CN111308938A - 一种用于学习编程的编程装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于学习编程的编程装置及其使用方法，包括：主控板；磁电感应板，设置在所述主控板上；若干个磁电感应块，每个所述磁电感应块磁吸在所述磁电感应板上，每个所述磁电感应块上设置字符信息，所述输入识别模块通过所述磁电感应板读取所述磁电感应块字符信息以及位置信息。本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，使用若干个磁电感应块进行编程代码的输入实现编程，同时所述主控板也可以从编程软件读取返回值，方便用户立即发现错误的位置，不需要一遍一遍从头到尾的查看，坐标位置返回能更加准确定位错误位置，反应灵敏可靠性高使用简单方便。

Description

一种用于学习编程的编程装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及编程教育技术领域，具体涉及一种用于学习编程的编程装置及其使用方法。

背景技术

现有的幼儿或青少年学习编程大多利用scratch等图形化方式来实现，这类编程方式(编程积木)不需要让孩子记住编程的语句和语法，只需要拖动中文的图形来实现程序运行。

这样的编程方式使得启蒙阶段的孩子只知道程序运行的顺序，无法去理解不同编程软件的语句和语法构成方式，只能从模仿搭建积木过程中，感悟条件语句、循环语句和判断语句等是怎么运行的，对于语句的语法结构和参数和命令的区别无法直观理解，事后也只知道是在玩玩具积木。

scratch等编程方式的产品和积木只有简单的编程命令对于需要用到elseif场景时候将变得非常麻烦，并且这种编程方式只有输出没有返回值，只能使用全局变量，这种形式有很多弊端1)没有数据隔离，容易引起bug，2)逻辑不清晰，输出结果往往要在函数过程中加工好。3)出现错误需要一行一行去寻找。4)中文化体现不利于学习编程的友好性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于学习编程的编程装置及其使用方法，使用若干个磁电感应块进行编程代码的输入实现编程，同时所述主控板也可以从编程软件读取返回值，方便用户立即发现错误的位置，不需要一遍一遍从头到尾的查看，坐标位置返回能更加准确定位错误位置，反应灵敏可靠性高使用简单方便。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种用于学习编程的编程装置，包括：主控板，包括警报模块、连接识别模块、输入识别模块、输入判断模块、存储模块、输出模块以及控制模块，所述警报模块、所述连接识别模块、所述输入识别模块、所述输入判断模块、所述存储模块以及所述输出模块分别与所述控制模块连接，所述输入判断模块与所述控制模块、所述存储模块以及所述警报模块连接；磁电感应板，设置在所述主控板上；若干个磁电感应块，每个所述磁电感应块磁吸在所述磁电感应板上，每个所述磁电感应块上设置字符信息，所述输入识别模块通过所述磁电感应板读取所述磁电感应块字符信息以及位置信息。

进一步地，当所述输入判断模块识别到用户输入的语句顺序或语法错误时，会立即通过所述警报模块反馈报警信息给所述控制模块进行报警；所述报警的报警方式为声音报警、发光报警或显示屏内显示的报警中的至少一种。

进一步地，所述连接识别模块为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

进一步地，还包括扩展卡槽，与所述主控板连接，所述扩展卡槽可连接智能卡，所述智能卡内存储指令集，所述主控板通过所述磁电感应块调用或编辑所述指令集。

本发明还提供了一种用于学习编程的编程装置的使用方法，包括如下步骤：S10将磁电感应板放置在所述主控板上；S20将若干个磁电感应块通过磁吸方式摆放在所述磁电感应板上进行编程，此时所述磁电感应板获得每个磁电感应块的字符信息以及位置信息，并将所述字符信息以及位置信息发送给给主控板；以及S30所述主控板识别所述磁电感应块放置顺序组成的语句顺序或语法是否正确，当所述主控板识别到所述语句顺序或语法错误后会立即报警。

