听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统的制作方法
专利名称：听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学设备，特别是涉及一种听障学生学习计算机程序设计 语言的仿真教学系统。
背景技术：
程序设计语言是高校计算机专业的专业基础课，在长期的教学过程已形成 了完整的教学体系，教学教材和培养目标。但由于听障大学生大多是在聋校独立 的教育体系中接受教育，未实行全纳教育。由于自身的生理缺陷，他们长于形象 思维，弱于逻辑思维，这一现状给听障生学习先进的计算机编程技术带来了很大 困难。同时，也给高校的计算机从事程序设计教学的教师提出了一个新的课题， 如何针对听障学生进行计算机程序设计语言教学，并使听障学生学有所获。经过 我们多年的教学实践，我们摸索到一些有效的途径，针对听障生的知识接受特点， 在教学中着重采用"任务驱动"教学法，通过给学生以直观展示实例同时进行程 序设计思想及语法的教学，强调让学生在密切联系学习、生活和社会实际的有意 义的"任务"情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能、形成能力。因此， 亟需研发一种适用于高等院校听障大学生使用的计算机多语言教学仿真教学设 备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种听障学生学习计算 机程序设计语言的仿真教学系统。
为实现上述目的，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系 统包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或 通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器 人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充
电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接 驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路、 和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管 和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配 有同步发光指示灯。其中车型机器人和六脚爬虫机器人优选天津派尔博科技发展 有限公司生产的商品机器人。如此设计，车型机器人或六脚爬虫机器人可进行实 时同步运行，方便听障学生对照观察上位机和下位机，非常有利于提高学习效果。 下位机易于改制，直观性强，显示内容有1):行走；2):方向选择；3):循环； 4):自定义图形代码显示(可多种选择)，显示内容更多。显示面板采用双控制 器结构，与上位机并行连接，根据上位机仿真的结果，上位机将显示指令传送到
双控制器中，控制器(M48T)用于面板电路的监控，判断系统工作是否正常， 控制器ATMEGA16完成屏幕仿真图形的LED和数码管实时显示。显示图形可用 数字代码和LED指示进行判别。同时设置随机教学电路故障点，听障学生可根 据运行显示，自行查找故障。其能根据听障学生直观性强，有一定的动手能力的 特点。使听障学生学会利用该仿真硬件，进行计算机软件编程的学习，同时学会 排查硬件故障。车型机器人或六脚爬虫机器人可与下位机同步运行，同步演示设 计程序，能更进一步提高教学效率和质量。下位机的输出输入配有同步发光指示 灯则方便理解传输过程和传输原理。其具有直观性强，仿真性好，有利于提高学 生动手能力，多种形式的演示设备同步演示，能大幅度提高教学效率和质量的优 点。
作为优化，所述六脚爬虫机器人配有用于寻轨和避障的近距离探测传感器、 温湿度采集模块及温湿度传感器和三维加速模块；计算机、板卡检测控制器和主 控制器还连接有用于手动设置仿真条件及故障点的手动输入装置。如此设计，近 距离探测传感器可用于避障。温湿度采集模块及温湿度传感器可用于感知环境。 三维加速模块可用于加速度测量。可用上位计算机通过蓝牙发送命令，六脚爬虫 机器人釆集自身加速度值后，通过蓝牙传送回上位机。手动输入装置用于设置仿 真条件及故障点，下位机根据输入信号，给出仿真要求，显示仿真状态或故障代 码。
作为优化，六脚爬虫机器人为并列配置的两台，并且都配有用于相互之间 通信的蓝牙模块或红外发射接收模块；所述近距离探测传感器是PTEOB型配有
吸光片的反射式光电传感器。如此设计，前者，可以实现两只六脚爬虫机器人之 间的通信。后者，结构简单，寻轨和避障性能好。
作为优化，六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连的传 感器信号交换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一步连接充电电池。 如此设计，可实现如下功能轨迹记录、左右跟踪、加速度测量与传输、温湿度 采集和两只并行机之间的通信。另外，还方便扩展功能。
作为优化，下位机配有电源稳压、保护电路，弱电指示电路，4个输入4个 输出I/O接口 ， 2个直流电机PWM调速控制接口 ，采用AVR单片机MEGA46 作为主控制器。如此设计，结构简单，性能可靠。
作为优化，所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景和工 作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器人仿真子 系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置子系统、代码编译子系统 和数据管理子系统的计算机。如此设计，性能可靠，可操作性强。具有C程序编 辑环境、C语法检查、代码与流程图转换、仿真、机器人配置、场地配置、下载 到硬件等功能。使学生在对机器人的C程序仿真控制中能够较好的学习C语言。可 将C语言知识由浅入深分解为基本概念、语法、控制结构、函数和程序不同的层 次；对各层次以不同的特点进行分别处理。在应用环境中选择一个由C程序控制 的机器人。其中机器人具有部分感知环境物体的能力和自主行为，环境具有障碍 物、指示标志等物体。
