一种多模块化电路板及其连接方法
阅读说明：本技术 一种多模块化电路板及其连接方法 (Multi-modular circuit board and connecting method thereof ) 是由 范绍西 麦自强 黄斌 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种多模块化电路板及其连接方法,包括电路底板、电源模块、步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块,所述电路底板上具有多个连接器、电源输入接口、步进电机接口、直流电机接口、传感器接口、通讯接口以及多个IO控制接口,所述电源模块、步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块均通过连接器连接在电路底板上。本发明能够缩短电路板的设计周期,产品设计时,同样的电路不需要重复绘制；缩短产品的维修时间,电控系统出现问题需要更换电路板时,不需要重新插拔连接器,也不需要把电路底板拆下来,只需要更换相应故障的电路模块。(The invention provides a multi-modular circuit board and a connection method thereof, wherein the multi-modular circuit board comprises a circuit bottom board, a power supply module, a stepping motor driving module, a direct current motor driving module, a sensor detection module, a single chip microcomputer module and a communication module, wherein the circuit bottom board is provided with a plurality of connectors, a power supply input interface, a stepping motor interface, a direct current motor interface, a sensor interface, a communication interface and a plurality of IO control interfaces, and the power supply module, the stepping motor driving module, the direct current motor driving module, the sensor detection module, the single chip microcomputer module and the communication module are all connected to the circuit bottom board through the connectors. The invention can shorten the design cycle of the circuit board, and the same circuit does not need to be drawn repeatedly when the product is designed; the maintenance time of the product is shortened, when the electric control system has problems and the circuit board needs to be replaced, the connector does not need to be plugged again, the circuit bottom plate does not need to be detached, and only the circuit module with corresponding faults needs to be replaced.)
技术领域
本发明涉及试管设备计算机电子控制技术领域，具体涉及一种多模块化电路板及其连接方法。
背景技术
现今，标本化验和检验流程自动化已经成为各医学机构的趋势，试管的自动化设备也随着发展不断创新，而自动化设备中电路板是实现自动化控制的核心。
目前，在试管自动化设备中传统的电路板设计一般按照项目所需，将全部功能的线路设计在一块电路板上，在设备产品升级或改进开发过程中，电路板的个别功能需要修改时，需要将整块电路板重新打样和焊接，电路板出故障时，需要拔掉电路板上的插头，再将整块电路板拆下来再更换新的上去，然后再将插头插回电路板上，导致电路板设计开发的时间较长，相同功能的多个电路都需要布局和布线，电路板在设计修改后，需要多花更多的研发时间和成本，售后环节需要消耗更多的时间，而且更换整块电路板也不方便。
发明内容
