本发明涉及物联网硬件编程技术领域，特别是涉及一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组。
背景技术：
目前，大部分电器设备智能化采用的技术是通过在电器设备中嵌入有线网络模块或无线网络模块来实现智能化，而并不是直接实现智能化。在嵌入有线网络模块或无线网络模块时需要选择与设备接口类型相符的网络模块，由于网络模块种类较多，设备的接口也有差异，主要有rs232、rs485、ttl、io；电器设备嵌入网络模块后还需要进行硬件开发和软件的开发，通过tcp/ip协议联接网络传输自己的数据至某物联网服务器中，基于物联网服务器开发智能终端软件来实现智能控制。整体流程是由嵌入智能模块完成硬件开发到软件开发，实现通过终端软件来完成智能控制，这是目前最为普遍使用的智能化解决方法。
从设备智能化项目开发确立到硬件开发再到软件开发，整个项目运作需要投入大量资金，雇佣工程团队、开发团队等工作人员，花费大量的时间才能实现这个项目，无法满足智能化产品的销售需要争分夺秒的现状。大势所趋传统电器将被智能电器替代，电器设备已步入智能化，传统家庭正迈向智能家庭，传统社区也在向智慧社区发展，现有的智能品牌虽然多，但产品链还不够完善，不同品牌因为协议的不同不能够相互控制。
在编程开发时，需要一个功能强大，兼容性强的核心硬件来进一步提升编程开发的便利性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，包括，核心板模块、主扩展板模块、便携式扩展板模块、转接板模块、以及子扩展板模块，其特征在于：所述主扩展板模块包括：
pcb基板；
传感器接口组件，沿所述pcb板的边缘分布，至少包括触摸传感器接口、超声波传感器接口、声音传感器接口、光敏传感器接口、rgb传感器接口、串口传感器接口、以及寻迹传感器接口；
硬件附件组件，至少包括dc接口、舵机接口、spi接口、电机接口、以及振动马达；
核心板接口，用于连接所述核心板模块；
电源开关。
所述核心板模块还包括：
rgb传感器，通过所述rgb传感器接口与所述pcb基板电性连接，所述rgb传感器受控于pwm以实现256级灰度调节，所述rgb传感器的端口扫描频率为1.5khz/s，所述rgb传感器的数据传输频率不小于800k/s。
所述核心板模块还包括：
超声波传感器，通过所述超声波传感器接口与所述pcb基板电性连接，所述超声波传感器用于测量距离的变化量，超声波传感器通过判断io输出的高电平持续时间t，来测得距离的变化量l，l＝t×s/2，其中，s为声速。
所述核心板模块还包括：
触摸传感器，通过触摸传感器接口与所述pcb基板电性连接，所述触摸传感器包括电容式触摸开关模块，所述电容式触摸开关具有持续输出底垫片的低功耗模式，以及在手指触摸式输出高电平切换变成的快速模式，其中，在预设的时间阈值内无触摸动作时，处于快速模式的所述电容式触摸开关模块切换为低功耗模式。
所述核心板模块还包括，
光敏传感器，通过光敏传感器接口与所述pcb基板电性连接，用于实施判断环境光线的亮度，所述光敏传感器包括光敏模块，所述光敏模块具有在周围环境光线亮度低于预设的亮度阈值时输出高电平的第一状态，以及在周围环境光线亮度大于或等于预设的亮度阈值时输出低电平的第二状态，所述光敏模块的输出端通过a/d转换模块换算出亮度值与所述亮度阈值相对比。
所述核心板模块还包括，
红外避障传感器，包括红外发射模块、和红外接收模块，所述红外发射模块发射目标频率的红外线，所述红外接收模块接收到所述目标频率的红外线后输出低电平，所述低电平用于出发信号灯和/或报警器。
所述核心板模块还包括，
声音传感器，通过声音传感器接口与所述pcb基板电性连接，所述声音传感器包括用于判断环形声音的强度的声音感应模块，所述声音感应模块具有在外界声音强度大于或等于预设的声音强度阈值时输出低电平的第一状态，以及在环境声音强度小于预设的声音强度阈值时输出高电平的第二状态，所述第一状态输出的低电平用于控制信号灯和/或报警器工作，所述第二状态输出的高电平用于停止所述信号灯和/或报警器的工作。
所述核心板模块还包括，
烟雾传感器模块，通过烟雾传感器接口与所述pcb基板电性连接，所述烟雾传感器模块包括气敏感应模块，所述气敏感应模块包括气敏材料，所述气敏材料的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，将所述电导率的变化转化为可燃气体浓度值，通过预设的可燃气体浓度阈值，与实际测得的所述可燃气体浓度阈值相对比输出不同的信号以传递出可燃气体的信息。
所述气敏材料为二氧化锡sno2。
所述核心板模块还包括，
寻迹传感器，包括红外传感器模块，所述红外传感器用于发出和接受目标红外线，接收的所述目标红外线的强度小于预设阈值时，所述红外传感器模块输出高电平，所述目标红外线的强度大于或等于预设阈值时，所述红外传感器模块输出低电平，所述红外传感器模块输出的低电平用于出发指示灯发光或报警器。
本发明的有益效果是：
(1)超声波传感器一个控制口发一个10us以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出，一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离，如此不断的周期测，就可以达到检测目标移动测量的值了；
