本發(fā)明涉及電路板領(lǐng)域，特別是指一種模塊化插接式電路板、電子設(shè)備和電路布局方法。

背景技術(shù)：

電路板，是電子設(shè)備最核心的部分，現(xiàn)有的電路板一般是把電子設(shè)備的所有電子元器件固定在一塊電路板上。這樣的電路板在設(shè)計并制造完畢后，其形狀和功能也就固定了，因此這樣的電路板只能適用于特定的電子設(shè)備，并且很難對電路板的功能進(jìn)行擴(kuò)展。

在電子產(chǎn)品的開發(fā)過程中，往往需要多次設(shè)計電路，并且需要制作出實物電路板進(jìn)行開發(fā)測試，這就需要多次設(shè)計并制造電路板，增加了產(chǎn)品開發(fā)流程和開發(fā)成本。

經(jīng)過進(jìn)一步的發(fā)展，電子設(shè)備中包括的電路板數(shù)量也逐漸增多，多塊電路板之間通過排線或排針連接，但是這樣的方式僅僅是兩塊經(jīng)過特殊設(shè)計的電路板，預(yù)留出連接接口，通過排線或排針連接，不具備普遍性和推廣性，尤其不能應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種模塊化插接式電路板、電子設(shè)備和電路布局方法，本發(fā)明可以方便的組合成各種不同功能的電路，并且簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供一種模塊化插接式電路板，包括電路板本體，所述電路板本體上設(shè)置有功能電路，所述電路板本體的側(cè)面設(shè)置有至少一個外伸部，所述外伸部上設(shè)置有插頭和/或插孔，所述插頭和/或插孔與所述功能電路連接。

進(jìn)一步的，所述功能電路包括輸入電路模塊、輸出電路模塊、連接與傳輸電路模塊、程序電路模塊和電源電路模塊；所述程序電路模塊包括邏輯電路模塊、控制電路模塊和發(fā)生器電路模塊。

進(jìn)一步的，所述輸入電路模塊為磁敏模塊或紅外接收模塊，所述磁敏模塊包括干簧管，所述紅外接收模塊包括單片機(jī)芯片和紅外接收頭芯片；

所述邏輯電路模塊為D觸發(fā)器模塊，所述D觸發(fā)器模塊包括D觸發(fā)器芯片和反向器芯片；

所述控制電路模塊為繼電器模塊或振動開關(guān)，所述繼電器模塊包括耦合器芯片、放大器芯片和繼電器；

所述輸出電路模塊為脈沖計數(shù)器模塊，所述脈沖計數(shù)器模塊包括單片機(jī)芯片、LED控制電路和數(shù)碼管。

進(jìn)一步的，所述插頭為耳機(jī)插頭，所述插孔為耳機(jī)插孔，所述耳機(jī)插頭和耳機(jī)插孔與所述電路板本體平行。

另一方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括連接件和至少一個上述模塊化插接式電路板，所述連接件包括梁、工字梁、齒座、齒軸、連桿和/或連接片。

進(jìn)一步的，所述梁包括梁本體，所述梁本體上開有至少一個軌道，所述軌道包括U形軌道、梁螺紋軌道、凹槽軌道和/或尖角軌道，所述梁的側(cè)面開有側(cè)面螺紋孔，端面上開有端面螺紋孔；所述工字梁的兩個翼緣的內(nèi)表面設(shè)置有螺紋，形成工字梁螺紋軌道，所述工字梁的翼緣的中部開有螺絲定位孔。

進(jìn)一步的，所述齒座上開設(shè)有螺紋軌道和與所述齒軸配合的齒軸孔，所述齒座中間開設(shè)有D字孔。

進(jìn)一步的，所述連桿上開設(shè)有間斷排列的圓孔和長條孔，所述連桿的側(cè)面位于所述圓孔和長條孔之間的部分開設(shè)有V槽；所述連接片為L型或長條形，所述連接片上開設(shè)有連接孔。

