1、多功能黑板的設計摘要.隨著教育事業發展，黑板對老師的危害也日益明顯，我們設計的多功能黑板以簡單、實用、高效為目的，解決了傳統黑板在日常使用中的一些問題，通過對黑板擦進行改進，可以實現對粉塵的吸收，大大較低粉塵對老師和學生造成的危害，凈化空氣,有利于形成良好的教學環境。同時在原有黑板的基礎上，添加了雙杠和單片機，實現了快速劃線、自動擦黑板的功能。經過反復測試得出的實驗結果表明，該黑板工作穩定，性能可靠，功能測試效果良好。關鍵詞：自動擦黑板除塵畫線第二章系統介紹2. 1總體尺寸設計此作品的特點在于不局限于同一尺寸，稍加改進可適用于各種大小形狀的黑板，為了便于制作，此次我們的樣品并未采用傳統黑板的尺

2、寸，而是選用了稍小一些的黑板來作為模板。1、黑板的外形尺寸為了便于電機的安放，此次選用黑板尺寸較寬；因為作為樣品，所以尺寸不宜過大，另外從美觀的角度進行考慮，黑板長度取90cm,結合正常的黑板長寬比例并在此基礎上稍寬，因此寬度取60cm。2、板擦的外形尺寸板擦作為整個多功能黑板的核心，是各種功能實現的載體，因此內含多個重要部分。為了兼具美觀與實用，板擦不宜過寬過高，長度接近于黑板的寬度。因此長取50cm,寬取8cm,高取6cm。3、絲桿的外形尺寸絲桿作為板擦的固定與傳動部分，長度應與黑板長度相仿，除去聯軸器的部分我們將絲桿的長度確定在70cm,具體的選材我們選用了直徑16mm的絲桿，外形如圖2

3、-1所示。圖2-1絲桿實物圖4、結構的協調尺寸為了協調各部分與開關裝置更好的的組合為一個整體，組合后的整體可能還會稍作調整。2.21作的可行性分析2.2.1結構的可行性分析多功能黑板分為寫字區、清潔區、動力與傳動區、電路控制區。1、板擦能夠很穩固的被固定在寫字區上方，并且貼合緊密，由于采用了海綿，黑板與板擦的接觸面存在緩沖，不會存在長時間使用后出現空隙的問題。2、動力是由步進電機提供的，傳動是通過絲桿來完成的，絲桿隨著電機的轉動而轉動，絲桿轉動的同時板擦也會運動，從而起到擦除黑板的作用；通過絲桿傳動還有如下優點：（1）與滑動絲杠副相比驅動力矩為1/3：由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多

4、滾珠在做滾動運動，所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動幺幺杠副相比驅動力矩達到1/3下，即達到運動結果所需要的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。（2）高精度的保證：滾珠絲杠副是用于日本制造的世界最高水平的機械設備連貫生產出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環境方面，對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質管理體制使精度得到以充分保證。（3）微進給可能：滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現滑動運動那樣的滑行現象，能保證實現精確的微進給。（4）無側隙、剛性高：滾珠絲杠副可以加予壓，由于予壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性（滾珠絲杠內通過給

5、滾珠加予壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可是絲母部的剛性增強）。（5）高速進給可能：滾珠絲杠由于運動效率高、發熱小，所以可實現高速進給（運動）。3、電路控制區域是獨立于主體來實現對黑板的控制的，由于選用絲桿進行傳動，從而擺脫了電源線的束縛，美觀并且實用。2.2.2性能的可行性分析圖2-2絲桿傳動滾動螺旋的工作原理如圖2-3所示，絲杠4和螺母1的螺紋滾道間置有滾珠2,當絲杠或螺母轉動時，滾珠2沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運動時產生滾動摩擦，為防止滾珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設有回程引導裝置3,如圖2-3所示的反向器和擋珠器，它們與螺紋滾道形成循環回路，使滾珠在螺母滾道

6、內循環。圖2-3滾珠螺旋工作原理圖1、滾珠絲桿副的選用與校核計算導軌摩擦力Fu=u(mi+m2)g=6.615N(2.1)其中m.=3kg一一移動負載；=1.5kg聯軸器和滑塊質量；u=0.15導軌與支撐之間的摩擦系數U查下表2-1：表2-1常用材料的滑動摩擦系數摩擦副材料靜摩擦系數U,動摩擦系數u無潤滑有潤滑無潤滑有潤滑鋼-鋼0.15o.ro.120.10.050.1鋼-育銅o.ro.7(2.2)2、軸向載荷Fg”和等效軸向載荷氏的計算Fx(rax=kFx+u(凡+G)+(nii+m2)a=15.84N其中負載移動阻力系數k=1.15;Fx負載移動阻力；Fz=m2g