作为优化，所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换子系统、语法分 析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置 子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器 人仿真子系统又依次相连。如此设计，结构合理，性能可靠。
本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统能实现如下功 能1、图形化的代码编辑界面；2、对C代码的语法检查；3、机器人在场地中运
动的仿真；4、场地和机器人的配置编辑；5、代码编译和下载。6、具有扩接其
他语言的软件接口。
本发明的意义在于创造了一种适用于听障人计算机语言学习的一种新的
教学模式，通过仿真教学平台中的虚拟机器人及虚拟环境，可脱离硬件环境的束 缚进行语言编程及调试，在语言编程的同时可实现流程图与指令间的交互，同时
观看编程效果。提高了听障人大学生学习计算机语言的兴趣和学习质量，建立了 一种新的适用于听障人群，学习现代技术的新方法，使他们用现代的技术手段掌 握现代化科学技术。有助于实现教育平等、社会平等的社会的理念；根据智力多 元化的理论，建立新的课程体系，探索新型的教学法，培养和提高听障人的学习 能力和创新及实践能力；使听障人在知识学习的过程中信息的交流和沟通中变得 相对容易。能为特殊教育学这门学科采用仿真教学这一新的教育模式奠定基础。 采用上述技术方案后，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教 学系统具有直观性强，仿真性好，有利于提高学生动手能力，多种形式的演示设 备同步演示，能显著提高教学效率和质量的优点。
图1是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统的电路原
理图2是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中下位机 部份的外观示意图3是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中八大子 系统的配置结构示意图4是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中代码编 译子系统的流程原理图5是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中语法分 析子系统的流程原理图6是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中代码流 程图转换子系统的流程原理图7是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中机器人 仿真子系统的流程原理图8是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中场地配 置子系统的流程原理图9是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中机器人 配置子系统的流程原理图10是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中编译下
载子系统的流程原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例作更进一步说明
如图l-2所示，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统包 括一台作为上位机的计算机1和下位机，下位机包括并行连接计算机1的M48T 型板卡检测控制器2和ATMEGA16型主控制器3;主控制器3再进一步连接驱 动数码实时显示管41和LED的显示控制电路4、配有多个按键51的键入控制 电路5、和驱动循环显示灯61的电机控制电路6;板卡检测控制器2再连接驱动 数码实时显示管41和LED的显示控制电路4及配有多个按键的键入控制电路5。 下位机还包括电源7和下载接口 8，计算机1通过数据线连接下位机的下载接口 8。；计算机l、板卡检测控制器2和主控制器3还连接有用于手动设置仿真条件 及故障点的手动输入装置9。
另外，上述实施例中的听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统 还可还通过串口线或通过蓝牙通信机构连接车型机器人或六脚爬虫机器人。六脚 爬虫机器人配有近距离探测传感器、温湿度采集模块及温湿度传感器、三维加速 模块。六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连的传感器信号交 换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一歩连接充电电池。
再者，上述六脚爬虫机器人还可以为并列配置的两台，并且都配有用于相 互之间通信的蓝牙模块或红外发射接收模块。
如图3所示，所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景 和工作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器人仿 真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置子系统、代码编译子 系统和数据管理子系统的计算机。所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换 子系统、语法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子 系统、场地配置子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分 析子系统、机器人仿真子系统又依次相连。
