隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，人們對物質生活水平的要求也在逐步提高。在日常的教學生活中，黑板已成為不可替代的教學工具，但傳統黑板使用面積有限，功能單一，而且必須采用人力清除字跡。針對這幾方面的不足，本文設計了一款可全方位旋轉、版面重復使用且自動清潔的新型全方位智能黑板系統。它利用單片機控制模塊、電機、旋轉軸和可控黑板擦以及系統內部結構的緊密結合，實現其各種功能。

　　摘 要 全方位智能黑板是一款采用單片機智能控制，通過特殊黑板布的旋轉功能實現板面重復使用且自動清潔的新型全方位智能黑板系統。它突破了傳統黑板使用面積有限且采用人力擦拭粉筆字跡，危害師生身心健康的不足，利用單片機控制電機和旋轉軸，使黑板可以全方位智能化轉動，增加了使用面積;利用黑板自帶的可控黑板擦，實現黑板自動擦除粉筆字跡，并使粉筆末落于集粉槽中，節省人力，保障了師生的身心健康。

　　關鍵詞 電子工程師論文,旋轉,自動清潔,全方位,集粉槽,智能黑板

　　1 系統簡介

　　1.1 作品組成部分

　　全方位智能黑板由特殊黑板布，可控黑板擦，旋轉軸，電機，集粉槽，內部輔助旋轉結構，支撐隔板以及單片機控制模塊組成，系統內部緊密配合，使其更好地實現各種功能。

　　1.2 特殊黑板布

　　特殊黑板布由添加了抗折材料的硬質纖維布制作而成，具有耐磨損，易清潔，組織密度高等特點。它的旋轉結構采用莫比烏斯環原理(如圖1所示)，應用了該原理的黑板布可使正反兩面都得到使用，不僅增加了板面面積，而且利于清潔。黑板布的兩邊均有齒輪鏈孔，鏈孔與主動軸的齒輪結合能起到傳遞動能的作用，這也是黑板勻速轉動的先決條件。

　　圖1 莫比烏斯環原理

　　1.3 可控黑板擦

　　可控黑板擦由木制黑板擦支撐面和鐵制滑動控制桿組成。可控黑板擦分布在黑板的左右兩側，它與黑板旋轉軸采用絞連接的連接方式，可形成相對旋轉。兩者共同作用既使黑板布更加緊固，又可實現板面的清潔，同時也可對板書進行選擇性擦除。

　　1.4 旋轉軸

　　旋轉軸為木制，表面粗糙，兩邊帶有直齒圓柱齒輪，齒頂圓直徑大于15厘米小于25厘米。它是黑板布的緊固結構與傳動結構，分布在黑板的左右兩側，旋轉軸下邊各連接一個行星齒輪減速電機，使之帶動黑板布旋轉，從而帶動系統工作。

　　1.5 電機

　　電機采用行星齒輪減速電機，在結構設計方面力求簡潔輕巧，緊湊精悍，該電機具有間隙低，效率高，噪音小(≤50分貝)，價格低廉等特點。通過電機有節奏的轉動，有力的帶動兩側旋轉軸均勻的轉動，在此過程中系統產生聲音較小，不會影響課堂進程，又提高了課堂效率。

　　1.6 內部輔助旋轉結構

　　內部輔助旋轉結構是系統內部結構的重要組成部分，它的主要功能是防止黑板布旋轉時產生折痕，對黑板的轉動及系統整體功能的實現起到至關重要的輔助作用。其結構與DNA分子骨架相類似，它特殊的結構特點有力的配合黑板布在系統工作過程中無折痕轉動，使系統整體功能得以實現。

　　1.7 支撐隔板

　　支撐隔板分兩層，內層采用普通木制板，外層采用橡膠合成板。內部支撐隔板運用燕子泥結構，可使書寫板書時粉筆的敲擊聲降低，并且使書寫更加流暢，可有效的解決老師寫字時產生敲擊聲影響課堂氛圍的問題，創造一個和諧的學習氛圍。

　　1.8 單片機控制模塊

　　本系統采用型號為STC12C5A60S2的單片機作為控制模塊，用戶使用遙控裝置對黑板的全方位轉動和自動清潔功能進行控制。遙控裝置發出的信號傳到單片機的無線模塊，無線模塊接收信號后，迅速將信號傳遞給單片機，單片機對信號經過計算、加工、處理后，將得出的工作信號發射給電機驅動模塊，使其控制行星齒輪減速電機轉動，電機進而帶動旋轉軸轉動，從而實現黑板轉動和可控黑板擦對板面粉筆字跡進行清潔的功能。

　　2 技術說明

　　全方位智能黑板系統采用莫比烏斯帶原理，可使黑板的四個面得到循環利用，減少環境條件的約束，增加黑板使用面積。本系統還利用自動旋轉、自動清潔黑板面以及可回收環保裝置等創新型結構，提高黑板使用效率，實現綠色環保新理念。內部支撐隔板運用燕子泥結構，降低書寫時粉筆敲擊聲，減少噪聲對課堂的影響。此外本系統采用STC12C5A60S2單片機智能控制，用戶使用遙控裝置控制黑板轉動和板面的清潔功能，是本系統更加自動化、簡單化，符合現今社會人類對智能化、便捷化的追求。

　　3 開發前景及市場價值

　　本作品采用單片機智能控制，使作品更加簡潔化，自動旋轉結構使材料得到合理利用，自動清潔板面裝置節省人力和時間，提高了課堂效率，燕子泥結構可使書寫時的粉筆敲擊聲降低，減弱噪音對教學的不利影響，可回收環保裝置實現了資源的回收利用，符合可持續發展的要求。目前市場上無同類產品，傳統黑板又達不到此系統的技術水平，同時這款全方位智能黑板系統所用材料價格低廉，制作成本不高，因此市場應用前景廣泛，潛力巨大。

　　4 結束語

　　在全方位智能黑板系統的設計制作過程中如何讓黑板自動旋轉，我們反復嘗試多種機械結構，最后選用型號為STC12C5A60S2的單片機作為控制模塊，旋轉軸和內部輔助旋轉結構作為輔助模塊，又選擇了間隙低，效率高，噪音小的行星齒輪減速電機才使系統正常運行，從而實現預想的功能。

　　參考文獻

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