全文摘要
本实用新型涉及一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，包括控制器、电源电路、接口电路、调试电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向控制器、调试电路供电，所述第二电源向接口电路供电，所述接口电路的输出端与控制器的数据输出端连接，所述调试电路的接口芯片与控制器采用UART协议通信。本实用新型提供了一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，采用单层设计，体积小、重量轻，简化线路连接。
主设计要求
1.一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：包括控制器、电源电路、接口电路、调试电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向控制器、调试电路供电，所述第二电源向接口电路供电，所述接口电路的输出端与控制器的数据输出端连接，所述调试电路的接口芯片与控制器采用UART协议通信。
设计方案
1.一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：包括控制器、电源电路、接口电路、调试电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向控制器、调试电路供电，所述第二电源向接口电路供电，所述接口电路的输出端与控制器的数据输出端连接，所述调试电路的接口芯片与控制器采用UART协议通信。
2.根据权利要求1所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：所述电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，第一电源电路输出第一电源，第二电源电路输出第二电源，第一电源的电压为5V，第二电源的电压为3.3V。
3.根据权利要求2所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：所述第一电源电路包括第一电源转换器，电阻R6，电感L1，电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C18。
4.根据权利要求2所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：所述第二电源电路包括第二电源转换器，电阻R9、电阻R10，电感L2，电容C20、电容C21、电容C22。
5.根据权利要求1所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：所述接口电路包括PH连接器，所述PH连接器包括UART接口、I2C接口、模拟信号接口以及数字信号接口，所述UART接口、I2C接口、模拟信号接口、数字信号接口的电源正端、电源负端分别连接第一电源和接地端，所述UART接口的两个输出引脚分别与控制器的数据接收端、数据发送端连接，所述I2C接口的两个输出引脚分别与控制器的数据线端口、时钟信号线端口连接，以构成串行总线，所述数字信号接口的两个输出引脚分别与控制器的数字端口连接，所述模拟信号接口的两个输出端分别与控制器的模拟信号端口连接。
6.根据权利要求1所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其特征在于：所述调试电路包括接口芯片，所述接口芯片的数据发送端连接到控制器的数据接收端，接口芯片的数据接收端连接到控制器的数据发送端，所述接口芯片的USB数据输入引脚分别连接Micro USB连接器J1的信号引脚，所述接口芯片上还分别设置用做发送状态的指示灯LD1和接收状态的指示灯LD2。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及Arduino开发板技术领域，尤其涉及一种带有多个PH 扩展接口的Arduino开发板。
背景技术
Arduino UNO是一套开源硬件开发平台，配合外围器件，可建出丰富有趣的实用电子电路，因其上手简单、成本低廉等特点在创客教育中深受学生的喜欢，使用的频率较高，目前Arduino UNO开发板在做实际项目过程中，如果使用的模块较多，则需要使用杜邦线将外部模块连接到Arduino 开发板的引脚，导致接线比较复杂，容易出错，另外还可使用外置扩展板的方式，虽简化了连接，但增加了占用空间，体积笨重，不适合做微型化开发。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带有多个PH扩展接口的 Arduino开发板，采用单层设计，体积小、重量轻，简化线路连接。