下面对上述各子系统，进一步做如下说明
如图4所示，代码编辑子系统提供代码编辑功能。使用字符编辑控件对 象与用户交互。将用户的键盘输入字符在视图中显示，对字符进行复制、查找、
剪切等操作，将代码保存文件。
如图5所示，语法分析子系统用于完成代码的语法分析任务。将C语言程序读 入子系统，对之进行词法分析、语法分析产生语法分析树。该语法分析树采用树 的数据结构进行表示。
如图6所示，代码流程图转换子系统用于完成代码与流程图的相互转换功 能。在从代码到流程图的转换功能中，将代码进行语法分析产生控制结构关系， 将之转化为流程图。再从流程图到代码的转换功能中，将流程图的控制结构转化 为C语言的控制结构，对控制语句进行C语言的语句，最终生成代码。
如图7所示，机器人仿真子系统用于实现C程序控制的机器人在不同场景 中运动仿真。首先读入场景配置信息、机器人配置信息和C语言控制信息；然后 确定时钟频率；在每一周期中，实时计算机器人的状态信息，由C语言的控制信 息确定机器人的动作，并通过平面图像模拟出机器人的运动。
数据管理子系统用于完成软件运行中所需数据信息的维护。对场地中的对 象进行建模、机器人的传感器对象进行建模、对代码、语法树、语义树、流程图 的表示进行建模。完成对这些对象的创建、修改和存储等功能。与其它子系统均 有信息交互。
如图8所示，场地配置子系统用于完成场地物体的布置。通过图形化的界 面，由用户在界面上通过拖拽的方式布置物体。将布置好的场景由相应的数据结 构表示，并保存到文件中。
如图9所示，机器人配置子系统用于完成机器人传感器的布置。通过图形 化的界面，由用户在界面上通过拖拽的方式布置传感器。将布置好的机器人配置 由相应的数据结构表示，并保存到文件中。
如图10所示，编译下载子系统用于完成C程序的编译和下载功能。编译功 能是将C程序编译为可执行的文件。下载功能是将可执行文件下载到机器人中。
本系统能实现如下功能1、图形化的代码编辑界面；2、对C代码的语法检 査；3、机器人在场地中运动的仿真；4、场地和机器人的配置编辑；5、代码编 译和下载。6、具有扩接其他语言的软件接口。
权利要求
1.一种听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统，其特征在于包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路、和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配有同步发光指示灯。
2. 根据权利要求1所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于所述六脚爬虫机器人配有用于寻轨和避障的近距离探测传 感器、温湿度采集模块及温湿度传感器和三维加速模块；计算机、板卡检测 控制器和主控制器还连接有用于手动设置仿真条件及故障点的手动输入装 置。
3. 根据权利要求2所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于六脚爬虫机器人为并列配置的两台，并且都配有用于相互 之间通信的蓝牙模块或红外发射接收模块；所述近距离探测传感器是PTEOB 型配有吸光片的反射式光电传感器。
4. 根据权利要求2所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连 的传感器信号交换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一步连接充 电电池。
5. 根据权利要求1所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于下位机配有电源稳压、保护电路，弱电指示电路，4个输 入4个输出I/0接口， 2个直流电机PWM调速控制接口，采用AVR单片机 MEGA46作为主控制器。
6. 根据权利要求1或2或3或4或5所述听障学生学习计算机程序设 计语言的仿真教学系统，其特征在于所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景和工作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语 法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、 场地配置子系统、代码编译子系统和数据管理子系统的计算机。
7.根据权利要求6所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换子系统、语 法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、 场地配置子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分析 子系统、机器人仿真子系统又依次相连。
全文摘要
本发明涉及一种听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统，其包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配有同步发光指示灯。其具有直观性强，仿真性好，有利于提高学生动手能力，多种形式的演示设备同步演示，能显著提高教学效率和质量的优点。
文档编号G09B25/02GK101188070SQ20071018764
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者刘文红, 姚登峰, 妍 李, 李启隆, 毛世春, 王玉东, 韩玉敏, 敏 黄 申请人:北京联合大学
技术领域：
本发明涉及一种教学设备，特别是涉及一种听障学生学习计算机程序设计 语言的仿真教学系统。