再一方面，本發(fā)明提供一種電路布局方法，包括：

步驟1：將電路按照功能分為多個功能電路，所述功能電路包括輸入電路模塊，輸出電路模塊，連接與傳輸電路模塊、程序電路模塊和電源電路模塊；

步驟2：將各個功能電路制作成模塊化插接式電路板，其中：所述模塊化插接式電路板包括電路板本體，所述功能電路設(shè)置在所述電路板本體上，所述電路板本體的側(cè)面設(shè)置有至少一個外伸部，所述外伸部上設(shè)置有插頭和/或插孔，所述插頭和/或插孔與所述功能電路連接；

步驟3：將多個模塊化插接式電路板插接在一起，形成電路。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明在使用時，可以根據(jù)電路的功能，選擇不同功能電路的模塊化插接式電路板，將它們插接在一起，組成完整的電路，實現(xiàn)電路的功能，多用于教學(xué)、益智以及產(chǎn)品開發(fā)等。

在產(chǎn)品開發(fā)時，本發(fā)明的模塊化插接式電路板可以通過插接即可組合成多種功能的電路，而不需要每次都要設(shè)計新的電路板，簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

并且本發(fā)明中，插頭和/或插孔設(shè)置在電路板本體的外伸部上，方便模塊化插接式電路板的插接組合，可以插接成不同形狀的電路，甚至可以插接成立體形狀的電路。

綜上所述，本發(fā)明的模塊化插接式電路板可以方便的組合成各種不同功能的電路，并且簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的一個實施例的示意圖；

圖2為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的另一個實施例的示意圖；

圖3為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的再一個實施例的示意圖；

圖4為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的再一個實施例的示意圖；

圖5為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的再一個實施例的示意圖；

圖6為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的再一個實施例的示意圖；

圖7為本發(fā)明的模塊化插接式電路板的再一個實施例的示意圖；

圖8為本發(fā)明中的梁的一個實施例的示意圖；

圖9為本發(fā)明中的工字梁的一個實施例的示意圖；

圖10為本發(fā)明中的齒座的一個實施例的示意圖；

圖11為本發(fā)明中的齒軸的一個實施例的示意圖；

圖12為本發(fā)明中的連桿的一個實施例的示意圖；

圖13為本發(fā)明中的連接片的一個實施例的示意圖；

圖14為本發(fā)明中的連接片的另一個實施例的示意圖；

圖15為本發(fā)明中的軟件平臺的一個實施例的示意圖；

圖16為本發(fā)明中的磁敏模塊的電路圖；

圖17為本發(fā)明中的紅外接收模塊的電路圖；

圖18為本發(fā)明中的D觸發(fā)器模塊的電路圖；

圖19為本發(fā)明中的繼電器模塊的電路圖；

圖20為本發(fā)明中的振動開關(guān)的電路圖；

圖21為本發(fā)明中的脈沖計數(shù)器模塊的電路圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

一方面，本發(fā)明提供一種模塊化插接式電路板，如圖1-7所示，包括電路板本體1，電路板本體1上設(shè)置有功能電路2，電路板本體1的側(cè)面設(shè)置有至少一個外伸部11，外伸部11上設(shè)置有插頭3和/或插孔4，插頭3和/或插孔4與功能電路2連接。

本發(fā)明在使用時，可以根據(jù)電路的功能，選擇不同功能電路的模塊化插接式電路板，將它們插接在一起，組成完整的電路，實現(xiàn)電路的功能，多用于教學(xué)、益智以及產(chǎn)品開發(fā)等。

在產(chǎn)品開發(fā)時，本發(fā)明的模塊化插接式電路板可以通過插接即可組合成多種功能的電路，而不需要每次都要設(shè)計新的電路板，簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

并且本發(fā)明中，插頭和/或插孔設(shè)置在電路板本體的外伸部上，方便模塊化插接式電路板的插接組合，可以插接成不同形狀的電路，甚至可以插接成立體形狀的電路。

