技术领域
[0001] 本发明涉及教学用品技术领域，尤其涉及一种教学用具和教学系统。
相关背景技术
[0002] 传感器作为物理实验教学中的一个章节，要求学生了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来的方便。因此，传感器教学用具应运而生，以便于更好地将课堂理论知识与实践相结合。然而，目前的传感器教学用具直接将传感器集成在一个硬件上，不能更换，无法满足个性化需求。
[0003] 因此，研发一款可更换传感器的传感器教学用具，成为亟待解决的问题。
具体实施方式
[0030] 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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 下面将参考附图描述本发明的实施例。在可能的情况下，附图中的各个部分提到的相同或相似的部分将采用相同的附图标记。
[0032] 图1是根据本发明一实施例的教学用具的示意性立体结构图，图2是根据本发明一实施例的第一传感器模块的示意性立体结构图。
[0033] 根据本发明实施例，教学用具包括：壳体110、主电路板120和多个第一传感器模块210，其中主电路板120设置在壳体110内部；壳体110的第一表面111设置有多个第一凹槽
112，分别用于存放多个第一传感器模块210，其中第一传感器模块210包括第一外壳211和第一基板212，第一基板212上设置有传感器213和接口，第一基板212设置在第一外壳211内，第一外壳211与第一凹槽112可拆卸地连接，第一基板212与主电路板120电连接。
[0034] 具体地，第一传感器模块210作为模块化传感器，根据传感元器件类型的不同，可以具有不同的接口类型。例如，第一传感器模块210可以为红色LED、黄色LED、绿色LED、全彩LED、蜂鸣器、姿态传感器、数码管、触摸传感器、灰度传感器、声音传感器、霍尔传感器、光敏传感器、旋转电位计或温度传感器等。其中，红色LED、黄色LED、绿色LED、全彩LED、蜂鸣器、姿态传感器、数码管和触摸传感器等为数字传感器，采用数字接口；灰度传感器、声音传感器、霍尔传感器、光敏传感器和旋转电位计等为模拟传感器，采用模拟接口；温度传感器等为I2C(Inter－IntegratedCircuit，I2C总线)传感器，采用I2C接口。
[0035] 进一步地，根据第一传感器模块210接口类型的不同，主电路板120上设置的接口121也可以分为数字接口、模拟接口和I2C接口。其中，每一个接口121可以连接接口类型相同而传感元器件类型不同的第一传感器模块210。例如，一个第一凹槽112内存放的是触摸传感器，该触摸传感器与主电路板120通过数字接口电连接，当将该触摸传感器从该第一凹槽112取出后，可以将姿态传感器放入该第一凹槽112内，因为姿态传感器的接口也为数字接口，所以该姿态传感器也可以与主电路板120通过数字接口电连接。另外，第一表面111可以为教学用具的壳体110的顶面，也可以为侧面或底面，可以是一个面，也可以是多个面。多个第一凹槽112的尺寸可以相同，也可以不同。
[0036] 除此之外，主电路板120可以通过螺丝钉固定或者胶粘等方式固定在壳体110内部，教学用具还可以包括底座140，壳体110和底座140也可以通过螺丝钉固定，将主电路板120封装在壳体110和底座140组成的空间内。图1中，底座140、第一盖130、第三凹槽113，孔
131以及其它上述实施例中未涉及的组成部件均可以作为教学用具的可选地组成部分。
[0037] 根据本发明实施例提供的技术方案，通过尺寸相同的传感器模块和容纳该传感器模块的凹槽，教学用具实现了个性化更换传感器的目标。
[0038] 图3是根据本发明一实施例的第一凹槽的示意性立体结构图。
[0039] 可选地，作为另一实施例，第一凹槽112的底部设置有第一孔170，教学用具还可以包括：多个连接线，多个连接线中的每个连接线一端与对应的第一传感器模块210的接口连接，连接线的另一端与主电路板120上的接口121相连接，第一孔170用于容纳连接线。
