随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对物质生活水平的要求也在逐步提高。在日常的教学生活中，黑板已成为不可替代的教学工具，但传统黑板使用面积有限，功能单一，而且必须采用人力清除字迹。针对这几方面的不足，本文设计了一款可全方位旋转、版面重复使用且自动清洁的新型全方位智能黑板系统。它利用单片机控制模块、电机、旋转轴和可控黑板擦以及系统内部结构的紧密结合，实现其各种功能。
摘 要 全方位智能黑板是一款采用单片机智能控制，通过特殊黑板布的旋转功能实现板面重复使用且自动清洁的新型全方位智能黑板系统。它突破了传统黑板使用面积有限且采用人力擦拭粉笔字迹，危害师生身心健康的不足，利用单片机控制电机和旋转轴，使黑板可以全方位智能化转动，增加了使用面积;利用黑板自带的可控黑板擦，实现黑板自动擦除粉笔字迹，并使粉笔末落于集粉槽中，节省人力，保障了师生的身心健康。
关键词 电子工程师论文,旋转,自动清洁,全方位,集粉槽,智能黑板
1 系统简介
1.1 作品组成部分
全方位智能黑板由特殊黑板布，可控黑板擦，旋转轴，电机，集粉槽，内部辅助旋转结构，支撑隔板以及单片机控制模块组成，系统内部紧密配合，使其更好地实现各种功能。
1.2 特殊黑板布
特殊黑板布由添加了抗折材料的硬质纤维布制作而成，具有耐磨损，易清洁，组织密度高等特点。它的旋转结构采用莫比乌斯环原理(如图1所示)，应用了该原理的黑板布可使正反两面都得到使用，不仅增加了板面面积，而且利于清洁。黑板布的两边均有齿轮链孔，链孔与主动轴的齿轮结合能起到传递动能的作用，这也是黑板匀速转动的先决条件。
图1 莫比乌斯环原理
1.3 可控黑板擦
可控黑板擦由木制黑板擦支撑面和铁制滑动控制杆组成。可控黑板擦分布在黑板的左右两侧，它与黑板旋转轴采用绞连接的连接方式，可形成相对旋转。两者共同作用既使黑板布更加紧固，又可实现板面的清洁，同时也可对板书进行选择性擦除。
1.4 旋转轴
旋转轴为木制，表面粗糙，两边带有直齿圆柱齿轮，齿顶圆直径大于15厘米小于25厘米。它是黑板布的紧固结构与传动结构，分布在黑板的左右两侧，旋转轴下边各连接一个行星齿轮减速电机，使之带动黑板布旋转，从而带动系统工作。
1.5 电机
电机采用行星齿轮减速电机，在结构设计方面力求简洁轻巧，紧凑精悍，该电机具有间隙低，效率高，噪音小(≤50分贝)，价格低廉等特点。通过电机有节奏的转动，有力的带动两侧旋转轴均匀的转动，在此过程中系统产生声音较小，不会影响课堂进程，又提高了课堂效率。
1.6 内部辅助旋转结构
内部辅助旋转结构是系统内部结构的重要组成部分，它的主要功能是防止黑板布旋转时产生折痕，对黑板的转动及系统整体功能的实现起到至关重要的辅助作用。其结构与DNA分子骨架相类似，它特殊的结构特点有力的配合黑板布在系统工作过程中无折痕转动，使系统整体功能得以实现。
1.7 支撑隔板
支撑隔板分两层，内层采用普通木制板，外层采用橡胶合成板。内部支撑隔板运用燕子泥结构，可使书写板书时粉笔的敲击声降低，并且使书写更加流畅，可有效的解决老师写字时产生敲击声影响课堂氛围的问题，创造一个和谐的学习氛围。
1.8 单片机控制模块
本系统采用型号为STC12C5A60S2的单片机作为控制模块，用户使用遥控装置对黑板的全方位转动和自动清洁功能进行控制。遥控装置发出的信号传到单片机的无线模块，无线模块接收信号后，迅速将信号传递给单片机，单片机对信号经过计算、加工、处理后，将得出的工作信号发射给电机驱动模块，使其控制行星齿轮减速电机转动，电机进而带动旋转轴转动，从而实现黑板转动和可控黑板擦对板面粉笔字迹进行清洁的功能。
2 技术说明
全方位智能黑板系统采用莫比乌斯带原理，可使黑板的四个面得到循环利用，减少环境条件的约束，增加黑板使用面积。本系统还利用自动旋转、自动清洁黑板面以及可回收环保装置等创新型结构，提高黑板使用效率，实现绿色环保新理念。内部支撑隔板运用燕子泥结构，降低书写时粉笔敲击声，减少噪声对课堂的影响。此外本系统采用STC12C5A60S2单片机智能控制，用户使用遥控装置控制黑板转动和板面的清洁功能，是本系统更加自动化、简单化，符合现今社会人类对智能化、便捷化的追求。
3 开发前景及市场价值
本作品采用单片机智能控制，使作品更加简洁化，自动旋转结构使材料得到合理利用，自动清洁板面装置节省人力和时间，提高了课堂效率，燕子泥结构可使书写时的粉笔敲击声降低，减弱噪音对教学的不利影响，可回收环保装置实现了资源的回收利用，符合可持续发展的要求。目前市场上无同类产品，传统黑板又达不到此系统的技术水平，同时这款全方位智能黑板系统所用材料价格低廉，制作成本不高，因此市场应用前景广泛，潜力巨大。
4 结束语
在全方位智能黑板系统的设计制作过程中如何让黑板自动旋转，我们反复尝试多种机械结构，最后选用型号为STC12C5A60S2的单片机作为控制模块，旋转轴和内部辅助旋转结构作为辅助模块，又选择了间隙低，效率高，噪音小的行星齿轮减速电机才使系统正常运行，从而实现预想的功能。
参考文献
[1]林健.“莫比乌斯带”在带式输送机中的应用[J].2004.
[2]马忠梅.单片机的C语言应用程序[M].北京航空航天大学出版社，2008.
[3]孙桓，陈作模.机械原理[M].高等教育出版社，2000.
