CN111469584A - 一种基于单片机的自清洁黑板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的自清洁黑板，包括：单片机，自清洁黑板的控制系统；板框，用于对黑板进行支撑且实现黑板切换的框架，所述的板框上设置有轨道框槽；黑板组件，所述的黑板组件与单片机控制信号连接，所述的黑板组件包括设置在板框内并可在板框前后左右移动的多块黑板和传动装置；清洁集灰组件，与单片机控制信号连接用于对黑板进行自动清洁并且自动收集粉灰的组件，所述的清洁集灰组件与黑板组件联动或单独动作。该基于单片机的自清洁黑板，实现了黑板的自动擦拭和自动收集存灰，无粉尘，黑板位置可移动切换，增加了黑板的数量，且前后左右移动设置，使用面积大大增加，能够根据需要保留或者擦掉黑板上的板书内容。

Description

一种基于单片机的自清洁黑板

技术领域

本发明涉及黑板技术领域，尤其是涉及一种基于单片机的自清洁黑板。

背景技术

黑板是必备的教学工具之一，其种类繁多，有用墨笔写的，也有用粉笔的，但常用的教学用黑板还是用粉笔书写、粉刷擦拭的。教学用黑板面积大，使用方便，但它存在的最大缺点是擦拭过程中粉尘大，反复擦拭黑板容易变模糊，同时，擦拭黑板增加了教师工作量，占用教学时间。

中国专利文献（公告日：2014年10月1日，公告号：CN104070892A）公开了一种基于电子控制旋转式三棱柱智能黑板，黑板面由并列的三棱柱组成且由步进电机带动实现自动翻转，清洁棒旋转杆的顶端连接直流电机，直流电机通过电机支撑板连接在滚珠丝杠上实现前后移动，所述滚珠丝杠的端部连接减速电机，所述减速电机、直流电机和步进电机分别连接单片机控制器，单片机控制器放在控制盒内，所述单片机控制器还连接清扫启动按钮和翻转启动按钮。

上述技术方案提供了一种单片机控制器控制的旋转式三棱柱智能黑板，其克服的是现有传统一体式黑板的不灵活、板面小、上课过程中擦拭黑板浪费时间；黑板和投影仪之间的遮挡等问题。

发明内容

本发明的目的是针对常用粉笔书写、粉刷擦拭的的教学用黑板存在擦拭过程中粉尘大，反复擦拭黑板容易变模糊，同时，擦拭黑板增加了教师工作量，占用教学时间等问题，而提供一种基于单片机技术的可自动擦拭、存灰无粉尘，可移动的基于单片机的自清洁黑板。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种基于单片机的自清洁黑板，包括：

单片机，自清洁黑板的控制系统；

板框，用于对黑板进行支撑且实现黑板切换的框架，所述的板框上设置有轨道框槽；

黑板组件，所述的黑板组件与单片机控制信号连接，所述的黑板组件包括设置在板框内并可在板框前后左右移动的多块黑板和传动装置；

清洁集灰组件，与单片机控制信号连接用于对黑板进行自动清洁并且自动收集粉灰的组件，所述的清洁集灰组件与黑板组件联动或单独动作。

本发明将单片机技术引用到黑板中来，通过单片机来控制多块黑板在轨道框槽内部左右前后移动，从而实现相互之间位置的切换，同时，通过单片机控制清洁集灰组件在实现黑板位置切换的同时对需要擦试的黑板进行清洁，或者单独完成对需要擦试的黑板进行清洁，不需要使用者手工擦试，该基于单片机的自清洁黑板，实现了黑板的自动擦拭和自动收集存灰，无粉尘，黑板位置可移动，能够根据需要保留或者擦掉黑板上的板书内容。由于实现了自动擦试和粉灰的收集，使用时不会产生粉尘飞杨，用利于老师和学生身体的健康；而且由于增加了黑板的数量，且前后左右设置，相较与现有的板书黑板，使用面积大大增加，更有利于教师保留板书；自动清洁擦拭，有效地节约了老师擦拭黑板的时间，对于关键板书，可通过切换写在同一块黑板上，选择不擦拭，课尾小节时，可直接转至此黑板进行回顾和总结。而且该基于单片机的自清洁黑板，与传统黑板相比，结构简单，不会增加更多的成本，更适合广大学校的推广应用。