[0040] 具体地，第一凹槽112的底部可以设置有第一孔170和第三孔171，其中第一孔170如上所述，可以用于容纳连接线，第一孔170位于第一凹槽112的底部，可以是第一凹槽112的底面，也可以是第一凹槽112的侧面。而第三孔171可以露出主电路板120上的连接线接口121，可以使连接线通过第三孔171连接在主电路板120上。
[0041] 第一孔170的设置，可以容纳较长的连接线，而第三孔171的设置，可以实现连接线的一端与主电路板120连接，另一端与第一传感器模块210连接，从而实现了第一传感器模块210与主电路板120的通信。
[0042] 可选地，作为另一实施例，该教学用具还包括：第一盖130，其中第一盖130设置有与多个第一凹槽112对应的孔131，孔131的尺寸小于第一凹槽112的尺寸，以便第一盖130放置在壳体110的第一表面111时封装第一传感器模块210。
[0043] 具体地，如图1和图2所示，第一盖130的设置，可以使第一传感器模块210封装在第一凹槽112内，有效地防止第一传感器模块210的遗失。另外，第一盖130上多个孔131的设置，又可以使第一凹槽112内第一传感器模块210的操作部位露出，从而便于操作第一传感器模块210。例如，第一传感器模块210为触摸传感器，第一盖130上的孔使触摸传感器的触摸部位露出，方便触摸操作该传感器。除此之外，当第一表面111为教学用具的壳体110的顶面时，第一盖130可以称为顶盖。
[0044] 可选地，作为另一实施例，第一表面111还设置有乐高颗粒，第一盖130的底面还设置有乐高孔，以便第一盖130和壳体110通过乐高孔和乐高颗粒插接固定。
[0045] 具体地，第一盖130可以通过乐高孔和乐高颗粒的插接固定在壳体110的第一表面111，从而防止第一传感器模块210的遗失。
[0046] 可选地，作为另一实施例，该教学用具还包括：第二盖150，第二盖150包括与多个第一凹槽112中的部分第一凹槽112对应的孔，并且第二盖150的表面还包括用于说明部分第一凹槽内112的第一传感器模块210组成的应用的内容。
[0047] 确切地，第二盖150的作用可以是说明课堂教学内容，可以包含多个，例如，课堂教学内容可以为：生日快乐、分贝检测仪、调试月球车、躲避陨石训练、整装待发、火箭发射、月球任务、保卫能源、太空温室、防盗报警、月球任务展、新能量石、智能温室灯、斯坦尼康、怀旧时光等。具体地，当课堂教学内容为生日快乐时，需要使用声音传感器，这时，只有声音传感器可以通过第二盖150上的孔露在外面。第二盖150可以放置在第一盖130上面，当第一盖130为顶盖时，第二盖150可以称为教学内容顶盖。
[0048] 第二盖150上的孔，用于使与课堂教学内容相关的第一传感器模块210露在外面，其它部分被第二盖150遮挡，这时观看教学用具，不仅外观悦目，而且可以有效地避免其它与课堂教学内容不相关的部分分散学生的注意力。
[0049] 可选地，作为另一实施例，第一外壳211上设置有至少一个第二孔，第一凹槽112还包括：第一支撑平台173和第二支撑平台175，第一支撑平台173和第二支撑平台175设置在第一凹槽112的底部；至少一个固定柱172，设置在第一支撑平台173上，用于插接于第一外壳211中的至少一个第二孔，以固定第一外壳211；第一支撑平台173的高度高于第二支撑平175台的高度。
[0050] 例如，第二孔可以为乐高孔，固定柱可以为“十”字固定柱，该“十”字固定柱的尺寸可以与乐高颗粒的尺寸相当，这时，第二孔也可以与该“十”字固定柱插接固定。当需要从第一凹槽112内取出第一传感器模块210时，可以按压第二支撑平台175上方第一传感器模块210的位置，使第一传感器模块210与固定柱172自然分离，即可取出第一传感器模块210。
[0051] 第一传感器模块210的第一外壳211上设置的第二孔，以及第一凹槽112内设置的固定柱172，可以使第一传感器模块210牢固地固定在第一凹槽112内，防止由于第一传感器模块210的移动而导致的接触不良，也能够更加有效地避免第一传感器模块210的遗失。
[0052] 可选地，作为另一实施例，第一凹槽112内部还包括至少一个支撑柱174，至少一个支撑柱174位于第二支撑平台175上，支撑柱174的高度低于第一支撑平台173的高度。