綜上所述，本發(fā)明的模塊化插接式電路板可以方便的組合成各種不同功能的電路，并且簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

進(jìn)一步的，功能電路根據(jù)功能可以包括輸入電路模塊、輸出電路模塊、連接與傳輸電路模塊、程序電路模塊和電源電路模塊，電源電路模塊如圖1和圖2中的左半部分所示。

功能電路根據(jù)輸入、輸出、連接、程序、其他(包括電源等)。不同類別的模塊化插接式電路板可以標(biāo)有不同顏色。每一個模塊化插接式電路板包含一個功能電路，對應(yīng)特定領(lǐng)域教育課程中一個知識點，或者產(chǎn)品開發(fā)中的一個功能。通過對不同電路板的插接，用戶可完成一個自持的高魯棒性的電路系統(tǒng)完成即插即學(xué)的過程。

使用者通過將電源，程序，輸入，控制以及輸出等不同模塊化插接式電路插接在一起完成電路搭接，其過程中不必要進(jìn)行軟件編程，簡單翻遍，此過程為基于硬件的編程。

輸入電路模塊將不同的輸入模塊(比如傳感器)單獨集成在電路板上，其中包括常見的熱敏，光敏，濕敏等模塊，以及不常見的磁敏等。如圖3為氣敏傳感器。

輸出電路模塊提供整個電路的輸出，包括LED燈(如圖2的右半部分所示)，電機(jī)等，如圖7所示(電機(jī))。

連接與傳輸電路模塊組中的模塊提供信號傳遞與結(jié)構(gòu)連接的功能，連接與傳輸模塊組包含連接電路的模塊。

優(yōu)選的，程序電路模塊包括邏輯電路模塊、控制電路模塊和發(fā)生器電路模塊。

程序電路模塊組包含三類模塊：邏輯電路模塊，控制電路模塊與發(fā)生器電路模塊。

邏輯電路模塊，包含各種程序電路，如與，或，非等電路。此電路可以完成對電腦的基本程序的模擬，如圖4所示，為與非門。

控制器電路模塊，控制模塊將不同的控制器集成在模塊上，其中包括開關(guān)，按鈕，等等，部分模塊具有學(xué)習(xí)功能，如圖5所示，為按鈕開關(guān)。

發(fā)生器電路模塊，本模塊組包含各種波形發(fā)生器，包括脈沖方波發(fā)生器，如圖6所示，鋸齒波發(fā)生器等模塊。

上述各個模塊有多種電路結(jié)構(gòu)，例如：

輸入電路模塊為磁敏模塊或紅外接收模塊，磁敏模塊包括干簧管，如圖16所示；紅外接收模塊包括單片機(jī)芯片STM8S 003和紅外接收頭芯片VS1838B，如圖17所示；

邏輯電路模塊為D觸發(fā)器模塊，D觸發(fā)器模塊包括D觸發(fā)器芯片74HC74和反向器芯片SN74AHC1G04，如圖18所示；

控制電路模塊為繼電器模塊或振動開關(guān)，如圖19-20所示，繼電器模塊包括耦合器芯片TLP280-4P、放大器芯片LMV321和繼電器RELAY-SPDT，如圖19所示；

輸出電路模塊為脈沖計數(shù)器模塊，脈沖計數(shù)器模塊包括單片機(jī)芯片STM8S 003、LED控制電路TM1618和4位8段數(shù)碼管，如圖21所示。

本發(fā)明中的插頭和插孔可以為多種結(jié)構(gòu)，這里給出一個優(yōu)選的實施例：插頭為耳機(jī)插頭，插孔為耳機(jī)插孔，耳機(jī)插頭和耳機(jī)插孔與電路板本體平行，如圖16-21所示，圖中的4段3.5插座即為耳機(jī)插孔，4段3.5插頭即為耳機(jī)插頭。

