CN111346390A - 编程积木 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种编程积木，包括读指令积木(100)和/指令积木(200)。读指令积木(100)读取所述指令积木(200)中的命令指令，其中，所述命令指令包括设置模式的指令、设置模式下行为的指令、设置行为的指令或者升级指令；多个设置模式的指令之间存在优先级。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：可脱离电子显示装置进行编程。

Description

编程积木
技术领域
本发明涉及玩具积木领域，具体地，涉及编程积木。
背景技术
在编程方式的进化中，最早的编程方式为以各种编程语言直接书写代码，之后出现了图形化的编程方式。图形化编程方式利用图形元素之间的排布、嵌套等操作形成算法逻辑，并根据各个图形对应的代码依照算法逻辑生成最终的代码。
由于图形化编程方式具有视觉的直观性和编程的简便性，因此在电子积木领域中得到应用，例如在平板电脑上进行图形化编程，得到控制代码，然后将控制代码发送给主控单元，主控单元根据控制代码来控制执行单元执行行动。在这个过程中，由于图形化的需要，平板电脑等显示设备将必不可少，长时间编程将影响少年儿童的视力健康。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种编程积木。
根据本发明提供的一种编程积木，包括读指令积木100和/指令积木200。
优选地：
读指令积木100读取所述指令积木200指示的命令指令，其中，所述命令指令包括设置模式的指令、设置模式下行为的指令、设置行为的指令或者升级指令；多个设置模式的指令之间存在优先级；
指令积木200的壳体采用拼接体、卡状体或者板状体；
所述命令指令为程序、数据、电路参数或者机械触发；
所述程序以有线方式、无线方式传输；所述程序以易失性或非易失性方式进行存储；
所述电路参数包括电阻、光敏或者压电参数。
优选地，
读指令积木100包括读指令积木壳体101、控制器、读取电路；控制器位于读指令积木壳体101的内部，并电连接所述读取电路；读取电路的读取区域位于读指令积木壳体101的表面位置；所述控制器读取所述读取区域处的电信号，得到读取信号，并根据所述读取信号输出指令信号；
指令积木200包括指令积木壳体201、指令电路；指令电路的被读取区域位于指令积木壳体201的表面位置；
读指令积木100的控制器通过读取区域与被读取区域之间的耦合，读取所述指令积木200的指令电路在读取区域处的电信号，其中，所述耦合的方式包括电耦合、光耦合、磁耦合中的任一种或任多种方式。
优选地，读指令积木100包括输出电路；控制器连接输出电路；
输出电路的输出区域位于读指令积木壳体101的表面位置，或者输出电路的输出区域位于读指令积木壳体101的内部位置；控制器通过输出电路的输出区域输出所述指令信号；
输出电路采用有线输出或者无线输出方式；
至少有一个读取电路与输出电路为同一个电路，或者是，读取电路与输出电路为不同的电路；
读指令积木包括开关单元，指令积木完成插接后，触发开关单元，读指令积木读取所述读取区域处的电信号。
优选地，所述控制器根据多个读取区域之间的位置关系或者逻辑关系，确定所述多个读取区域各自对应的指令信号的输出时序。
优选地，至少有一个指令信息，是由所述控制器根据多个读取信号得到的。
优选地，所述多个读取信号，读取自一个读取区域处或者读取自一个或多个读取区域处。
优选地，至少有一个读取信息，用于指示指令信号的输出时序。
优选地，所述电耦合采用有线方式，读取区域与被读取区域之间为匹配的接插件；读取区域与被读取区域接插时，读取电路有线连接指令电路。
优选地，所述电耦合采用无线方式，读取区域与被读取区域构成信号传输通道；通过所述信号传输通道，读取电路读取指令电路发射的电信号。
优选地，读指令积木100包括提示装置；
提示装置指示读取区域与被读取区域之间的耦合状态；
指令积木壳体201包括光线观察通道；
当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，提示装置发出的光线能够经过所述光线观察通道出射。
优选地，
所述读取电路的读取区域，包括至少一组第一类型电路触点接头；
所述指令电路的被读取区域，包括至少一组第二类型电路触点接头；
所述读指令积木壳体101，包括至少一组第一类型积木接插头；
所述指令积木壳体201，包括至少一组第二类型积木接插头；