(2)触摸传感器是一个基于触摸检测ic(ttp223b)的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出高电平，模式切换为快速模式；当持续12秒没有触摸时，模式又切换为低功耗模式。可以将模块安装在非金属材料如塑料、玻璃的表面，另外将薄薄的纸片(非金属)覆盖在模块的表面，只要触摸的位置正确，即可做成隐藏在墙壁、桌面等地方的按键；
(3)红外避障传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合；
(4)显示屏通过rgb传感器的调节，实现可调全色域的rgbled，具备高亮和亮度可调的特点，从而可以实现流水、闪烁、彩虹等效果，红、绿、蓝每一种色彩均可设定256级饱和度。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为rgb传感器结构示意图；
图3为超声波传感器结构示意图；
图4为触摸传感器结构示意图；
图5为光敏传感器结构示意图；
图6为红外避障传感器结构示意图；
图7为火焰传感器结构示意图；
图8为加速度地磁传感器结构示意图；
图9为倾斜传感器结构示意图；
图10为声音传感器结构示意图；
图11为寻迹传感器结构示意图；
图12为烟雾传感器结构示意图；
图13为颜色识别传感器结构示意图；
图14为土壤湿度传感器结构示意图。
附图标记：
1、pcb基板；101、dc接口；102、电源开关；103、第一电机接口；104、第一舵机接口；105、spi接口；106、第二舵机接口；107、振动马达；108、蜂鸣器；109、第二点击接口；110、核心板接口；
201、超声波传感器接口；202、触摸、倾斜传感器接口；203、颜色识别传感器接口；204、第一寻迹传感器接口；205、第二寻迹传感器接口；206、火焰及光敏传感器接口；207、加速度地磁传感器接口；208、声音及烟雾传感器接口；209、显示屏传感器接口；210、rgb传感器接口；211、串口传感器接口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
本实施例提供的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，结构如图所示。
该一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，包括核心板、主扩展板、便携式扩展板、转接板、以及子扩展板。
其中，核心板的参数为：
主扩展板的参数为：
便携式扩展板的参数：
转接板参数：
其中，主扩展板的具体结构如图1所示，参照图1，子扩展板包括多种传感器，分别通过主扩展板上201～211接口与主扩展板的pcb基板1相连，传感器具体为：
如图2所示的rgb传感器，可调全色域的rgbled，具备高亮和亮度可调的特点，从而可以实现流水、闪烁、彩虹等效果，红、绿、蓝每一种色彩均可设定256级饱和度；其中，数据传输频率800k/秒，可实现画面刷新速率30帧/秒时，不小于1024点；输出端口pwm控制能够实现256级灰度调节，端口扫描频率1.5khz/s；
其中，引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，rgb_din为pwm控制信号输入，rgb_out为pwm输出信号，以控制下一个rgb灯。
如图3所示的超声波传感器，可以测量距离的传感器，测量距离3-200cm，输入电压要求5v。超声波传感器一个控制口发一个10us以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出，一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离，如此不断的周期测，就可以达到目标移动测量的值了。
超声波传感器采用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，自动检测是否有信号返回。有信号返回时，通过io输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间.测试距离＝(高电平时间*声速(340m/s))/2。
其中，各个引脚功能为：gnd为地，vcc为供电电源，trig为触发控制，信号输入echo为回响信号输出。
如图4所示为触摸传感器，是一个基于触摸检测ic(ttp223b)的电容式点动型触摸开关模块。常态下，模块输出低电平，模式为低功耗模式；当用手指触摸相应位置时，模块会输出高电平，模式切换为快速模式；当持续12秒没有触摸时，模式又切换为低功耗模式。可以将模块安装在非金属材料如塑料、玻璃的表面，另外将薄薄的纸片(非金属)覆盖在模块的表面，只要触摸的位置正确，即可做成隐藏在墙壁、桌面等地方的按键。
模块特点：初态为低电平，触摸为高电平(指示灯亮)，不触摸为低电平(指示灯灭)，此类似轻触按键功能。
如图5所示，为光敏传感器，光敏电阻模块对环境光线敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等。
传感器工作原理：模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，do端输出高电平(指示灯灭)，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，do端输出低电平(指示灯亮)；模拟量输出aout可以和ad模块相连，通过ad转换，可以获得环境光强更精准的数值；
