[發(fā)明專利]一種便攜式實物編程方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310414757.0
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103456203A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王丹力;齊云鳳;張洋;王宏安
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邵可聲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人機交互領(lǐng)域，具體涉及到一種通過實物進行編程的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著個人計算機和各種數(shù)字化設(shè)備的普及，計算機和各種數(shù)字化產(chǎn)品已成為我們的生活必需品，它們?nèi)谌肓宋覀兊纳詈蛫蕵罚梢宰屛覀兏玫恼J識世界，了解世界。同時對于兒童來說，他們也有了更多機會使用計算設(shè)備。隨著兒童使用計算機的深入，他們不僅僅滿足于使用計算機玩游戲、瀏覽網(wǎng)頁和觀看視頻，更希望能夠自己編寫程序來控制計算機。但是傳統(tǒng)的文本編程方式并不適合兒童。這是由于兒童在學習文本編程時，除了需要記憶各種命令代碼并能正確拼寫外，還需要學習編程的語法規(guī)則、邏輯結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)等復雜概念。而這些知識對于他們而言很難理解，也很難記憶，并難以用文本寫出正確的代碼。近些年出現(xiàn)了一些的實物編程系統(tǒng)，兒童可以通過和實物進行交互來編寫出同傳統(tǒng)編程方式一樣功能的代碼，這樣的編程方式更能吸引兒童，也更方便兒童學習和理解。實物編程方式向兒童提供了一種學習編程的可行途徑。

專利一種基于紅外和無線傳輸技術(shù)的實物編程方法和系統(tǒng)（申請?zhí)枺?01210251967）公開了一種實物編程方法和系統(tǒng)，它基于紅外和無線傳輸技術(shù)，與電腦相連的無線處理模塊通過輪詢編程塊序列獲得實物程序語義，并通過計算機進行實物程序的映射和執(zhí)行，來實現(xiàn)編程的任務(wù)。而該專利有以下不足之處：系統(tǒng)需要計算機作為邏輯處理和顯示單元，系統(tǒng)成本較高，而且使用環(huán)境受到一定的限制；輪詢編程塊序列的實現(xiàn)方法使得系統(tǒng)處理速度較慢，實時性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種新的低成本、便攜式實物編程方法，此方法是使用自制的LED?Pad作為處理和顯示單元來取代計算機，采用RFID、無線、紅外、傳感器等技術(shù)進行識別理解和通信，使得本系統(tǒng)具有更好的可移動性和便攜性，并且整體的成本大大下降，另外，與電腦相比對應(yīng)用環(huán)境的要求也大大降低。系統(tǒng)使用LED?Pad進行迷宮游戲任務(wù)呈現(xiàn)，編程與運行狀態(tài)的反饋。在LED?Pad的顯示單元上提供了編程正確與否的圖像和聲音反饋，同時在編程塊上也提供了編程視覺反饋，這些都能幫助兒童快速定位錯誤編程塊，學習正確的編程方式。另外，系統(tǒng)還擴展了編程概念，增加了帶參數(shù)的實物編程塊，使編程概念更加完整。本發(fā)明通過操作實物語句塊進行編程，使得兒童可以擺脫編程繁冗的語法、大量的輸入和復雜的編程環(huán)境，降低了兒童學習編程的門檻。

1)本發(fā)明的技術(shù)方案為：編程處理模塊，所述實物編程處理模塊依次將收到的識別碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的程序語義信息，構(gòu)成一程序功能語義序列；

2)所述實物編程處理模塊根據(jù)所選迷宮地圖的語法語義規(guī)則檢查當前程序功能語義序列是否正確，并給出反饋信息。

進一步的，所述實物編程塊包含一單片機處理器、無線通信模塊、紅外發(fā)射模塊及紅外接收模塊；所述紅外接收模塊收到前一實物編程塊發(fā)射的紅外信號后通過所述單片機處理器激活所述無線通信模塊和紅外發(fā)射模塊，并向所述無線處理模塊發(fā)送無線信號；其中，位于所述隊列的第一個實物編程塊上的所述紅外發(fā)射模塊始終處于激活狀態(tài)。

進一步的，所述無線處理模塊對已識別的標識碼建立一實物語義序列，然后將所述實物語義隊列發(fā)送給所述實物編程處理模塊。

進一步的，若某一實物編程塊從所述隊列中移除時，即該實物編程塊收不到紅外信號，則該實物編程塊發(fā)送移除信號給所述無線處理模塊，同時關(guān)閉其紅外發(fā)射模塊；所述無線處理模塊接收到該移除信號后，在所述實物語義隊列中查詢該實物編程塊的標識碼，刪除該標識碼及其后續(xù)的標識碼。

進一步的，所述迷宮地圖為設(shè)有RFID標簽的紙質(zhì)迷宮地圖；所述迷宮識別模塊為RFID識別模塊；所述RFID識別模塊根據(jù)放入迷宮讀取區(qū)的所述紙質(zhì)迷宮地圖初始化所述實物編程處理模塊；所述顯示模塊為一LED陣列；所述迷宮地圖為有一定數(shù)量的單元格的迷宮，其中單元格與該LED陣列相匹配。

一種便攜式實物編程系統(tǒng)，其特征在于包括實物編程處理和顯示單元和若干實物編程塊；所述實物編程處理和顯示單元包括：迷宮識別模塊、無線處理模塊、實物編程處理模塊、顯示模塊；其中：

所述實物編程塊中包括一單片機處理器、無線通信模塊、紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊；所述紅外接收模塊收到紅外信號后通過所述單片機處理器激活所述無線通信模塊和紅外發(fā)射模塊，并向所述無線處理模塊發(fā)送無線信號；所述無線信號包括當前實物編程塊的標識碼；

所述迷宮識別模塊用于根據(jù)所選迷宮地圖初始化所述實物編程處理模塊，并在所述顯示模塊上初始化迷宮信息；