作为优选，所述的板框为框架结构，所述的板框上下分别设置有轨道框槽，所述的轨道框槽沿垂直于黑板板面的方向平行设置有前中后三排轨道框槽。

作为优选，所述的轨道框槽包括沿垂直墙面方向并排设置的前轨道框槽、中轨道框槽和后轨道框槽；所述的前轨道框槽和后轨道框槽与中轨道框槽连接处均设置有移动缺口，形成黑板前后进退时的移动通道。设置在板框并在板框内部设置有前轨道框槽、中轨道框槽和后轨道框槽，是这了方便传动装置的设置进而带动黑板进行前后左右移动，并且方便将清洁集灰组件的设置，将清洁集灰组件设置在中轨道框槽内部并可沿中轨道框槽左右移动，从而实现前排黑板正常板书的同时，对后排黑板上的板书进行自动擦试，既能够自动擦试，同时还不会出现在粉尘飞扬等问题。

作为优选，所述的传动装置包括实现黑板左右移动换位的带传动装置和实现黑板前后移动换位的丝杆传动装置。由于多块黑板需要进行位置的切换，因此，设置带传动装置和丝杆传动装置，从而实现左右移动和前后移动，而且带传动装置和丝杆传动装置各自独立并且又能够配合运动，方便设置，结构简单，操作更方便。

作为优选，所述的带传动装置设置有前后两组，每组带传动装置分别包括带传动电机、主动传动带和被动传动带，所述的被动传动带活动设置在主动传动带上，所述的黑板设置在被动传动带上，在被动传动带前后移动时，被动传动带做旋转运动。带传动装置分别设置在前轨道框槽和后轨道框槽内部用于实现前后两排黑板的左右移动以及实现前后位置的切换，被动传动带通过主动传动带带动移动，从而实现左右移动。

作为优选，所述的丝杆传动装置为双丝杆传动，所述的丝杆传动装置设置有左右两组，每组丝杆传动装置分别设置有两对双丝杆组件。丝杆传动装置采用双丝杆传动，其中一根丝杆用于实现与被动传动带实现对接，从而保证另一根丝杆能够带动被动传动带能够在前轨道框槽和后轨道框槽之间前后移动，从而实现黑板的前后切换。

作为优选，所述的双丝杆组件包括丝杆、丝杆电机和丝杆螺母，每根丝杆分别由一丝杆电机带动正反旋转，双丝杆呈上下布设，上下两根丝杆上分别螺纹连接有丝杆螺母，上下两根丝杆上的丝杆螺母固定连接为一体。

作为优选，所述的传动装置为包括传动电机和与传动电机连接的移动块，每块黑板分别通过一组移动块带动左右前后移动，所述的移动块在前后移动时先进行方向旋转运动。

作为优选，所述的清洁集灰组件包括清洁电机、传动丝杆、清刷主体、清洁收集装置；所述的传动丝杆与清洁电机连接并由清洁电机带动旋转；所述的清刷主体通过一与传动丝杆螺接的移动块与传动丝杆连接并由传动丝杆带动用旋进或后退实现擦试运动，所述的清洁收集装置设置在清刷主体的下方并与清刷主体内部连通。清刷主体通过清洁电机带动，沿传动丝杆移动从而实现对黑板的擦试。

作为优选，所述的清刷主体包括粉刷条和设置在粉刷条上的粉刷，所述的粉刷条内部为中空结构，设置有空腔，所述的粉刷均布在粉刷条朝向黑板板面的一侧，所述的粉刷内侧的粉刷条上设置有连通空腔的吸灰孔。清刷主体主要由粉刷条构成，粉刷条上设置粉刷用于擦试板书的内容，粉刷条内部设置有空腔是为了方便在擦试过程中，粉尘通过吸灰孔自动吸入到空腔中进行收集，从而保证粉尘不飞扬，环保卫生。

作为优选，所述的清洁收集装置包括集粉盒和设置在集粉盒内部的抽吸风机，所述的集粉盒上设置有进风口和出风口，所述的抽吸风机设置在进风口，所述的出风口上设置有过滤网；所述的集粉盒上还设置有透明观察窗。抽吸风机启动能够将粉尘通过吸灰孔吸入到空腔并最后收集到集粉盒内部。