进一步地，所述主控板包括警报模块、连接识别模块、输入识别模块、输入判断模块、存储模块、输出模块以及控制模块，所述警报模块、所述连接识别模块、所述输入识别模块、所述输入判断模块、所述存储模块以及所述输出模块分别与所述控制模块连接，所述输入判断模块与所述控制模块、所述存储模块以及所述警报模块连接。

进一步地，所述步骤S20所述磁电感应板将每个所述磁电感应块的字符信息以及位置信息传递所述控制模块，所述控制模块将每个所述磁电感应块的字符信息以及位置信息发送给所述存储模块保存；以及所述步骤S30使用所述磁电感应块进行编程，所述输入识别模块识别所述字符或指令集，并将识别结果发送至输入判断模块进行判断；当所述输入判断模块识别到用户摆放的磁电感应块语句顺序或语法错误时，会立即通过所述警报模块进行报警；所述报警的报警方式为声音报警、发光报警或显示屏内显示的报警中的至少一种。

进一步地，所述连接识别模块为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，用户在使用本装置进行编程运行的过程中，可以利用所述磁电感应块输入到主控板中进行编程，同时所述主控板也可以从编程软件读取返回值，方便用户及时发现错误位置。不需要一遍一遍从头到尾的查看，坐标位置返回能更加准确定位错误位置，反应灵敏可靠性高使用简单方便。

(2)本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，使用若干个磁电感应块进行编程代码的输入，让学生通过手动一个一个字母的摆放排列输入，可以学习到一个语句是怎么组成的，标点符号的位置，还有空格需要放在哪里。在学习过程中既能够提高动手动脑能力，也能提升逻辑思维及记忆力。对于中高考和启蒙培养都有很好的助力。同时孩子在学习编程时无需使用屏幕，避免了视力下降的问题发生。

(3)本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，友好支持现有教科书和编程学习书籍和编程软件，在处理复杂逻辑运算时候，利用所述磁电感应块能清晰看出各种逻辑和语句语法的排列组成方式，包括语句中的空格都可以体现出来。各种不同编程语言语法结构1:1真实对照，让孩子学习编程从小养成严谨的良好习惯。通过自己手动组合磁电感应块排列实现语句运行，有助于提高孩子的记忆里、思维力、动手能力、观察力、注意力。孩子也可以试着按照自己想法去组成新的语句从而得到判断是否运行正常或者哪里出现错误，简介提升了判断力和创新，这些是用scratch的图形化编程方式和编程积木无法达到的。

(4)本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，可通过扩展卡槽插入智能卡，进而调用所述智能卡内指令集，简化了编程步骤，节省了编程时间，可将此编程装置在低龄幼儿中使用，培养低龄幼儿的学习兴趣。

(5)本发明的用于学习编程的编程装置及其使用方法，可同样的应用于巡逻小车、物流无人机、起重机器人等领域，使用范围较广。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1所示为本发明一实施例的主控板图；

图2所示为本发明一实施例的主控板系统图；

图3所示为本发明一实施例的磁电感应板图；

图4所示为本发明一实施例的磁电感应块图；

图5所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的扩展卡槽图；

图6所示为本发明一实施例的智能卡图；

图7所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的电路图；

图8所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的原理图；

图9所示为本发明一实施例的磁电感应块的电路图；

图10所示为本发明一实施例的磁电感应块的电感电路图；

图11所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的磁电感应板的应用实例；

图12所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的智能卡的使用流程图；

图13所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的使用方法流程图；

图14所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的不外接编程设备的编程运行流程图；

图15所示为本发明一实施例的用于学习编程的编程装置的外接编程设备的编程运行流程图。

附图标记

1-主控板、11-警报模块、12-连接识别模块、13-输入识别模块、14-输入判断模块、15-存储模块、16-输出模块、17-控制模块、18-显示屏、2-磁电感应板、3-磁电感应块、4-扩展卡槽、41智能卡。

具体实施方式

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，本领域技术人员在没有作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。