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚。
如图6所示，为红外避障传感器，该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号)，可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距离范围2～30cm。
传感器特点与应用场景：该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。
传感器参数说明：当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上绿色指示灯点亮电平，同时dout端口持续输出低电平信号，该模块检测距离2～30cm，检测角度35°，检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离减少；逆时针调电位器，检测距离增加。
传感器主动红外线反射探测，因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离小，白色；小面积物体距离小，大面积距离大。
传感器引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
如图7所示，为火焰传感器，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；探测角度60度，对火焰光谱特别灵敏；火焰传感器对火焰敏感，对普通光也是有反应的，一般用做火焰报警等用途。传感器与火焰要保持一定距离，以免高温损坏传感器，对打火机测试火焰距离为80cm，对火焰越大，测试距离越远；
检测火焰时，指示灯会亮，电位器调节灵敏度，顺时针调电位器，检测距离减少；逆时针调电位器，检测距离增加；
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
如图8所示，为加速度地磁传感器，其中，主芯片是一款超低功耗高性能系统，采用3d数字线性加速度传感器和三维数字磁性传感器，具有全线性加速度±2g/±4g/±8g/±16g刻度和磁场动态范围为±50高斯。通信方式采用标准iic通信协议。
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，sda为i2c串行数据，scl为i2c串行时钟，int1为地磁传感器触发信号，int2为加速度传感器触发信号。
图9为倾斜传感器，模块输出的开关量取决于角度开关的导通与断开，当角度开关断开时，do输出高电平(指示灯灭)，角度开关导通时，do输出低电平(指示灯亮)。输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测角度改变。输出端可以直接驱动继电器模块，由此可以组成一个大功率的角度开关，保护电器设备等产品倾倒时自动断电的功能。
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
图10为声音传感器，可以检测周围环境的声音强度，使用中需要注意不能特定频率的声音，灵敏度可调。模块在环境声音强度达不到设定阈值时，out输出高电平(指示灯灭)，当外界环境声音强度超过设定阈值时，模块out输出低电平(指示灯亮)。引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
模拟量输出aout可以和ad模块相连，通过ad转换，可以获得声音强度更精准的数值。
图11为寻迹传感器，采用tcrt5000红外反射传感器，检测反射距离范围为1mm～25mm适用。比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15ma；
其中，tcrt5000传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，红外接收管一直处于关断状态，此时模块的输出端为高电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，红外接收管饱和，此时模块的输出端为低电平，指示二极管被点亮。
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
模拟量输出aout可以和ad模块相连，通过ad转换，可以获得距离更精准的数值。
图12为烟雾传感器模块，mq-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(sno2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。mq-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很好；
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚。
模拟量输出aout可以和ad模块相连，通过ad转换，可以获得距离更精准的数值。
图13为颜色识别传感器，apds-9960光环境和手势检测模块提供i2c接口兼容的环境亮度传感器(als)数字rgb以及配有红外led的接近和手势感测传感器。rgb和环境光感测功能可在多种光条件下准确检测出光强度，接近检测功能在不同的光照条件下都能运行良好，手势传感器能对手的运动方向进行判别。模块加入微光学透镜提供红外能量的高效率传送和接收，可是器件拥有很低的平均功耗。能对环境光以及rgb三色进行敏锐的感测，感测距离为10-30mm。通信方式采用标准iic通信协议。
