CN106775765B - 图形化编程系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图形化编程系统，包括：可视化操作界面，其可添加可视化功能组件和可视化线组件，每种可视化功能组件表示一种功能，可视化线组件用于建立可视化功能组件间的连接关系，可视化线组件具有方向性；程序解释单元，其可添加节点模块和边模块，每种节点模块分别与一种可视化功能组件对应，并可实现该种可视化功能组件表示的功能，边模块与可视化线组件对应，并可根据可视化线组件的方向在节点模块之间传递数据。本发明利用纯图形化界面操作构建程序，无需书写代码，无需编译，简单易用。
Description
技术领域
本发明涉及人机交互领域。更具体地说，本发明涉及一种图形化编程系统。
背景技术
随着软件行业的飞速发展，计算机编程已经不再是IT专业人员的工作，而是各行各业的用户用来实现各自领域目标的工具。但传统的基于文本和符号的编程语言，非IT专业人员理解起来异常困难，而且代码书写、编译、调试等工作更增大了非IT专业人员的使用难度。因此，亟需设计一种易用性好、直观性强，弱化编辑、运行、调试等概念的编程系统。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种图形化编程系统，其利用纯图形化界面操作构建程序，无需书写代码，无需编译，简单易用。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种图形化编程系统，包括：
可视化操作界面，其可添加可视化功能组件和可视化线组件，每种可视化功能组件表示一种功能，可视化线组件用于建立可视化功能组件间的连接关系，可视化线组件具有方向性；
程序解释单元，其可添加节点模块和边模块，每种节点模块分别与一种可视化功能组件对应，并可实现该种可视化功能组件表示的功能，边模块与可视化线组件对应，并可根据可视化线组件的方向在节点模块之间传递数据；
其中，所述程序解释单元实时根据可视化操作界面上添加的可视化功能组件和可视化线组件，在所述程序解释单元中对应地添加节点模块和边模块，并根据可视化线组件的方向利用边模块建立节点模块间的数据传递关系。
优选的是，所述的图形化编程系统，可视化功能组件展示有可设置的参数，与可视化功能组件对应的节点模块具有可设置的变量，当用户修改可设置的参数时，可设置的变量也同步修改。
优选的是，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括控制运行模块，所述控制运行模块接收节点模块发送的数据，并根据节点模块间的数据传递关系，将数据转发给相应的节点模块。
优选的是，所述的图形化编程系统，节点模块为不可再分的程序单元。
优选的是，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括程序优化模块，所述程序优化模块基于图论对节点模块和边模块组成的程序进行优化。
优选的是，所述的图形化编程系统，所述程序优化模块对节点模块和边模块组成的程序提出优化建议，并在可视化操作界面上显示。
优选的是，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括通信模块，所述通信模块用于连接物联网数据传感器，并将物联网传感器采集到的数据传递至目标节点模块。
优选的是，所述的图形化编程系统，所述通信模块还用于连接物联网执行器，并将目标节点模块产生的数据传递至物联网执行器。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明利用可视化操作界面上的可视化功能组件和线组件构建程序的流程图，而自动生成程序，不需要用户理解编程语言，不需要书写代码，也不需要编译、运行、调试等操作，适合初学者甚至儿童使用。
2、本发明能够实时运行自动生成的程序，用户作的修改可以实时产生程序并运行。
3、本发明比较容易接入物联网硬件，输入物联网传感器采集的数据并运算，或将运算产生的数据传递至物联网执行器。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的一个实例的可视化操作界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种图形化编程系统，包括：
可视化操作界面，其可添加可视化功能组件和可视化线组件，每种可视化功能组件表示一种功能，可视化线组件用于建立可视化功能组件间的连接关系，可视化线组件具有方向性；
程序解释单元，其可添加节点模块和边模块，每种节点模块分别与一种可视化功能组件对应，并可实现该种可视化功能组件表示的功能，边模块与可视化线组件对应，并可根据可视化线组件的方向在节点模块之间传递数据；
其中，所述程序解释单元实时根据可视化操作界面上添加的可视化功能组件和可视化线组件，在所述程序解释单元中对应地添加节点模块和边模块，并根据可视化线组件的方向利用边模块建立节点模块间的数据传递关系，所述程序解释单元实时运行节点模块和边模块组成的程序。
在上述技术方案中，可视化功能组件可以表示为方框与符号结合的形式，可视化线组件可以表示为直箭头的形式，即用可视化线组件可以将可视化功能组件连接起来，组成一个进行一系列运算的程序的流程图，可视化线组件可以表示加法、乘法或者表示特定的常数等功能。程序解释单元用户不可见，节点模块与可视化功能模块一一对应，节点模块中存放有实现可视化功能模块表示的功能的小程序，比如实现加法、乘法的程序，边模块用于在各节点模块之间传递数据，边模块的传递方向与可视化线组件的方向保持一致，从而组成使各模块形成一个完整的程序，各节点模块依次处理数据，从而实现程序的功能。节点模块间的数据传递关系与可视化功能组件间的连接关系同步生成、变化，即用户在可视化操作界面对可视化功能组件和可视化线组件作的操作，将即时反应到节点模块和边模块上，使得节点模块和边模块共同组成一个完整程序。可以看出，节点模块功能独立，只要通过边模块传递数据即可组成一个程序，即节点模块组成的程序可以实时运行，即在可视化操作界面上的任意操作均能生成程序并即时运行。