如圖2所示，兩塊模塊化插接式電路板的連接方式為將耳機(jī)插頭插入插孔中，用圖2所示的方法一次性實現(xiàn)供電，信號傳輸，穩(wěn)定多向結(jié)構(gòu)連接與轉(zhuǎn)動副連接四種功能。耳機(jī)插口還可以提供結(jié)實的連接，用戶還可以利用模塊化插接式電路板搭建自己項目的結(jié)構(gòu)或者外殼。

另一方面，提供一種電子設(shè)備，包括連接件和至少一個上述模塊化插接式電路板，連接件包括梁、工字梁、齒座、齒軸、連桿和/或連接片。

本發(fā)明可以使用連接件組成電子設(shè)備的機(jī)械部分，使用上述的模塊化插接式電路板組成電子設(shè)備的電子部分，本發(fā)明可以方便的組合成各種不同功能的電子設(shè)備，并且簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

上述連接件可以均為鋁型材擠壓成型，鋁型材比較別的常用金屬密度小，質(zhì)量輕，于用戶使用方便；連接件表面采用了氧化著色處理，顏色為香檳色，這種氧化著色工藝能使結(jié)構(gòu)件表面顏色分布均勻、美觀，并具有很強(qiáng)的耐腐蝕性能。

上述結(jié)構(gòu)中，梁包括梁本體，梁本體上開有至少一個軌道，軌道包括U形軌道81、梁螺紋軌道85、凹槽軌道82、83、84和/或尖角軌道86、87，梁的側(cè)面上開有側(cè)面螺紋孔88，端面上開有端面螺紋孔89，如圖8所示；工字梁的兩個翼緣91的內(nèi)表面設(shè)置有螺紋，形成工字梁螺紋軌道92，工字梁的翼緣91的中部開有螺絲定位孔93，如圖9所示。

梁采用了多冗余軌道結(jié)構(gòu)，U形軌道與梁螺紋軌道可以與螺絲、螺母配合實現(xiàn)快速任意位置固定功能，3個凹槽軌道可以嵌入不同的其他連接件，實現(xiàn)連接件固定功能。U形軌道與尖角軌道可以與滑輪、同步帶輪或滑塊配合，實現(xiàn)機(jī)械滑軌的功能，為了方便連接件的連接，梁的兩端分別開有螺紋孔，以方便其余零部件和梁進(jìn)行軸向連接，同時，在梁的兩段也設(shè)有軸向的螺紋孔方便螺紋連接。

工字梁采用了三方式連接結(jié)構(gòu)，工字梁螺紋軌道可以與螺絲、配合實現(xiàn)快速任意位置固定功能，同時工字梁螺紋軌道也可與其他零件直接進(jìn)行機(jī)械連接，工字梁的中心開有螺絲定位孔(通孔)用于定位螺絲。

進(jìn)一步的，如圖10所示，齒座上開設(shè)有螺紋軌道102和與齒軸配合的齒軸孔101，齒座中間開設(shè)有D字孔111，如圖11所示。

齒座以及齒軸系統(tǒng)采用多用途連接結(jié)構(gòu)，齒軸可以插入齒座以配合，齒軸設(shè)計不同長度，這樣可以連接多個齒座以達(dá)到不同的應(yīng)用目的。齒座可以利用螺紋以及孔和其他部件相連接。

齒軸中間孔設(shè)計為D字孔，以便和D字軸和電機(jī)相連接，以到達(dá)傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的。

優(yōu)選的，如圖12所示，連桿上開設(shè)有間斷排列的圓孔121和長條孔122，連桿的側(cè)面位于圓孔121和長條孔122之間的部分開設(shè)有V槽123；連接片為L型或長條形，連接片上開設(shè)有連接孔131/141，如圖13和14所示。

