傳感器通用擴展板。這四塊電路板可輕松實現(xiàn)分層堆疊，然后將對應的通信端口和供電端口采用線纜連接起來即可，具有易于組裝的優(yōu)點。由于配置了豐富的外設接口，因此，可根據(jù)創(chuàng)客需要進行隨意組合與擴展，充分發(fā)揮創(chuàng)客的想象力和創(chuàng)造力。
(2)面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)支持多直流電機、步進電機和舵機驅(qū)動，易于插拔；并且，具備功能強大、兼容性高、安全性強等特點，具有開源、廣泛的硬件支持。
(3)面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)可堆疊為立方體結(jié)構(gòu)，整體簡潔的立方體結(jié)構(gòu)，便于散熱。
本實用新型提供的面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點：
(1)本實用新型中，將直流電機層、步進電機層、舵機層和傳感器層分開，采用堆疊的設計方式，可實現(xiàn)在不同應用場景中任意搭配使用，提高系統(tǒng)的使用靈活性，滿足大多數(shù)的創(chuàng)客需求。
(2)面向快速創(chuàng)作的中控系統(tǒng)具有兼容性高、擴展性好、易插撥組裝的優(yōu)點，因此，創(chuàng)客可根據(jù)自己設計需求，快速搭配得到所需產(chǎn)品的硬件平臺，節(jié)約了創(chuàng)客在硬件上的耗費時間，提高了創(chuàng)意轉(zhuǎn)化率。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。