一种可重构嵌入式创新训练方法与平台技术

本发明专利技术提出了一种可重构的嵌入式教学与创新训练方法与平台，提供核心板部分以及根据创新需要搭配的常见的创新模块若干个；主从模块可以按照验证性训练和创新性要求随意搭配，训练设备采用“网格化”布局，实现了“搭积木式”的创新训练模式。在模块不发生严重损坏的情况下，训练设备不存在淘汰的问题，实现了低成本，可以提供单片机系统设计、计算机接口技术，嵌入式系统设计、物联网实训等课程的创新训练。具有良好的性价比、开放性和可扩展性，同时可以根据需要方便地增、减功能模块进行创新。本发明专利技术各部分模块布局合理，训练模块全面，基本达到“零”维护，能满足验证型、设计型和综合型、创新型训练的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种新型的教学与创新训练设备，涉及到主要应用于高等学校及培训机构的电子、嵌入式系统及物联网方向教学与研究的一种可重构嵌入式创新训练方法及平台。
技术介绍
目前高校及研究机构中的“一体式”电子训练平台价格昂贵，维护成本较高，使用周期短，给社会资源造成了极大的浪费，且配置不够灵活，主控模块和从模块之间连接不能更改，导致难以进行创新型训练。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种硬件和软件都可以重构的柔性训练方法及训练平台，使原来固化在一个整版上的训练设备模块化，用“搭积木”的方式使训练者的创造力的得到发挥。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的，一种可重构嵌入式创新训练方法，包括如下内容：(1)提供若干核心模块以及若干扩展模块的硬件训练设备；(2)硬件训练设备采用模块和模块之间随意组合的训练方式，核心模块和扩展模块均可以根据训练需要增减；(3)采用网格化布局方式，所述核心模块和扩展模块位置均不固定，根据训练需要放置，在训练升级过程中根据需要增减；(4)采用模块化的方式提供软件例程，所述软件例程设置在核心模块中，根据硬件模块的设置和训练需要进行配置和增减。进一步的，所述核心模块采用8位单片机核心模块和32位单片机核心模块。进一步的，所述各硬件模块间，采用杜邦线的连接方式。进一步的，所述软件例程由训练人员重新撰写。本专利技术的另一方面，一种可重构嵌入式创新训练平台，包括若干核心模块以及若干扩展模块、绝缘板、若干杜邦线；所述绝缘板呈网格状，各模块可置于网格内并通过杜邦线相互连接。所述核心模块包括8位单片机核心模块和32位单片机核心模块。所述单片机核心模块设有存储单元，用于存储模块化的软件例程。所述扩展模块包括RFID射频感应模块、雨水传感器模块、紫外线检测模块、水位检测模块、高精度时钟模块、高精度D/A转换模块、浊度检测模块、电压检测模块、火焰传感器模块、超声波测距模块、烟雾传感器模块、酒精传感器模块、心率脉搏传感器模块震动传感器模块、摄像头模块、Zigbee通信模块、PM2.5检测模块、串口转WIFI模块、温湿度传感器、防水型温度传感器、可燃气体传感器、人体检测模块、语音识别模块、加速度计或陀螺仪模块、环境光传感器模块、高灵敏度声音传感器模块、跟踪传感器模块、触摸传感器模块、土壤湿度传感器模块、有害气体检测模块、颜色识别传感器、SD卡或Micro SD卡模块、多路继电器模块、步进电机模块、温度气压传感器模块、SI4463无线通信模块、OLED显示屏、多路电源模块、测速传感器模块。相对于现有技术，本专利技术所述的一种可重构嵌入式创新训练方法及平台主要有以下优势：本专利技术采用“网格化”布局，实现了“搭积木式”的创新训练模式。在模块不发生严重损坏的情况下，训练设备不存在淘汰的问题，实现了低成本，
可以提供单片机系统设计、计算机接口技术，嵌入式系统设计、物联网实训等课程的创新训练。具有良好的性价比、开放性和可扩展性，同时可以根据需要方便地增、减功能模块进行创新。采用本专利技术可以实现验证型、设计型和综合型、创新型训练的需要。具有高性价比、高度开放性和较强的扩展功能，同时可以根据需要方便地增、减功能模块进行创新。本专利技术各部分模块布局合理，训练模块全面，基本达到“零”维护。附图说明图1为本专利技术的示意图；图2为本专利技术的布局图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例以及附图来详细说明本专利技术。本专利技术采用的技术方案是：8位单片机核心模块和32位单片机核心模块+若干扩展模块的组合，模块和模块之间随意组合的训练方式，能为教师科研项目，电子设计竞赛、单片机竞赛等大学生科技活动，提供一个灵活可靠的硬件及软件调试的平台，它能满足自动化及计算机嵌入式系统等相关专业方向的训练、实习及毕业设计需求。该训练平台以核心模块作为控制核心，带有各种功能模块如：RFID射频感应模块、雨水传感器模块、紫外线检测模块、水位检测模块、高精度时钟模块、高精度D/A转换模块、浊度检测模块、电压检测模块、火焰传感器模块、超声波测距模块、烟雾传感器模块、酒精传感器模块、心率脉搏传感器模块震动传感器模块、摄像头模块、Zigbee通信模块、PM2.5检测模块、串口转WIFI模块、温湿度传感器、防水型温度传感器、可燃气体传感器、人体检测模块、语音识别模块、加速度计或陀螺仪模块、环境光传感器模块、
高灵敏度声音传感器模块、跟踪传感器模块、触摸传感器模块、土壤湿度传感器模块、有害气体检测模块、颜色识别传感器、SD卡或Micro SD卡模块、多路继电器模块、步进电机模块、温度气压传感器模块、SI4463无线通信模块、OLED显示屏、多路电源模块、测速传感器模块。在该众多模块基础上用户可以实现各种功能的应用系统，满足各方面的教学创新要求。开发平台组成框图如图1所示，布局图如图2所示。本专利技术的平台采用标配的12V、5V、3.3V多路电源模块供电，8位单片机模块或32位单片机模块作为本训练平台的主控模块1、RFID射频感应模块：本模块可直接装入各种读卡器模具。模块采用电压为3.3V,通过SPI接口简单的几条线就可以直接与用户任何CPU主板相连接通信,可以保证模块稳定可靠的工作、读卡距离远。2、雨水传感器模块：模拟输出，可以连接单片机的AD口检测滴在上面的雨量大小。数字输出也可以连接单片机检测是否有雨。3、紫外线检测模块：模块输出电压随检测环境中紫外线强度的升高而增大自带放大电路，且放大倍数可调，用于紫外线测试仪、户外紫外线监测设备和杀菌灯设备等。4、水位传感器：水位传感器是通过具有一系列的暴露的平行导线线迹测量其水滴/水量大小从而判断水位。轻松完成水量到模拟信号的转换，输出的模拟值可以直接被核心板读取，达到水位报警的功效。5、高精度时钟模块：DS3231是低成本、高精度I2C实时时钟(RTC)，具有集成的温补晶振(TCXO)和晶体。该器件包含电池输入端，断开主电源时仍可保持精确的计时。6、高精度D/A转换模块：数字场合下，需要查看单片机内部的某部分数据，这种情况就可以通过把数字转换为模拟信号，方便外部直观查看。7、浊度检测模块：浊度传感器是利用光学原理，通过液体溶液中的透光率和散射率来综合判断浊度情况，需要外接控制进行AD转换，换算得到对应环境下的浊度情况，所以该传感器还需要制作外围电路才能在系统中检测，带防水探头，主要适用于洗衣机、洗碗机等设备浊度检测，也可以用于电子设计、毕业设计、电子竞赛训练等应用场合。8、电压检测模块：此模块基于电阻分压原理所设计，能使端子接口输入的电压缩小5倍，Arduino模拟输入电压最大为5V，那么电压检测模块的输入电压则不能大于5V×5＝25V(如果用到3.3V系统，输入电压不能大于3.3Vx5＝16.5V)。9、火焰传感器模块：2路火焰传感器模块火光检测火源传感器模块红外接收，可以检测火焰或者波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，打火机测试火焰距离为80cm，对火焰越大，测试距离越远2、探测角度60度左右，对火焰光谱特别灵敏。10、超声波测距模块：采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构嵌入式创新训练方法，其特征在于，包括如下内容：(1)提供若干核心模块以及若干扩展模块的硬件训练设备；(2)硬件训练设备采用模块和模块之间随意组合的训练方式，核心模块和扩展模块均可以根据训练需要增减；(3)采用网格化布局方式，所述核心模块和扩展模块位置均不固定，根据训练需要放置，在训练升级过程中根据需要增减；(4)采用模块化的方式提供软件例程，所述软件例程设置在核心模块中，根据硬件模块的设置和训练需要进行配置和增减。

