本实用新型涉及基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备。
背景技术：
：信息全球化的快速发展,带来了教育
技术领域：
的在教学方式上的创新变革。信息技术课的实验教学作为高中、中小学计算机课程中的重要组成部分,为学生课堂知识掌握和应用理论实践带来更大的拓展空间。依据2019年5月颁发的高中信息技术课程标准要求学生了解嵌入式微型计算机工作机制，采用python编程语言，通过与微机主板连接的外围元器件,如：温度传感器，距离传感器，实现采集和控制。这样就计算机实验设备在实际教学中提出了更高的要求，计算机实验设备的质量直接关系着学生对于这门课程的掌握能力。现有的产品情况：（1）嵌入式微型计算机主板通常采用：树莓派、香橙派、虚谷号、龙芯派等等厂商制作的卡片式主板。这样的主板在输入输出接口均采用插针式接插方法，实现主板与外围器件的连接。这样就要求学生和老师必须掌握输入输出接口的引脚定义。同时，插针式引脚由于空间较小，非常容易插错或折针的情况。（2）目前的外围元器件生产厂商通常采用dth11的接口标准，器件生产的工艺和质量良莠不齐，接口的管脚会出现氧化，虚焊等情况，容易插错管脚，造成短路，或者需要花费很长时间排除故障，浪费实验时间。针对以上问题，本实用新型提出改进。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，改善微机单元与外围电路的连接方式，通过统一的接口地址分配，实现模块化外围电路设计，引用金手指接插件方案，实现快速插拔的实验电路连接设计方案，缩减实验准备时间，避免人为错误带来的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，包括外壳、卡片式微型计算机单元、gpio单元板以及传感器芯片模组，传感器芯片模组安装于上方外壳并与gpio单元板相连，卡片式微型计算机单元与gpio单元板插接，其特征在于：还包括gpio扩展单元板，传感器芯片模组和与gpio扩展单元板插接，gpio扩展单元板与gpio单元板连接，gpio扩展单元板至少有两个以上的标准插口，标准插口采用金手指40pin快速插拔插座，传感器芯片模组具有与金手指40pin快速插拔插座相嵌插的插接模块。优选地，插接模块采用40pin的插接板。优选地，传感器芯片模组包括温湿度传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、21、40插脚。优选地，传感器芯片模组包括舵机模块，其gpio通讯地址分配在1、27、28、40插脚。优选地，传感器芯片模组包括超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、25、26、40插脚。优选地，传感器芯片模组包括超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、4、5、6、7、40插脚。优选地，gpio扩展单元板设有五个标准插口。与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：（1）缩减了课程实验的准备时间，大大提高了授课质量和效率。由于采用了gpio总线扩展设计方案，统一的模块化可插拔技术，解决了传统教学中需要花费大量的时间连接电路和元器件，并且容易出现短路，接口损坏等问题，使学生和教师可以专注于程序语言对电路的控制和实验结果，不必花费时间解决与课程不相干的电路问题，大大提高了教学效率。（2）减少元器件破损几率，提高教学实验设备的使用寿命。采用金手指可插拔接口设计方案，比传统的针式，或杜邦线连接，增加了元器件插拔次数，延长了设备的使用寿命。（3）标准化设计，分配接口地址资源。由于采用了模块化统一接口地址规范化设计，避免了地址冲突带来的电路损坏，以及排错时间花费。附图说明图1为本实用新型gpio扩展单元板的结构示意图；图2为本实用新型的传感器芯片模组的简易结构示意图；图3为信息技术教学实验设备的结构示意图;图4为图3的俯视图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图1-4本实用新型提供一种技术方案：基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，包括外壳3、卡片式微型计算机单元8、gpio单元板2以及传感器芯片模组4，传感器芯片模组4安装于上方外壳并与gpio单元板2相连，卡片式微型计算机单元1与gpio单元板2插接，gpio单元板2连接有gpio扩展单元板20，传感器芯片模组4和与gpio扩展单元板2插接，gpio扩展单元板20至少有两个以上的标准插口21，标准插口采用金手指40pin快速插拔插座，传感器具有与金手指40pin快速插拔插座相嵌插的插接模块。其中，插接模块采用40pin的插接板。本实用新型采用五个gpio扩展单元板设有五个标准插口。对本实用新型做进一说明：（1）通过增设gpio扩展单元板20，制作成标准的插口，即金手指40pin快速插拔插座，能解决现有的微型计算机的gpio接口不适合频繁拔插，在实验环境中，容易造成折断，短路、接触不良，插针错误等问题。将微型计算机板的gpio（通用输入输出接口）40pin（针），并行扩展出5个标准接口，即做成金手指40pin快速插拔插座，采用金手指40针的直列插座。图1所示。再将实验常用的传感器重新封装设计，采用40pin的插接板5，制作成统一的接插模块。不同的传感器被分配不同的数据通道。这样设计，既避免了通道冲突，又实现了统一的模块化设计和接口定义。模块名称gpio通讯地址分配备注温湿度传感器模块1，21，401-vcc，gnd-40舵机模块1，27，28，401-vcc，gnd-40超声波传感器模块1，25，26，401-vcc，gnd-404路led显示模块1，4，5,6,7，401-vcc，gnd-40上表可知，传感器芯片模组包括但不限于：1、温湿度传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、21、40插脚。2、舵机模块，其gpio通讯地址分配在1、27、28、40插脚。3、超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、25、26、40插脚。4、超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、4、5、6、7、40插脚。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 2 3
技术特征：1.基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，包括外壳、卡片式微型计算机单元、gpio单元板以及传感器芯片模组，传感器芯片模组安装于上方外壳并与gpio单元板相连，卡片式微型计算机单元与gpio单元板插接，其特征在于：还包括gpio扩展单元板，传感器芯片模组和与gpio扩展单元板插接，gpio扩展单元板与gpio单元板连接，gpio扩展单元板至少有两个以上的标准插口，标准插口采用金手指40pin快速插拔插座，传感器芯片模组具有与金手指40pin快速插拔插座相嵌插的插接模块。
2.根据权利要求1所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：插接模块采用40pin的插接板。
3.根据权利要求1或2所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：传感器芯片模组包括温湿度传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、21、40插脚。
4.根据权利要求1或2所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：传感器芯片模组包括舵机模块，其gpio通讯地址分配在1、27、28、40插脚。
5.根据权利要求1或2所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：传感器芯片模组包括超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、25、26、40插脚。
6.根据权利要求1或2所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：传感器芯片模组包括超声波传感器模块，其gpio通讯地址分配在1、4、5、6、7、40插脚。
7.根据权利要求1或2所述的基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备，其特征在于：gpio扩展单元板设有五个标准插口。
技术总结本实用新型公开了信息技术教学实验设备，基于金手指连接方式可快速插拔的信息技术教学实验设备,包括外壳、卡片式微型计算机单元、GPIO单元板以及传感器芯片模组，卡片式微型计算机单元与GPIO单元板插接，其特征在于：还包括GPIO扩展单元板，传感器芯片模组和与GPIO扩展单元板插接，GPIO扩展单元板与GPIO单元板连接，GPIO扩展单元板至少有两个以上的标准插口，标准插口采用金手指40Pin快速插拔插座，传感器芯片模组具有插接模块。改善微机单元与外围电路的连接方式，通过统一的接口地址分配，实现模块化外围电路设计，引用金手指接插件方案，实现快速插拔的实验电路连接设计方案，缩减实验准备时间，避免人为错误带来的问题。
技术研发人员：吴跃鹏
受保护的技术使用者：吴跃鹏;郭晓杰
技术研发日：2019.07.11
技术公布日：2020.06.09
