[发明专利]一种便携式实物编程方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于人机交互领域，具体涉及到一种通过实物进行编程的方法和系统。

背景技术

随着个人计算机和各种数字化设备的普及，计算机和各种数字化产品已成为我们的生活必需品，它们融入了我们的生活和娱乐，可以让我们更好的认识世界，了解世界。同时对于儿童来说，他们也有了更多机会使用计算设备。随着儿童使用计算机的深入，他们不仅仅满足于使用计算机玩游戏、浏览网页和观看视频，更希望能够自己编写程序来控制计算机。但是传统的文本编程方式并不适合儿童。这是由于儿童在学习文本编程时，除了需要记忆各种命令代码并能正确拼写外，还需要学习编程的语法规则、逻辑结构、系统架构等复杂概念。而这些知识对于他们而言很难理解，也很难记忆，并难以用文本写出正确的代码。近些年出现了一些的实物编程系统，儿童可以通过和实物进行交互来编写出同传统编程方式一样功能的代码，这样的编程方式更能吸引儿童，也更方便儿童学习和理解。实物编程方式向儿童提供了一种学习编程的可行途径。

专利一种基于红外和无线传输技术的实物编程方法和系统（申请号：201210251967）公开了一种实物编程方法和系统，它基于红外和无线传输技术，与电脑相连的无线处理模块通过轮询编程块序列获得实物程序语义，并通过计算机进行实物程序的映射和执行，来实现编程的任务。而该专利有以下不足之处：系统需要计算机作为逻辑处理和显示单元，系统成本较高，而且使用环境受到一定的限制；轮询编程块序列的实现方法使得系统处理速度较慢，实时性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种新的低成本、便携式实物编程方法，此方法是使用自制的LED Pad作为处理和显示单元来取代计算机，采用RFID、无线、红外、传感器等技术进行识别理解和通信，使得本系统具有更好的可移动性和便携性，并且整体的成本大大下降，另外，与电脑相比对应用环境的要求也大大降低。系统使用LED Pad进行迷宫游戏任务呈现，编程与运行状态的反馈。在LED Pad的显示单元上提供了编程正确与否的图像和声音反馈，同时在编程块上也提供了编程视觉反馈，这些都能帮助儿童快速定位错误编程块，学习正确的编程方式。另外，系统还扩展了编程概念，增加了带参数的实物编程块，使编程概念更加完整。本发明通过操作实物语句块进行编程，使得儿童可以摆脱编程繁冗的语法、大量的输入和复杂的编程环境，降低了儿童学习编程的门槛。

1)本发明的技术方案为：编程处理模块，所述实物编程处理模块依次将收到的识别码转换为对应的程序语义信息，构成一程序功能语义序列；

2)所述实物编程处理模块根据所选迷宫地图的语法语义规则检查当前程序功能语义序列是否正确，并给出反馈信息。

进一步的，所述实物编程块包含一单片机处理器、无线通信模块、红外发射模块及红外接收模块；所述红外接收模块收到前一实物编程块发射的红外信号后通过所述单片机处理器激活所述无线通信模块和红外发射模块，并向所述无线处理模块发送无线信号；其中，位于所述队列的第一个实物编程块上的所述红外发射模块始终处于激活状态。

进一步的，所述无线处理模块对已识别的标识码建立一实物语义序列，然后将所述实物语义队列发送给所述实物编程处理模块。

进一步的，若某一实物编程块从所述队列中移除时，即该实物编程块收不到红外信号，则该实物编程块发送移除信号给所述无线处理模块，同时关闭其红外发射模块；所述无线处理模块接收到该移除信号后，在所述实物语义队列中查询该实物编程块的标识码，删除该标识码及其后续的标识码。

进一步的，所述迷宫地图为设有RFID标签的纸质迷宫地图；所述迷宫识别模块为RFID识别模块；所述RFID识别模块根据放入迷宫读取区的所述纸质迷宫地图初始化所述实物编程处理模块；所述显示模块为一LED阵列；所述迷宫地图为有一定数量的单元格的迷宫，其中单元格与该LED阵列相匹配。

一种便携式实物编程系统，其特征在于包括实物编程处理和显示单元和若干实物编程块；所述实物编程处理和显示单元包括：迷宫识别模块、无线处理模块、实物编程处理模块、显示模块；其中：

所述实物编程块中包括一单片机处理器、无线通信模块、红外发射模块和红外接收模块；所述红外接收模块收到红外信号后通过所述单片机处理器激活所述无线通信模块和红外发射模块，并向所述无线处理模块发送无线信号；所述无线信号包括当前实物编程块的标识码；

所述迷宫识别模块用于根据所选迷宫地图初始化所述实物编程处理模块，并在所述显示模块上初始化迷宫信息；