本发明提供一种多模块化的电路板和连接方法，能够缩短电路板的设计周期，产品设计时，同样的电路不需要重复绘制；缩短产品的维修时间，电控系统出现问题需要更换电路板时，不需要重新插拔连接器，也不需要把电路底板拆下来，只需要更换相应故障的电路模块。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多模块化电路板，包括电路底板、电源模块、步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块，所述电路底板上具有电源模块连接器、步进电机驱动模块连接器、直流电机驱动模块连接器、传感器检测模块连接器、单片机模块连接器、通讯模块连接器、电源输入接口、步进电机接口、直流电机接口、传感器接口、通讯接口以及多个IO控制接口；
所述电源输入接口和电源模块均与电源模块连接器连接，用于给步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块供电，所述步进电机接口和步进电机驱动模块均与步进电机模块连接器连接，所述直流电机接口和直流电机驱动模块均与直流电机驱动模块连接器连接，所述传感器接口和传感器检测模块均与传感器检测模块连接器连接，所述通讯接口和通讯模块均与通讯模块连接器连接，所述单片机模块和IO控制接口均与单片机模块连接器连接，并通过电路底板传递信号给步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块以及通讯模块；
所述步进电机模块用于驱动1路步进电机，实现步进电机的正反转，直流电机驱动模块用于驱动1路直流电机，实现直流电机的正反转，传感器检测模块用于采集开关量信号，实现获取光电开关、接近开关或光线放大器的输出信号，通讯模块用于实现与计算机或其他设备进行通讯、配置步进电机驱动模块的运行参数和控制外部配件。
作为优选，所述通讯模块连接器有2个为DF9-31S-1V连接器，用于接入通讯模块，单片机模块连接器有2个为5177983-3连接器，用于接入单片机模块，电源模块连接器有1个为9001-36161C00A连接器，用于接入电源模块，步进电机驱动模块连接器和传感器检测模块连接器有若干个均为9001-16301C00A连接器，用于接入步进电机驱动模块和传感器检测模块，直流电机驱动模块连接器有若干个为9001-36201C00A连接器，用于接入直流电机驱动模块。
作为优选，还包括有1个1777073连接器，用于电源输入，1个MINI USB连接器母座，用于与外界通讯，若干个BH2P-VH-1连接器，用于接入有刷直流电机，若干个B03B-XASK-1-A连接器，用于接入外部IO口控制和传感器，若干个B04B-XASK-1-A连接器，用于接入步进电机。
作为优选，所述通讯模块包括1路隔离型SPI、1路隔离型蜂鸣器、8路隔离型外部信号控制电路、1路隔离型USB转TTL电路，1路隔离型RS485电路、1路隔离型RS232通讯电路和1路隔离型CAN通讯电路，用于实现与计算机或其他设备进行通讯、配置步进电机驱动模块的运行参数和控制外部配件。
作为优选，所述单片机模块采用的主控芯片为STM32F429IGT6芯片。
还公开一种多模块化电路板的连接方法，基于电路底板，将通讯模块插接在通讯模块连接器上，单片机模块插接在单片机模块连接器上，电源模块插接在电源模块连接器上，步进电机驱动模块插接在步进电机驱动模块连接器上，传感器检测模块插接在传感器检测模块连接器上，直流电机驱动模块插接在直流电机驱动模块连接器上，电源输入接到电路底板的电源输入接口，外部的LED灯、继电器、蜂鸣器或开关量器件接到IO口控制接口，USB、RS232和RS485通讯线接到通讯接口，步进电机接到步进电机接口，直流电机接到直流电机接口，光电开关、接近开关或光纤放大器接到传感器接口。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是，在产品升级或改进设计时，同样的电路不需要重复绘制，能够缩短电路板的设计周期；当电控系统出现问题需要更换电路板时，不需要重新插拔连接器，也不需要把电路底板拆下来，只需要更换相应故障的电路模块，缩短产品的维修时间；还可以用在多个同类型的项目中，可以提高采购环节同型号电路板的数量，降低单款电路板的价格。
附图说明
图1为本发明的模块布局结构示意图；
图2为本发明的供电关系结构示意图；
图3为本发明的信号传递关系结构示意图；
图4为本发明的模块连接方法结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当部件/零件被称为“设置在”另一个部件/零件上，它可以直接设置在另一个部件/零件上或者也可以存在居中的部件/零件。当部件/零件被称为“连接/联接”至另一个部件/零件，它可以是直接连接/联接至另一个部件/零件或者可能同时存在居中部件/零件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或部件/零件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或部件/零件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。
如图1至图4所示，一种多模块化电路板，包括电路底板、电源模块、步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块。
电路底板上具有电源模块连接器、步进电机驱动模块连接器、直流电机驱动模块连接器、传感器检测模块连接器、单片机模块连接器、通讯模块连接器、电源输入接口、步进电机接口、直流电机接口、传感器接口、通讯接口以及多个IO控制接口。
