一种基于电容器的编程积木控制方法及系统与流程

本发明涉及积木编程技术领域，具体涉及一种基于电容器的编程积木控制方法及系统。

背景技术：

人工智能必将连接未来教育，面向大众进行普及。其中儿童阶段的人工智能教育尤其重要，儿童学会编程能提高逻辑思维能力、改变思维方式，从而成为适应社会发展的复合型人才。学习编程，传统的方式是通过键盘输入程序语言来完成的，对于儿童来说，这种方式缺乏直观性。市面上出现的编程积木，就是将各种程序语言的概念转化为图形并显示在积木的表面，这样儿童在拼装积木时就可以理解程序语言的概念，但是目前的积木编程识别读取方法不便于识别运转效率较低。

如中国专利cn112596722a，公开日2021年4月2日，一种积木编程方法、装置、存储介质及电子设备。该方法包括：获取积木的编程信息；其中，所述编程信息包括文字标识、射频识别信号以及编码标识中的至少一种；对所述积木编程信息进行识别，获得积木编程语句；根据所述积木编程语句和预先设定的指令规则，确定积木编程指令。其采用积木编程，降低了编程成本，设备轻便，安全性高，且能够提高编程对用户的吸引力。但是其识别积木编程指令类型的方法太过复杂，影响积木编程语句的读取到运行整体的运转效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：目前的积木编程控制方法的识别积木编程指令类型的方法较为复杂，影响积木编程语句的读取到运行整体的运转效率的技术问题。提出了一种能够快速识别积木的编程指令类型的基于电容器的编程积木控制方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于电容器的编程积木控制方法，包括如下步骤：

s1：将指令模块连接到编程模块上；

s2：编程模块对指令模块中电容器进行充电；

s3：编程模块根据指令模块的充电时间识别指令模块对应的编程指令；

s4：编程模块将提取的编程指令的程序指令执行结果发送给编程对象。通过指令模块中不同编程积木块中的电容器充电时长不同判断编程指令，编程模块将根据编程指令的程序指令执行结果向编程对象发送编程信息。

作为优选，所述步骤s3包括如下步骤：

s31：编程模块通过电容器控制单元对指令模块中电容器进行放电；

s32：对已放电完毕的电容器进行充电；

s33：分析读取单元计算电容器充满电所需的充电时间t；

s34：将充电时间t与预设的电容器充电时长进行对比匹配；

s35：根据匹配结果标记指令模块对应的编程指令。在编程模块中预设不同的电容器充电时长，每个预设电容器充电时长代表不同的编程指令，根据匹配结果将连接的指令模块信息进行标记，之后根据标记向编程对象发送指令模块的编程指令的程序指令执行结果。

作为优选，所述指令模块包括若干个编程积木块，所述每个编程积木块内均带有编程信息，所述步骤s2包括如下步骤：

s21：编程模块读取编程积木块中的编程信息；

s22：判断编程信息中是否带有组合标记，若是，则进入步骤s23，若不是，则进入步骤s26；

s23：识别组合标记中的信息，编程模块显示添加剩余数量的编程积木块；

s24：判断添加的编程积木块是否准确，若是，则进入步骤s26，若不是，则进入步骤s25；

s25：编程模块显示添加错误，返回步骤s23；

s26：进入步骤s3。指令模块包括若干个编程积木块，一定数量的编程积木块可组合成组合指令，这样的编程积木块的编程信息中带有组合标记，组合标记中带有识别信息和该编程积木块组合的积木块数量，编程模块通过识别信息判断新连接的编程积木块是否准确，当判断新添加的编程积木块错误时编程模块显示添加错误并且设置弹出装置将该编程积木块弹出，识别信息可以是该编程积木块组合所有编程积木块的驻波比。

一种基于电容器的编程积木控制系统，利用上述控制方法，包括编程模块，所述编程模块通过电气接口与带有不同电容器的指令模块连接，所述编程模块包括电容器控制单元、分析读取单元和信息发送单元，所述电容器控制单元与所述指令模块连接，所述电容器控制单元通过所述分析读取单元与所述信息发送单元连接。编程模块和指令模块上均设有电气接口，利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程模块即编程板作为计算核心，指令模块通过电气接口和编程板通信。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。编程板将每个程序指令的执行结果通过有线或无线的方式发送给编程对象，如机器人，智能家居，无人机，电子游戏等。

作为优选，所述分析读取单元包括充电计算子单元和指令分析子单元，所述充电计算子单元分别与所述电容器控制单元和所述指令分析子单元连接。充电计算子单元与电容器控制单元连接，用于计算指令模块中电容器的充电时长，指令分析子单元接收充电计算子单元的计算结果后，将充电时长与编程模块内预设的各电容器充电时长进行匹配，之后读取匹配到的充电时长对应的编程指令，将读取的编程指令的执行程序结果通过信息发送单元发送给编程对象。

作为优选，所述指令模块包括若干个编程积木单元，所述每个编程积木单元内均设有带有电容器的编程积木块。指令模块包括若干个编程积木单元即若干个带有电容器的编程积木块，当将编程积木块安装在编程模块的编程板上时，通过给编程积木块内电容器充电并识别电容器充电时长提取编程模块中对应的编程指令实现对编程对象的控制。

作为优选，所述编程积木块相对的两侧均设有电气接口；所述编程积木块外部设有不同颜色的保护壳。指令模块包括若干个编程积木块，在编程积木块编程积木块的相两侧均设置电气接口，这样将一个编程积木块安置在编程模块即编程板上时，这个编程积木块与编程板上连接侧相对的一侧可以连接另一个编程积木块，以此类推，可实现编程积木块的叠加使用；在这些编程积木块外部设置不同颜色的保护壳，保护编程积木块的同时便于对编程积木块的区分，可以将同一类型的编程积木块如同是驱动指令的编程积木块外部套设同样颜色的外壳，同是显示指令的编程积木块外部套设另一种同样颜色的外壳。

