高职院校C语言教学辅助系统设计构思

黄鑫

摘要：随着信息科技的飞速发展，智能化设备进入生活的步伐，单片机的应用逐步变得越来越重要，而单片机的应用离不开程序设计编程语言，C语言是现在较为广泛使用的一种编程语言，利用C语言可以开发出功能比较强大的软件，目前教学用嵌入式机器人几乎应用于所有高校C语言教学之中，如何能够让学生在嵌入式机器人中熟练、正确地运用C语言开发出高质量的应用程序，成为目前教育界和工程领域迫切需要解决的问题，已经引起教育部门和社会的广泛重视。

关键词：嵌入式编程；交互式；机器人

目前高职院校教学所使用的C语言教材，实验器材等都是采用理论教学，上机实验的方式进行，学生的学习积极性低。为解决此类现象，提高学生对C语言理论基础知识的学习兴趣，设想一种实验设备，通过学生在实验的过程中逐步掌握理论基础知识，目前比較流行的是机器人，因此采用机器人作为实验器材，在机器人平台上研究适应于C语言教学的交互式编程系统。教学辅助系统可以为C语言提供良好的学习环境，提高学生对C语言编程的兴趣，从而使学生能快速、牢固的掌握C语言程序设计的知识。

一、系统整体设计思想

此系统结合机器人硬件设备，针对职业学校学生的特点，总体布局采用所见即所得的方式，我们小组讨论采取3级结构框架。第一级结构为硬件连接，即针对现有的机器人设备，将机器人主控板的示意图作为第一级界面，在此示意图上芯片的各种接口和硬件一一对应，可将机器人的各种外设连接在示意图上。考虑到机器人的外设较多，有输入、输出多种模块，输入部分为传感器类，传感器基本分两类，一类为数字传感器，一类为模拟传感器；输出部分为电机，所以界面采用直流电机、数字传感器和模拟传感器三个部分。点击某个部分可选择主控板示意图界面上的某类芯片接口，此合适的相应类的芯片接口为红色，提示用户此类接口为优先推荐接口。连接好相应的接口及传感器后，在第二级界面就出现相应的模块操作界面，即必须在第一级界面安装好相应的机器人硬件设备才能产生第二级的模块操作界面。在操作界面上采用各种图标点击方式进行流程图的设计，到此我们只完成了可实现流程图图标的操作，然而要完成C语言教学和驱动机器人的运动，必须要有相关的结构语言支撑，这点就比较困难了，经过长时间的讨论，我们决定采用C语言流程图的图标来代替程序结构，底层和结构函数进行链接，各种条件利用变量进行选择的方式来完成。第二层结构就是重中之重的了，因为这套系统是针对C语言教学开发的，所以重点在C语言教学上，也就是说必须将C语言的源代码显示出来，我们小组做了很多实验，最后采用底层做好函数，图标进行链接，将C语言的源代码反显示出来，函数采用头文件的方式给固化到软件的初始化中，后面只需要调用即可，考虑到生动性更好一点，我们做了一个以前完全没有的设想，在第二级界面中增加，流程图反C语言，C语言反流程图的双向编译功能。第三层结构为编译界面，此结构需要和主控板所用单片机做通讯程序，主要置于底层。

二、系统总体结构

根据系统整体设计思想，拟利用三层结构界面进行研究，第一层结构为硬件连接结构，此结构为上层结构，尤为重要，在此结构上进行了相关操作才能在下面的结构中用相应的功能。第一层结构需要和选配的机器人主控制器配合使用，需要根据选配的机器人主控板画出示意图，做好底层代码编译链接。第二层结构为程序和流程图交互式编程界面，在此结构上可以对已在第一层结构中连接的硬件进行各种检测和控制操作，交互式在第二层结构中产生。第三层结构为编译界面，此结构需要和主控板所用单片机做通讯程序，主要置于底层。系统总体结构如图1-1所示。

第一层结构是第二层结构的基础，所有的操作都必须完成第一层结构的安装连接才能进入第二层结构并使用相应的功能，所以第一层结构的搭建最为重要。

第二层结构是界面软件编程设计，变量的定义和C语言的交互部分都是采用底层函数方式来完成，在软件中只做相应的链接和显示，实现流程图和C语言的程序交互式编程。

第三层结构是编译和下传设计，编译部分考虑了语法检查和提示功能，当需要编译时，先进行程序的语法检查，采用顺序查询的方式进行，利用相应的代码进行查询数据库中的语法规则，符合语法规则的不进行提示，如果不符合语法规则，则进行提示出错信息，并指示错误位置和语法缺省项，此时用户可以根据提示进行修改，当所有的语法都通过检查并正确就进行编译，生成下载代码文件。利用USB口，通讯程序将生成的代码文件下传到机器人中。

三、小结

本论文研究了高职院校C语言教学辅助系统的总体设计构思，其中包括系统整体设计思想、系统总体结构及功能流程。此系统采用项目方式总体布局设计，在实现硬件连接的基础上做相应链接方式，达到硬件链接和流程图模块实时对应；采用流程图和C语言交互式编译过程，C语言采用模块化语言设计，双方可进行交互操作。学生能够利用C语言编程完成机器人的各种项目，用流程图设计与编写适合于机器人运行的C语言应用程序，实现C语言和流程图一一对应的编程方式，直观、形象、生动的对C语言的基本语法进行学习。因此，在机器人设备上开发适合于学生学习C语言的教学辅助系统，可以为C语言提供良好的学习环境，提高学生对C语言编程的兴趣，从而提高教学质量，为实现嵌入式C语言的应用，提供了有力的支撑。