[0053] 具体地，当需要从第一凹槽112内取出第一传感器模块210时，可以按压第二支撑平台175上方第一传感器模块210的位置，使第一传感器模块210与固定柱172自然分离，即可取出第一传感器模块210。这时，当按压第二支撑平台175上方第一传感器模块210的位置时，第二支撑平台175上的至少一个支撑柱174可以支撑第一传感器模块210，可以有效避免按压导致的第一传感器模块210变形过大。
[0054] 可选地，作为另一实施例，第一外壳211的底部设置有第四凹槽，第四凹槽的中央设置有隔离柱，壳体110的第一表面111还包括乐高颗粒，用于与第四凹槽插接固定第一传感器模块210。
[0055] 例如，当第一传感器模块210需要站立感应传感参数的变化时，需要将第一传感器模块210站立固定在第一表面111。具体地，当教学用具需要利用灰度传感器测量前方物体的距离时，可以将灰度传感器的第一外壳的第四凹槽插接在壳体110的顶面的乐高颗粒上，使灰度传感器可以水平测量前方物体的距离。
[0056] 壳体110的第一表面111上的乐高颗粒和第一传感器模块210的第一外壳211的第四凹槽的设置，满足部分传感器需要站立使用的需求。另外，第一传感器模块210的第一外壳211的第四凹槽的设置，也可以使第一传感器模块210作为乐高积木，配合壳体110的第一表面111上的乐高颗粒，进行发散性思维锻炼。
[0057] 可选地，作为另一实施例，多个第一凹槽112具有相同的尺寸，多个第一传感器模块210的第一外壳211具有相同的尺寸，多个第一传感器模块210的第一基板212具有相同的尺寸，多个第一凹槽112内存放不同类型的第一传感器模块210，并且不同类型的第一传感器模块210具有不同的连接接口。
[0058] 具体地，相同的第一基板212的尺寸和相同的第一外壳211的尺寸，使第一传感器模块210具有相同的尺寸。按接口类型分，这些第一传感器模块210分为数字传感器、模拟传感器和I2C传感器。多个相同尺寸的第一传感器模块210配合多个相同尺寸的第一凹槽112，使教学用具的外观更加紧凑。对于一个第一凹槽112来说，露出的主电路板120上的第一传感器模块210的连接线的接口121类型是固定的，相同接口类型的第一传感器模块210由于外观尺寸相同，也可以放入该第一凹槽112内。例如，该接口类型为数字接口，可以替换使用的第一传感器模块210包括：红色LED、黄色LED、绿色LED、全彩LED、蜂鸣器、姿态传感器、数码管、触摸传感器等。
[0059] 可选地，作为另一实施例，壳体110的第一表面111还设置有第二凹槽160，第二凹槽160用于存放核心处理器模块，教学用具还包括：核心电路板，也位于壳体110内，与主电路板120连接；第二凹槽160的底部设置有至少一个磁铁，用于通过磁力固定核心处理器模块，第二凹槽160内部还包括第三孔，核心处理器模块通过第三孔与核心电路板电连接。
[0060] 例如，核心电路板上核心处理器模块的接口可以为U型27个pogo针(pogopin)的接口，核心处理器模块对应的接口可以为U型27个pogo针(pogopin)的接口的弹针，第二凹槽160内部第三孔可以使核心电路板上的U型27个pogo针(pogopin)的接口露出。第二凹槽160也可以叫做核心处理器凹槽。其中，核心处理器模块可以用于处理第一传感器模块210的声、光、动等电信号，还可以将处理的电信号发送给与教学用具连接的主机，供主机中的程序使用。另外，核心处理器模块也可以存储教学用具的预设程序，这时核心处理器模块处理的上述电信号，可以供存储的预设程序使用。主电路板120和核心电路板可以通过FPC(柔性电路板)进行连接。第二凹槽160的底部设置的至少一个磁铁，可以为可见的，也可以为固定在凹槽下方不可见的。
[0061] 可选地，作为另一实施例，该教学用具还包括电机接口，用于将电机连接到主电路板120，电机接口位于壳体110的侧面上，并与主电路板120连接。
[0062] 例如，教学用具的壳体110的侧面可以设置电机接口，电机可以通过连接线连接至电机接口。该教学用具可以实现驱动电机的功能，从而电机可以带动轮子或风扇等转动。