作为优选，所述编程模块还包括连接单元和用于显示连接状态的显示单元，所述连接单元包括若干个连接口，所述显示单元包括若干个指示灯和显示屏。可通过显示单元的显示屏和指示灯查看指令模块的连接状态，便于观察是否出现连接错误或是否缺少连接部件的情况。

本发明的实质性效果是：本发明利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程模块即编程板作为计算核心，指令模块通过电气接口和编程板通信，编程板依次给指令模块的电容通电，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，之后编程模块将对应的编程指令的程序执行结果发送给编程对象。

附图说明

图1为本实施例实施步骤的流程图；

图2为本实施例的组成示意图。

其中：1、指令模块，2、编程模块，3、电容器控制单元，4、分析读取单元，5、信息发送单元，6、编程积木单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

一种基于电容器的编程积木控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

s1：将指令模块1连接到编程模块2上；

s2：编程模块2对指令模块1中电容器进行充电；指令模块1包括若干个编程积木块，每个编程积木块内均带有编程信息，步骤s2包括如下步骤：

s21：编程模块2读取编程积木块中的编程信息；

s22：判断编程信息中是否带有组合标记，若是，则进入步骤s23，若不是，则进入步骤s26；

s23：识别组合标记中的信息，编程模块2显示添加剩余数量的编程积木块；

s24：判断添加的编程积木块是否准确，若是，则进入步骤s26，若不是，则进入步骤s25；

s25：编程模块2显示添加错误，返回步骤s23；

s26：进入步骤s3。指令模块1包括若干个编程积木块，一定数量的编程积木块可组合成组合指令，这样的编程积木块的编程信息中带有组合标记，组合标记中带有识别信息和该编程积木块组合的积木块数量，编程模块2通过识别信息判断新连接的编程积木块是否准确，当判断新添加的编程积木块错误时编程模块2显示添加错误并且设置弹出装置将该编程积木块弹出，识别信息可以是该编程积木块组合所有编程积木块的驻波比。

s3：编程模块2根据指令模块1的充电时间识别指令模块1对应的编程指令；步骤s3包括如下步骤：

s31：编程模块2通过电容器控制单元3对指令模块1中电容器进行放电；

s32：对已放电完毕的电容器进行充电；

s33：分析读取单元4计算电容器充满电所需的充电时间t；

s34：将充电时间t与预设的电容器充电时长进行对比匹配；

s35：根据匹配结果标记指令模块1对应的编程指令。在编程模块2中预设不同的电容器充电时长，每个预设电容器充电时长代表不同的编程指令，根据匹配结果将连接的指令模块1信息进行标记，之后根据标记向编程对象发送指令模块1的编程指令的程序指令执行结果。

s4：编程模块2将提取的编程指令的程序指令执行结果发送给编程对象。通过指令模块1中不同编程积木块中的电容器充电时长不同判断编程指令，编程模块2将根据编程指令的程序指令执行结果向编程对象发送编程信息。

一种基于电容器的编程积木控制系统，如图2所示，利用上述控制方法，包括编程模块2，编程模块2通过电气接口与带有不同电容器的指令模块1连接，编程模块2包括电容器控制单元3、分析读取单元4和信息发送单元5，分析读取单元4包括充电计算子单元和指令分析子单元，充电计算子单元分别与电容器控制单元3和指令分析子单元连接。编程模块2还包括连接单元和用于显示连接状态的显示单元，连接单元包括若干个连接口，显示单元包括若干个指示灯和显示屏。可通过显示单元的显示屏和指示灯查看指令模块1的连接状态，便于观察是否出现连接错误或是否缺少连接部件的情况。电容器控制单元3与指令模块1连接，电容器控制单元3通过分析读取单元4与信息发送单元5连接。编程模块2和指令模块1上均设有电气接口，利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程模块2即编程板作为计算核心，指令模块1通过电气接口和编程板通信。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。编程板将每个程序指令的执行结果通过有线或无线的方式发送给编程对象，如机器人，智能家居，无人机，电子游戏等。

指令模块1包括若干个编程积木单元6，每个编程积木单元6内均设有带有电容器的编程积木块。指令模块1包括若干个编程积木单元6即若干个带有电容器的编程积木块，当将编程积木块安装在编程模块2的编程板上时，通过给编程积木块内电容器充电并识别电容器充电时长提取编程模块2中对应的编程指令实现对编程对象的控制。编程积木块相对的两侧均设有电气接口；编程积木块外部设有不同颜色的保护壳。指令模块1包括若干个编程积木块，在编程积木块编程积木块的相两侧均设置电气接口，这样将一个编程积木块安置在编程模块2即编程板上时，这个编程积木块与编程板上连接侧相对的一侧可以连接另一个编程积木块，以此类推，可实现编程积木块的叠加使用；在这些编程积木块外部设置不同颜色的保护壳，保护编程积木块的同时便于对编程积木块的区分，可以将同一类型的编程积木块如同是驱动指令的编程积木块外部套设同样颜色的外壳，同是显示指令的编程积木块外部套设另一种同样颜色的外壳。

本实施例利用电容大小不同，充电时间不同的特性存储指令信息，编程模块2即编程板作为计算核心，指令模块1通过电气接口和编程板通信。充电计算子单元与电容器控制单元3连接，用于计算指令模块1中电容器的充电时长，指令分析子单元接收充电计算子单元的计算结果后，将充电时长与编程模块2内预设的各电容器充电时长进行匹配，之后读取匹配到的充电时长对应的编程指令，将读取的编程指令的执行程序结果通过信息发送单元5发送给编程对象。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。