【技术特征摘要】
1.一种可重构嵌入式创新训练方法，其特征在于，包括如下内容：(1)提供若干核心模块以及若干扩展模块的硬件训练设备；(2)硬件训练设备采用模块和模块之间随意组合的训练方式，核心模块和扩展模块均可以根据训练需要增减；(3)采用网格化布局方式，所述核心模块和扩展模块位置均不固定，根据训练需要放置，在训练升级过程中根据需要增减；(4)采用模块化的方式提供软件例程，所述软件例程设置在核心模块中，根据硬件模块的设置和训练需要进行配置和增减。2.根据权利要求1所述的一种可重构嵌入式创新训练方法，其特征在于，所述核心模块采用8位单片机核心模块和32位单片机核心模块。3.根据权利要求1所述的一种可重构嵌入式创新训练方法，其特征在于，所述各硬件模块间，采用杜邦线的连接方式。4.根据权利要求1所述的一种可重构嵌入式创新训练方法，其特征在于，所述软件例程可由训练人员根据训练需要重新撰写载入。5.一种可重构嵌入式创新训练平台，其特征在于，包括若干核心模块以及若干扩展模块、绝缘板、若干杜邦线；所述绝缘板呈网格状，各模块可置于网格内并通过杜邦线相互连接。6.根据权利要求5所述的一种可重构嵌入式创新训...

【专利技术属性】
技术研发人员：任春明，张磊，邢恩军，
申请(专利权)人：天津市百分百信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12