实用新型采用的技术方案是：一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，包括控制器、电源电路、接口电路、调试电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向控制器、调试电路供电，所述第二电源向接口电路供电，所述接口电路的输出端与控制器的数据输出端连接，所述调试电路的接口芯片与控制器采用UART协议通信。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，第一电源电路输出第一电源，第二电源电路输出第二电源，第一电源的电压为5V，第二电源的电压为3.3V。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述第一电源电路包括第一电源转换器，电阻R6，电感L1，电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C18。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述第二电源电路包括第二电源转换器，电阻R9、电阻R10，电感L2，电容C20、电容C21、电容C22。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述接口电路包括PH连接器，所述PH连接器包括UART接口、I2C接口、模拟信号接口以及数字信号接口，所述UART接口、I2C接口、模拟信号接口、数字信号接口的电源正端、电源负端分别连接第一电源和接地端，所述UART接口的两个输出引脚分别与控制器的数据接收端、数据发送端连接，所述I2C接口的两个输出引脚分别与控制器的数据线端口、时钟信号线端口连接，以构成串行总线，所述数字信号接口的两个输出引脚分别与控制器的数字端口连接，所述模拟信号接口的两个输出端分别与控制器的模拟信号端口连接。
作为对上述技术方案的进一步限定，所述调试电路包括接口芯片，所述接口芯片的数据发送端连接到控制器的数据接收端，接口芯片的数据接收端连接到控制器的数据发送端，所述接口芯片的USB数据输入引脚分别连接Micro USB连接器J1的信号引脚，所述接口芯片上还分别设置用做发送状态的指示灯LD1和接收状态的指示灯LD2。
采用上述技术，本实用新型的优点在于：采用PH连接器作为开发板的扩展接口，将扩展接口与Arduino开发板集成于单层板上，减小了占地面积，同时接口丰富，简化连接方式，降低连接的复杂度，更适用于微型化开发。
附图说明
图1为本实用新型带多个PH扩展接口的Arduino开发板的原理框图；
图2为本实用新型第一电源电路的工作原理图；
图3为本实用新型第二电源电路的工作原理图；
图4为本实用新型电源输入切换电路的工作原理图；
图5为本实用新型接口电路的工作原理图；
图6为本实用新型调试电路的工作原理图；
图7为本实用新型装配位置示意图。
图中：1-PH连接器；2-接口芯片；3-控制器；4-第一电源转换器；5- 第二电源转换器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1-7所示，一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，包括控制器3、电源电路、接口电路、调试电路，所述电源电路分别输出第一电源和第二电源，所述第一电源分别向控制器3、调试电路供电，所述第二电源向接口电路供电，所述接口电路的输出端与控制器3的数据输出端连接，所述调试电路的接口芯片2与控制器3采用UART协议通信。
所述控制器3的型号为Atmega328，其可以支持常见的Arduino扩展模块，无需改动源代码，方便使用，同时也可根据具体需求选用其他型号的控制器，另外控制器3的晶振可采用CSTCE16M0G55Z-R0型号，频率为 166MHz，内置匹配电容，方便PCB布线。
所述电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，第一电源电路输出第一电源，第二电源电路输出第二电源，第一电源的电压为5V，第二电源的电压为3.3V。
所述第一电源电路包括第一电源转换器4，电阻R6，电感L1，电容 C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C18，所述第一电源转换器4 的型号可为TPS62133，该芯片为同步降压DC-DC转换器，固定输出5V 电压，其提高了转换效率，降低了运行功耗，具体第一电源电路的连接电路如图2所示，图2中U4为第一电源转换器4。
所述第二电源电路包括第二电源转换器5，电阻R9、电阻R10，电感 L2，电容C20、电容C21、电容C22，所述第二电源转换器5的型号可为 TPS62290。TPS62290是高效率同步降压DC\/DC转换器，其第一引脚SW 为内接MOSFET开关管，外接电感L1，第二引脚MODE为模式选择端，第三引脚FB为电压输出反馈端，通过外接电阻R9、R10输出可调电压，第四引脚EN为使能端，高电平有效，接入低电平可以实现低功耗。第五引脚VIN为电压输入端，与第一电源连接，具体第二电源电路的连接电路如图3所示，图3中U5为第二电源转换器5。
第二电路的输出电压由外部的分压电阻网络控制，输出电压计算公式如下：
Uout＝Uref(1+R9\/R10)
