一种逻辑块、逻辑板及拼版式逻辑编程系统的制作方法

本公开涉及一种编程工具，特别涉及一种逻辑块、逻辑板及拼版式逻辑编程系统。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

编程已成为国际上公认的必备技能，作为传统的学习和操作方式，都是在特定编程环境下采用电脑键盘输入文本，进行编译和生成可执行程序，对于初学者来说，要学习编程命令、语法、数据库、指针等操作，具有一定的难度。特别是近年来兴起的儿童编程，鉴于其知识与理解能力，学习和应用难度更大。虽然已经出现了模块化编程软件，但是对于低龄儿童，还是存在一定难度。实物编程被认为是图形化编程的一个分支，其与图形化编程不同之处在于，实物编程对于程序的操作超越了计算机屏幕的限制。实物编程通过触觉、物理感知等技术与实物交互，再将实物逻辑转化为程序逻辑来进行编程。儿童通过实物化逻辑模块的摆放，对小车、玩具等受控对象指挥，获得一种简单的操作逻辑体验，更容易使儿童投入整个学习过程。通过实物编程系统，帮助儿童建立逻辑思维，儿童可以对程序语言的逻辑有更加直观的理解。因此，实物编程的特点决定了它更适合儿童进行编程操作。

发明人在研究中发现，实物化编程的重点在于逻辑指令模块的识别。传统的解决方案有摄像头识别、光电识别、rfid射频识别方式，但是存在制造成本高、误识别率高、连接不牢靠容易脱落等问题。

中国专利cn102136208a公开了一种实物编程方法和系统，通过图像采集实物编程块的表面识别码，用户通过在摄像区域摆放具有识别码的实物模块来进行简单编程，这种实物化的编程方法虽然简单，但是只能用于已经在计算机中设定好的程序上，无法让儿童建立基础的逻辑思维；中国专利cn104898456a公开了“实物化编程的方法及其在机器人领域的应用”，该方法中每个积木内部都含有芯片，制造成本较高。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种逻辑块、逻辑板及拼版式逻辑编程系统，利用不同阻值的电阻作为逻辑块的唯一标识，不同的功能指令对应不同阻值的电阻，只需要通过测量电阻的阻值即可实现程序指令的识别，从而极大的降低了实物化编程工具的制作成本。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供了一种逻辑块；

一种逻辑块，包括固定阻值的电阻和第一逻辑触点，不同阻值代表不同的逻辑功能，通过识别电阻的阻值实现逻辑功能的识别。

作为可能的一些实现方式，所述第一逻辑触点至少包括第一触点和第二触点，所述电阻的一端与第一触点连接，所述电阻的另一端与第二触点连接；优选的，若扩展功能，可以通过增加触点和电阻数量来实现。

作为可能的一些实现方式，所述逻辑块上还设有第一紧固件，所述第一紧固件用于实现逻辑块与其他逻辑识别装置的固定。

第二方面，本公开提供了一种逻辑板；

一种逻辑板，包括多个逻辑格，所述逻辑格用于放置本公开所述的逻辑块，每个逻辑格内设有第二逻辑触点和第二紧固件，所述第二紧固件用于固定逻辑块；所述第二逻辑触点与逻辑块的第一逻辑触点相对应设计；所述逻辑板上设有处理器模块，所述处理器模块通过测量逻辑块的电阻值以识别不同的逻辑功能。

作为可能的一些实现方式，所述第一紧固件和第二紧固件配合使用，用于实现逻辑块和逻辑板的可拆卸的固定。

作为可能的一些实现方式，所述第一紧固件和第二紧固件为强磁性钕铁硼磁铁，通过调整第一紧固件和第二紧固件的极性，使得逻辑块牢牢吸附于逻辑格内。

作为可能的一些实现方式，所述逻辑板还包括显示屏、按键、无线模块和声光模块，所述显示屏、按键、无线模块和声光模块分别与处理器模块连接，所述显示屏用于显示操作信息、逻辑程序、动作执行情况和动画播放；所述无线模块分别与智能终端和受控装置连接，用于向智能终端发送控制信号和向受控装置发送控制指令；所述声光模块用于提供语音提示和音乐播放功能。