[0063] 可选地，作为另一实施例，壳体110的第一表面111还设置有多个第三凹槽113，每个第三凹槽113用于存放第二传感器模块(如图5中的511)，其中第二传感器模块511的尺寸大于第一传感器模块210的尺寸，第二传感器模块511包括第二外壳和第二基板，第二外壳容纳第二基板，第二基板设置有传感器和接口，第二外壳与第三凹槽113可拆卸地连接；第三凹槽113的侧壁设置有弹性凸起，弹性凸起用于在第二外壳放置在第三凹槽113内时压紧第二外壳的侧壁。
[0064] 例如，有些传感元器件尺寸较大，无法容纳在第一传感器模块210的第一外壳内，可以将这一类传感器模块归为第二传感器模块511。第二传感器模块511包括的第二外壳和第二基板，可以通过铆钉进行固定，铆钉的个数至少为1个，第二外壳上设置有开孔，可以使第二基板上传感器的传感部位在该开孔中露出。第二传感器模块511可以为舵机或者超声波传感器等，其中舵机为数字传感器，采用数字接口，超声波传感器为I2C传感器，采用I2C接口。教学用具的壳体110的第一表面111还可以设置多个第三凹槽113，用于容纳第二传感器模块511。相应地，第一盖130和第二盖150也可以对应第三凹槽113的位置设置开孔。当需要取出第二传感器模块511时，可以将第二传感器模块511朝弹性凸起所在的方向推动，使弹性凸起收缩，此时抬起第二传感器模块511即可取出第二传感器模块511。当教学用具的壳体110的第一表面111设置有多个第三凹槽113，且多个第三凹槽113内存放舵机和超声波传感器时，教学用具还应该包括舵机电路板和超声波电路板，舵机电路板和超声波电路板均与主电路板120连接，且可以通过FPC进行连接。此时第三凹槽113底部也设置有两个孔，一个容纳连接线，一个用于露出舵机电路板或超声波电路板的连接线接口，以实现舵机或超声波传感器与舵机电路板或超声波电路板的连接。
[0065] 第二传感器模块511和第三凹槽113的设置，解决了该教学用具中需要使用较大尺寸传感元器件的问题。
[0066] 可选地，作为另一实施例，第一外壳211包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体配合连接用于容纳第一基板212。
[0067] 例如，第一基板212可以是印刷电路板，第一基板212上设置有具有某种特定功能的传感器213，例如声音传感器、光照传感器、红外传感器或振动传感器等；第一基板212上还可以设置有接口，该接口用于连接该第一基板212和其他电路模块，例如其他电路模块可以为主电路板120。该第一基板212可以放置于第一壳体和第二壳体组装成的第一外壳211中，构成完整的第一传感器模块210。
[0068] 通过将传感器设置在第一基板212上，并且为该第一基板212配置第一外壳211，使得能够利用具有标准尺寸规格的第一外壳211来组装具有标准尺寸规格的传感器电路板，以形成具有统一的规格的第一传感器模块210，从而实现该第一传感器模块210与其他电路模块或结构模块之间更为方便的连接。
[0069] 可选地，作为另一实施例，第一基板212包括空白区；第一壳体包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁的内壁分别包括第一卡槽和第二卡槽；第二壳体包括第三侧壁和第四侧壁，第三侧壁和第四侧壁的内壁分别包括第三卡槽和第四卡槽，当第一壳体和第二壳体连接时，空白区容纳在第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽和第四卡槽中，形成第一传感器模块210。
[0070] 具体地，第一侧壁和第二侧壁可以分别还包括第一卡接件和第二卡接件，第一卡接件和第二卡接件沿着第一侧壁和第二侧壁的内壁往外延伸；第三侧壁和第四侧壁可以分别还包括第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽，第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽沿着第三侧壁和第四侧壁的内壁往外延伸，第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽分别与第一卡接件和第二卡接件配合卡接，以便第一壳体和第二壳体连接。