Uref为内部基准电压，电压值为0.6V，为了减小反馈网络的电流，R10 的阻值为180K，为了抑制噪声，R9与R10的和不能超过1MΩ，R9的阻值为820K，因此输出电压为：
Vout＝0.6V(1+R9\/R10)＝0.6V(1+820K\/180K)＝3.333V≈3.3V
电源输入切换电路的连接电路如图4所示，图4中场效应晶体管Q1 是一款P沟道MOSFET。电源电路的电阻R7和电阻R8组成分压采样电路，控制场效应晶体管Q1的门控1脚。当未施加电源电路的输入电压时，门控1脚为低电平，Q1导通。控制器3的电源VDD_5V0由Micro USB连接器 J1的电源VCC_USB提供。当电源输入接口VIN有电压时，门控1脚为高电平，场效应晶体管Q1截至。控制器3的电源VDD_5V0由电源电路的第一电源转换器4提供。如果不加场效应晶体管Q1，则电源电路U4的输出会直接施加到Micro USB连接器，在电压波动时极易损坏USB接口。
所述接口电路包括PH连接器1，所述PH连接器1为PH2.0连接器， PH2.0连接器具体数量可为12个，PH2.0连接器共有4个引脚，所述12个 PH2.0连接器包括UART接口、第一I2C接口、第二I2C接口，模拟信号接口A0、模拟信号接口A1、模拟信号接口A2、模拟信号接口A4以及数字信号接口D2至D6，
所述各PH2.0连接器的第三引脚为电源正端均与第一电源连接，第四引脚为电源负端均连接接地端，所述UART接口的的第二引脚与控制器3 的第二十六引脚连接，所述UART接口的第一引脚与控制器3的第二十七引脚连接，所述I2C接口的两个输出引脚分别与控制器3的数据线端口、时钟信号线端口连接，以构成串行总线，所述数字信号接口的两个输出引脚分别与控制器3的数字端口连接，所述模拟信号接口的两个输出端分别与控制器3的模拟信号端口连接，具体接口电路的电路连接如图5所示，图5中U1为控制器3。
所述调试电路包括接口芯片2，所述接口芯片2的型号可为FT231XQ，所述接口芯片2的的数据发送端连接到控制器3的数据接收端，接口芯片2 的数据接收端连接到控制器3的数据发送端，所述接口芯片2上还分别设置用做发送状态的指示灯LD1和接收状态的指示灯LD2，所述指示灯LD1 和指示灯LD2号分别串联有电阻R4和电阻R5，电阻R4和电阻R5用以分压，所述该接口芯片2的USB数据减弱输入端USBDM引脚连接Micro USB 连接器J1的信号引脚D-，所述接口芯片2的USB数据增强输入端USBDP 引脚连接Micro USB连接器J1的信号引脚D+，所述Micro USB连接器J1 采用的型号为105017-0001，具体使用的时候可根据具体情况选择，所述该接口芯片2稳定可靠，提高了Arduino开发板的数据可靠性，具体调试电路的连接电路如图6所示，图6中U2为接口芯片2。
本实用新型所述的一种带有多个PH扩展接口的Arduino开发板，其在使用过程中，可按照图7所示进行装配，其通过电源输入接口供电，由电源电路将输入电压进行降压处理，输出第一电源和第二电源，第一电源为控制器3、调试电路、接口电路供电，第二电源为供电，调试电路用以控制器3的通信，控制器3可提供标准Arduino UNO Rev3的标准接口，同时还带有12个PH2.0连接器，丰富了开发板的接口，简化了连接方式，减小了占用空间面积。
本实用新型中电阻R2-电阻R10的阻值依次为27R、27R、1K、1K、 100K、100K、100K、820K、180K，电感L1-电感L2的电感量依次为1.0uH、 2.2uH，电容C6-电容C22的容值依次为1uF、100nF、1uF、100nF、33pF、 33pF、100nF、100nF、1uF、100nF、2.2uF、47uF\/25V、3.3nF、100nF、10uF、 22pF、10uF，指示灯LD1型号可为0603\/GREEN，指示灯LD2型号可为 0603\/RED，保险丝F1的型号可为1206L012WR，二极管D1的型号可为 DB2W31900L。
以上所述仅为本实用新型较佳实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案，都应涵盖于本实用新型的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921078591.9
申请日:2019-07-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209803786U
授权时间:20191217
主分类号:G06F13/38
专利分类号:G06F13/38
范畴分类:40B;
申请人:河北阿斑兔科技有限公司
第一申请人:河北阿斑兔科技有限公司
申请人地址:050000 河北省石家庄市高新区珠峰大街79号峰汇华庭1单元2403号
发明人:荣志刚;王敬卫;梁云龙
第一发明人:荣志刚
当前权利人:河北阿斑兔科技有限公司
代理人:檀文礼
代理机构:11595
代理机构编号:北京科石知识产权代理有限公司 11595
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计