一种适合儿童的汉语拼音编程系统的制作方法

本发明涉及语音设备领域，尤其是涉及一种适合儿童的汉语拼音编程系统。

背景技术

国外从1999年开始就已经对儿童编程系统进行了探索。以美国和日本为首的很多发达国家都致力于儿童教育编程系统的研究开发和应用方法。在发达国家使用儿童编程系统对儿童进行教育已司空见惯。

目前我国儿童教育，儿童主要接受的语数英的基本素质教育，在孩子感兴趣的实践教育中却极度匮乏，其中比较好的一种实战方式就是做一些简单的编程项目，利用平常所用的积木，电机，通过编程，把自己的想法变成真实存在的机器人。但是目前用于儿童的编程器主要是刷卡式编程和图形化编程，这两种对于学生的编程训练都极其有限，但对于儿童直接使用目前主流的编程语言难度大，上手慢，对于儿童的兴趣培养和思维训练程度不足，所以需要一种比图形化编程和刷卡式编程更接近真实编程，比主流的编程语言更简单易懂的系统。

技术实现要素：

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种适合儿童的汉语拼音编程系统，包括信息处理单元；

所述信息处理单元分别与汉语拼音编程单元、信号检测单元和执行单元连接；

所述汉语拼音编程单元用于输入汉语拼音指令；

所述信号检测单元用于采集外部信号；

所述信息处理单元用于接收所述外部信号和所述汉语拼音指令，并处理所述外部信号和所述汉语拼音指令，向所述执行单元发送控制指令；

所述执行单元用于执行所述信息处理单元发送的所述控制指令。

作为本发明进一步的方案：所述汉语拼音编程单元包括显示子单元，复位子单元、所述汉语拼音指令的下载子单元和汉语拼音输出单元；

所述显示子单元用于显示所述汉语拼音指令；

所述复位子单元用于复位所述汉语拼音编程单元；

所述下载子单元用于将所述汉语拼音指令下载到所述信息处理单元；

所述汉语拼音输出单元用于输入所述汉语拼音指令。

作为本发明进一步的方案：检测单元包括红外传感检测子单元、声音信号检测子单元和信息处理单元启动子单元；

所述红外传感检测子单元用于辨别光线明暗和距离测算；

所述声音信号检测子单元用于声音检测，并把声音信号转换为电信号；

所述信息处理单元启动子单元用于控制所述信息处理单元的开启和关闭。

作为本发明进一步的方案：所述执行单元包括执行显示子单元和电机子单元；

所述执行显示子单元用于显示所述信息处理单元发出的显示控制指令；

所述电机子单元用于执行所述信息处理单元发出的电机控制指令。

作为本发明进一步的方案：所述下载子单元利用usb电路传输所述汉语拼音指令。

作为本发明进一步的方案：所述显示子单元采用背光显示图形的点阵显示器。

本发明的有益效果：本发明利用汉语拼音编程单元a采用汉语拼音作为变成指令，输入方式接近真实编程，学习难度接近刷卡式编程和图形化编程，利用本发明，学生可以把精力用在机器人的制作和项目的开发，以及编程思想的学习上，而不是花大量时间进行编程语言的学习。

本发明通过信息处理单元b采集信号检测单元d和汉语拼音编程单元a向执行单元c发送控制指令，通过执行单元c搭配积木以及其他玩具可以制作出很多满足儿童要求的机器人，让机器人编程从硬件的搭建到软件的编程都用最简单高效的方式完成，鼓励儿童敢于创新，并在创新的基础上自己动手做出想要的机器人，具有很大的教育价值。

学生利用本本发明可以边玩边做边学完成一个机器人的制作，不仅可以强化学生的逻辑思考能力和抽象思考能力，还能让学生体验到编程的乐趣，以解决目前用于儿童的编程器主要是刷卡式编程和图形化编程方式不能接近真实编程的问题，降低编程语言难度，不用花费大量时间进行编程语言的学习，更有利于编程思想的学习。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

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，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1，本发明实施例中，一种适合儿童的汉语拼音编程系统，包括：汉语拼音编程单元a、信息处理单元b、执行单元c、信号检测单元d。