背景技术：
程序设计语言是高校计算机专业的专业基础课，在长期的教学过程已形成 了完整的教学体系，教学教材和培养目标。但由于听障大学生大多是在聋校独立 的教育体系中接受教育，未实行全纳教育。由于自身的生理缺陷，他们长于形象 思维，弱于逻辑思维，这一现状给听障生学习先进的计算机编程技术带来了很大 困难。同时，也给高校的计算机从事程序设计教学的教师提出了一个新的课题， 如何针对听障学生进行计算机程序设计语言教学，并使听障学生学有所获。经过 我们多年的教学实践，我们摸索到一些有效的途径，针对听障生的知识接受特点， 在教学中着重采用"任务驱动"教学法，通过给学生以直观展示实例同时进行程 序设计思想及语法的教学，强调让学生在密切联系学习、生活和社会实际的有意 义的"任务"情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能、形成能力。因此， 亟需研发一种适用于高等院校听障大学生使用的计算机多语言教学仿真教学设 备。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种听障学生学习计算 机程序设计语言的仿真教学系统。
为实现上述目的，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系 统包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或 通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器 人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充
电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接 驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路、 和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管 和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配 有同步发光指示灯。其中车型机器人和六脚爬虫机器人优选天津派尔博科技发展 有限公司生产的商品机器人。如此设计，车型机器人或六脚爬虫机器人可进行实 时同步运行，方便听障学生对照观察上位机和下位机，非常有利于提高学习效果。 下位机易于改制，直观性强，显示内容有1):行走；2):方向选择；3):循环； 4):自定义图形代码显示(可多种选择)，显示内容更多。显示面板采用双控制 器结构，与上位机并行连接，根据上位机仿真的结果，上位机将显示指令传送到
双控制器中，控制器(M48T)用于面板电路的监控，判断系统工作是否正常， 控制器ATMEGA16完成屏幕仿真图形的LED和数码管实时显示。显示图形可用 数字代码和LED指示进行判别。同时设置随机教学电路故障点，听障学生可根 据运行显示，自行查找故障。其能根据听障学生直观性强，有一定的动手能力的 特点。使听障学生学会利用该仿真硬件，进行计算机软件编程的学习，同时学会 排查硬件故障。车型机器人或六脚爬虫机器人可与下位机同步运行，同步演示设 计程序，能更进一步提高教学效率和质量。下位机的输出输入配有同步发光指示 灯则方便理解传输过程和传输原理。其具有直观性强，仿真性好，有利于提高学 生动手能力，多种形式的演示设备同步演示，能大幅度提高教学效率和质量的优 点。
作为优化，所述六脚爬虫机器人配有用于寻轨和避障的近距离探测传感器、 温湿度采集模块及温湿度传感器和三维加速模块；计算机、板卡检测控制器和主 控制器还连接有用于手动设置仿真条件及故障点的手动输入装置。如此设计，近 距离探测传感器可用于避障。温湿度采集模块及温湿度传感器可用于感知环境。 三维加速模块可用于加速度测量。可用上位计算机通过蓝牙发送命令，六脚爬虫 机器人釆集自身加速度值后，通过蓝牙传送回上位机。手动输入装置用于设置仿 真条件及故障点，下位机根据输入信号，给出仿真要求，显示仿真状态或故障代 码。
作为优化，六脚爬虫机器人为并列配置的两台，并且都配有用于相互之间 通信的蓝牙模块或红外发射接收模块；所述近距离探测传感器是PTEOB型配有
吸光片的反射式光电传感器。如此设计，前者，可以实现两只六脚爬虫机器人之 间的通信。后者，结构简单，寻轨和避障性能好。
作为优化，六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连的传 感器信号交换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一步连接充电电池。 如此设计，可实现如下功能轨迹记录、左右跟踪、加速度测量与传输、温湿度 采集和两只并行机之间的通信。另外，还方便扩展功能。
作为优化，下位机配有电源稳压、保护电路，弱电指示电路，4个输入4个 输出I/O接口 ， 2个直流电机PWM调速控制接口 ，采用AVR单片机MEGA46 作为主控制器。如此设计，结构简单，性能可靠。
作为优化，所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景和工 作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器人仿真子 系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置子系统、代码编译子系统 和数据管理子系统的计算机。如此设计，性能可靠，可操作性强。具有C程序编 辑环境、C语法检查、代码与流程图转换、仿真、机器人配置、场地配置、下载 到硬件等功能。使学生在对机器人的C程序仿真控制中能够较好的学习C语言。可 将C语言知识由浅入深分解为基本概念、语法、控制结构、函数和程序不同的层 次；对各层次以不同的特点进行分别处理。在应用环境中选择一个由C程序控制 的机器人。其中机器人具有部分感知环境物体的能力和自主行为，环境具有障碍 物、指示标志等物体。