7、;G=ing;a=v/t=5mm/s'FFIS.8N;3、預設滾動絲桿基本參數螺紋公稱直徑一一d0=16mm；圈數X列數iXk=2.5Xl；螺桿滾道曲率一一rs=0.52Dw;轉速n=V/Ph=120r/min;4、計算動載荷Ca'=khKfKtlK1Fjkn=90.95N(2.3)壽命系數Kh=(Ln/500)1/3工作壽命Lh查下表2-2：表2-2各類機械預期工作時間機械類型Lh備注普通機械500010000普通機床1000015000250(天)X16(h)X10(年)數控機床20000X0.5(開機率)=20000精密機床20000測試機械15000航空機械1000由于

8、是普通絲桿傳動，選Lh=15000h；乂查表得：載荷性質無沖擊平穩時一般運行有沖擊和振動Kf1-1.21.2-1.51.5-2表2-3載荷系數表2-4硬度系數硬度系數大于等于585550K.<1.01.111.56表2-5精度系數精度系數1、2、34、57K,1.00.90.8由上表知:載荷系數Kf=1.2；動載荷硬度系數Kh=1.0;轉速系數Kn=(33.3/n)",其中n是絲桿轉速；短行程系數Kl=1.0；壽命系數K廣(U/500)"。5、螺旋導程角X入二arctanPh/刀d()=arctanO.417=4.6"6、基本額定載荷校核GCa=fc(ico

9、sa)07Z2/3D/tana=368.6Nfc=K.：-K1(-KaR=19.008其中ft：與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關的系數載荷系數Kl1.2；動載荷硬度系數K=1.0;精度系數Ka=1.0;一圈螺紋滾道內的鋼球數量Z=udo/Dv；鋼球滾到便面在接觸點處的公法線與螺紋軸線的垂直線間的夾角a=45°由上可知：G大于C：10(2.4)5)(2.6)7、基本靜載荷如'計算Coa=K,Kh«F=6.6N*1.2=7.92NKi；靜載荷硬度影響系數取Kh'=1.0;-載荷系數取Kf'=1.2;軸向載荷取F=6.6N;基本額定靜載荷Coa

10、=focizD/sina=5261N當a=45”時,rs/Dw=0.52,誨3.7小于如,所以符合要求。8、絲桿軸向總變形量58=8f+8T+8a+8t=2.625*103mm+2.898*10fimm+5.664*10'mm+1.1*10hmm=2.686*10_3mm9、絲桿的軸向剛度KlF/6=245710、剛度條件KJ-絲桿允許軸向剛度K/J、于K«=18*10l所以符合條件11、重復定位度二土F”/K&二0.00269mm=2.69PmK6：軸向剛度R：導軌間最大靜摩擦力小于=().05min=50Mm所以符合要求12、滾珠絲桿副的許用轉速Dn值(1)滾珠絲

11、桿副的許用轉速滾珠絲桿副的轉速過高，會產生共振，影響正常運轉，損壞機器。nIK1A<nc=(60aX2/2nL2)*(EIg/rA)1/2=fd2*107(r/min)a：安全系數，a=0.8E：彈性模量,E=2.07*105MPaI：絲桿剖面最小慣性矩，1=nd22/64dj螺紋底徑，mm9.8N/Kg材料比重，二7.65*10卞/傾'螺紋底徑面積,A=Jid22/4(mmL，)計算許用轉速上用的安裝距離，mm11g：r：A：L<:(2.7)(2.8)(2.9)(2.10)(2.11)(2.12)(2.13)固定一固定安裝方式中，&為絲桿計算長度，指F和T作用處到

12、固定軸承端的距離，Lc=30mni,安裝系數如下表2-6所示表2-6安裝系數表序號安裝方式XfK,Kr1固定-自由1.872固定-支撐3.92715.12203固定-固定4.73021.9440(2)滾珠絲桿副的Dn值當滾珠絲桿精密等級為15級時：20710mm*r/min=l0*2071二d血心W70000mm*r/min13、傳動效率：由螺旋運動變為直線運動時，(2.14)H=tanX/tan(X+p*)=0.417/0.41994=99.3%tanP'=0.0025tanX=0.417X:螺紋升角通過初步計算，我們可以確定:(1) 電動機可以帶動整個運動。(

