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具有自动识别功能的黑板擦
罗良垒安立华谭智薛金冉
（东北林业大学工程技术学院，黑龙江哈尔滨150040）
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摘要：设计了一种由单片机(STC12C5616AD)控制的智能黑板擦，能自动识别粉尘位置，自由移动，并在擦出后自动收集粉尘。该黑板擦由粉尘传感器、采集电路、四轮驱动机构、单片机(STC12C5616AD)、吸尘装置等部分构成，其特征是：利用粉尘传感器实现定位；利用电机正反转原理控制板擦的上下左右的移动；利用磁材、自动控制擦除装置与黑板的接触与分离，实现随时随意擦除的功能；利用负压原理实现粉尘的集中处理
关键词：自动智能；黑板擦；粉尘传感器；单片机(STC12C5616AD)；硅材
Abstract: A intelligent eraser that is controlled by 8051 singlechip,and it can automatically identify the location of dust and move freely,and collect dust after wiping automatically.The eraser is made of the dust sensor,acquisition circuit,fourwheeldrive mechanism, 8051 singlechip, vacuum devices etc.lts characteristics are that utilizing dust sensor to achieve positioning;Utilizing motor reversing princi-ple to achieve moving up and down on the blackboard;Utilizing magnet, automatic controlled device to realize the contact and the sepa-ration between blackboard and eraser and achieve erase function at any random;utilizing the principle of vacuum to centralize dust.
Key words: Automatic intelligence;Blackboard eraserdust sensor;Singlechip(STC12C5616AD);Magnet
研究表明，携除粉笔字迹时产生的粉笔东不但对师生的健建康有严重的不良作用，对环境也会造成不小的污染，同时也是对资源的一种浪费。目前大多数学校使用的仍是由塑料外壳粘上毛质或绒质材料制成的传统黑板擦。当使用该类黑板损时，粉尘随处期扬，并且进行完携除工作后，黑板擦的表面往往会留下不易清洁的粉笔灰，造成环境的二次污染，给教师的正常教学工作增添了不少麻烦。近二十多年来，我国科技工作者对传统黑板一黑板擦-粉笔构架及其组成中的黑板、黑板擦亦试图作较多的改进，包括李海燕等人对智能黑板擦的研究，但是在自动智能定位、传感器方面的研究不足。陈德谦等人打破传统的思维模式，利用磁力使黑板擦克服重力的影响紧贴黑板，利用单片机对黑板擦的各个功能进行控制，但是不足的是，在擦除和吸尘部分有待提高，并且黑板擦不能确定擦除的位置。李超等人构思的黑板擦清洁器体积大，使用起来不方便，实用性差.制造成本高
国外对于智能黑板擦的研究显然远超于国内目前的现状。20世纪 60年代，日本企业松下电器和沼田通力合作，就在东京举办奥林匹克运动会的期间，成功研制了第一代电动黑板擦吸尘器，经过四十余年的发展，在日本电动黑板擦吸尘器已有三次大的改进，至今该公司的电动黑板擦吸尘器销量余百万台。目前，美国和日本两国公司所研制的电动黑板撤吸尘器在技术上逐渐达到成熟并广泛应用到发达国家的教育产业中。美国Claridge设备股份有限公司研制的电动黑板擦会自动开启吸尘装置，有效的吸走粉笔灰，供电方式多样，使用方便，创新之处在于其装置内有压力传感器和太阳能板。还有美国办公用品集团GBC的“小巨人黑板清洁器”，但这种黑板擦由于结构复杂，价格昂贵很难在我国普及。直到目前，还没有一项设计或产品得到广泛的推广，本文就是对具有自动识别功能的累板擦进行深入探讨和研究。
1黑板擦的结构设计
1.1智能黑板擦的外形和结构。具有自动识别功能的黑板擦，利用现代科技进行理论研究，在传统黑板操的基础上加以改进的智能化仪器。该黑板擦从下到上，依次是磁性滚轮、毛剧和磁性固定架、呈三棱柱形的吸尘空间、起支作用撑的2块塑料板、右边的电池组和左边的电路板（两者均在塑料板上）、黑板擦盒盖；从内到外分别是控制机构、保护机构(一侧镶有接收器件)。其CAD三维模型和二维结构图如图1、图2 所示。
1.2单片机STC12C5616AD)。黑板擦总体上由单片机控制，型号是 STC12C5616AD.功能如表1。STC12C5616AD具有控制性能和可靠性高、体积小、价格低、易于产品化、较大的内存、快速处理、较强的加密功能、抵抗干扰的能力强等特点，PWM波分2路输出，还可以当2路D/A 使用，实现八通道高速十位A/D转换，速度能够达到250000次/秒，并且具有较低的功率消耗。它由如下功能部件组成：微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器，如图3所示。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。相比其他单片机此
图1三维模型图
L 合路
+
Por.Pe3
8051488
eteecd
图2基本结构图
+
RAV 中行接
ex
露热
图3单片机(STC12C5616AD)的控制示意图
图4编心结构示意图
单片机价格低，而且其处理速度功能完全符合我们这个产品的功能要求。
13黑板擦的工作过程。黑板擦的工作过程：首先，启动黑板擦的开关按钮，接通电源模块。
粉尘传感器对教师书写过程实时监控，对酒落
的粉笔灰进行动态分析，判断工作的位置。其次，单片机控制步进电动