电源输入接口和电源模块均与电源模块连接器连接，用于给步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块、单片机模块以及通讯模块供电，电源模块将DC24V转换成1路DC5V和1路隔离DC5V，带有1路防接反的DC24V输出，用于为整个电路系统提供特定电压的供电。电源模块采用9001-35161C00A连接器，长46.5mm，宽34mm。
步进电机接口和步进电机驱动模块均与步进电机模块连接器连接，步进电机驱动模块采用9001-15301C00A连接器，模块长46.5mm，宽39mm；
直流电机接口和直流电机驱动模块均与直流电机驱动模块连接器连接，直流电机驱动模块采用9001-15301C00A连接器，模块长46.5mm，宽39mm。
传感器接口和传感器检测模块均与传感器检测模块连接器连接，传感器检测模块用于采集外部7路的开关量信号，实现获取光电开关、接近开关和光线放大器等器件的输出信号。传感器检测模块采用9001-15301C00A连接器，模块长46.5mm，宽39mm。
单片机模块和IO控制接口均与单片机模块连接器连接，并通过电路底板传递信号给步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块以及通讯模块，单片机模块采用的主控芯片为STM32F429IGT6芯片，引脚全部引出至连接器上，单片机模块带2路5V转3.3V的LDO电路，其中1路为单片机供电，另1路为其他功能模块提供3.3V控制信号所需的电压。单片机模块作为整个电路系统的主控，通过编程实现控制所有引脚的输入和输出功能，通过电路底板和其他模块电路板连接起来，实现单片机模块和其他模块间的信号传递，可控制步进电机驱动模块、直流电机驱动模块、传感器检测模块和通讯模块。单片机模块采用2个5177984-3连接器，模块尺寸为50x50mm。
单片机模块的资源分配，通过3个IO控制接口控制1个步进电机驱动模块；通过1个IO控制接口和1个PWM口控制1个直流电机驱动模块；通过7个IO控制接口控制1个传感器检测模块；通过通过1组SPI总线、1组USART和8个IO控制接口连接到通讯模块。
步进电机模块用于驱动1路步进电机，实现步进电机的正反转，直流电机驱动模块用于驱动1路直流电机，实现直流电机的正反转，传感器检测模块用于采集开关量信号，实现获取光电开关、接近开关或光线放大器的输出信号，通讯模块用于实现与计算机或其他设备进行通讯、配置步进电机驱动模块的运行参数和控制外部配件。
通讯模块连接器有2个为DF9-31S-1V连接器，用于接入通讯模块，单片机模块连接器有2个为5177983-3连接器，用于接入单片机模块，电源模块连接器有1个为9001-36161C00A连接器，用于接入电源模块，步进电机驱动模块连接器和传感器检测模块连接器有若干个均为9001-16301C00A连接器，用于接入步进电机驱动模块和传感器检测模块，直流电机驱动模块连接器有若干个为9001-36201C00A连接器，用于接入直流电机驱动模块。
还包括有1个1777073连接器，用于电源输入，1个MINI USB连接器母座，用于与外界通讯，若干个BH2P-VH-1连接器，用于接入有刷直流电机，若干个B03B-XASK-1-A连接器，用于接入外部IO口控制和传感器，若干个B04B-XASK-1-A连接器，用于接入步进电机。
通讯接口和通讯模块均与通讯模块连接器连接，通讯模块采用2个DF9-31P-1V连接器，模块尺寸为50x39mm，通讯模块包括1路隔离型SPI、1路隔离型蜂鸣器、8路隔离型外部信号控制电路、1路隔离型USB转TTL电路，1路隔离型RS485电路、1路隔离型RS232通讯电路和1路隔离型CAN通讯电路，用于实现与计算机或其他设备进行通讯、配置步进电机驱动模块的运行参数和控制外部配件。
还公开一种多模块化电路板的连接方法，基于电路底板，将通讯模块插接在通讯模块连接器上，单片机模块插接在单片机模块连接器上，电源模块插接在电源模块连接器上，步进电机驱动模块插接在步进电机驱动模块连接器上，传感器检测模块插接在传感器检测模块连接器上，直流电机驱动模块插接在直流电机驱动模块连接器上，电源输入接到电路底板的电源输入接口，外部的LED灯、继电器、蜂鸣器或开关量器件接到IO口控制接口，USB、RS232和RS485通讯线接到通讯接口，步进电机接到步进电机接口，直流电机接到直流电机接口，光电开关、接近开关或光纤放大器接到传感器接口。
产品在电路板安装的环节，先将电路底板安装在产品上，然后将产品外部器件的电线接入到电路底板的指定接口上，再把相应的电源模块、单片机模块、通讯模块、步进电机驱动模块、直流电机驱动模块和传感器检测模块等以垂直或水平方式插到电路底板对应的连接器上即可。
各功能模块电路板的安装数量根据产品的实际所需安装，电路底板需设计好实际用到接口的数量或可多预留几个功能模块的接口，增强通用性和扩展能力。
本发明在产品升级或改进设计时，同样的电路不需要重复绘制，能够缩短电路板的设计周期；当电控系统出现问题需要更换电路板时，不需要重新插拔连接器，也不需要把电路底板拆下来，只需要更换相应故障的电路模块，缩短产品的维修时间；还可以用在多个同类型的项目中，可以提高采购环节同型号电路板的数量，降低单款电路板的价格。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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