13、2) 絲桿的選取符合要求。(3) 傳動相對穩定。第三章軟、硬件設計3. 1硬件設計3.1.1系統總體控制系統主要由單片機控制系統和電機驅動系統兩大部分組成。其中單片機控制系統的處理器采用ST公司的STM32F103VET632位增強型單片機，完全可以勝任本系統的計算和處理速度。由于采用步進電機，為了使電機能夠穩定工作，采用3977步進電機專用芯片。運動系統主要通過單片機將輸出信號給3977驅動電路，由于3977采用新型的雙極性恒流斬波技術，使電機運行精度高，振動小,噪聲低，運行平穩。傳感器系統由紅外模塊等組成。各部分采用模塊化設計，具有一定的擴展性，開發繃推I單易行。3. 1.2紅外光電開關紅

14、外光電開美是一種紅外調制型無損檢測光電傳感器。它采用高效紅外發光二極管和光敏三極管作為光電轉換元件，工作方式有同軸反射式和對射式兩種，使用電源有交流和直流兩種。紅外光電開關的檢測距離為005-10m,并有靈敏度調節及動作前后延時等功能。產品具有體積小、使用簡單、性能穩定、壽命長、響應速度快以及抗沖擊和抗干擾能力強等特點，可廣泛應用于現代輕工、機械、冶金、交通、電力、軍工及礦山等領域的安全生產、自動生產控制及計算機輸人接口信號。該設計將紅外光電開關作為黑板櫬前進和后退的開關，電路控制框圖如圖3-1所示：圖3-1板擦工作框圖3.1.3電源變換電路設計供電系統分為兩部分：單片機需要+3.3V的電源，

15、而步進電機需要+12V的電壓驅動。我們通過將220V交流電轉換成12V直流電，再通過7805三端穩壓芯片將12V轉換成+5V電壓，再通過AMS1117-3.3三端穩壓芯片將電壓由+5V降到+3.3V為單片機供電，通電電壓轉換原理圖如下。Ti圖3-2電壓轉換原理圖1圖3-3電壓轉換原理圖2+SVI±C)OICuf圖3-4電壓轉換原理圖33.1.4A3977步進電機驅動電路圖VCC5V23IS1NIS2STEFIKAGNDVCC5VTSTEP26VDDST"08VCPSTEPTTQ3B1DIRUoVBB2Re:MSIOUT1ACT"TmA3977xLP01XxASLE

16、EP0UT2BRESETSENSEIENBLESENSE：HONEVREGAGND?FD?GNDSR1628TT25jTIsVCC12VxC39470uF.16V1G4AGNDQUT1AOUT130UT2A0UT2BAGNDIPSJ?9CC5V丁14R1SO.25R7TTH)3)5D')9TOTTTTFl圖3-5A3977步進電機驅動電路圖0UT1A|R280UT2A0UT1B0UT2BMS2MSICN4Header43.2.1軟件流程圖圖3-6軟件流程圖3. 2.2單片機最小系統電路圖SN32F103YET6控制器5.M.9HUJ95.M.9HUJ9VIAUocvrACG>ir

17、c_AXPT*«CCCOUCZ»WTCC3OTUC_A2CWOSCXLWpvgour、®»5«CiOGG.OUT»«T*CQADCta_»fOATg.ShF5*C-VCV«jWT5=9M2ajCUTMM.Cx.U8Tl.TX5PQ.wwwTho.CMi，msooCKTX/Jrtl-KX，ra.CKWlTRACgavOTq.OC«5P»1JMX"«*®*aWVWffTTL<ADC1：lTlQJ>4t-pWT»«.CMTi<

18、;JT«*AXeARTn.»TM.CKi>Wt2VCnC*CAKCARTJU1T*e_CK4AXU3LWMC.O*8.4=*，JSS.VSZFTZ_OXKUXr，82JM=M«5a，-KWC_0UTiAXi5sOTFUCJC'TaiQJCCUJAffTCXPOCraCJWVtfTMlARTU*c*rLMC_wexr_n<ywMQ.cumjMn_cts«DyTW3-KV&APnjSOQJ>OflOtOSCCMTffSUiJJJCn°OOC6CJHF5MCJOCAJ«»C-JWFT.TX50IQ

19、_CJW»n_O(OCiiAfiAffX.WOQ.JVXAFnjttFXGr<TVKIO_DMJGMTV*JMiUTORVCKSVBG-S-T*肽WJTCFZCUE4VOQJ%»CA>DC1ZJNUCVOCI5”ftWOCTie3VCw»TMiriJ>TMFSWCTWl-OCNe«HCS<CJ»TWx.OCFracjDvnuLCMjNtiirwcjymr.cic*eurwc_oivtmh.cm*stoc.fcaAfen.TxiMft.crt、llQCi>OMJ&«eTVWT>XAA1WT1E