[0071] 进一步地，第一卡接件和第二卡接件的外壁上可以分别设置有限位键，对应地，第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽的内壁上可以分别设置有限位键槽。第一壳体可以还包括第一底面、第一前壁和第一后壁，其中第一后壁可以包括至少一个孔；第二壳体可以还包括第二底面、第二前壁和第二后壁。第一基板212可以包括第二表面和第三表面，第二表面设置有传感器，第三表面设置有接口，接口可以用于连接第一基板212和主电路板120；第一前壁可以包括第一开口，第二前壁可以包括第二开口，当第一壳体和第二壳体连接时，第一开口和第二开口形成露出传感器213的开口；第一后壁可以包括第三开口，第二后壁可以包括第四开口，当第一壳体和第二壳体连接时，第三开口和第四开口形成露出接口的开口。第一外壳211的长可以为四个乐高颗粒的宽度，宽可以为两个乐高颗粒的宽度，高可以为一个乐高颗粒的宽度。第一底面可以包括至少一个凹槽，第二底面可以包括至少一个凸台部。至少一个凸台部的截面可以为圆形。至少一个凹槽可以包括两个凹槽。至少一个凹槽也可以包括一个凹槽和一个隔离柱，隔离柱可以设置在凹槽中央。第一外壳211上的至少一个孔的截面可以为圆形。第一基板212还可以包括通孔，通孔可以用于和螺丝钉配合连接。
[0072] 更具体地，第一卡槽和第二卡槽的宽度可以大于或等于所容纳的第一基板212的厚度，且空白区分布在第一基板212两侧边的边缘位置，以使得第一基板212的空白区能够沿着第一卡槽和第二卡槽滑进第一壳体中。同样的，第三卡槽与第四卡槽的宽度可以和第一卡槽与第二卡槽的相同或相似。具体地，第一基板212沿着卡槽滑进第一外壳211中后，第一基板212与卡槽之间可以是紧密的，也可以是宽松的。例如，可以在第一侧壁和第二侧壁的外表面上开设凹槽以形成第一卡接件和第二卡接件，并在第三侧壁和第四侧壁的内表面上开设凹槽以形成第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽，以提高第一壳体和第二壳体之间连接的配合度。此时第一卡槽和第二卡槽可以分别沿着内壁延伸到第一卡接件和第二卡接件上，这样，当第一壳体和第二壳体连接构成完整的外壳时，第一卡槽可以与第三卡槽对接上，同样的，第二卡槽可以与第四卡槽对接上，从而可以更牢固地固定第一基板212。
[0073] 这样，在第一壳体和第二壳体连接时，可以通过限位键和限位键槽的配合来实现第一壳体和第二壳体的紧密连接，从而得到完整又稳固的第一传感器模块。例如，限位键的截面可以是椭圆或矩形等，每个卡接件外壁上的限位键的个数可以为一个或多个，限位键槽的形状和个数与限位键的对应。同样的，为达到相同的效果，即实现第一壳体和第二壳体的紧密连接，限位键也可以设置在第一卡接件凹槽和第二卡接件凹槽的内壁上，这样限位键槽可以设置在第一卡接件和第二卡接件的外壁上，对此不做限定。
[0074] 具体地，第一后壁可以设置一个或多个孔，该孔可以与第一传感器模块210的容纳结构内的固定柱配合，起到固定的作用，以实现更稳定的连接。
[0075] 具体地，该孔的形状可以是圆形、矩形或其他形状。例如，第一后壁设置有两个圆形的孔，该孔可以和乐高颗粒配合，以实现与乐高积木搭建成具有某种功能的特定结构。
[0076] 例如，与第一传感器模块210连接的固定柱的截面可以为十字形状，此时第一外壳211上的孔可以为圆形，十字形状的固定柱和圆形的孔配合可以更好地实现第一传感器模块210的连接与拆卸。
[0077] 具体地，当第一基板212装进第一壳体和第二壳体时，由于第一基板212的两个表面可能会根据需要设置不同的部件，这时可以通过在第一外壳211上设置开口以便使得第一基板212上需要露出的部件露出来。
[0078] 例如，第一基板212是传感器电路板，该电路板的一个表面设置有传感器213，以实现某种特定的功能；电路板的另一个表面设置有接口，以实现该电路板和其他电路模块的连接。这时，为了方便与其他电路模块的连接，电路板上的接口可以通过第一外壳上的开口露出来；而为了便于使用者分辨不同的传感器电路板时，也可以通过第一外壳211上的开口使传感器213露出来。传感器213和接口可以从一个开口中露出，也可以从不同的开口中露出，可以从外壳的同一个表面上的开口露出，也可以从外壳的不同表面上的开口露出，其中传感器213或接口露出第一外壳211的程度可以是部分露在第一外壳211外侧，也可以是未露在第一外壳211外侧。