本发明的有益效果是：该基于单片机的自清洁黑板，实现了黑板的自动擦拭和自动收集存灰，无粉尘，增加黑板有效使用面积，黑板位置可移动，能够根据需要保留或者擦掉黑板上的板书内容。由于实现了自动擦试和粉灰的收集，使用时不会产生粉尘飞杨，用利于老师和学生身体的健康；而且由于增加了黑板的数量，且前后左右设置，相较与现有的板书黑板，使用面积大大增加，更有利于教师保留板书；自动清洁擦拭，有效地节约了老师擦拭黑板的时间，对于关键板书，可通过切换写在同一块黑板上，选择不擦拭，课尾小节时，可直接转至此黑板进行回顾和总结。而且该基于单片机的自清洁黑板，与传统黑板相比，结构简单，不会增加更多的成本，更适合广大学校的推广应用。

附图说明

图1是本发明基于单片机的自清洁黑板的一种结构示意图；

图2a、2b、2c、2d是本发明黑板从静止状态到切换完成状态的一种切换过程示意图；

图2e、2f 是本发明中清洁集灰组件的一种移动状态示意图；

图3a是本发明中清洁集灰组件的一种结构示意图；

图3b是本发明中清刷主体的一种结构示意图；

图3c是本发明中清洁收集装置的一种剖开视图；

图4是本发明基于单片机的自清洁黑板的另一种结构示意图；

图5是图4中下框部分的俯视图；

图6是图4中上框部位的俯视图；

图7是图4中基于单片机的自清洁黑板的传动装置与板框的一种结构示意图；

图8是本发明中黑板组件的一种分解结构示意图；

图9是本发明图4实施例中的控制框图；

图10是本发明图4实施例中的控制线路图；

图中：1、单片机，2、板框，201、前轨道框槽，202、中轨道框槽，203、后轨道框槽，204、移动缺口，205、移动通道， 3、黑板组件，4、黑板，401、黑板一，402、黑板二，403、黑板三，5、传动装置，6、清洁集灰组件，601、清洁电机，602、传动丝杆，603、清刷主体，604、清洁收集装置，605、移动块，606、粉刷条，607、粉刷，608、空腔，609、吸灰孔，610、集粉盒，611、抽吸风机，612、进风口，613、出风口，614、过滤网，615、透明观察窗，616、连接片，7、带传动装置，701、带传动电机，702、主动传动带，703、被动传动带，8、丝杆传动装置，801、丝杆，802、丝杆电机，803、丝杆螺母，9、传动电机，10、黑板一移动块，11、黑板二移动块，12、黑板三移动块，13、前槽区间一，14、前槽区间二，15、后槽区间三，16、后槽区间四；

丝杆17、18、19、20、21、22、23、24，电机29、30、31、 32、33、34、35、36，前带传动电机46，后带传动电机45，下框后轨道槽25，下框中轨道槽26，下框前轨道槽27，28为置物区，螺母37、38、39、40、41、42、43、44，限位开关60，位置传感器61。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1所示的实施例中，一种基于单片机的自清洁黑板，包括：

单片机1，自清洁黑板的控制系统；

板框2，用于对黑板进行支撑且实现黑板切换的框架，所述的板框2上设置有轨道框槽；

黑板组件3，所述的黑板组件3与单片机1控制信号连接，所述的黑板组件3包括设置在板框2内并可在板框2前后左右移动的多块黑板4和传动装置5；

清洁集灰组件6，与单片机1控制信号连接用于对黑板4进行自动清洁并且自动收集粉灰的组件，所述的清洁集灰组件6与黑板组件3联动或单独动作。

所述的板框2为框架结构，所述的板框2上下分别设置有轨道框槽，所述的轨道框槽沿垂直于黑板板面的方向平行设置有前中后三排轨道框槽。轨道框槽包括沿垂直墙面方向并排设置的前轨道框槽201、中轨道框槽202和后轨道框槽203；所述的前轨道框槽201和后轨道框槽203与中轨道框槽202连接处均设置有移动缺口204，形成黑板前后进退时的移动通道205。

传动装置5包括传动电机、与传动电机连接的万向轮（图中未标示）和与万向轮连接的移动块，每块移动块均配设有带有传动电机的万向轮，通过传动电机控制万向轮的转动从而带动黑板的移动，每块黑板分别通过一组移动块带动实现左右前后移动，所述的移动块在前后移动时先进行方向旋转运动。

如图3a所示，所述的清洁集灰组件6包括清洁电机601、传动丝杆602、清刷主体603、清洁收集装置604；所述的传动丝杆602与清洁电机601连接并由清洁电机601带动旋转；所述的清刷主体603通过一与传动丝杆602螺接的移动块605与传动丝杆602连接并由传动丝杆602带动用旋进或后退实现擦试运动，所述的清洁收集装置604设置在清刷主体603的下方并与清刷主体603内部连通。