20、VCK>©AUWMJWnJJIfiiOPCATX.rwiTPPA*、wrurrvj5KMCAK_Rxrwi4PAWXAffH-RXR皿PAMJ&M»Tl.TXrBMJ>C*JBMT1.CWT1*1.&«WOOPTMB-&WMK>Ot?TMA-C*Uwm<cKi5aQj»tML>eWe2S3.WX*TM.C>CWjr*Tie.CK2Aacu.wxCH-wjTM.CMi5«WCJM.XPOUnMCJ»M4.C-<5eiF»C_A”-M_C«CPOisra

21、jMTrM-CHtAFnjrpi<aziCAXAim_cT?FDUn>*ptUJBARn_OtWU*3l4WTJ_n>.*wsvc_&iwan.nPBtSVQ>C6*e2SSaT»fl.CHM0Bw5Rots<ynvi.CM3v«fiARn糜冷jsRZjov工(xun.CT&mM_cM*=«1»PQjttMKiJVMX2_»eMJ6n_OVT»r><TN圖3-7STM32單片機控制電路原理圖3.3工作原理下面對多功能的工作原理進行說明：1、擦黑板的過程通過開關來進行控制，通過電

22、路的設計，可以隨意控制啟動與暫停。電路部分通過對STM32單片機進行編程來實現對電路的智能控制，驅動步進電機以及控制板擦的運行；另外也可以通過串口通信原理可實現對黑板的無線控制，通過遙控器來控制板擦的運行也。2、步進電機在獲得不同信號時會進行不同的運動，如表3-1所示表3-1步進電機運動情況上電機狀態下電機狀態黑板擦運動情況正轉正轉直線前進反轉反轉直線后退3、絲桿的一端與電機相連接，另一端與連軸器相連接，然后板擦通過螺母再連接上另一根絲桿，電機通過正反向的運動從而帶動齒輪正反向的運動，因為絲桿處于固定的狀態，當電機轉動時，會帶動板也跟著運動。4、板擦在運動的過程中，與黑板表面接觸的部分將起到對

23、黑板的擦除功能，板擦中間的海綿會起到一定的吸塵作用，另外兩端的膠皮也會防止粉塵溢到外面；當我們如果實現了對板擦的內部結構的改造時，板擦在運動時，板擦內部的扇葉也會啟動，形成對粉塵的吸力，然后通過粉塵袋實現對粉塵的回收，這樣可根本性的解決粉塵的問題。5、板擦兩端均安放有粉筆的卡槽，用以實現輔助快速畫線功能，將粉筆固定在板擦的一側時，板擦在朝另一側運動時即可實現畫線功能，而且不論多長都能確保筆直,并且畫線的過程和擦黑板的過程可以同時進行；用大板擦櫬黑板的過程還可確保黑板擦完后整個板面保持一致性，不會像手工擦完后出現很多模糊區域的情況。3.4機械結構設計原理圖如圖所示:1圖3-8黑板完整裝配圖圖3-

24、10連軸器三維圖,圖3-11連軸器三視圖圖3-12步進電機三維圖圖3-13步進電機三視圖圖3-14滾珠螺母三維圖圖3-15滾珠螺母三視圖第四章創新點及應用4. 1創新點1. 快速擦黑板，通過電機運轉來實現自動櫬黑板，速度快，省時省力，既避免了浪費講課時間，也給了用心板書的老師休息的時間。2. 無線控制功能，通過串口通信，在有線控制的基礎上，實現了無線控制，更實用，更具人性化。3. 吸收掉落粉塵，粉塵對人體的體表還有呼吸道都有很壞的影響，長時間接觸粉塵更是如此，我們通過簡單的構造卻實現了大大降低粉塵的目的，凈化了教室環境，滿足了綠色環保的要求。4. 快速劃線，可以實現常用的畫線功能，并且使用板擦

25、和畫線板時互不影響，允許使用者根據不同的需求自定義構圖，這一切都簡單可實現。4.2應用社會的持續進步，以及科技的不斷發展讓我們身邊的事物在不斷的更新，例如教學黑板，現在市面上有水泥黑板，毛玻璃黑板，水彩黑板，木質黑板，鐵質黑板等等各種各樣的黑板，每一種都有自己的特點，但是多功能黑板能夠真正擁有綠色，健康,便捷三大特點。多功能黑板在功能上的創新將會在未來的教學、工作交流中得到很好的運用。在家庭教育、大型會議室以及教室都可以得到很好的推廣運用。R前對于家庭及幼兒園幼兒教育，傳統黑板粉筆所帶來的粉塵嚴重影響幼兒身體甚至整個家庭生活環境也會變得很差，這些都使得許多傳統粉筆黑板已經不能應用于此種教學，所