引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，sda为i2c串行数据，scl为i2c串行时钟。
图14为土壤湿度传感器，产品可以宽范围控制土壤的湿度，通过电位器调节控制相应阀值，湿度低于设定值时，out输出高电平(指示灯灭)，高于设定值时，out输出低电平(指示灯亮)。
其中，引脚功能：gnd为地，vcc为供电电源，dout为数字信号输出脚，aout为模拟信号输出脚；
模拟量输出aout可以和ad模块相连，通过ad转换，可以获得距离更精准的数值。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，包括，核心板模块、主扩展板模块、便携式扩展板模块、转接板模块、以及子扩展板模块，其特征在于：所述主扩展板模块包括：
pcb基板；
传感器接口组件，沿所述pcb板的边缘分布，至少包括触摸传感器接口、超声波传感器接口、声音传感器接口、光敏传感器接口、rgb传感器接口、串口传感器接口、以及寻迹传感器接口；
硬件附件组件，至少包括dc接口、舵机接口、spi接口、电机接口、以及振动马达；
核心板接口，用于连接所述核心板模块；
电源开关。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括：
rgb传感器，通过所述rgb传感器接口(210)与所述pcb基板(1)电性连接，所述rgb传感器受控于pwm以实现256级灰度调节，所述rgb传感器的端口扫描频率为1.5khz/s，所述rgb传感器的数据传输频率不小于800k/s。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括：
超声波传感器，通过所述超声波传感器接口(201)与所述pcb基板(1)电性连接，所述超声波传感器用于测量距离的变化量，超声波传感器通过判断io输出的高电平持续时间t，来测得距离的变化量l，l＝t×s/2，其中，s为声速。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括：
触摸传感器，通过触摸传感器接口(202)与所述pcb基板(1)电性连接，所述触摸传感器包括电容式触摸开关模块，所述电容式触摸开关具有持续输出底垫片的低功耗模式，以及在手指触摸式输出高电平切换变成的快速模式，其中，在预设的时间阈值内无触摸动作时，处于快速模式的所述电容式触摸开关模块切换为低功耗模式。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括，
光敏传感器，通过光敏传感器接口与所述pcb基板(1)电性连接，用于实施判断环境光线的亮度，所述光敏传感器包括光敏模块，所述光敏模块具有在周围环境光线亮度低于预设的亮度阈值时输出高电平的第一状态，以及在周围环境光线亮度大于或等于预设的亮度阈值时输出低电平的第二状态，所述光敏模块的输出端通过a/d转换模块换算出亮度值与所述亮度阈值相对比。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括，
红外避障传感器，包括红外发射模块、和红外接收模块，所述红外发射模块发射目标频率的红外线，所述红外接收模块接收到所述目标频率的红外线后输出低电平，所述低电平用于出发信号灯和/或报警器。
7.根据权利要求1～6任一所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括，
声音传感器，通过声音传感器接口与所述pcb基板(1)电性连接，所述声音传感器包括用于判断环形声音的强度的声音感应模块，所述声音感应模块具有在外界声音强度大于或等于预设的声音强度阈值时输出低电平的第一状态，以及在环境声音强度小于预设的声音强度阈值时输出高电平的第二状态，所述第一状态输出的低电平用于控制信号灯和/或报警器工作，所述第二状态输出的高电平用于停止所述信号灯和/或报警器的工作。
8.根据权利要求1～6任一所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括，
烟雾传感器模块，通过烟雾传感器接口(208)与所述pcb基板(1)电性连接，所述烟雾传感器模块包括气敏感应模块，所述气敏感应模块包括气敏材料，所述气敏材料的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，将所述电导率的变化转化为可燃气体浓度值，通过预设的可燃气体浓度阈值，与实际测得的所述可燃气体浓度阈值相对比输出不同的信号以传递出可燃气体的信息。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述气敏材料为二氧化锡sno2。
10.根据权利要求1～6任一所述的一种基于物联网的集成与智能化硬件套装组，其特征在于：所述核心板模块还包括，
寻迹传感器，包括红外传感器模块，所述红外传感器用于发出和接受目标红外线，接收的所述目标红外线的强度小于预设阈值时，所述红外传感器模块输出高电平，所述目标红外线的强度大于或等于预设阈值时，所述红外传感器模块输出低电平，所述红外传感器模块输出的低电平用于出发指示灯发光或报警器。
技术总结