如图3b所示，所述的清刷主体603包括粉刷条606和设置在粉刷条上的粉刷607，所述的粉刷条606内部为中空结构，设置有空腔608，所述的粉刷607均布在粉刷条606朝向黑板板面的一侧，所述的粉刷607的内部设置有连通空腔608的吸灰孔609。

如图3c所示，所述的清洁收集装置604包括集粉盒610和设置在集粉盒内部的抽吸风机611，所述的集粉盒610上设置有进风口612和出风口613，所述的抽吸风机611设置在进风口612，所述的出风口613上设置有过滤网614；所述的集粉盒610上还设置有透明观察窗615。

本实施例中，基于单片机的自清洁黑板，设定黑板为三块，包括黑板一401，黑板二402，黑板三403，传动装置5包括传动电机9和带动黑板移动的移动块，移动块包括带动黑板一移动的黑板一移动块10、带动黑板二移动的黑板二移动块11和带动黑板三移动的黑板三移动块12。

如图2a、2b、2c、2d所示，使用时，教师写满黑板一401或写满黑板一401和黑板二402后，若想要继续保留黑板一401内容不擦拭，则启动黑板切换控制按钮，传动装置5中的驱动电机9启动，黑板一、黑板二、黑板三403进行顺时针交换，黑板一向内退成为新一轮的黑板三，黑板二移至黑板一的位置，成为新一轮的黑板一，黑板三向前突出，替换黑板二，成为新一轮的黑板二。

如图2a、2b、2c、2d所示，若想要擦拭掉黑板一内容，则启动黑板切换并清洗控制按钮，传动装置5的驱动电机9启动，黑板一、黑板二、黑板三进行顺时针交换，黑板一向内退成为新一轮的黑板三，黑板二移至黑板一的位置，成为新一轮的黑板一，黑板三向前突出，替换黑板二，成为新一轮的黑板二，此时，完成黑板的切换，传动装置5的驱动电机9停止，如图2e、2f所示，清洁电机601启动，吸尘粉刷条606开始工作，从A点移至B点，后快速返回，停止清洁电机601。无论是启动哪个控制按钮，教师均可以在新的黑板二上进行书写。

如图2a所示，外置板框体中分有前轨道框槽201、中轨道框槽202和后轨道框槽203，静止状态时，黑板一置于前槽区间一13，黑板二置于前槽区间二14，黑板三置于后槽区间三15，后槽区间四16处于空置状态。如图2e所示，前轨道框槽201和后轨道框槽203与中轨道框槽202连接处均设置有移动缺口204，形成黑板前后进退时的移动通道205。

当黑板开始切换位置时，如图2a所示，黑板三在其黑板三移动块12的带动下移至后槽区间四16位置；如图2b所示，黑板一在其黑板一移动块10带动下从横向转至纵向，从前槽区间一13位置移动到后槽区间三15位置，黑板一移动块10转回横向；如图2c黑板二在其黑板二移动块11的带动下移至前槽区间一13位置；如图2d所示，黑板三的黑板三移动块12从横向转至纵向，从后槽区间四16位置移动到前槽区间二14位置，黑板三移动块12转回横向。

如图2e、2f所示，当吸尘粉刷条开始清洁黑板时，吸尘粉刷条在移动块605的带动下，缓慢地从A点移动至B点，然后快速返回。集粉盒610向外的一侧设有透明观察窗615，可以随时观察灰尘满度，当到达最大值时，需进行清理，可重复使用。

实施例2：

在图4、图9、图10所示的实施例中，其技术方案与实施例1中的技术方案基本相同，不同之处在于传动装置。本实施例中，传动装置5包括实现黑板左右移动换位的带传动装置7和实现黑板前后移动换位的丝杆传动装置8。

如图7所示，带传动装置7设置有前后两组，每组带传动装置分别包括带传动电机701、主动传动带702和被动传动带703，所述的被动传动带703活动设置在主动传动带702上，所述的黑板4设置在被动传动带703上。在被动传动带前后移动时，被动传动带做旋转运动。

如图8所示，丝杆传动装置8为双丝杆传动，所述的丝杆传动装置8设置有左右两组，每组丝杆传动装置分别设置有两对双丝杆组件。

所述的双丝杆组件8包括丝杆801、丝杆电机802和丝杆螺母803，每根丝杆801分别由一丝杆电机802带动正反旋转，双丝杆呈上下布设，上下两根丝杆上分别螺接有丝杆螺母803，上下两根丝杆上的丝杆螺母803固定连接为一体。