26、以我們這種新型多功能黑板將對此種情況產生革命性變化，這種黑板將以全新的理念使得幼兒教育更加健康，綠色，環保，便捷。在價格方面，多功能黑板初步估計與傳統黑板差價在量產后會很小，與現階段仍保持高價的電子白板相比，是可以被接受的。結論我們的多功能黑板與現今的黑板相比最大的進步就是具有自動擦除和吸塵功能，解放雙手的同時也很好的解決了粉塵的飛揚，其原理類似于吸塵器，黑板的的下方裝風扇式粉塵吸收器，它能在電動機的高速驅動下，產生極大的轉速，從而產生極強的壓力和吸力，將葉輪中的空氣高速排出，同時使吸塵部分內空氣不斷地補充進風機。這樣內部會產生順勢真空，與外界就形成較高的壓差。粉筆末隨空氣被吸入吸塵部分,并經

27、過漏器過漏，將粉筆灰塵收集于塵袋內，供循環利用。其實，黑板的下方邊框就相當于安置了一個巨大的吸塵器，通過黑板間的微小空隙吸收黑板上的粉塵，擦除字體痕跡，避免了傳統手擦黑板引起的粉塵飛舞的現象，老師可-以不再被粉筆灰嗆住，前排學生也不會在上過課后一頭白末。我們的多功能黑板就是在黑板看不見的地方安置各種元件，并設有電源及電路，旁邊有個按鈕能夠控制吸塵黑板，在適當時候清除字跡，吸收粉塵。輔助畫圖的加入讓板擦的部分也得到了充分利用，在不增加結構的同時實現了更多的用途，最重要的是輔助畫圖工具既實用又好用，很好的節約了課上畫圖的時間，也讓圖形更加標準化。當然，黑板不可能無限制地吸收粉塵，還需要塵筒的配合。

28、塵袋設置在講臺旁邊，便于進行清理，收集滿的時候可以進行回收利用。這樣既可以解決粉塵污染的問題，還可以回收到造粉筆廠再利用，節約材料，綠色環保。參考文獻1 劉寶廷等編著.步進電動機及其驅動控制系統M.哈爾濱工業大學出版社.1997.10:54-60.2 康華光.電子技術基礎.模擬部分M.北京高等教育出版社.1999.6：120.3 張建民.機電一體化系統設計M.高等教育出版社.2001.7:119-125.4 梅曉榕.自動控制元件及線國.哈爾濱工業大學出版社.1993.5:70-75.5 任致程.實用電動機控制電路350例國.北京：人民郵電出版社.2002.132.6 李全利.單片機原理及接口技

29、術M.高等教育出版社.2004.6:66-78.7 阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統一運動控制系統M.北京：機械工業出版，2009.2:30-36.8 王兆安,黃俊.電力電子技術M.北京：機械工業出版社.2000.3:65-70.9 華成英.模擬電子技術基本教程.國北京：清華大學出版社.2005.4:70-79.10 CharlesPoynton.ATechnicaltoIntroductiontoDigitalVideo,JohnWiley&Sons.M1996.200.11 LewinEdwards.EmbeddedSyetemDesignonashoestring:Achiev

30、ingHighPerformancewithaLimitedBudget,jNewns,2003.165.12 Mt.Prospect.MCS51FamilyofMicrocontrollersArchitecturalOverview.MSeptember1993220(5)360-380.圖附錄T多功能黑板的實物圖軟件程序：#include，stm32f10x.hvoidRCC_Configuration(void);ABSTRACTWiththedevelopmentofeducationandtheharmoftheblackboardtheteacherisbecomingmorea

31、ndmoreobvious,wcdesignthemultifunctionalblackboardinasimple,practicalandefficientforthepurposetosolvethetraditionalblackboardindailyuseinsomeoftheproblems,throughwhichistheimprovementoftheblackboarderasercanbeachievedonthedustabsorption,greatlyreducethehazardscausedbythedustofteachersandstudents,pur

32、ifytheairandisconducivetotheformationofgoodteachingenvironment.Alsointheoriginalblackboardbased,addtheparallelbarsandMCU,realizethefunctionoffastscribing,automaticallyerasetheblackboard.Theexperimentalresultsoftherepeatedtestsshowthattheequipmentisstable,reliableandeffective.Keywords:Automaticcleani