第三方面，本公开提供了一种拼版式逻辑编程系统；

一种拼版式逻辑编程系统，包括至少一个逻辑板和多个逻辑块，所述逻辑块上设有固定阻值的电阻和第一逻辑触点，不同阻值代表不同逻辑功能，所述逻辑板上设有多个逻辑格，每个逻辑格内设有第二逻辑触点，所述逻辑块与逻辑格通过第一逻辑触点和第二逻辑触点进行电路连接，所述逻辑板上设有处理器模块，所述处理器模块通过测量逻辑块的电阻值以识别不同的逻辑功能。

作为可能的一些实现方式，所述第一逻辑触点和第二逻辑触点上设有导电海绵，用以实现第一逻辑触点和第二逻辑触点的电路连接，所述第一逻辑触点包括第一触点和第二触点，所述第二逻辑触点包括第三触点和第四触点，所述逻辑块上设有第一紧固件，所述逻辑板上设有第二紧固件，所述第一紧固件和第二紧固件配合使用。

作为可能的一些实现方式，所述电阻的一端与第一触点连接，所述电阻的另一端与第二触点连接。

作为可能的一些实现方式，所述第一紧固件和第二紧固件为强磁性钕铁硼磁铁，通过调整第一紧固件和第二紧固件的极性，使得逻辑块牢牢吸附于逻辑格内。

作为可能的一些实现方式，所述逻辑格为下沉式方格，所述逻辑格的大小与逻辑块的大小相匹配。

作为可能的一些实现方式，所述处理器模块包括微控制器、模数转换电路和模拟开关电路，所述微控制器控制模拟开关电路从多路逻辑格中选择一路送到模数转换电路进行识别，所述微控制器通过读取模数转换电路的数据，识别当前选通的逻辑格内放置的逻辑块的电阻的阻值。

作为可能的一些实现方式，所述第三触点与逻辑板上的地线连接，所述第四触点与模拟开关电路的其中一路通道连接。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开所述的内容通过不同阻值的电阻作为逻辑块的唯一标识，不同的功能指令对应不同电阻的阻值，逻辑块与逻辑板上触点接触后，可以采用模数转换的方式来识别对应的阻值，仅通过测量电阻的阻值，即可实现动作指令的识别，极大的降低了实物化编程工具的成本，提高了逻辑功能识别的准确率，便于社会推广。

本公开所述的逻辑块上和逻辑板上载有第一紧固件和第二紧固件，紧固件可以采用螺丝与螺母的方式进行紧固，也可以使用强磁性磁铁。例如，逻辑块上载有一块磁铁，逻辑板的逻辑格中也有一块磁铁，两个磁铁极性相反，将逻辑块放置于逻辑格中时，可以吸附住，通过调整合适大小的磁性，保证其恰当吸力，通过磁吸力，解决了逻辑块放置不牢靠容易脱落的问题。

本公开所述的逻辑板电路中设置有模拟开关，能够实现较大规模的逻辑块的识别，从而在保证低成本的情况下实现多逻辑功能指令的识别。

本公开所述的逻辑板通过无线方式与手机、平板和平板电脑等智能终端连接，进行程序存储、演示或者参与游戏，也可以与各种玩具连接进行玩具操控。

本公开所述的逻辑格为下沉式方格，所述逻辑格的大小与逻辑块的大小相匹配，通过逻辑块与逻辑格的匹配使用，极大的方便了逻辑块的安装，便于低龄儿童使用。

附图说明

图1为本公开实施例1所述的拼版式逻辑编程系统的逻辑块示意图。

图2为本公开实施例2所述的拼版式逻辑编程系统的逻辑板示意图。

图3为本公开实施例3所述的拼版式逻辑编程系统电路功能模块连接示意图。

图4为本公开实施例3所述的拼版式逻辑编程系统的模拟开关电路硬件连接示意图。

图5为本公开实施例3所述的拼版式逻辑编程系统电路硬件连接示意图。

图6为本公开实施例3所述的拼版式逻辑编程系统玩具操控示意图。

图7为本公开实施例3所述的拼版式逻辑编程系统编程方法流程图。

1-电路板；2-第三触点；3-第二磁铁；4-第四触点；5-逻辑格；6-操作面板；7-显示屏；8-电源指示灯；9-喇叭；10-电源开关；11-功能按键；12-逻辑块外壳；13-第一磁铁；14-第一触点；15-第二触点；16-电阻；17-逻辑块；18-逻辑板；19-手机；20-任务图；21-遥控机器人。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1：