本实施例中，黑板沿板框前后并排设置有前后两组，前后两组黑板相互之间能够互换位置，例如前面一组黑板包括黑板一401和黑板二402，而后面一组黑板为黑板三403。按照使用者正对的方向，设定黑板一401和黑板二402从左向右处在同一平面上，且处于前部能够可见的位置，黑板三403原始位置设定为位于黑板一401的后面与黑板一401平行设置，且从正面看黑板三4033处于不可见位置，当需要黑板一401、黑板二402和黑板三403之间位置互换时，黑板三403首先从左向右移动，将黑板三403从黑板一401的后面移动到黑板二402的后面，然后再将黑板一401从前向后移动到原黑板三403所处的位置；接下来将黑板二402从右向左移动到黑板一401原来的位置，最后再将黑板三403从后向前移动到原黑板二402所在的位置，实现了三块黑板的位置互换。本实施例中按照这样的操作对技术方案进行阐述。

本实施例中，如图6所示，板框2根据两块黑板拼组后的长度大小，设置长度，根据黑板的高度设置其高度，板框整体设置为长方体框架结构，包括左边框、右边框、上框和下框，在上框和下框上下对应设置有前轨道框槽201、中轨道框槽202和后轨道框槽203，上框中轨框槽202用于设置清洁集灰组件，实现清洁集灰组件可以左右移动实现对黑板的清洁。

清洁集灰组件6中的清刷主体为粉刷条606，还包括一与粉刷条606内部连通的集粉盒610，集粉盒610内部设置有吸尘装置，清洁电机601，清洁电机601与一传动丝杆602传动连接，并且控制传动丝杆的正反转，传动丝杆602通过与板框2的顶部焊接连接的一组连接片616连接，传动丝杆602与连接片616转动连接，传动丝杆602只能发生转动，不能上下左右前后移动，粉刷条606通过一移动块605与传动丝杆602螺纹传动连接，粉刷条606平行于黑板的板面设置并与黑板的板面接触；当传动丝杆602正向转动时，移动块605从传动丝杆602左侧移动到右侧，带动粉刷条606从左向右移动，实现对黑板板面的清洁。而在粉刷条朝向黑板板面的一侧与黑板接触面上设有若干吸灰孔609和粉刷607，粉刷条的内部为中空，设置有空腔608，与吸灰孔609连通，粉刷条内部的空腔608与粉刷条下端的集粉盒610连通；集粉盒610上设置有进风口612和出风口613，集粉盒内部进风口处设有抽吸风机611，出风口613上设置有滤网614，出风口上还设置有封盖，集粉盒的外侧面上设置有透明观察窗615，可以随时观察灰尘满度，当到达最大值时，需进行清理，可重复使用。

传动装置包括带传动装置7和丝杆传动装置8，带传动装置7是为了实现黑板的左右移动，而丝杆传动装置8则是为了实现黑板的前后移动。

带传动装置7设置有前后两组，每组传动组件分别包括带传动电机701、主动传动带702和被动传动带703，所述的被动传动带703活动设置在主动传动带702上，所述的黑板4设置在被动传动带703上。在被动传动带前后移动时，被动传动带做旋转运动。主动传动带702包括前主传动传动带51和后主传动带52。

每块黑板分别设置在一组黑板配备一被动传动带703，而对应于前后两组黑板在前轨道框槽201和后轨道框槽203上还分别设置有前主动传动带和后主动传动带，当黑板一和黑板二处于前部位置时，黑板一和黑板二对应的被动传动带703分别设置在前轨道框槽的前主动传动带上并能够沿前主动传动带移动，而黑板三403下部的被动传动带703则设置在后主动传动带上，当黑板相互之间的位置变换时，其对应的被动传动带703也随之变换，从而实现黑板的左右移动。

前主动传动带和后主动传动带分别设置有前带传动电机46和后带传动电机45，用于控制前主传动传动带51和后主传动带52转动；而三块黑板板的被动传动带分别为48、49、50，被动传动带48、49、50分别与黑板一、黑板二、黑板三相连，当前主动传动带51和后主动传动带52转动时，其跟着转动左移或右移。