33、ngblackboardRemovedustDrawalinevoidDelay(_10uint32_tnCount);voidGPIOConfig(void);voidneixian(void);/*J*J*J*p*J*1*J*1*J*p*J*J*p*J*1*1*1*pGPIO初始化CC5Cxjcc*cccc|cC5C5Cx|cCxCxjc?|c»ccc|c|cx|ccccc*c*|cc*CxCjc5Cc*cvoidGPIOConfig(void)voidGPIOConfig(void)/GPIO配置GPIO_InitTypeDefGP10_lnitStructure;RCCAPB

34、2PeriphClockCmd(RCCAPB2PeriphGPTOA|RCCAPB2PeriphGPTOB|RCCAPB2Periph_AFI0,ENABLE);GPIOInitStructure.GPIOPin=GPI0_Pin_01GPI0_Pin_l|GPI0_Pin_21GPI0_Pin_3;選中PAO為推挽輸出GPIO_InitStructure.GP10_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;/推挽輸出GPIOInitStructure.GPIOSpeed=GPIOSpeed50MHz;GPIOInit(GPTOA,&GPIOInitStructure):GPIOIn

35、itStructure.GPIOPin=GPI0_Pin_01GPIO_Pin_l|GPI0_Pin_21GPI0_Pin_3;/選中PAO為推挽輸出GP10_InitStructure.GP10_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;/推挽輸出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPI0_Speed_50MHz;GPIOInit(GPIOB,&GPIOInitStructure);GPIO_InitStructure.GPIOJfode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;浮空輸入GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStr

36、ucture);/把4,5,6,7,8,9,10配置成浮空輸入/X*、1、£、1，、1，、1，、1、1，、1，、1，主函數viz*1*1*Zz*X*1*1*1*X*%1*£*X*xlz*1xl*/z*X«X*%lz1*£*X*xi*1*1*Z*X*T»，、，.、匕、*»*Y*，.、*T*，.、V*,*Y*Y*，,、*,*Y*，.、，.、*Y*，,、，*Y*，.、4、*Y*，、4、*Y*，、，.、*Y*T*，廣，、*T*T*，,、*,*Y*，,、，L*T*f*，7*匕、*Y*，.、，、*,*，.、intmain()a=GPIO_Read

37、InputDataBit(GPIOA,GP10_Pin_4);/讀取PA4的值左1b=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPI0_Pin_6);/讀取PA6的值右1GPTOConfig();GPIOResetBits(GPIOA,GPI0_Pin_2);/PA2=0右轉方向GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);/PA3=1左轉方向while(l)!«J、,、1，、1，、1，、1，、X*、1，、,、【,L*f>、,、1，、I、1，«A*,、«A«、,、1，«>«、】、,、1，*1

38、*!*r*T*r*jc|c|ccj|c?|c|c|cc?|cjjcjc5gCj|c?|c|cjc?|cjcjcjcjcjcjcjjcjc?|cJc|cc?cjcc|cj|c?|c|c|cc?|cjcjcjcj|c|cjcjc|c|c|cjcj|c?c|cjc?|c?|c|c|c?cjcjc5gCj|c/GPIO_Config();GPTOResetBits(GPTOA,GPTOPin2);/PA2二0右轉方向GPIO_SctBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);/PA3=1左轉方向while(l)if(a1)/右轉動GP10_ResetBits(GPI0A,GPIO_Pin_0GPI0

39、_Pin_2);/PAO=0Delay(0xl4ff);GPTOSetBits(GPTOA,GPTOPin0|GPIOPin3);/PA0=1Delay(0xl4ff);Delay(0xl4ff);/400hz右轉GPIO_ResetBits(GPIOA,GPI0_Pin_0|GPI0_Pin_2);/PAO=0Delay(Oxldff);GPIOSetBits(GPIOA,GPIOPinO|GPIOPin3);/PAO=1Delay(Oxldff);Delay(Oxldff);/400hz右轉if(b=O)/左轉動GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_l|GPIO_Pi

40、n_2);/PAO=0Delay(0xl4ff);GPTOSetBits(GPTOA,GPTOPin1|GPTOPin3);/PAO=1Delay(0xl4ff);Delay(0xl4ff);/4OOhz左轉GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_l|GPIO_Pin_2);/PAO=0Delay(Oxldff);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_l|GPIO_Pin_3);/PAO=1Delay(Oxldff);Delay(Oxldff);/4OOhz左轉jjcW：jjlx|c5|C*|*名稱：voidRCC_Configuration(void)功