作为优化，所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换子系统、语法分 析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置 子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器 人仿真子系统又依次相连。如此设计，结构合理，性能可靠。
本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统能实现如下功 能1、图形化的代码编辑界面；2、对C代码的语法检查；3、机器人在场地中运
动的仿真；4、场地和机器人的配置编辑；5、代码编译和下载。6、具有扩接其
他语言的软件接口。
本发明的意义在于创造了一种适用于听障人计算机语言学习的一种新的
教学模式，通过仿真教学平台中的虚拟机器人及虚拟环境，可脱离硬件环境的束 缚进行语言编程及调试，在语言编程的同时可实现流程图与指令间的交互，同时
观看编程效果。提高了听障人大学生学习计算机语言的兴趣和学习质量，建立了 一种新的适用于听障人群，学习现代技术的新方法，使他们用现代的技术手段掌 握现代化科学技术。有助于实现教育平等、社会平等的社会的理念；根据智力多 元化的理论，建立新的课程体系，探索新型的教学法，培养和提高听障人的学习 能力和创新及实践能力；使听障人在知识学习的过程中信息的交流和沟通中变得 相对容易。能为特殊教育学这门学科采用仿真教学这一新的教育模式奠定基础。 采用上述技术方案后，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教 学系统具有直观性强，仿真性好，有利于提高学生动手能力，多种形式的演示设 备同步演示，能显著提高教学效率和质量的优点。
图1是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统的电路原
理图2是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中下位机 部份的外观示意图3是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中八大子 系统的配置结构示意图4是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中代码编 译子系统的流程原理图5是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中语法分 析子系统的流程原理图6是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中代码流 程图转换子系统的流程原理图7是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中机器人 仿真子系统的流程原理图8是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中场地配 置子系统的流程原理图9是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中机器人 配置子系统的流程原理图10是本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统中编译下
载子系统的流程原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例作更进一步说明
如图l-2所示，本发明听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统包 括一台作为上位机的计算机1和下位机，下位机包括并行连接计算机1的M48T 型板卡检测控制器2和ATMEGA16型主控制器3;主控制器3再进一步连接驱 动数码实时显示管41和LED的显示控制电路4、配有多个按键51的键入控制 电路5、和驱动循环显示灯61的电机控制电路6;板卡检测控制器2再连接驱动 数码实时显示管41和LED的显示控制电路4及配有多个按键的键入控制电路5。 下位机还包括电源7和下载接口 8，计算机1通过数据线连接下位机的下载接口 8。；计算机l、板卡检测控制器2和主控制器3还连接有用于手动设置仿真条件 及故障点的手动输入装置9。
另外，上述实施例中的听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统 还可还通过串口线或通过蓝牙通信机构连接车型机器人或六脚爬虫机器人。六脚 爬虫机器人配有近距离探测传感器、温湿度采集模块及温湿度传感器、三维加速 模块。六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连的传感器信号交 换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一歩连接充电电池。
再者，上述六脚爬虫机器人还可以为并列配置的两台，并且都配有用于相 互之间通信的蓝牙模块或红外发射接收模块。
如图3所示，所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景 和工作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语法分析子系统、机器人仿 真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、场地配置子系统、代码编译子 系统和数据管理子系统的计算机。所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换 子系统、语法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子 系统、场地配置子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分 析子系统、机器人仿真子系统又依次相连。
