[發明專利]基于WiFi的無線編程創客教育智能控制器系統

在審

• 申請號: 201711040125.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107703818A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 張竣;邢志強
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理事務所(普通合伙)11466
• 代理人: 黃啟行,張璐

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于WiFi的無線編程創客教育智能控制器系統。

背景技術

隨著近年來創客教育與STEAM教育等新興教育模式的發展，教育機器人控制系統研究已經取得了很大的發展。中小學機器人教育涵蓋多方面內容，強調手腦并用，是培養中小學生科學素養和創新能力的重要載體，也是在校園內開展創客教育的良好平臺。但是，目前教育機器人控制系統大多只支持程序有線升級下載，對于使用數量不多并且控制器設備比較容易取回的工作環境，有線下載方式是可行的，但是在設備使用數量比較多，使用位置分散的環境下，有線下載方式布線困難，且需要較多數量的復雜編程設備，對此類控制器設備軟件升級的成本就會大大增加，因此有線下載方式不適合在分散教學的課堂教學中使用。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于WiFi的無線編程創客教育智能控制器系統，實現了智能控制器系統的可無線編程，從而打破了局域限制和布線束縛。

本發明提供的基于WiFi的無線編程創客教育智能控制器系統，其改進之處在于，包括智能控制器、編程終端、無線路由器和服務器；

所述編程終端運行上位機的圖形化編程模塊并編寫用戶信息，傳給所述服務器，所述服務器編譯之后通過所述無線路由器的網絡下載到所述智能控制器中，所述智能控制器完成接收并運行所述上位機的用戶信息，實現智能控制。

優選的，所述智能控制器包括核心板和擴展板；

所述核心板包括主控單元最小系統、USB接口、調試接口和核心板連接器；所述主控單元最小系統包括單片機處理器模塊；所述USB接口、所述調試接口和所述核心板連接器分別與所述單片機處理器模塊連接；

所述擴展板包括WiFi模塊、開關機控制模塊、電源模塊、LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊、存儲模塊、蜂鳴器、I/O端口、電機驅動模塊和擴展板連接器；所述核心板與擴展板通過所述核心板連接器和所述擴展板連接器連接，所述WiFi模塊、所述開關機控制模塊、所述電源模塊、所述LCD顯示模塊、所述按鍵輸入模塊、所述存儲模塊、所述蜂鳴器、所述I/O端口和所述電機驅動模塊均通過所述擴展板連接器與所述單片機處理器模塊通信；

所述電源模塊包括第一低壓線性穩壓器、第二低壓線性穩壓器、DC/DC轉換器、第一直流電源、第二直流電源和負載開關芯片；所述第一直流電源為鋰電池組，其為所述智能控制器系統供電；所述第二直流電源為8.4V外部直流電源，其為鋰電池組充電且或者為所述智能控制器系統供電；所述第一低壓線性穩壓器為所述單片機處理器模塊供電；所述第二低壓線性穩壓器為所述WiFi模塊供電；所述DC/DC轉換器將電壓進行轉換后，用于所述WiFi模塊、所述開關機控制模塊、所述電源模塊、所述LCD顯示模塊、所述按鍵輸入模塊、所述存儲模塊、所述蜂鳴器、所述I/O端口、所述電機驅動模塊的供電；所述負載開關芯片用于控制所述LCD顯示模塊的供電。

較優選的，所述WiFi模塊為串口轉WiFi無線模塊，其型號為ESP-12S型封裝模塊，其中：

RST引腳、ADC引腳、IO16引腳、IO14引腳、IO12引腳、IO13引腳、IO5引腳、IO4引腳、IO0引腳、IO2引腳和IO15引腳斷路，EN引腳和VCC引腳接第二低壓線性穩壓器，TXD引腳接所述主控單元最小系統的串口UART3上的RXD3引腳，RXD引腳接所述主控單元最小系統的串口UART3上的TXD3引腳，GND引腳接地。

較優選的，所述擴展板包括電池監測模塊，其采用單線總線控制方式，用于檢測電池組剩余電量、當前電壓和統計消耗電流作用。

較優選的，所述第一低壓線性穩壓器為5V低壓線性穩壓器，其采用AMS1117-5.0型芯片；

所述第二低壓線性穩壓器為帶使能端的3.3V低壓線性穩壓器，其采用SPX3819M5-L-3.3型芯片；所述單片機處理器模塊實現對所述第二低壓線性穩壓器的使能端控制；

所述DC/DC轉換器為5V降壓型DC/DC轉換器(DCDC-5V)，其采用TPS562201型芯片；

所述負載開關芯片用于控制LCD顯示模塊的供電，其采用TPS27801A型芯片；

所述開關機控制模塊用于控制所述智能控制器系統的供電，采用LTC2954-2型芯片。