CN113299154B - 一种可任意放置的模块式编程积木及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可任意放置的模块式编程积木及定位方法，克服了现有技术的使用上位机操作繁琐使用不便的问题，包括若干指令模块，指令模块之间通过电气接口相互连接，每个指令模块至少存储一条编程指令信息，若干指令模块中至少有一个指令模块为用于运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令并将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象的控制指令模块，剩余指令模块为传输指令模块；所有指令模块均为正四棱柱且每个指令模块之间大小均等。本发明利用积木间良好的拔插性能实现幼儿对积木的快速插接形成多种不同的编程指令，能够让幼儿对编程指令的形成快速熟悉。

Description

一种可任意放置的模块式编程积木及定位方法

技术领域

本发明涉及编程技术领域，尤其是涉及一种可任意放置的模块式编程积木及定位方法。

背景技术

随着编程技术的快速发展，现在低年龄段儿童也开始学习编程。对于教育领域的智能硬件编程，主要还是通过文本代码或者图形化代码编写智能硬件控制程序，需要PC/PAD作为上位机，在某些教育领域，使用电子屏幕或者上位机进行编程的形式并不适合。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的使用上位机操作繁琐使用不便的问题，提供一种可任意放置的模块式编程积木及定位方法，本发明摆脱上位机的繁琐，避免过多使用电子屏幕，操作简单。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可任意放置的模块式编程积木，包括若干指令模块，指令模块之间通过电气接口相互连接，每个指令模块至少存储一条编程指令信息，若干指令模块中至少有一个指令模块为用于运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令并将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象的控制指令模块，剩余指令模块为传输指令模块；所有指令模块均为正四棱柱且每个指令模块之间大小均等。

本发明采用采用积木的拼插方式将指令模块在编程板上进行组合，控制程序对编程对象进行控制，使得低龄儿童在学习编程时摆脱了使用上位机编程的繁琐，使幼儿更加专注，增强趣味性，避免了使用电子屏幕的场景能够更好地保护幼儿的眼睛。

作为优选，所述电气接口包括插头和插座，指令模块包括四个分布于侧面的插座，传输指令模块均包括插头和插座，传输指令模块上的插头可与控制指令模块的插座连接也可与传输指令模块的插座连接。

作为优选，插座内部设有插座绝缘体，插头上设有与插座绝缘体相匹配的插头绝缘体，插座内部含有插孔，插头上设有与插孔匹配的插针，插孔设于插座绝缘体上，插针穿设在插头绝缘体上。

作为优选，所述插头上设有用于紧固插头的紧固环，所述紧固环为环形凸起。

作为优选，所述紧固环底部直径大于顶部直径，连接顶部与底部的面为弧形凸面。

紧固环顶部直径小的一面先插入插座，便于插头的插入，直径大的一面直径大于插座直径1mm，便于插头插入后的固定，将插头紧固在插座内，具有很高的拔插性能。

作为优选，所述编程对象包括机器人、智能家居、无人机、电子游戏。

作为优选，所述存储模块包括EEPROM芯片、flash芯片、MCU微控制单元、SDNNAD、电容和PCB天线。

EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，即插即用；flash芯片结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电可擦除可编程的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据；SDNNAD擦写寿命可以达到5～10万次；MCU微控制单元把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、U SB、A/D转换、UART、PLC、DMA周边接口整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机；电容器的电容量不同，对电容充电的时间不同，利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程板依次给电容通电，并读取电容充电时间，通过时间判断不同电容代表的编程指令；利用PCB板载天线阻抗不同，电压驻波比不同的特性，利用不同阻抗的PCB天线来存储指令信息。

一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，采用可任意放置的模块式编程积木，包括以下步骤：

S1、以控制指令模块底面中心为原点建立直角坐标系，与底面边平行的方向分别为x轴和y轴，定义每个底面边长的长度为坐标轴上的1个单位长度；

S2、将传输指令模块插接在控制指令模块上，至少一个传输指令模块与控制指令模块连接；S3、控制指令模块读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，控制指令模块根据传输指令模块的位置坐标信息排列程序权重，根据程序权重和传输指令模块携带的编程指令信息将所有信息组合成编程指令并将程序的执行结果发送给编程对象。