在图1中，信息处理单元b，分别与汉语拼音编程单元a、信号检测单元d和执行单元c连接。

汉语拼音编程单元a，用于输入汉语拼音指令；信号检测单元d，用于采集外部信号；信息处理单元b，用于接收外部信号和汉语拼音指令，并处理外部信号和汉语拼音指令，向执行单元c发送控制指令；执行单元c，用于执行信息处理单元b发送的控制指令。

信息处理单元b采用stm32f407vet6芯片或者stm32f103c8t6为主控芯片，但本发明不限于stm32f407vet6芯片和stm32f103c8t6，存储器可为w25q64v，但不限于w25q64v。

本发明的信号检测单元d采集的外部信号，或者汉语拼音指令的传输，或者控制指令的发送采用无线通信的方式；更为具体地说，无线通信采用收发一体的nrf2401芯片，但本发明不限于nrf2401芯片。

汉语拼音编程单元a，包括：显示子单元a4，复位子单元a2、汉语拼音指令的下载子单元a1和汉语拼音输出单元a3；显示子单元a4，用于显示汉语拼音指令；复位子单元a2，用于复位汉语拼音编程单元a；下载子单元a1，用于将汉语拼音指令下载到信息处理单元b；汉语拼音输出单元a3，用于输入汉语拼音指令。

检测单元c，包括：红外传感检测子单元、声音信号检测子单元和信息处理单元启动子单元；红外传感检测子单元，用于辨别光线明暗和距离测算；声音信号检测子单元，用于声音检测，并把声音信号转换为电信号；信息处理单元启动子单元，用于控制信息处理单元b的开启和关闭。具体地说，红外传感检测子单元，为ir传感器，主要用于辨别明暗和测算距离。将ir传感器与信息处理单元b相连，判断其输出信号，根据电平的高低判断外界是否有光信号；声音信号检测子单元，为传感器mic，传感器mic能把接收到的声音转换为电子信号的设备，传感器mic对声音信号进行采集，传感器mic上的电路将声音信号转化为可识别的模拟信号，信息处理单元b通过adc模块对模拟信号进行转换，并通过该值大小来判断声音的大小；信息处理单元启动子单元最简单的实现方式就是按键，信息处理单元b可以检测按键是否按下，按键装置自带上拉电阻，按键没有按下时为高电平，按下为低电平。

执行单元c，包括：执行显示子单元c1和电机子单元c2；执行显示子单元c1，用于显示信息处理单元b发出的显示控制指令；电机子单元c2，用于执行信息处理单元b发出的电机控制指令。具体地说，电机子单元c2为直流电机或交流电机的一种或几种，执行显示子单元c1为led指示灯，本发明不对执行显示子单元c1和电机子单元c2的类型进行限制。更为具体地说，信息处理单元b通过电机驱动芯片(如，l298p芯片)驱动直流电动机，利用占空比进行调速，控制相对比较简单。

下载子单元a1，利用usb电路传输汉语拼音指令。

显示子单元a4，采用背光显示图形的点阵显示器。具体地说，显示子单元a4采用型号为lcm19264的点阵显示器，点阵数为192×64，全屏幕点阵，可以显示自定义字符和图形，本发明不对显示子单元a4的类型作限制。

一种适合儿童的汉语拼音编程系统，还包括：电源e，电源e用于给信息处理单元b供电。

汉语拼音编程单元a具有主机usb电路，下载子单元a1为usb电路，usb接口包含数据传输用的d+和d-和基础电源的vcc和gnd四个引脚，usb协议通过差分信号对数据进行传输。usb主机的d+和d-各接一个接地电阻，大小为15ω，如果没有usb从机设备插入，两根信号线均保持低电平。usb从机时分为两种，高速usb和低速usb，两种速度的电路也有所不同，高速usb和低速usb设备分别在d+和d-两个引脚上分别接一个上拉电阻，大小为1.5k，汉语拼音编程单元a和信息处理单元b相连后，即可根据信号引脚上电平信号来判断从机是高速设备还是低速设备。stm32f407ve芯片内部有两个全速的usbotgfs。同时带有usbotghs，但是需要在phy芯片配合下才能实现。stm32f407ve的usbotgfs由于自带dpr控制器，所以不仅可以作主机，也可以充当usb从设备，其功能符合国际usb2.0标准。