当第一类型积木接插头与第二类型积木接插头适配连接时，第一类型电路触点接头与第二类型电路触点接头适配连接形成导电通路。
优选地，
一组第一类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第一类型电路触点接头；
一组第二类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第二类型电路触点接头。
优选地，
第一类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口；
第二类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口。
优选地，当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，同一组中的多个第一类型电路触点接头之间通过对应组的第二类型电路触点接头连接形成回路，其中，所述回路还接入有所述控制器、指令电路；
所述控制器通过所述回路读取指令电路的电路参数作为所述读取信号。
优选地，读取区域对应的多组第一类型积木插接头的物理参数顺序，指示指令信号的读取或执行顺序；
所述物理参数顺序被配置在控制器中，或者所述物理参数顺序通过调整电路生成的信号参数顺序指示给控制器；
所述调整电路生成的信号参数顺序包括：
--时延电路生成的时间顺序；或者
--调制器引起的幅值大小、频率大小或者相位大小顺序。
优选地，控制器包括主控电路，主控电路主要采用芯片MC32F7343；
主控电路对读取电路进行控制，所述控制包括读取的时间、读取的顺序、读取功能的开关
主控电路对提示装置进行控制，其中，提示装置包括多个位置指示灯LED，分别对应于指令积木100的多个插接位置，提示是否有指令积木插接实现电性连接；提示装置还包括电源指示灯Power_LED，在控制电路的控制下，用于指示读指令积木100是否已上电处于工作状态；
主控电路提供时钟信号、数据信号。
优选地，指令积木中的指令电路能够输出命令指令，其中，所述命令指令是主要是由数据信号构成的数据帧指令，或者是主要由电平高低信号构成的脉冲信号等指令，或者是通过发光二极管或红外发射器这样的光耦外围电路实现光信号指令的发送。
优选地，指令电路为一个或多个分立式元器件，接入回路后能够实现回路的阻值或者压降上的变化。
优选地，读取电路具有时钟信号引脚，还具有数据信号引脚或者电压信号引脚；通过数据信号引脚，能够得到来自指令电路的数据，得到命令指令；通过电压信号引脚能够得到指令电路接入后电压值的变化。
优选地，读指令积木100具有能够有助于触发指示命令指令的结构，包括压电电路或者开关电路。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
可脱离电子显示装置进行编程。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为读指令积木100中可适用于并行编程的含控制器的主控电路线路图；
图3为读指令积木100中可适用于并行编程的含读取电路的主控电路接口电路；
图4为可适用于串行编程主控电路线路图，在优选例中，该电路可应用于读指令积木100中，当然也可以应用于其它积木中；
图5为串行插入编程模块线路图以及接口电路，在优选例中，该电路可应用于读指令积木100中，当然也可以应用于其它积木中。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种编程积木，包括读指令积木100和/指令积木200。
读指令积木100可以是连接积木，从指令积木200读取得到指令，并输出给其它积木，其它积木例如是主控积木或者执行积木；读指令积木100本身就可以是主控积木或者执行积木。
当主控积木读取得到来自于多个指令积木200的多个指令时，可以顺序执行这些指令，也可以根据多个指令运算得到一个新指令，并执行该新指令。
一个读指令积木100可以被另一个读指令积木100读取指令，其中，所述一个读指令积木100相对于所述另一个读指令积木100构成指令积木200。
读指令积木100读取所述指令积木200指示的命令指令，其中，所述命令指令包括设置模式的指令、设置模式下行为的指令、设置行为的指令或者升级指令；多个设置模式的指令之间存在优先级；
其中，命令指令可以预先存储在指令积木200中，或者是由指令积木200实时生成，或者是由指令积木触发读指令积木100获得已存储在本地的指令，或者是由指令积木触发读指令积木100在本地实时生成指令。
