[实用新型]一种用于教学的树莓派扩展板

说明书

本实用新型公开了一种用于教学的树莓派扩展板，包括扩展板和树莓派，扩展板和树莓派电连接；所述扩展板包括电源电路、PWM电路、加密电路、3.3V稳压电路、电机驱动电路、蜂鸣器电路、红外遥控电路、IIC通信接口、SPI通信接口、传感器接口、电机接口、PWM接口以及电池接口。本实用新型通过保险丝和肖基二极管对树莓派采取多重保护措施，延长了产品的使用寿命并提高了安全性。利用PCA9685芯片产生16路PWM信号，解决了PWM输出接口不足的问题，同时节省了对树莓派引脚的占用率，增加了可扩展硬件外设的数量。在扩展板上加入了两片DRV883PWP电机驱动芯片，可直接驱动电机，使接线数减少，使用户容易上手学习。

技术领域

本实用新型涉及教育机器人配套设备技术领域，具体涉及一种用于教学的树莓派扩展板。

背景技术

树莓派(Raspberry Pi)4B是一款基于ARM的微型电脑，其系统基于Linux，以SD/MicroSD卡作为内存硬盘。卡片主板周围有四个USB接口和两个HDMI接口，可连接鼠标、键盘、摄像头、麦克风以及屏幕等，可实现编程、浏览网页和物联网等功能。其编程语言为python，具有丰富的集成库，方便使用者的学习与开发。

目前市面上将树莓派应用于编程教育的产品具有以下问题：

1、外接设备时接线步骤繁琐。外部设备主要通过杜邦线与树莓派上的40 脚排针进行电气连接，由于树莓派上没有对应的引脚标号，用户往往需要多次查询树莓派开发手册。而且使用杜邦线连接容易出现接触不良、松动等问题。

2、树莓派引脚无法直接驱动电机等大电流外设，需要另外接电机驱动模块，不便于初学者上手。

3、扩展板接口不统一、接口数量少，对树莓派的引脚资源利用不够充分，远远不能满足用户的使用需求。

4、扩展板只提供了硬件扩展，没有与教学的软件端交互，无法对用户的实际使用情况进行追踪与反馈，不利于产品的更新换代。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提出一种用于教学的树莓派扩展板，使用户可以通过编程直接控制电机、传感器等常见外设，体验人机交互的编程乐趣，寓学于乐。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种用于教学的树莓派扩展板，包括扩展板和树莓派，扩展板和树莓派电连接；

所述扩展板包括电源电路、PWM电路、加密电路、3.3V稳压电路、电机驱动电路、蜂鸣器电路、红外遥控电路、IIC通信接口、SPI通信接口、传感器接口、电机接口、PWM接口以及电池接口；

所述电源电路分别与树莓派、电池接口电连接，通过外接电池或适配器对树莓派扩展板进行供电；

所述PWM电路分别与树莓派、电机驱动电路、PWM接口电连接，产生PWM信号，对扩展板上的电机驱动电路、PWM接口进行控制；

所述电机驱动电路分别与树莓派、电机接口电连接，使用两块芯片，每块芯片产生两路驱动，共四路驱动电流输出到所述电机接口；

所述加密电路与树莓派电连接，将生成的序列码实时发送至树莓派，当识别到正确的序列码后，用户才能进入到树莓派扩展板界面；

所述3.3V稳压电路分别与树莓派、蜂鸣器电路电连接，将5V供电稳压为 3.3V，为所述蜂鸣器电路进行供电；

所述IIC通信接口与树莓派电连接，为树莓派扩展板提供IIC通信接口；

所述SPI通信接口与树莓派电连接，为树莓派扩展板提供SPI通信接口；

所述红外遥控电路与树莓派电连接，用户通过红外遥控对扩展板进行远距离控制；