如图1～图6所示，本发明实施例公开了一种用于学习编程的编程装置，包括：主控板1、磁电感应板2、磁电感应块3以及扩展卡槽4。

所述主控板1包括警报模块11、连接识别模块12、输入识别模块13、输入判断模块14、存储模块15、输出模块16以及控制模块17，所述警报模块11、所述连接识别模块12、所述输入识别模块13、所述输入判断模块14、所述存储模块15以及所述输出模块16分别与所述控制模块17连接，所述输入判断模块14与所述控制模块17、所述存储模块15以及所述警报模块11连接。所述连接识别模块12可用于将所述编程装置与其所要控制的机器人(格斗机器人或探险机器人)、魔方或者编程积木等设备连接，所述连接识别模块12为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

所述磁电感应板2设置在所述主控板1上。所述磁电感应块3磁吸在所述磁电感应板2用于编程的输入。所述磁电感应板2上面带有坐标信息。每个摆放在所述磁电感应板2上的所述磁电感应块3都有一个精确地坐标位置信息。当所述磁电感应块3摆放在所述磁电感应板2上后所述磁电感应块3通电，所述磁电感应板2可以识别所述磁电感应块3的字符信息并将所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息发送给所述主控板1。

所述磁电感应块3，具有多个，每个所述磁电感应块3为带有固定识别芯片的单个模块，可以提供编程所需的字符。如图7～图10将磁电感应块3摆放在所述磁电感应板2上，磁电感应块3与所述磁电感应板2通电。所述磁电感应块3本身不具备电源，所述磁电感应块3放置在所述磁电感应板2上以后会通过磁电传感器通电，所述主控板1才能读取到所述磁电感应块3的字符信息和所在所述磁电感应板2的位置信息。在没有磁电感应块3的位置，将不会形成电感，也不会有数据传输给所述主控板1。如图12所示，以Python语句为例，共用到16个所述磁电感应块3，所用的所述磁电感应块3具有唯一性(内置芯片)，每一个所述磁电感应块3代表一个字母或者符号。所述磁电感应板2有X、Y坐标轴，左上角带有数字0的为第一个磁电感应板，其右方和下放可以扩展衍生第二个磁电感应板、第三个磁电感应板等。第一行a＝1，其中各个字符的位置信息为为a(1.1)、＝(2.1)、1(3.1)以此类推。

当所述磁电感应块3磁吸在所述磁电感应板2上时，所述主控板1可以通过所述输入识别模块13读取每个所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息并发送给所述控制模块17。所述字符信息可以是一个字符也可以是一个字符串。多个按顺序排列的所述磁电感应块3形成了程序内容。所述控制模块17将所述字符信息以及位置信息发送给所述输入判断模块14，所述输入判断模块14对所述磁电感应板2上的所有的磁电感应块3形成的程序代码的语句顺序或语法错误判断。当所述输入判断模块14判断所述程序代码的语句顺序或语法正确时，反馈信息给所述控制模块17，所述控制模块17通过所述输出模块16去执行程序内容。当所述输入判断模块14判断所述程序代码的语句顺序或语法错误时，会通过所述警报模块11向所述控制模块17反馈错误警报，所述控制模块17接收到错误警报后会立即在错误字符位置闪灯同时在所述主控板1的显示屏18处错误字符处闪灯提醒。所述报警方式同时可以添加声音报警。所述报警的报警方式为声音报警、发光报警或显示屏内显示的报警中的至少一种。