[0079] 为了使第一传感器模块210具有统一的规格，第一开口和第二开口构成的开口用于露出传感器213的表面；第三开口和第四开口构成的开口用于露出接口的表面。此时，为了不使传感器213和接口露在第一外壳211外侧，第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽和第四卡槽的位置可以根据传感器213和接口的高度进行调整，例如，第一卡槽在第一侧壁内壁中的位置可以偏向第一前壁一侧。
[0080] 具体地，若以第一底面所在的面为水平面，当第一壳体与第二壳体连接后，得到的完整的壳体的长可以设置为两个乐高颗粒的宽度，宽可以设置为一个乐高颗粒的宽度，高可以设置成四个乐高颗粒的宽度。这样，该第一外壳211可以具有标准的尺寸规格，同时可以和乐高积木进行拼接。
[0081] 具体地，第一底面设置的凹槽可以方便第一外壳211与其他第一外壳211进行拼接，即可以方便地实现各个电路模块之间的连接。同样的，该凹槽也可以和其他结构件进行拼接，例如乐高模块。
[0082] 具体的，凸台部的截面可以为圆形、矩形或其他形状，凸台部可以设置为一个或多个，可以是空心的也可以是实心的。例如，为了方便壳体能够与乐高积木拼接，凸台部的个数可以设置成两个，凸台部的截面设置成圆形。
[0083] 具体地，第一底面设置的凹槽可以和其他第一传感器模块210的凸台部进行连接，因此该凹槽的形状可以和凸台部的形状进行匹配。例如第一外壳211包括两个凹槽，凹槽的截面为圆形。
[0084] 至少一个凹槽设置成一个矩形的凹槽以及凹槽中间的隔离柱，隔离柱将矩形的凹槽隔成两部分，这样通过隔离柱的隔离使得矩形的凹槽的两部分可以分别与两个乐高颗粒配合连接。
[0085] 具体地，第一基板212既可以装进第一外壳211中形成第一传感器模块210，也可以单独作为电路板进行使用。第一基板212作为电路板单独使用时，可以通过通孔与螺丝钉进行固定。例如，通孔的内表面设置有螺纹。
[0086] 下面结合具体例子，更加详细地描述本发明的实施例。
[0087] 图4是根据本发明又一实施例的教学用具的示意性立体结构图。
[0088] 传感器教学用具可以包括壳体110、顶盖130、教学内容顶盖150、电路板和底座140，其中，顶盖130放在壳体110的顶面，教学内容顶盖150放在顶盖130之上，底座140位于壳体110的底部，与壳体110可以通过螺丝钉固定。电路板可以包括主电路板120、核心电路板、舵机电路板和超声波电路板。主电路板120和核心电路板可以通过间距为0.5mm32针的FPC(柔性电路板)进行连接，主电路板120和舵机电路板可以通过间距为0.5mm12针的FPC进行连接，主电路板120和超声波电路板也可以通过间距为0.5mm12针的FPC进行连接，主电路板120可以通过螺丝钉固定在壳体110的内部。
[0089] 壳体110的顶面111可以设置20个传感器模块凹槽，用来容纳传感器模块，这些传感器模块凹槽可以分为两类：第一凹槽112和第三凹槽113。传感器模块分为两类：第一传感器模块210和第二传感器模块511。其中，第一凹槽112尺寸相同，个数为18个，用来容纳第一传感器模块210；其它2个归为第三凹槽113，用来容纳第二传感器模块511。每一个第一凹槽112底部设置有第一支撑平台和第二支撑平台，第一支撑平台的高度高于第二支撑平台的高度。第一支撑平台上设置2个固定柱，第二支撑平台设置2个支撑柱。每一个第一凹槽112底部还包括2个孔，一个用于容纳连接线，一个用于露出主电路板120上的连接线接口121。2个支撑柱的高度也低于第一支撑平台的高度。固定柱为“十”字固定柱，其直径与乐高颗粒的直径相当，用于与第一传感器模块210的第一外壳211上的2个第二孔进行插接，从而固定第一传感器模块210。第三凹槽113的侧壁设置有弹性凸起，弹性凸起用于在第二传感器模块511放置在第三凹槽113内时压紧第二传感器模块511。每一个第三凹槽113底部也包括2个孔，一个用于容纳连接线，一个用于露出舵机电路板或超声波电路板上的连接线接口。
