[发明专利]一种树莓派教学仪器

说明书

本发明涉及一种树莓派教学仪器，包括树莓派主控板和外设装置，其中树莓派主控板包括树莓派电路板和电路拓展板，所述电路拓展板为双层结构，可有效增加电路板面积，利于树莓派外设引脚排列整理；电路拓展板上设有防反插接口，配合专用的接线，可保证接头不会插反。防反插接口按照顺序将树莓派原有的外设引脚以及电路拓展板上连接的传感器模块和执行模块接口整齐排列在电路板四周，并标注接口的名称和编号，方便学习者使用。同时在电路拓展板上还设有散热风扇，可以为树莓派电路板散热，防止芯片过热，树莓派还可以通过USB接口外接摄像头、麦克风、U盘等，通过音频接口外接音响输出声音，功能丰富。

技术领域

本发明涉及树莓派的应用，属于树莓派学习、机器人、人工智能、计算机控制相关技术领域，具体涉及一种模块化的树莓派教学仪器。

背景技术

树莓派（Raspberry Pi，简写为RPi，或者RasPi / RPI）,是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。其是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，卡片主板周围有USB接口和一个10/100 以太网接口（A型没有网口），可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备所有PC的基本功能。树莓派的发明是以提升学校计算机科学及相关学科的教育，让计算机变得有趣为宗旨。

树莓派采用linux系统，编程采用python语言，具有众多封装好的库，开发者使用起来方便快捷，市面上也出现了一些树莓派教育仪器，但这些仪器普遍存在着一些问题，例如结构原始，模块化不强。

发明人在长期的研发过程中发现，产生以上问题的原因主要有以下几种：

（1）原始的树莓派采用杜邦线连接控制硬件或者传感器，该方法只提供了少数电源接口（例如5V，3V，地线），而每个模块都具需要供电，所以往往还需要采用面包板对杜邦线接口进行扩展，导致接线繁杂；

（2）树莓派用于控制硬件的外设采用排针设计，排列紧密，且电路板上没有标注各个外设引脚的名称，使用时需反复查阅开发手册。此外，用树莓派的外设控制电机、步进电机等电器需再外接专用的控制板，不方便入门学习者学习；

（3）原始树莓派电路板散热不好，上只设有特定功能的元件及连接端口，对于其他功能的外接设备，树莓派主板上没有设置相应的连接端口，从而导致无法与树莓派直接连接，造成树莓派功能扩展受限，满足不了客户的实际应用需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种树莓派教学仪器，双层结构散热和扩展功能增强，而且方便初学者快速准确的插接外设装置，增加了学习的趣味性。

一种树莓派教学仪器，包括树莓派主控板和外设装置，所述树莓派主控板包括电路拓展板和树莓派电路板，其中所述电路拓展板为双层结构，分为上板和下板采用螺柱相连接固定，所述上板和下板之间通过排针与排母进行电性连接；所述下板上面安装了所述树莓派电路板，且所述树莓派电路板通过排针与所述上板的排母进行电性连接；所述电路拓展板上设置有开关、电源接口、防反插接口；所述电路拓展板上集成设置有电源控制电路、稳压电路、降压电路、直流电机控制芯片、步进电机驱动芯片中一个或多个；所述树莓派电路板上设置有外设接口；所述外设装置通过防反插接口或外设接口与树莓派电路板相连接。

进一步，所述电路拓展板的上板内设置有呈平行的两排拓展排针接口，所述电路拓展板的上板边缘设置有外接端子；其中一排拓展排针接口通过所述电路拓展板上的集成电路与所述上板的排母进行电路连接，另一排拓展排针接口通过电路拓展板上的集成电路与所述外接端子进行电路连接；两排拓展排针接口之间通过跳线帽进行连接。这样可以连接更多的外部设备，提高树莓派教学仪器的功能。

进一步，所述树莓派电路板选自3A、3B或3B+中的任意一种；所述排针为GPIO排针，所述排母为GPIO排母。