所述模式可以是主控积木的模式，也可以是读指令积木的模式。例如，读指令积木在不同模式下的指令读取顺序或者指令输出顺序是不同的。
例如，一种模式是停止，停止模式的优先级最高。
同样一个行为的指令，在不同的模式下，指示执行单元执行不同的行为。
指令积木200的壳体采用拼接体、卡状体或者板状体；
指令积木200之间采用串联、并联或串并联方式。
指令积木200之间能够插接堆叠；拼接体之间能够插接连接。
卡状体例如是卡牌；
板状体例如是编程板。
所述命令指令为程序、数据、电路参数或者机械触发；
所述程序以有线方式、无线方式传输；所述程序以易失性或非易失性方式进行存储；
所述电路参数包括电阻、光敏或者压电参数。
读指令积木100包括读指令积木壳体101、控制器、读取电路；控制器位于读指令积木壳体101的内部，并电连接所述读取电路；读取电路的读取区域位于读指令积木壳体101的表面位置；所述控制器读取所述读取区域处的电信号，得到读取信号，并根据所述读取信号输出指令信号；
指令积木200包括指令积木壳体201、指令电路；指令电路的被读取区域位于指令积木壳体201的表面位置；读指令积木100的控制器通过读取区域与被读取区域之间的耦合，读取所述指令积木200的指令电路在读取区域处的电信号，其中，所述耦合的方式包括电耦合、光耦合、磁耦合中的任一种或任多种方式。优选地，读指令积木100包括输出电路；控制器连接输出电路；输出电路的输出区域位于读指令积木壳体101的表面位置，或者输出电路的输出区域位于读指令积木壳体101的内部位置；控制器通过输出电路的输出区域输出所述指令信号；
输出电路采用有线输出或者无线输出方式；至少有一个读取电路与输出电路为同一个电路，或者是，读取电路与输出电路电路为不同的电路；读指令积木包括开关单元，指令积木完成插接后，触发开关单元，读指令积木读取所述读取区域处的电信号。所述控制器根据多个读取区域之间的位置关系或者逻辑关系，确定所述多个读取区域各自对应的指令信号的输出时序。至少有一个指令信息，是由所述控制器根据一个或多个读取信号得到的。所述多个读取信号，读取自一个读取区域处或者读取自多个读取区域处。至少有一个读取信息，用于指示指令信号的输出时序。所述电耦合采用有线方式，读取区域与被读取区域之间为匹配的接插件；读取区域与被读取区域接插时，读取电路有线连接指令电路。所述电耦合采用无线方式，读取区域与被读取区域构成信号传输通道；通过所述信号传输通道，读取电路读取指令电路发射的电信号。
读指令积木100包括提示装置；提示装置指示读取区域与被读取区域之间的耦合状态；指令积木壳体201包括光线观察通道；当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，提示装置发出的光线能够经过所述光线观察通道出射。
所述读取电路的读取区域，包括至少一组第一类型电路触点接头；
所述指令电路的被读取区域，包括至少一组第二类型电路触点接头；
所述读指令积木壳体101，包括至少一组第一类型积木接插头；
所述指令积木壳体201，包括至少一组第二类型积木接插头；
当第一类型积木接插头与第二类型积木接插头适配连接时，第一类型电路触点接头与第二类型电路触点接头适配连接形成导电通路。
一组第一类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第一类型电路触点接头；
一组第二类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第二类型电路触点接头。
第一类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口；
第二类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口。
优选地，当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，同一组中的多个第一类型电路触点接头之间通过对应组的第二类型电路触点接头连接形成回路，其中，所述回路还接入有所述控制器、指令电路；所述控制器通过所述回路读取指令电路的电路参数作为所述读取信号。读取区域对应的多组第一类型积木插接头的物理参数顺序，指示指令信号的读取或执行顺序；所述物理参数顺序被配置在控制器中，或者所述物理参数顺序通过调整电路生成的信号参数顺序指示给控制器；所述调整电路生成的信号参数顺序包括：时延电路生成的时间顺序；或者调制器引起的幅值大小、频率大小或者相位大小顺序。
