摘要：模型套装主要以单片机等智能芯片的学习和应用为基础，可以实现使用者搭建外围框架结构。模型套装所使用的模块可以根据使用者的需要自由组合，构造出不同结构，并配以专用模块连接固定大小的元器件，完成整体设计，具有结构简单、安装方便、可设计性强等优点，非常适合电学的初学者学习和使用。
关键词：模型套装；单片机；结构模块
现在许多电子设计爱好者和单片机初学者，在学习的初期都需要购买单片机类开发板。对于这种类型的开发板仅仅适合前期的学习，而不适合后期的进阶学习及做实际的工程项目，当学有所成后真正需要制作一个属于自己的作品时，又会对外围的结构框架不知所措。目前市面上大多数模型都适合小学生和DIY爱好者，为了解决这种中后期的学习和设计的难题，特此设计了万用模型套装，此套装不仅可以搭建几十种模型，还可以根据自己的实际项目需要任意搭建自己的模型，对后期学习和项目的制作有重要的意义。
1总体的设计方案
此设计主要是将现有的大部分模型模块化，通过改变其外形，使其能更好的和其他模块以及主控搭配，完成整体的设计。系统主要分为三部分。第一部分为主控模块。主控模块采用的主控芯片是15单片机和stm32芯片。针对两种芯片设计对应的基本电路，将电路最小化，引出IO口，并将外形设计成适合拼接的形状。第二部分为专用模块。专用模块主要用于固定直流电机、舵机、各种传感器等固定大小和形状的器件。第三部分为连接板。连接板主要用于搭建主框架和分支结构等起到支撑作用的部分。连接板同时还包括一些特殊形状版，例如：六边形板、机械手等，用于一些特殊结构的构造。
2模块设计
2.1主控模块。主控模块将主控芯片设计在固定的PCB板上，PCB板集成主控工作时需要的最小系统器件。同时将主控制芯片的所有IO口全部引出，方便设计者使用，再用模型将主控制芯片固定，方便和外围器件进行连接，主控的固定板如图1所示。主控固定板尺寸：宽40mm，小孔孔径3mm，打孔孔径5mm，厚度2mm。2.2专用模块2.2.1舵机模块。根据舵机的大小确定舵机模块尺寸，使其能牢牢固定舵机，同时可以和不同的零件从上下侧面都能和其他零件的拼接，并进行传动，舵机模块分为凹槽和直角两种结构，分别如图2和图3所示。凹槽模块具体尺寸：孔直径3mm，长32mm，宽14.5mm，高23mm，厚度2mm。直角模块尺寸：宽23mm，高20.5mm，宽18mm，厚度2mm，大孔径3mm，小孔径1mm。2.2.2直流电机模块。由于直流电机的使用没有舵机灵活，所有直流电机的连接板只设计了与舵机模块同尺寸的直角模块，如图4所示，效果图如图5所示。直角连接板具体尺寸：宽度20mm，长度24.5mm，高度19.5mm，厚度2mm。2.3连接板模块2.3.1雪糕板模块。雪糕板的主要功能就是搭建模型需要的主体框架，需要能方便固定，能随意连接。雪糕板有两种尺寸，使用者可以根据设计的需要自由选择合适的尺寸。雪糕板模块如图6所示。雪糕板的两边采用三孔一组的设计，主要功能是连接其它功能模块，中间采用多个五孔的组合设计，这样的设计是为了保证在多个雪糕板连的接稳定。连接板模块具体尺寸：长250mm，宽18mm，小孔孔径3mm，大孔孔径5mm。2.3.2特殊用板。在设计模型时，大多数都是根据自己的需要去设计模型，在设计一些常用但是特殊的器件时，需要一些特殊的模型，比如一个简单的机械手、蜘蛛六角模型等一些基本的但特殊的模型，如图7和图8所示。2.4设计展示。模块与模块之间通过Φ5mm的螺丝相互连接，连接位置可以根据设计者的需要而改变，操作简单，安装方便。套装的设计非常有创意，比如仿生六脚蜘蛛、两足机器人、四轮小车等模型，如图9、图10、图11所示。结束语万用模型套装可以让使用者拼凑出自己想要的各种结构模型，为初学者在学习单片机和STM32智能芯片时提供极大的便利。同时此套装系统还具有成本低、结构简单、安装方便等优点，具有启发使用者想象力的作用，充分突出了其实用性，有较好的推广前景。
参考文献
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作者：陈浩 张劲松 王艳春 张婷 单位：齐齐哈尔大学通信与电子工程学院