[0090] 第一传感器模块210包括第一外壳211和第一基板212，第一外壳211由两个部件组成，包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体配合连接用于容纳第一基板212。第一外壳211的表面设置2个乐高孔，用于插接第一凹槽112内的“十”字固定柱。第一外壳211的表面还设置有第四凹槽，第四凹槽的中央设置有隔离柱，教学用具的壳体110的顶面111包括乐高颗粒，可以用于与第四凹槽插接固定第一传感器模块210。该第一外壳211的表面设置乐高颗粒，第一传感器模块210可以作为乐高积木进行拼装使用。第二传感器模块511包括第二外壳和第二基板，第二外壳容纳第二基板，第二基板和第二外壳之间通过铆钉固定，铆钉的个数为2个。此处，该第二外壳的表面也可以设置乐高颗粒，将该第二传感器模块511也作为乐高积木进行拼装使用。2个第三凹槽113内一个容纳舵机，一个容纳超声波传感器。
[0091] 壳体110的顶面111中央位置还设置有核心处理器凹槽160，该核心处理器凹槽160的底部设置4颗磁铁和开孔，4颗磁铁位于凹槽下方，不可见。开孔使核心电路板的U型27个pogo针(pogopin)的接口在此露出。核心处理器模块的内部封装有4颗磁铁，表面设置有U型27个pogo针(pogopin)的接口的弹针，核心处理器模块凭借磁力固定在核心处理器凹槽160内，U型27个pogo针(pogopin)的接口的弹针与核心电路板上的U型27个pogo针(pogopin)的接口连接进而与传感器模块进行通信。
[0092] 壳体110的顶面111的其余部分可以设置乐高颗粒，可以将乐高积木在此进行拼装，也可以将上述第一传感器模块210放置于其上。
[0093] 壳体110的左右侧面可以各设置1个电机接口，该接口为间距为2.54mm的6针接口的母座，通过连接线可以接入电机使用。这里的电机，也包括外壳，外壳的表面也设置乐高颗粒。底座140的底面设置乐高孔，将两个电机安装在底座140，并接好连接线，再在底座140上安装可以360°转动的滚轮，以及在电机上安装轮胎，整个教学用具可以作为一个玩具车。
[0094] 另外，壳体110的侧面还可以设置USB开口，用于露出主电路板120上的USB3.1Type－C母座；推钮开关，用于控制拨杆开关，拨杆开关用于控制电源的开与关；电源指示灯开孔，用于放置电源指示灯导光柱；蓝牙指示灯开孔，用于放置蓝牙指示灯导光柱；TF卡槽开口，用于露出主电路板120上的TF卡槽，TF卡可以存储供该教学用具调用的内容；
耳机插槽开孔，用于放置3.5mm耳机插槽，插接耳机使用可以营造安静的课堂环境。
[0095] 壳体110内部可以设置支架，用于固定为该教学用具供电的3.5v锂电池及扬声器，以及支撑核心电路板并固定核心处理器凹槽160底部的4颗不可见的磁铁，这4颗磁铁用于与核心处理器模块内部封装的4颗磁铁磁力吸附，从而使核心处理器模块固定在核心处理器凹槽160中；壳体110内部还设置遮光罩，用于汇聚电源指示灯及蓝牙指示灯的灯光以及固定导光柱。
[0096] 顶盖130上对应第一凹槽112和第三凹槽113的位置设置有20个孔131，每个孔131的尺寸小于每个对应凹槽的尺寸。当传感器模块放入第一凹槽112和/或第三凹槽113中时，盖上顶盖130，可以封装传感器模块，同时通过这些孔131，还可以操作传感器模块。顶盖130的底面也设置有乐高孔，当顶盖130在壳体110顶面时，可以与壳体110顶面111的乐高颗粒插接，从而固定顶盖130。
[0097] 教学内容顶盖150共18个，每一个上面均有课堂教学内容说明，教学内容可以包括：生日快乐、分贝检测仪、调试月球车、躲避陨石训练、整装待发、火箭发射、月球任务、保卫能源1、保卫能源2、太空温室、防盗报警、月球任务展、新能量石、智能温室灯、斯坦尼康、怀旧时光、扩张课——不撞南墙就回头和扩张课——别摸我！摇摆机器人。每一个教学内容顶盖上对应第一凹槽112或第三凹槽113的位置设置有部分孔，这些部分孔内的传感器模块是说明的课堂教学内容需要使用的传感器模块。