图中的TP1至TP16可以是测试点或者在优选例或变化例中对应于电路触点接头或者连接至电路触点接头。当指令积木、读指令积木插接时，各图之间的芯片、电阻、晶体管等元器件之间通过对应的TP端连接。
图2示出本发明的一个电路图；该电路图主要示出了主控电路，主控电路是控制器及其外围电路的优选实现方式，主控电路主要采用芯片MC32F7343,可对读指令积木100中的电路或者对读指令积木100中的其它电路进行控制。例如对读取电路进行控制，比如读取的时间、读取的顺序、读取功能的开关，等等，又例如对提示装置进行控制，其中，提示装置包括LED1至LED8，分别对应于图1所示读指令积木100的8个插接位置，提示是否有指令积木插接实现电性连接；提示装置还包括Power_LED，在控制电路的控制下，用于指示读指令积木100是否已上电处于工作状态。此外，芯片MC32F7343提供时钟信号CLK_in、数据信号DAT_in。
图3示出了主控电路的接口电路，其中，所述接口电路包括提供时钟信号的接口CLK_in、数据信号的接口DAT_in。所述接口电路可以与其它电路相连接或者作为测试接口，例如所述接口电路可以连接指令积木200中的指令电路以实现时针信号、数据信号的对接通信。
图4示出本发明的另一个电路图，可以理解为是图2所示电路图的变化例。图2中，多个指令积木200所含编程指令之间的关系为并行执行关系。图4中，多个指令积木200所含编程指令之间的关系为串行执行关系。
图4中的电路图主要示出了主控电路，主控电路是控制器及其外围电路的优选实现方式，主控电路主要采用芯片MC35P7041,该芯片MC35P7041具有时钟信号引脚CLK_in、CLK_out，还具有数据信号引脚DAT_in、DAT_out。芯片MC35P7041可对读指令积木100中的电路或者对读指令积木100中的其它电路进行控制。例如对读取电路进行控制，比如读取的时间、读取的顺序、读取功能的开关，等等。此外，芯片MC35P7041提供时钟信号CLK_in、数据信号DAT_in。
图5示出的电路主要采用芯片MC35P7041，作为举例可应用于读指令积木100中，当然也可以应用于其它积木中。通过该芯片MC35P7041，该电路可以输出和/或接收命令指令，其中，所述命令指令可以是主要是由数据信号构成的数据帧指令，也可以是主要由电平高低信号构成的脉冲信号等指令，还可以是通过发光二极管、红外发射器这样的光耦外围电路实现光信号指令的发送。
指令电路可以根据实际需要进行构建，例如可以仅为一个或多个元器件，例如采用一个电阻、电容、晶体管，实现一定的阻值或者压降上的变化。
通过上述电路图的说明，读指令积木100中的指令存储、指令发送、指令接收、指令处理等均可通过相应的芯片予以实现。进一步地，本领域技术人员可以根据实际需要添加相应的外围电路，例如主要由电阻构成的限流保护电路、含有无线通信芯片的通信电路，等等。
对于上述电路图中各个芯片的外围电路，本领域技术人员可以根据实际需要以及参照芯片的DATASHEET相应实现，在此不予赘述。
进一步地，当指令积木200是以机械方式的触发指示命令指令时，指令积木200中可以没有电路。相应地，读指令积木100具有能够有助于触发指示命令指令的结构，例如压电电路、开关电路等等。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (16)

1.一种编程积木，其特征在于，包括读指令积木(100)和/指令积木(200)。
2.根据权利要求1所述的编程积木，其特征在于：
读指令积木(100)读取所述指令积木(200)指示的命令指令，其中，所述命令指令包括设置模式的指令、设置模式下行为的指令、设置行为的指令或者升级指令；多个设置模式的指令之间存在优先级；
指令积木(200)的壳体采用拼接体、卡状体或者板状体；
所述命令指令为程序、数据、电路参数或者机械触发；
所述程序以有线方式、无线方式传输；所述程序以易失性或非易失性方式进行存储；
所述电路参数包括电阻、光敏或者压电参数。
3.根据权利要求1所述的编程积木，其特征在于，
读指令积木(100)包括读指令积木壳体(101)、控制器、读取电路；控制器位于读指令积木壳体(101)的内部，并电连接所述读取电路；读取电路的读取区域位于读指令积木壳体(101)的表面位置；所述控制器读取所述读取区域处的电信号，得到读取信号，并根据所述读取信号输出指令信号；
指令积木(200)包括指令积木壳体(201)、指令电路；指令电路的被读取区域位于指令积木壳体(201)的表面位置；