本发明的指令模块在不同的位置形成的编程程序和编程指令是不同的，利用积木间良好的拔插性能实现幼儿对积木的快速插接形成多种不同的编程指令，能够让幼儿对编程指令的形成快速熟悉。

作为优选，所述程序权重的计算方式如下：

其中，k为程序权重，控制指令模块将程序权重按照降序排列，程序权重数值大的优先发送程序至编程对象；x_i为传输指令模块的横坐标，y_i为传输指令模块的纵坐标。

作为优选，所述S3包括以下步骤：

S31、控制指令模块通过内置芯片读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，横坐标或纵坐标的一个单位就是距离控制指令模块的一个单位长度；

S32、控制指令模块根据传输指令模块的距离设置程序权重k_i并将程序权重按照降序排列；

S33、控制指令模块将程序权重相等的传输指令模块携带的编程指令信息形成一条编程指令信息的程序，按照程序权重降序执行完所有对传输指令模块的操作；

S34、按照程序权重的降序将若干编程指令信息的程序发送至编程对象执行。

因此，本发明具有如下有益效果：

1.本发明采用积木的拼插方式将指令模块在编程板上进行组合，控制程序对编程对象进行控制，使得低龄儿童在学习编程时摆脱了使用上位机编程的繁琐，使幼儿更加专注，增强趣味性，避免了使用电子屏幕的场景能够更好地保护幼儿的眼睛；

2.插头的紧固环顶部直径小的一面先插入插座，便于插头的插入，直径大的一面直径大于插座直径，便于插头插入后的固定，将插头紧固在插座内，具有很高的拔插性能；

3.本发明的指令模块在不同的位置形成的编程程序和编程指令是不同的，利用积木间良好的拔插性能实现幼儿对积木的快速插接形成多种不同的编程指令，能够让幼儿对编程指令的形成快速熟悉。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图。

图2是本实施例控制指令模块和传输指令模块的结构示意图。

图3是本实施例插头和插座之间连接的结构示意图。

图4是本实施例紧固环的结构示意图。

图中：1、插头 101、插头绝缘体 102、插针 103、紧固环 2、插座 201、插座绝缘体202、插孔 3、控制指令模块 4、传输指令模块 5、编程板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

本实施例提供了一种可任意放置的模块式编程积木，如图1-4所示，包括若干指令模块，指令模块之间通过电气接口相互连接，每个指令模块至少存储一条编程指令信息，若干指令模块中至少有一个指令模块为用于运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令并将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象的控制指令模块，剩余指令模块为传输指令模块；所有指令模块均为正四棱柱且每个指令模块之间大小均等，指令模块均设置在编程板5上。

编程对象包括机器人、智能家居、无人机、电子游戏。存储模块包括EEPROM芯片、flash芯片、MCU微控制单元、SDNNAD、电容和PCB天线。

EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，即插即用；flash芯片结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电可擦除可编程的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据；SDNNAD擦写寿命可以达到5～10万次；MCU微控制单元把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA周边接口整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机；电容器的电容量不同，对电容充电的时间不同，利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程板依次给电容通电，并读取电容充电时间，通过时间判断不同电容代表的编程指令；利用PCB板载天线阻抗不同，电压驻波比不同的特性，利用不同阻抗的PCB天线来存储指令信息。

如图3所示，电气接口包括插头1和插座2，指令模块包括四个分布于侧面的插座，传输指令模块均包括插头和插座，传输指令模块上的插头可与控制指令模块的插座连接也可与传输指令模块的插座连接；插座内部设有插座绝缘体201，插头上设有与插座绝缘体201相匹配的插头绝缘体101，插座内部含有插孔202，插头上设有与插孔202匹配的插针102，插孔设于插座绝缘体上，插针穿设在插头绝缘体上；插头上设有用于紧固插头的紧固环103，紧固环为环形凸起；紧固环103底部直径大于顶部直径，连接顶部与底部的面为弧形凸面，紧固环顶部直径小的一面先插入插座，便于插头的插入，直径大的一面直径大于插座直径1mm，便于插头插入后的固定，将插头紧固在插座内，具有很高的拔插性能，弧形过渡的弧形凸面保证拔插过程的连贯性。

本实施相应的提供了一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，可任意放置的模块式编程积木，对编程积木的工作过程和工作原理进行阐述，包括以下步骤：