所述扩展卡槽4与所述主控板1连接，所述扩展卡槽4可连接智能卡41，所述智能卡41内存储指令集，所述主控板1可以通过所述磁电感应块调用或编辑所述指令集。已经封装指令的智能卡，如MICBIT、STM等，可以直接插入卡槽，通过所述编程装置就可以实现编程或控制机器人。如图12所示，本发明实施例公开了一种智能卡的使用流程图。在学习模式，可以使用本发明拓展的智能卡，其中包含各种学习编程的程序指令，插入所述智能卡后可以直接按照教科书等教程，在不适用电脑等其他外接设备下，直接学习编程。对于低龄幼儿为了培养孩子的兴趣，可以使用磁电感应块配合智能卡的形式进行编程。此时每个所述磁电感应块代表一个指令集，方便低龄幼儿编程思维及兴趣的培养。对于工业机器人，因为需要完成的动作比较单一，也可以使用磁电感应块配合智能卡41上的指令集，控制工业机器人的有限的动作，去完成工业任务。极大提高了工业生产的效率容错率。同时所述智能卡41可以由专业程序员根据特定解码器进行调试，普通的工人拿到所述智能卡41后插入所述扩展卡槽4直接使用即可，不需要使用专业程序员去控制机器人，降低了劳动成本，提高了工业机器人的使用频率，降低了生产成本。

本发明实施例还公开了一种用于机器人控制编程装置的使用方法，如图13所示，包括如下步骤：S10将磁电感应板放置在所述主控板上。S20将若干个磁电感应块通过磁吸方式摆放在所述磁电感应板上进行编程，此时所述磁电感应板获得每个磁电感应块的字符信息以及位置信息，并将所述字符信息以及位置信息发送给给主控板。以及S30所述主控板识别所述磁电感应块放置顺序组成的语句顺序或语法是否正确，当所述主控板识别到所述语句顺序或语法错误后会立即报警。

本发明实施例的所述编程装置，可以连接待控制设备也可以仅用于编程学习纠错，不连接任何的待控制设备。

在开机后可通过输入特定代码选择主控板自带程序判断所述语句顺序或语法错误还是使用外接终端设备自带程序判断所述语句顺序或语法错误。本实施例默认使用所述编程装置主控板自带程序判断所述语句顺序或语法错误。如图14～图15为两种模式的判断流程图。

所述主控板1包括警报模块11、连接识别模块12、输入识别模块13、输入判断模块14、存储模块15、输出模块16以及控制模块17，所述警报模块11、所述连接识别模块12、所述输入识别模块13、所述输入判断模块14、所述存储模块15以及所述输出模块16分别与所述控制模块17连接，所述输入判断模块14与所述控制模块17、所述存储模块15以及所述警报模块11连接。所述连接识别模块12可用于将所述编程装置与其所要控制的机器人、魔方或者编程积木等设备连接，所述连接识别模块12为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

所述磁电感应板2设置在所述主控板1上。所述磁电感应块3磁吸在所述磁电感应板2用于编程的输入。所述磁电感应板2上面带有坐标信息。每个摆放在所述磁电感应板2上的所述磁电感应块3都有一个精确地坐标位置信息。当所述磁电感应块3摆放在所述磁电感应板2上后所述磁电感应块3通电，所述磁电感应板2可以识别所述磁电感应块3的字符信息并将所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息发送给所述主控板1。

所述磁电感应块3，具有多个，每个所述磁电感应块3为带有固定识别芯片的单个模块，可以提供编程所需的字符。当所述磁电感应块3磁吸在所述磁电感应板2上时，所述主控板1可以通过所述输入识别模块13读取每个所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息并发送给所述控制模块17。所述字符信息可以是一个字符也可以是一个字符串。多个按顺序排列的所述磁电感应块3形成了程序内容。

所述扩展卡槽4与所述主控板1连接，所述扩展卡槽4可连接智能卡41，所述智能卡41内存储指令集，所述主控板1可以通过所述磁电感应块调用或编辑所述指令集。

所述步骤S10所述连接识别模块12识别所要控制的机器人、魔方或者编程积木等设备并连接，所述连接识别模块12为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

所述步骤S20所述磁电感应板2将每个所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息通过所述输入识别模块13发送给所述控制模块17，所述控制模块17将每个所述磁电感应块3的字符信息以及位置信息发送给所述存储模块15保存。