連接桿為多功能耗材，設(shè)計成圓孔和長條孔間斷排列，這種結(jié)構(gòu)可以滿足不同的應(yīng)用需求。圓孔和長條孔中間采用V型設(shè)計，同時連桿中設(shè)有長孔，通過掰除相應(yīng)的圓孔以及將連接件固定在長孔的不同位置，用戶可以輕松得到需要的長度。

L型連接片和長條形連接片(設(shè)計了不同的長度，以方便連接)作為連接件可以和其余零部件實現(xiàn)各種組合連接。

上述的電子設(shè)備具有以下優(yōu)點：

1、具備易用性以及廉價性。

2、具有多冗余性，通用性并可以將結(jié)構(gòu)、電子以及軟件三個領(lǐng)域完美結(jié)合在一起。

3、具備可牢固連接的特點。

4、具備高魯棒性，并可以利用其所包含的機(jī)械與電子件快速制作樣機(jī)。

5、允許用戶基于本產(chǎn)品進(jìn)行線上或線下的團(tuán)隊合作樣機(jī)開發(fā)。

6、其結(jié)構(gòu)件可以進(jìn)行多種方式的連接。

7、具備多方向的動/靜態(tài)連接方式以便用戶可以在多個方向上搭建系統(tǒng)。

8、具備分布式處理器，而不僅僅是集中式處理器。

9、具有模塊化，硬件編程，并包含獨立知識點的特點。

并且，該電子設(shè)備還可以包括與其配合使用的軟件平臺：

軟件平臺主要的作用是收集不同方面的數(shù)據(jù)，分析之后回傳給相數(shù)據(jù)庫及用戶，實現(xiàn)實體項目與虛擬網(wǎng)絡(luò)項目的交互。主要由下列四部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖13所示：

虛擬硬件功能：

在網(wǎng)站平臺上建立產(chǎn)品全部硬件的數(shù)據(jù)庫以及標(biāo)準(zhǔn)。用戶可以在虛擬環(huán)境下了解并組裝產(chǎn)品硬件。

仿真：

用戶可在虛擬環(huán)境下將組裝好的硬件進(jìn)行測試，可以看到結(jié)果是否和設(shè)計相符合。

遠(yuǎn)程合作：

用戶可以在線上虛擬環(huán)境下通過合作的方式完成項目的開發(fā)，同時可對其他人的項目提出建議，或者將其他人的項目吸納到自己的創(chuàng)意中來。

數(shù)據(jù)庫以及大數(shù)據(jù)：

用戶可將自己的項目上傳到數(shù)據(jù)庫中去，方便其他用戶參考，數(shù)據(jù)庫中還會有很多課程方案以及教學(xué)視頻，方便用戶對本產(chǎn)品進(jìn)行學(xué)習(xí)以及二次開發(fā)。同時數(shù)據(jù)庫還將會對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，匹配等

再一方面，本發(fā)明提供一種電路布局方法，包括如下步驟：

步驟1：將電路按照功能分為多個功能電路，功能電路包括輸入電路模塊，輸出電路模塊，連接與傳輸電路模塊、程序電路模塊和電源電路模塊。本發(fā)明中，按照功能將電路分為不同的功能電路，以方便后續(xù)的電路板制作。

步驟2：將各個功能電路制作成模塊化插接式電路板，其中：模塊化插接式電路板包括電路板本體，功能電路設(shè)置在電路板本體上，電路板本體的側(cè)面設(shè)置有至少一個外伸部，外伸部上設(shè)置有插頭和/或插孔，插頭和/或插孔與功能電路連接。本步驟中，制得上述的模塊化插接式電路板。

步驟3：將多個模塊化插接式電路板插接在一起，形成電路。選擇需要的功能電路對應(yīng)的模塊化插接式電路板，將其插接在一起，形成完整的電路。并且還可以和上述的連接件連接，組成電子設(shè)備。

本發(fā)明可以方便的組合成各種不同功能的電路，并且簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程，節(jié)約了開發(fā)成本。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。