[发明专利]一种基于红外和无线传输技术的实物编程方法和系统

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

伴随着科学技术的高速发展和个人计算机的广泛普及，计算机已经遍布我们生活中的每个角落，各种数字化设备也已经成了我们生活的必需品，我们可以使用它们更好地认识世界，了解世界。同时对于儿童来说，随着儿童使用计算机的深入，他们会不仅仅满足于使用计算机玩游戏，浏览网页和观看视频，他们希望能够自己编写程序来控制计算机。然而对于儿童来说，他们并不能很好的理解和接受传统的编程方式。相关研究者曾指出，儿童并没有很好的知识储备来学习传统的编程方式(即通过键盘输入一段代码)，他们不仅会在写代码的时候遇到若干问题，也会在使用编程环境时遇到许多困难。他们很难理解复杂的程序语言、逻辑关系、系统架构等非常专业的知识，同时也会遇到语法、复杂指令以及大量输入工作等问题。近些年出现了许多的实物编程系统，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。

专利一种实物编程方法和系统(公开号：CN102136208A)公开了一种实物编程系统，这套系统基于摄像头捕捉实物语义通过识别理解来实现与程序语义的映射。但该系统有如下问题：图像采集单元只能采集到固定区域范围内的编程块信息，有时儿童摆放编程块会不自觉的超出范围；同时此系统要求编程块上的计算机视觉识别码必须无遮挡，而儿童在使用编程系统时总会把手放在编程块上，这样就遮挡了识别码造成错误的反馈；另外，编程块上计算机视觉识别码的图案也会对儿童造成一定的困惑。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种新的实物编程方法，此方法基于红外和无线传输技术，用户无需再担心由于使用摄像头而产生的一些列问题。不仅如此，此方法提供了在编程块上的反馈功能，若编程块摆放错误，则相应编程块表面的LED灯会开始闪烁，帮助儿童快速定位错误编程块。本发明通过编程块本身提供一定的反馈，使得儿童和新手可以摆脱编程繁冗的语法、大量的输入和复杂的编程环境，降低儿童和新手学习编程的门槛。

本发明的技术方案为：

一种实物编程方法的实现，其步骤为：

1)选取或建立一套实物编程显示环境，并将该实物编程显示环境的语法语义判定规则存储到实物编程处理模块中(参见专利公开号：CN102136208A)；

2)用户根据所选实物编程的任务及任务执行规则摆放实物编程块；其中，每一个编程块的内部都包含有一个单片机，用于进行通讯及数据传输。每个编程块的表面都有一个语义图形和一个用来进行反馈的LED灯；

3)每个编程块都有一个唯一的二进制标识码，每个编程块都包含有一个无线模块和一个红外模块，相邻编程块通过红外模块传递信息；前一个编程块的标识码直接通过红外编码解码即可，红外模块是一对一进行数据传输，每个编程块都只有一个发射一个接收，接收在左边发射在右边，这样就只能接收到左边发来的信息，并且自身信息只能发射到右边。

4)与电脑相连的无线处理模块与每个编程块的无线模块通过地址轮询进行一对多双向通信，无线处理模块根据接收到的每个编程块的无线模块发出的无线信息(前一个编程块的二进制标识码和自身的标识码)，并将编程块的二进制码排序，得到编程块序列信息并通过串口通信将其发送给电脑中的实物编程处理模块；其中，无线处理模块中有个单片机，其包含一个无线模块和一个地址轮询模块，地址轮询模块设置了地址数组，数组中存放了每个编程块的识别码，根据识别码，来轮询具体的编程块。

5)实物编程处理模块根据对应的转换关系表将二进制序列信息转换为对应的功能语义序列；

6)实物编程处理模块判断当前功能语义序列是否满足该实物显示环境的语法语义规则，并根据正确和错误情况提供相应的反馈；

7)当根据所选实物编程的任务及任务执行规则应摆放的所有实物编程块对应的功能语义序列满足该实物编程显示环境的语法语义判定规则时，完成该实物编程的任务。

所述实物编程处理模块依次执行功能语义序列中的指令，判断当前指令是否满足实物编程显示环境的语法语义规则；如果满足，反馈程序正确的提示信息；如果不满足，则反馈用户相应的错误提示。

所述实物编程显示环境经一显示器和相关编程块输出。

所述程序正确的提示信息或错误的提示信息采用所述显示器输出，同时摆放错误的编程块会通过无线得到信息，使该编程块上的LED灯开始闪烁。