41、能：系統時鐘配置為72MHZ入口參數:出口參數:說明:調用方法:*l*T*.*，,、*.*T*T*.*，,、*T*，T、*7'，.、,、*T*,、*.*.*T*T*，,、，,、*T*T*,、，,、*.*T*，,、，,、*T*T*T*T*，,、*T*T*.*，,、,'、*T*7*,*,、*T*T*.、*.*T*T*,、*T*T*T*T*，,、*.*T*T*,*，,、*T*T*T*T*，,、voidRCC_Configuration(void)Systcmlnit();/xXxxl*si*sfxxl*xl*si*vl*vizvj*kIz«Xxxl*xi*2xxl*

42、1;Az*£xxX#si*«Azvl*viz%£x1*vi*xiz«/x«XxV&*«Xxxl*vl*lxs£z«£z*£»vl*«£z，*、，、4、*1*，、，L弓、，上、，卜'L七、4、*4*，L%、，卜'卜弓、，、，、7*匚、4、，.、，卜4、*T*，卜*»x，'、*，,、4、K、，、氣、七、4、，*、，.、匚、，,、'4、*，卜4、*?*，.、，,、七、，'、4、名稱:名稱:voidDelay(10u

43、int32_tnCount)功能:功能:延時函數入口參數:出口參數:說明:調用方法:«j、1，*1*1*1、,、1，、X*、1，.«A«、1，、1，wxr*T*r*voidDelay(_10uint32_tnCount)for(;nCount!=0;nCount一一)；緒論1第一章設計方案31.1總體設計構想31.2板擦框架方案比較31.3動力及傳動結構方案比較41.4吸塵結構方案比較41.5絲桿的設計方案的比較5第二章系統介紹61總體尺寸設計62.2工作的可行性分析72.1結構的可行性分析72. 2.2性能的可行性分析8第三章軟、硬件設計131硬件設計132.

44、1.1系統總體控制131.2紅外光電開關133.1.3電源變換電路設計133.1.4A3977步進電機驅動電路圖153.2軟件部分163.2.1軟件流程圖163.2.2單片機最小系統電路圖173.3工作原理173.4機械結構設計原理圖18第四章創新點及應用221創新點223. 2應用22結論23參考文獻24致謝24附錄25緒論重慶日報報道，粉筆煙塵這東西讓老師吃夠了苦頭，紛紛中了慢性咽喉炎的招。杭州市一家小學的校醫對記者說，他們學校除了新來的年輕教師外，其他教師絕大部分都患有咽喉炎。雖然無塵粉筆的粉塵要少一些，減少了教師患咽喉炎的幾率，但長期以往地接觸仍使得教師咽喉炎的發病率比其他行業高得多。

45、除了咽喉，聲帶也是老師“容易受傷”的部位之一。常見的聲帶結節是由于聲帶長期連續使用，或發音方式不正確，造成左、右聲帶不當的撞擊，增生結節。表現為喉嚨痛、說話聲音沙啞。當我們看到此報道時，真替老師們擔心，特別對于初高中的老師，他們的板書量非常的大，每節課都要擦好些次黑板，擦黑板的時候能吸收更多的粉塵，加重了老師對粉塵的吸收，基于以上，我們的多功能黑板的自動擦出和吸塵的功能，能夠保護環境，使老師遠離粉塵，擺脫粉塵的威脅，減少教師職業病的發病率，保護老師的健康。在現實的工作生活中，黑板作為我們經常接觸并且使用的一種教學工具被廣泛大規模的使用，尤其在學校或者教育培訓機構里面作為不可或缺的一部分己長期存

46、在并且以后也將繼續會被長期使用下去。作為基礎的教學工具，我們都很熟悉黑板自身所具有的優缺點，譬如最常見的位置一般比較固定，可移動性不好，所以經常會發生黑板上方很難擦到并且擦不干凈的情況，這個問題在中小學表現的更是尤為明顯；并且長此以來伴隨著粉筆的使用，粉塵是黑板抹不去的一塊傷痕，每當擦黑板的時候就會有大量的粉塵彌漫到空氣中，對老師還有前排同學會造成很大的影響，不單單會讓人感覺到苦惱，長此以往對人們的健康也會造成較嚴重的危害。目前，我國大多數地方處于“傳統黑板+粉筆灰”時代，其缺陷如下：1、對老師來說（1）傳統黑板存在著板書不便（老師須彎腰踮足）、難擦拭的缺點，一天至少寫十幾塊黑板，多數得老師自