S1、以控制指令模块底面中心为原点建立直角坐标系，与底面边平行的方向分别为x轴和y轴，定义每个底面边长的长度为坐标轴上的1个单位长度；

S2、将传输指令模块插接在控制指令模块上，至少一个传输指令模块与控制指令模块连接；

S3、控制指令模块读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，控制指令模块根据传输指令模块的位置坐标信息排列程序权重，根据程序权重和传输指令模块携带的编程指令信息将所有信息组合成编程指令并将程序的执行结果发送给编程对象。

程序权重的计算方式如下：

其中，k_i为程序权重，控制指令模块将程序权重按照降序排列，程序权重数值大的优先发送程序至编程对象；x_i为传输指令模块的横坐标，y_i为传输指令模块的纵坐标。

其中，所述S3包括以下步骤：

S31、控制指令模块通过内置芯片读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，横坐标或纵坐标的一个单位就是距离控制指令模块的一个单位长度；

S32、控制指令模块根据传输指令模块的距离设置程序权重k_i并将程序权重按照降序排列；

S33、控制指令模块将程序权重相等的传输指令模块携带的编程指令信息形成一条编程指令信息的程序，按照程序权重降序执行完所有对传输指令模块的操作；

S34、按照程序权重的降序将若干编程指令信息的程序发送至编程对象执行。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、以控制指令模块底面中心为原点建立直角坐标系，与底面边平行的方向分别为x轴和y轴，定义每个底面边长的长度为坐标轴上的1个单位长度；

S2、将传输指令模块插接在控制指令模块上，至少一个传输指令模块与控制指令模块连接；

S3、控制指令模块读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，控制指令模块根据传输指令模块的位置坐标信息排列程序权重，根据程序权重和传输指令模块携带的编程指令信息将所有信息组合成编程指令并将程序的执行结果发送给编程对象；

所述定位方法还包括一种可任意放置的模块式编程积木，包括若干指令模块，指令模块之间通过电气接口相互连接，每个指令模块至少存储一条编程指令信息，若干指令模块中至少有一个指令模块为用于运行连接在它周围的每个指令模块输入的编程指令并将程序的执行结果通过有线或者无线的方式发送给编程对象的控制指令模块，剩余指令模块为传输指令模块；所有指令模块均为正四棱柱且每个指令模块之间大小均等。

2.根据权利要求1所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述电气接口包括插头和插座，指令模块包括四个分布于侧面的插座，传输指令模块均包括插头和插座，传输指令模块上的插头可与控制指令模块的插座连接也可与传输指令模块的插座连接。

3.根据权利要求2所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，插座内部设有插座绝缘体，插头上设有与插座绝缘体相匹配的插头绝缘体，插座内部含有插孔，插头上设有与插孔匹配的插针，插孔设于插座绝缘体上，插针穿设在插头绝缘体上。

4.根据权利要求2或3所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述插头上设有用于紧固插头的紧固环，所述紧固环为环形凸起。

5.根据权利要求4所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述紧固环底部直径大于顶部直径，连接顶部与底部的面为弧形凸面。

6.根据权利要求1所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述编程对象包括机器人、智能家居、无人机、电子游戏。

7.根据权利要求1所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述指令模块内部包括用于存储编程指令信息的存储模块，所述存储模块包括EEPROM芯片、flash芯片、MCU微控制单元、SDNNAD、电容和PCB天线。

8.根据权利要求1所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述程序权重的计算方式如下：

其中，k_i为程序权重，控制指令模块将程序权重按照降序排列，程序权重数值大的优先发送程序至编程对象；x_i为传输指令模块的横坐标，y_i为传输指令模块的纵坐标。

9.根据权利要求1所述的一种可任意放置的模块式编程积木定位方法，其特征是，所述S3包括以下步骤：

S31、控制指令模块通过内置芯片读取各个传输指令模块的位置坐标(x_i,y_i)，其中i为传输指令模块的编号，横坐标或纵坐标的一个单位就是距离控制指令模块的一个单位长度；

S32、控制指令模块根据传输指令模块的距离设置程序权重k_i并将程序权重按照降序排列；

S33、控制指令模块将程序权重相等的传输指令模块携带的编程指令信息形成一条编程指令信息的程序，按照程序权重降序执行完所有对传输指令模块的操作；

S34、按照程序权重的降序将若干编程指令信息的程序发送至编程对象执行。

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