[0098] 主电路板120可以包括外接电路模块、外接传感器模块、电机模块、串口模块、电源管理模块、声音模块、扩展存储模块和控制芯片。其中，外接电路模块可以包括1个间距为0.5mm32针接口的母座，用于通过间距为0.5mm32针的FPC与核心电路板连接，2个间距为
0.5mm12针接口的母座，1个用于通过间距为0.5mm12针的FPC与舵机电路板连接，1个用于通过间距为0.5mm12针的FPC与超声波电路板连接。外接传感器模块可以设置18个间距为
1.27mm4针接口的母座，用于连接第一传感器模块210。电机模块可以设置2个间距为
2.54mm6针接口的母座，用于连接并驱动电机。串口模块可以设置1个USB3.1Type－C接口的母座和1个蓝牙串口，其中USB3.1Type－C母座可以连接主机，还可以用于为该教学用具充电，蓝牙串口可以与蓝牙设备之间进行数据传输。电源管理模块可以设置电源接口和拨杆开关，此处，电源接口与3.5V的锂电池连接，为该教学用具供电，拨杆开关为该教学用具的电源开关。拨杆开关被壳体110的侧面的推钮开关控制，推动推钮开关控制该教学用具电源的开关。声音模块可以设置有AUDIO接口，用于连接并驱动扬声器，还设置有3.5mm耳机插槽，用于插接耳机。扩展存储模块可以设置TF卡槽，用于插接TF卡，TF卡内可以存储供该教学用具调用的内容。控制芯片可以检测USB3.1Type－C接口的插入情况，3.5V锂电池的低电量情况，拨杆开关的开关机和充电饱和情况。另外，控制芯片还可以控制电源指示灯和蓝牙指示灯。蓝牙指示灯可以指示蓝牙串口的连接状态，电源指示灯可以指示拨杆开关的开与关、3.5V锂电池的低电量情况以及充电的情况。控制芯片还可以通过开关芯片控制USB3.1Type－C串口和蓝牙串口的连接或切断。
[0099] 舵机电路板和超声波电路板可以各设置1个间距为1.27mm的4针接口母座，分别用于连接舵机传感器和超声波传感器。
[0100] 核心电路板上可以设置U型27个pogo针(pogopin)的接口，用于连接核心处理器模块的U型27个pogo针(pogopin)的接口的弹针。
[0101] 下面，以“不撞南墙就回头”的课堂教学内容为例，对该教学用具的使用进行介绍。
[0102] 教学用具的电机接口通过连接线连接两个电机，两个电机通过外壳的乐高颗粒固定在教学用具的底座140的乐高孔上，再在底座140上安装可以360°转动的滚轮，该360°转动的滚轮的外壳表面上也设置有乐高颗粒，确保该360°转动的滚轮可以固定在底座140上。这时该教学用具组成了一个可动的玩具车。再在壳体110的顶面通过乐高颗粒前后固定2个灰度传感器，用于感应障碍物的距离。
[0103] 该教学用具的核心处理器模块中存储有控制该玩具车运动的程序。当打开电源开关使该玩具车运动时，在该玩具车前方遇到障碍物时，该玩具车上的灰度传感器会进行障碍物距离的判断，当障碍物距离小于程序中的设定距离时，该玩具车反向运动。
[0104] 上面介绍的是一种教学用具，下面介绍一种教学系统，该教学系统使用上面介绍的教学用具。
[0105] 图5是根据本发明一实施例的教学系统的示意性组成图。
[0106] 根据本发明实施例，教学系统500包括：教学用具510和主机520；主机520与教学用具510相连接，用于对教学用具510的核心处理器模块进行编程。
[0107] 具体地，教学用具510可以为上面任一实施例中介绍的教学用具，主机520编辑的程序可以存储在核心处理器模块中，实现了教学用具中程序对教学用具的控制。教学系统500中教学用具510和主机520的个数不仅限于是一个，可以为多个。
[0108] 教学用具510的结构和功能可以参见前面的介绍，这里不再赘述。
[0109] 可选地，作为另一实施例，主机520还用于接收教学用具510的至少一个传感器模块检测的参数，对参数进行处理，并显示处理结果。
[0110] 具体地，教学用具510可以利用USB接口与主机520通过USB数据线进行通信，也可以采用蓝牙等方式进行通信。主机上可以存储该教学用具使用的程序，该程序可以使用教学用具的至少一个传感器模块检测的参数。
[0111] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