如图1所示，本公开实施例1提供了一种逻辑块，所述逻辑块包括逻辑块外壳12、固定阻值的电阻16和第一逻辑触点，所述第一逻辑触点用于实现与逻辑格的电路连接，不同阻值代表不同逻辑功能，通过识别电阻的阻值实现逻辑功能的识别；所述逻辑块外壳12内装有pcb板，所述pcb板上有两个触点，分别为第一触点14和第二触点15，所述逻辑块上电阻16的一端与第一触点14连接，所述电阻16的另一端与第二触点15连接；所述pcb板背后粘贴有一块第一磁铁13，所述第一磁铁13采用钕铁硼磁铁，调整其极性与逻辑板上第二磁铁3极性相反；当逻辑块放入逻辑格中时，通过磁铁的吸引力，逻辑块和逻辑格中的两对触点相接，两对触点上均设有导电海绵，能够保证触点电路连接良好。

实施例2：

如图2所示，本公开实施例2提供了一种逻辑板，包括电路板1、多个逻辑格5，每个逻辑格5内设有第二逻辑触点和第二磁铁3，所述第二磁铁3采用钕铁硼磁铁，所述第二磁铁3用于吸附和固定逻辑块，所述第二逻辑触点包括第三触点2和第四触点4，所述逻辑板上设有处理器模块，所述处理器模块包括微控制器、模数转换电路和模拟开关电路，用于识别不同电阻的阻值，所述模拟开关电路选用cd4051单端8通道多路开关，具体硬件电路图如图4所示；所述第三触点2与逻辑板上的地线连接，所述第四触点4与模拟开关电路的其中一路通道连接，所述处理器模块通过测量逻辑块的电阻值以识别不同的逻辑功能；

所述处理器模块包括微控制器mcu，优选的采用stm32f103rct6单片机和模数转换电路，所述微控制器mcu控制模拟开关电路从多路逻辑格中选择一路送到模数转换电路进行识别，实现模数转换电路的分时复用；所述微控制器mcu通过读取模数转换电路的数据，识别当前选通的逻辑格内放置的逻辑块的电阻的阻值；

所述逻辑板还包括显示屏7、功能按键11、喇叭9、电源开关10、电源指示灯8、无线模块、声光模块和电池仓，所述显示器7、功能按键11、喇叭9、无线模块和声光模块分别与处理器模块连接，所述显示屏用于显示操作信息、逻辑程序、动作执行情况和动画播放；所述无线模块分别与智能终端和受控装置连接，用于向智能终端发送控制信号和向受控装置发送控制指令；所述声光模块包括多个多彩led灯和播放器电路，用于提供语音提示和音乐播放功能。

实施例3：

如图3所示，本公开实施例3提供了一种拼版式逻辑编程系统，包括至少一个逻辑板和多个逻辑块，所述逻辑板上设有多个逻辑格5，每个逻辑格内设有第二逻辑触点，所述逻辑块上设有固定阻值的电阻16和第一逻辑触点，不同阻值代表不同逻辑功能，所述逻辑块与逻辑格通过第一逻辑触点和第二逻辑触点电路连接，所述逻辑板上设有处理器模块，所述处理器模块通过测量逻辑块的电阻值以识别不同的逻辑功能。

本实施例所述的逻辑块包括逻辑块外壳12，所述逻辑块外壳12内装有一pcb板，板上有两个触点，分别为第一触点14和第二触点15，pcb板背后粘贴有一块第一磁铁13，所述第一磁铁和第二磁铁采用钕铁硼磁铁，调整其极性与逻辑板上第二磁铁极性相反。当逻辑块放入逻辑格中时，通过磁铁的吸引力，逻辑块和逻辑格中的触点对应相接，由于有导电海绵，能够保证第一逻辑触点和第二逻辑触点电路连接良好。

所述第一逻辑触点包括第一触点14和第二触点15，所述第二逻辑触点包括第三触点2和第四触点4，所述第一触点14和第二触点15之间设有第一磁铁13，所述第三触点2和第四触点4之间设有第二磁铁3，所述第二磁铁3和第一磁铁13配合使用；所述逻辑块上电阻的一端与第一触点14连接，所述电阻的另一端与第二触点15连接；所述第三触点与逻辑板上的地线连接，所述第四触点与模拟开关电路的其中一路通道连接。