信息处理单元b通过rj12接口或nrf2401与执行单元c和信号检测单元d连接。具体地，信息处理单元b的输入电路由4个rj12接口组成。检测单元d具有输入电路，可搭配使用的输入设备有开关，声音传感器，光敏传感器等。输出接口同样由4个rj12接口组成，驱动电路则是两个smd贴片封装的l298p组成，每个l298p内部实际上就是四个mos管构成的h桥，通过控制四个mos管的导通和截止。vss和vs接不同的电源，前者接数字电路的电源，后者接驱动电路的电源，这样可以防止电机产生的脉冲对单片机电路产生干扰。通过in1-in4的标准ttl信号控制电机转速，一个l298p控制可以控制两个电机。c2c4.c3c5是四个去耦电容，可以防止电路产生震荡。

为了使本领域人员，更了解本发明的实现方式，本发明给出一些动作命令、时间指令、判断指令和循环指令，上述动作命令、时间指令、判断指令和循环指令均通过汉语拼音指令进行实现，所述汉语拼音指令通过信息处理单元b的处理，转换为程序可运行的指令。

动作命令的汉语拼音指令，主要包括：前进(qianjin)，后退(houtui)，左转(zuozhuan)，右转(youzhuan)，停止(tingzhi)；电机1正传(dianji1zhengzhuan)，电机2正传(dianji2zhengzhuan)，电机3正传(dianji3zhengzhuan)，电机4正传(dianji4zhengzhuan)，电机1反转(dianji1fanzhuan)，电机2反转(dianji1fanzhuan)，电机3反转(dianji1fanzhuan)，电机4反转(dianji1fanzhuan)，电机1停转(dianji1tingzhuan)，电机2停转(dianji2tingzhuan)，电机3停转(dianji3tingzhuan)，电机4停转(dianji4tingzhuan)，打开1号(dakai1hao)，打开2号(dakai2hao)，打开3号(dakai3hao)，打开4号)dakai4hao)，关闭1号(guanbi11ao)，关闭2号(guanbi2hao)，关闭3号(guanbi3hao)，关闭4号(guanbi4hao)。

时间指令的汉语拼音指令，主要包括：延时0.1秒(yanshi0.1miao)，延时0.2秒(yanshi0.2miao)，延时0.5秒(yanshi0.5miao)，延时1秒(yanshi1miao)，延时2秒(yanshi2miao)，延时5秒(yanshi5miao)。

判断指令的汉语拼音指令，主要包括：如果输入口1有信号(ruguoshurukou1youxinhao)，如果输入口2有信号(ruguoshurukou2youxinhao)，如果输入口3有信号(ruguoshurukou3youxinhao)，如果输入口4有信号(ruguoshurukou4youxinhao)，如果输入口1无信号(ruguoshurukou1wuxinhao)，如果输入口2无信号(ruguoshurukou2wuxinhao)，如果输入口3无信号(ruguoshurukou3wuxinhao)，如果输入口4无信号(ruguoshurukou4wuxinhao)。

循环指令的汉语拼音指令，主要包括：循环起点(xunhuanqidian)，循环终点(xunhuanzhongdian)。

结合图1，对本发明的实用过程进行简单描述：

汉语拼音编程单元a上电后，汉语拼音编程单元a开始实时检测汉语拼音输出单元a3所输入的汉语拼音指令，检测到汉语拼音输出单元a3所输入的汉语拼音指令后，显示子单元a4显示汉语拼音指，如果有语法错误就显示语法错误，通过复位子单元a2进行复位；若没有没错误，则通过下载子单元a1存入eeprom或者直接下载到信息处理单元b中。信息处理单元b上电后，信号检测单元d(如，ir传感器，mic传感器)检测到的外部信号通过rj12接口或nrf2401传输给信息处理单元b。信息处理单元b处理外部信号和汉语拼音指令，向执行单元c(如，dc电机或led)发送控制指令，执行单元c动作，完成相应的控制。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。