因此，本发明不需要用户理解编程语言，不需要书写代码，也不需要编译、运行、调试等操作，适合初学者甚至儿童使用，而且用户在可视化操作界面作的修改可以实时产生程序并即时运行。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，可视化功能组件展示有可设置的参数，与可视化功能组件对应的节点模块具有可设置的变量，当用户修改可设置的参数时，可设置的变量也同步修改。这里，为用户提供了修改节点模块功能的方式，比如节点模块实现常数功能，这时在相应可视化功能组件上修改常数的值，节点模块表示的常数也会相应变化。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括控制运行模块，所述控制运行模块接收节点模块发送的数据，并根据节点模块间的数据传递关系，将数据转发给相应的节点模块。控制运行模块负责处理所有的数据流，数据由节点模块发出，所有节点模块都将数据发送给控制运行模块，控制运行模块通过查询节点模块和边模块的关系，将数据发送给对应的节点进行处理，即控制运行模块起到逻辑控制的作用。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，节点模块为不可再分的程序单元。为了使各节点模块尽可能独立，降低与其它节点模块的耦合程度，本发明的节点模块均为不可再分的程序单元，即实现一个基本的功能，比如常数功能、加法功能、变号功能，这样，每个节点模块与其它节点模块之间的相关性很小，只要确定各节点模块之间的数据传递关系后，即可组成程序，并直接运行。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括程序优化模块，所述程序优化模块基于图论对节点模块和边模块组成的程序进行优化。程序优化模块对节点模块和边模块组成的程序进行优化，使得计算机运行的是一个优化后的、资源利用率低的程序，但是又不改变用户在可视化操作界面上进行操作获得的程序流程图的运算结果。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，所述程序优化模块对节点模块和边模块组成的程序提出优化建议，并在可视化操作界面上显示。这里为用户提供了优化建议，方便用户修改程序流程图。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，所述程序解释单元包括通信模块，所述通信模块用于连接物联网数据传感器，并将物联网传感器采集到的数据传递至目标节点模块。这里，通信模块使得本发明可以与物联网传感器连接，处理物联网传感器采集的数据，比如使温度传感器将数据传递至目标节点模块，用户在可视化操作界面上进行编程操作，得到对温度数据的处理流程图，相应的节点模块和边模块生成程序对温度数据进行处理，获得处理结果。
在另一种实例中，所述的图形化编程系统，所述通信模块还用于连接物联网执行器，并将目标节点模块产生的数据传递至物联网执行器。这里，通信模块使得本发明可以与物联网执行器连接，节点模块和边模块生成程序对数据进行处理，传递至物联网执行器，使得物联网执行器执行相应操作，比如用户输入1-10的数字，节点模块生成的程序对数字进行处理，传递至响铃器，使得响铃器发出音量不等的铃声。
在另一种实例中，如图2所示，提供了本发明的具体实例，一种模拟向日葵跟随光强摇动的程序。在舵机的左右两侧分别设置光强传感器一和光强传感器二，使得舵机根据左右两侧的光照强度摇动。用户在可视化操作界面上添加光强组件一和光强组件二，并使得光强组件一盒光强组件二均连接至减法组件，减法组件与添加常数组件一起连接至加法组件，最后连接至舵机组件，要实现的功能是将光强传感器一和光强传感器二检测到的光强相减，再加上一常数，获得舵机应该摇摆的角度和摇摆方向。光强传感器一、光强传感器二和舵机分别与本发明内的通信模块连接，光强传感器一、光强传感器二分别向光强模块一和光强模块二输入左侧光强和右侧光强，舵机模块向舵机输出摇动角度指令，舵机执行相应摆动，光强模块一和光强模块二由减法模块作减法，得到光强差，光强差再与一常数经过加法模块相加，得到舵机能识别的数据，舵机根据数据摆动角度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种图形化编程系统，其特征在于，包括：
可视化操作界面，其可添加可视化功能组件和可视化线组件，每种可视化功能组件表示一种功能，可视化线组件用于建立可视化功能组件间的连接关系，可视化线组件具有方向性；
程序解释单元，其可添加节点模块和边模块，每种节点模块分别与一种可视化功能组件对应，并可实现该种可视化功能组件表示的功能，边模块与可视化线组件对应，并可根据可视化线组件的方向在节点模块之间传递数据；
其中，所述程序解释单元实时根据可视化操作界面上添加的可视化功能组件和可视化线组件，在所述程序解释单元中对应地添加节点模块和边模块，并根据可视化线组件的方向利用边模块建立节点模块间的数据传递关系；
节点模块为不可再分的程序单元；
所述程序解释单元包括程序优化模块，所述程序优化模块基于图论对节点模块和边模块组成的程序进行优化；
所述程序解释单元包括通信模块，所述通信模块用于连接物联网数据传感器，并将物联网传感器采集到的数据传递至目标节点模块；
所述通信模块还用于连接物联网执行器，并将目标节点模块产生的数据传递至物联网执行器。
2.如权利要求1所述的图形化编程系统，其特征在于，可视化功能组件展示有可设置的参数，与可视化功能组件对应的节点模块具有可设置的变量，当用户修改可设置的参数时，可设置的变量也同步修改。
3.如权利要求1所述的图形化编程系统，其特征在于，所述程序解释单元包括控制运行模块，所述控制运行模块接收节点模块发送的数据，并根据节点模块间的数据传递关系，将数据转发给相应的节点模块。
4.如权利要求1所述的图形化编程系统，其特征在于，所述程序优化模块对节点模块和边模块组成的程序提出优化建议，并在可视化操作界面上显示。
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