所述逻辑格为下沉式方格，嵌入在逻辑板上，所述逻辑格5的大小与逻辑块的大小相匹配。

所述处理器模块包括微控制器mcu、模数转换电路和模拟开关电路，所述微控制器mcu控制模拟开关电路从多路逻辑格中选择一路送到模数转换电路进行识别，实现模数转换电路的分时复用；所述微控制器mcu通过读取模数转换电路的数据，识别当前选通的逻辑格内放置的逻辑块的电阻的阻值。

所述逻辑板还包括显示屏7、功能按键11、喇叭9、电源开关10、电源指示灯8、无线模块、声光模块和电池仓，所述显示器7、功能按键11、喇叭9、无线模块和声光模块分别与控制微控制器连接，所述显示屏用于显示操作信息、逻辑程序、动作执行情况和动画播放；所述无线模块分别与智能终端和受控装置连接，用于向智能终端发送控制信号和向受控装置发送控制指令；所述声光模块包括多个多彩led灯和播放器电路，用于提供语音提示和音乐播放功能。

如图3所示，为本实施例所述的编程系统电路功能模块连接示意图，包括待测逻辑块、模拟开关、微控制器mcu；蓝牙、外设(手机、平板、电脑)、无线遥控、受控装置、显示屏、声光模块和功能按键。

微控制器mcu按照一定逻辑，控制模拟开关分别选通每一路待测逻辑块，所述模拟开关电路如图4所示，通过模数转换电路检测的方法，识别待测逻辑块的阻值，根据阻值和指令对应关系，得到整个逻辑板中所有逻辑格中摆放的逻辑指令；检测到逻辑指令后，形成指令帧，存储于微控制器mcu中，微控制器mcu通过蓝牙与外设设备(手机、平板、电脑)连接，可以将指令帧发送出来，完成程序互动，所述微控制器mcu与外设设备也可以通过其他无线方式连接；通过无线遥控(可以采用2.4g或iot等方式)，可以连接玩具等受控装置，也可以上传至云端服务器；通过显示屏和声光模块实现程序显示、动画、音乐播放等功能；功能按键主要是进行特定功能的操作，例如发送、暂停、撤销、集合、返回等功能，具体硬件电路连接如图5所示。

如图6所示，本实施例提供了遥控机器人案例，具体包括：逻辑块17、逻辑板18、手机19、任务图20和遥控机器人21。

遥控机器人21位于任务图20的起点，本关卡的任务为通过编程，使遥控机器人21按照路线行驶至终点，并鸣笛；若要实现该任务，机器人21应该先向前直行3步，左转后走2步，再右转走1步，然后鸣笛。具体分解成逻辑来看，采用基本指令逻辑，就变成：开始；直行、直行、直行；左转，直行、直行；右转，直行；鸣笛；结束；共计11个逻辑指令。则操作者，应按照逻辑次序，将11个逻辑块17依次摆放于逻辑板18中，然后按下按键后启动操作，通过无线控制机器人21执行命令。同时，该编程指令通过蓝牙或者wifi等其他无线通信方式可以发送到手机19中，打开手机19中对应的app可以检验编程指令是否有误，并将所述指令上传到云服务器保存。

如图7所示，本实施例所述的逻辑编程系统的逻辑编程方法，步骤如下：

对每个逻辑块根据不同的电阻值赋予不同的逻辑功能；

设定执行任务图，根据执行任务图的内容将逻辑块依次放置在逻辑板上的逻辑格内；

逻辑板通过逻辑块中电阻的阻值识别逻辑功能，并向受控装置发出动作指令；

受控装置根据动作指令进行动作，并通过显示屏和声光模块实现程序显示、动画和音乐播放。

所述逻辑块和逻辑格上分别设有相互匹配的磁铁，通过磁铁实现逻辑块的固定；所述第一紧固件和第二紧固件为强磁性钕铁硼磁铁，通过调整第一紧固件和第二紧固件的极性，使得逻辑块牢牢吸附于逻辑格内。

所述逻辑板根据逻辑块的排列方式和阻值大小向受控装置发送动作指令，并向智能终端和/或云服务器发送相应的动作指令所对应的编程指令。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。