所述步骤S30使用所述磁电感应块3进行编程，所述输入识别模块13识别所述字符或指令集，并将识别结果发送至输入所述控制模块17，所述控制模块17将所述位置信息以及字符信息发送给所述输入判断模块14，所述输入判断模块14对所述磁电感应板2上的所有的磁电感应块3形成的程序代码的语句顺序或语法错误判断。当所述输入判断模块14判断所述程序代码的语句顺序或语法正确时，反馈信息给所述控制模块17，所述控制模块17通过所述输出模块16去执行程序内容。当所述输入判断模块14判断所述程序代码的语句顺序或语法错误时，会通过所述警报模块11向所述控制模块17反馈错误警报，所述控制模块17接收到错误警报后会立即在错位字符位置闪灯或同时在所述主控板1的显示屏18错误字符处闪灯提醒。所述报警方式同时可以添加声音报警。在所述主控板1的显示屏18错误字符处闪灯提醒主要用于大龄青少年编程过程中的错误提醒。对于低龄幼儿主要使用在错误的磁电感应块3处闪灯提醒。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于学习编程的编程装置，其特征在于，包括：

主控板，包括警报模块、连接识别模块、输入识别模块、输入判断模块、存储模块、输出模块以及控制模块，所述警报模块、所述连接识别模块、所述输入识别模块、所述输入判断模块、所述存储模块以及所述输出模块分别与所述控制模块连接，所述输入判断模块与所述控制模块、所述存储模块以及所述警报模块连接；

磁电感应板，设置在所述主控板上；

若干个磁电感应块，每个所述磁电感应块磁吸在所述磁电感应板上，每个所述磁电感应块上设置字符信息，所述输入识别模块通过所述磁电感应板读取所述磁电感应块字符信息以及位置信息。

2.根据权利要求1所述的用于学习编程的编程装置，其特征在于，当所述输入判断模块识别到用户输入的语句顺序或语法错误时，会立即通过所述警报模块反馈报警信息给所述控制模块进行报警；所述报警的报警方式为声音报警、发光报警或显示屏内显示的报警中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于学习编程的编程装置，其特征在于，所述连接识别模块为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于学习编程的编程装置，其特征在于，还包括扩展卡槽，与所述主控板连接，所述扩展卡槽可连接智能卡，所述智能卡内存储指令集，所述主控板通过所述磁电感应块调用或编辑所述指令集。

5.一种用于学习编程的编程装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10将磁电感应板放置在所述主控板上；

S20将若干个磁电感应块通过磁吸方式摆放在所述磁电感应板上进行编程，此时所述磁电感应板获得每个磁电感应块的字符信息以及位置信息，并将所述字符信息以及位置信息发送给给主控板；以及

S30所述主控板识别所述磁电感应块放置顺序组成的语句顺序或语法是否正确，当所述主控板识别到所述语句顺序或语法错误后会立即报警。

6.权利要求5所述的用于学习编程的编程装置的使用方法，其特征在于，所述主控板包括警报模块、连接识别模块、输入识别模块、输入判断模块、存储模块、输出模块以及控制模块，所述警报模块、所述连接识别模块、所述输入识别模块、所述输入判断模块、所述存储模块以及所述输出模块分别与所述控制模块连接，所述输入判断模块与所述控制模块、所述存储模块以及所述警报模块连接。

7.根据权利要求6所述的用于学习编程的编程装置的使用方法，其特征在于，

所述步骤S20所述磁电感应板将每个所述磁电感应块的字符信息以及位置信息传递所述控制模块，所述控制模块将每个所述磁电感应块的字符信息以及位置信息发送给所述存储模块保存；以及

所述步骤S30使用所述磁电感应块进行编程，所述输入识别模块识别所述字符或指令集，并将识别结果发送至输入判断模块进行判断；当所述输入判断模块识别到用户摆放的磁电感应块语句顺序或语法错误时，会立即通过所述警报模块进行报警；所述报警的报警方式为声音报警、发光报警或显示屏内显示的报警中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的用于学习编程的编程装置的使用方法，其特征在于，所述连接识别模块为USB连接、wifi连接、蓝牙连接中的至少一种。

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