47、己擦，因此十分累。（2）漫天飛舞的粉筆灰使老師容易患上咽喉炎、頸椎病等職業病。2、對學生來說（1）黑板始終放在最前面，對前排同學視力不好，后排同學看不見。（2）人體吸入大量的粉塵，在口腔、呼吸道、肺部沉積，容易造成慢性疾病的頻發。嚴重影響生長期的學生身體健康。因此我們必須著手去解決這些對人本身有害的東西，于是我們為其加入了以下創新：1、自動擦黑板，通過電機運轉帶動板擦的運動來實現自動模黑板，速度快省時省力，既避免了浪費講課時間，也給了用心板書的老師休息的時間。2、吸收掉落粉塵，粉塵對人體的體表還有呼吸道都有很壞的影響，長時間接觸粉塵更是如此，我們通過簡單的構造卻實現了大大降低粉塵的目的，凈化了

48、教室環境，滿足了綠色環保的要求。3、快速劃線，可以實現常用的畫線功能，并且使用板擦和畫線板時互不影響，允許使用者根據不同的需求自定義構圖，這一切都簡單可實現。一直以來，教育問題都是備受關注，學生的未來即是社會的未來。教學條件不僅關系到學生的學習環境的好壞，影響到學子們接受科學知識的心態，還會對老師和學生的身體健康造成影響。因此，我們要對學校里的環境進行改善，保證學生在接受教育的同時盡可能擁有良好的體魄。現在我們僅從上課時的環境問題進行分析，從而發現各個方面的漏洞，從小細節關心學生的發展和教育的形式。雖然就近來看，多功能黑板的造價要遠高于現在我們所使用的普通黑板，但是就長遠來看，資源的回收利用可

49、以減少造價，同時有利于環保，更重要的是，多功能黑板大大提高了教育的效率。第一章設計方案1.1總體設計構想為了實現自動擦黑板與快速畫線的功能，我們需要為黑板加上一個能夠主動運行的板擦裝置，為了盡量美觀并且易打理，所以采用模塊化的結構會更好，板擦和黑板通過卡扣的方式連接在一起，易于安裝和拆卸；在板擦能夠主動運行的要求下，需要為其安裝動力裝置以及傳動模塊。為了讓擦黑板的時候盡可能少的有粉塵溢出，可以在板擦的選材以及內外部構造上進行創新，從多方面去解決粉塵的問題，這樣將大大有助于改善教室的環境。該多功能黑板與現今的黑板相比最大的進步就是具有自動擦除、吸塵和快速畫線的功能，解放雙手的同時也很好的解決了粉

50、塵飛揚的問題，根據吸塵器的工作原理，在黑板的的下方加裝風扇式粉塵吸收器，在電動機的高速轉動的時候，能夠產生極強的壓力和吸力，將板擦中的空氣高速排出，同時使空氣不斷地從吸塵部分補充進風機。這樣內部，會產生順勢真空，與外界就形成較高的壓差。粉筆末隨空氣被吸入吸塵部分，并經過漏器過漏，將粉筆灰塵收集于塵袋內，供循環利用。我們采用STM32F103VET6增強型32位單片機來進行控制，這款MCU穩定性比較好，能夠適用于長時間工作；動力的提供上我們選用2個42步進電機42BYGH47-401A,這種電機扭矩大，能夠帶動絲杠運動，步進電機驅動我們采用3977步進電機專用驅動電路。我們的絲桿通過彈性螺紋聯軸

51、器與電機相連接。輔助畫圖的加入讓板擦的部分也得到了充分利用，在不增加結構的同時實現了更多的用途，最重要的是輔助畫圖工具既實用又好用，很好的節約了課上畫圖的時間，也讓圖形更加標準化。當然，黑板擦在吸收粉塵的同時，還需要塵筒的配合。塵袋設置在講臺旁邊，便于進行清理，收集滿的時候可以進行回收利用。這樣既可以解決粉塵污染的問題，還可以回收到造粉筆廠再利用，節約材料，綠色環保。1.2板擦框架方案比較為了盡可能小的影響黑板的正常使用，板擦不宜過大。并旦板擦和黑板面必須要貼合緊密以確保擦除的整個過程都能擦干凈，因此板擦和黑板的連接方式很重要，既要確保緊密而且要保持穩定不會出現部分地方過于緊密或松弛，影響其運行或者擦不干凈。板擦需要實現快速繪線的功能，因此該模塊需要平行于黑板的邊框。由此產生了以下兩種方案：方案一：板擦平行于黑板上下邊框，將黑板擦通過卡扣的方法固定在左右兩端鋪設好的軌道上。此結構由于軌道長度較短，所以擦