下面对上述各子系统，进一步做如下说明
如图4所示，代码编辑子系统提供代码编辑功能。使用字符编辑控件对 象与用户交互。将用户的键盘输入字符在视图中显示，对字符进行复制、查找、
剪切等操作，将代码保存文件。
如图5所示，语法分析子系统用于完成代码的语法分析任务。将C语言程序读 入子系统，对之进行词法分析、语法分析产生语法分析树。该语法分析树采用树 的数据结构进行表示。
如图6所示，代码流程图转换子系统用于完成代码与流程图的相互转换功 能。在从代码到流程图的转换功能中，将代码进行语法分析产生控制结构关系， 将之转化为流程图。再从流程图到代码的转换功能中，将流程图的控制结构转化 为C语言的控制结构，对控制语句进行C语言的语句，最终生成代码。
如图7所示，机器人仿真子系统用于实现C程序控制的机器人在不同场景 中运动仿真。首先读入场景配置信息、机器人配置信息和C语言控制信息；然后 确定时钟频率；在每一周期中，实时计算机器人的状态信息，由C语言的控制信 息确定机器人的动作，并通过平面图像模拟出机器人的运动。
数据管理子系统用于完成软件运行中所需数据信息的维护。对场地中的对 象进行建模、机器人的传感器对象进行建模、对代码、语法树、语义树、流程图 的表示进行建模。完成对这些对象的创建、修改和存储等功能。与其它子系统均 有信息交互。
如图8所示，场地配置子系统用于完成场地物体的布置。通过图形化的界 面，由用户在界面上通过拖拽的方式布置物体。将布置好的场景由相应的数据结 构表示，并保存到文件中。
如图9所示，机器人配置子系统用于完成机器人传感器的布置。通过图形 化的界面，由用户在界面上通过拖拽的方式布置传感器。将布置好的机器人配置 由相应的数据结构表示，并保存到文件中。
如图10所示，编译下载子系统用于完成C程序的编译和下载功能。编译功 能是将C程序编译为可执行的文件。下载功能是将可执行文件下载到机器人中。
本系统能实现如下功能1、图形化的代码编辑界面；2、对C代码的语法检 査；3、机器人在场地中运动的仿真；4、场地和机器人的配置编辑；5、代码编 译和下载。6、具有扩接其他语言的软件接口。
权利要求
1.一种听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统，其特征在于包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路、和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配有同步发光指示灯。
2. 根据权利要求1所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于所述六脚爬虫机器人配有用于寻轨和避障的近距离探测传 感器、温湿度采集模块及温湿度传感器和三维加速模块；计算机、板卡检测 控制器和主控制器还连接有用于手动设置仿真条件及故障点的手动输入装 置。
3. 根据权利要求2所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于六脚爬虫机器人为并列配置的两台，并且都配有用于相互 之间通信的蓝牙模块或红外发射接收模块；所述近距离探测传感器是PTEOB 型配有吸光片的反射式光电传感器。
4. 根据权利要求2所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于六脚爬虫机器人的控制器主板包括两个单片机和与之相连 的传感器信号交换电路、电源电路和声光指示电路，电源电路进一步连接充 电电池。
5. 根据权利要求1所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于下位机配有电源稳压、保护电路，弱电指示电路，4个输 入4个输出I/0接口， 2个直流电机PWM调速控制接口，采用AVR单片机 MEGA46作为主控制器。
6. 根据权利要求1或2或3或4或5所述听障学生学习计算机程序设 计语言的仿真教学系统，其特征在于所述计算机是可在计算机屏幕上用虚拟机器人进行工作场景和工作效果仿真的，安装有代码流程图转换子系统、语 法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、 场地配置子系统、代码编译子系统和数据管理子系统的计算机。
7.根据权利要求6所述听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学 系统，其特征在于所述数据管理子系统分别连接代码流程图转换子系统、语 法分析子系统、机器人仿真子系统、编译下载子系统、机器人配置子系统、 场地配置子系统和代码编译子系统；其中代码流程图转换子系统、语法分析 子系统、机器人仿真子系统又依次相连。
全文摘要
本发明涉及一种听障学生学习计算机程序设计语言的仿真教学系统，其包括一台作为上位机的计算机和通过数据线与之相连的下位机，通过串口线或通过蓝牙通信机构与之相连的车型机器人或六脚爬虫机器人；下位机由车型机器人或六脚爬虫机器人拆开后，再按原接线方式安装在一个平面上而成；或包括充电电池，并行连接计算机的板卡检测控制器和主控制器；主控制器再进一步连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路、配有多个按键的键入控制电路和驱动循环显示灯的电机控制电路；板卡检测控制器再连接驱动数码实时显示管和LED的显示控制电路及配有多个按键的键入控制电路；下位机的输出输入配有同步发光指示灯。其具有直观性强，仿真性好，有利于提高学生动手能力，多种形式的演示设备同步演示，能显著提高教学效率和质量的优点。
文档编号G09B25/02GK101188070SQ20071018764
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者刘文红, 姚登峰, 妍 李, 李启隆, 毛世春, 王玉东, 韩玉敏, 敏 黄 申请人:北京联合大学
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