读指令积木(100)的控制器通过读取区域与被读取区域之间的耦合，读取所述指令积木(200)在读取区域处的电信号，其中，所述耦合的方式包括电耦合、光耦合、磁耦合中的任一种或任多种方式。
4.根据权利要求1所述的编程积木，其特征在于，读指令积木(100)包括输出电路；控制器连接输出电路；
输出电路的输出区域位于读指令积木壳体(101)的表面位置，或者输出电路的输出区域位于读指令积木壳体(101)的内部位置；控制器通过输出电路的输出区域输出所述指令信号；
输出电路采用有线输出或者无线输出方式；
至少有一个读取电路与输出电路为同一个电路；或者，读取电路与输出电路为不同的电路；
读指令积木包括开关单元，指令积木完成插接后，触发开关单元，读指令积木读取所述读取区域处的电信号。
5.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，所述控制器根据多个读取区域之间的位置关系或者逻辑关系，确定所述多个读取区域各自对应的指令信号的输出时序。
6.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，至少有一个指令信息，是由所述控制器根据一个或多个读取信号得到的。
7.根据权利要求6所述的编程积木，其特征在于，所述多个读取信号，读取自一个读取区域处或者读取自多个读取区域处。
8.根据权利要求1所述的编程积木，其特征在于，至少有一个读取信息，用于指示指令信号的输出时序。
9.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，所述电耦合采用有线方式，读取区域与被读取区域之间为匹配的接插件；读取区域与被读取区域接插时，读取电路有线连接指令电路。
10.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，所述电耦合采用无线方式，读取区域与被读取区域构成信号传输通道；通过所述信号传输通道，读取电路读取指令电路发射的电信号。
11.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，读指令积木(100)包括提示装置；
提示装置指示读取区域与被读取区域之间的耦合状态；
指令积木壳体(201)包括光线观察通道；
当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，提示装置发出的光线能够经过所述光线观察通道出射。
12.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，
所述读取电路的读取区域，包括至少一组第一类型电路触点接头；
所述指令电路的被读取区域，包括至少一组第二类型电路触点接头；
所述读指令积木壳体(101)，包括至少一组第一类型积木接插头；
所述指令积木壳体(201)，包括至少一组第二类型积木接插头；
当第一类型积木接插头与第二类型积木接插头适配连接时，第一类型电路触点接头与第二类型电路触点接头适配连接形成导电通路。
13.根据权利要求12所述的编程积木，其特征在于，
一组第一类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第一类型电路触点接头；
一组第二类型积木接插头对应紧固设置有一组或多组第二类型电路触点接头。
14.根据权利要求12所述的编程积木，其特征在于，
第一类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口；
第二类型电路触点接头包括电源接头和/或信号接口。
15.根据权利要求12所述的编程积木，其特征在于，当读取区域与被读取区域之间形成电耦合时，同一组中的多个第一类型电路触点接头之间通过对应组的第二类型电路触点接头连接形成回路，其中，所述回路还接入有所述控制器、指令电路；
所述控制器通过所述回路读取指令电路的电路参数作为所述读取信号。
16.根据权利要求3所述的编程积木，其特征在于，读取区域对应的多组第一类型积木插接头的物理参数顺序，指示指令信号的读取或执行顺序；
所述物理参数顺序被配置在控制器中，或者所述物理参数顺序通过调整电路生成的信号参数顺序指示给控制器；
所述调整电路生成的信号参数顺序包括：
--时延电路生成的时间顺序；或者
--调制器引起的幅值大小、频率大小或者相位大小顺序。
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