丝杆传动装置8是为了实现黑板的前后位置的移动，丝杆传动装置8为双丝杆传动，所述的丝杆传动装置8设置有左右两组，每组丝杆传动装置分别设置有两对双丝杆组件。

所述的双丝杆组件8包括丝杆801、丝杆电机802和丝杆螺母803，每根丝杆801分别由一丝杆电机802带动正反旋转，双丝杆呈上下布设，上下两根丝杆上分别螺接有丝杆螺母803，两丝杆螺母803固定连接为一体。

如图5、图7所示，对应黑板一、黑板二和黑板三的双丝杆传动装置中的丝杆801分别为17、18、19、20、21、22、23、24，其中17和18，19和20，21和22，23和24分别组成四对双丝杆，对应于四对丝杆分别设置有四对丝杆电机802分别是：电机29、30、31、 32、33、34、35、36，丝杆17、19分别对应电机29和31，丝杆18、20分别对应电机30、32，丝杆21、23对应电机33、35，丝杆22、24对应电机34、36，每两对双丝杆控制一块黑板向内移动或向外移动。丝杆对应的丝杆螺母803分别是：螺母37、38、39、40、41、42、43、44，而与每根丝杆对应的带传动组件中的传动带内部均设置有螺孔供丝杆旋时旋出，从而实现带传动组件带动黑板的向内向外移动，即前后移动。

如图6所示，为黑板上框的剖面图，中间的用于粉刷条的移动，焊接有连接片616，用于和丝杆602连接，丝杆602与清洁电机601传动连接，当清洁电机601运转时，丝杆转动，带动移动块605向左或向右移动。移动块605与粉刷条603焊接在一起，当移动块605移动时，粉刷条一起移动。

黑板的移动由下框上的传动带和丝杆控制。如图5所示， 25为下框后轨道槽，26为下框中轨道槽，27为下框前轨道槽，28为置物区，可在上方放粉笔等物，内部为双丝杆布置区，不在切换黑板状态，丝杆传动装置8布设在置物区，当需要切换时，丝杆传动装置向内部旋进后与带传动装置配合实现黑板的前后移动。

在边框上对应每块黑板的移动的极限位置处分别设置有位置传感器61，位置传感器61与一限位开关60信号连接，用于判断并控制黑板移动是否到位，并在到位时控制其停止。

下面通过三块黑板移动来具体描述本发明技术方案。

一、仅进行黑板之间的切换，而不进行清洁：

1、黑板一401、黑板二402平行设置在前面，而黑板三403设置在黑板一401的后面：当教师写满黑板一401或者写满黑板一401和黑板二402后，若想要继续保留黑板一401上的内容不擦拭，则启动黑板切换控制按钮。单片机1接到命令后，发出指令给后带传动电机45，后带传动电机45转动，下框后轨道槽25中的后主传动带52在后带传动电机45的驱动下转动，而设置在后主传动带52上面的被动传动带50在后主传动带52的带动下转动，且向右移动，带动被动传动带50上的黑板三403 向右移动，当移动至限位开关60位置时，单片机收到信号，发送信号至后带传动电机45，使之停止运动，后主传动带52、被动传动带50停止运动，黑板三403位于右边框即黑板二402的后面。

2、此时，单片机发送信号至电机29、31，电机运行，丝杆17、19在电机29、31的驱动下从被动传送带48的外部向内部转动，直至丝杆17、19分别旋时传送带48的内部，电机29、31停止运行，同时，电机30、32运行，带动丝杆18、20转动，丝杆18、20带动其上的螺母38、40向内移动，同时与螺母38、40分别焊接在一起的螺母37、39亦向内移动，带动整根丝杆17、19向内移动，从而带动整个被动传动带48及其上的黑板一401向内移动，直至移动至后框轨道槽处，电机30、32停止运行，同时，电机29、31运行（反向转动），将丝杆17、19穿入被动传动带48中的螺纹向外旋转转出后停止，再通过电机30、32的反向运行，让丝杆17、19等均恢复到原位；将黑板一401送至后框轨道槽。

3、将黑板一401送至后框轨道槽后，前带传动电机46在单片机的控制下转动，同时控制前主传动传动带51转动，带动黑板二402下方的被动传送带49从右侧向左侧移动，被动传送带49带动黑板二402从右侧向左侧移动，至原黑板一401所在的位置后，前带传动电机46停止运行，前主动传送带51停止转动，黑板二402位于黑板一401前方，置于前框轨道槽中。

4、此时，单片机1控制电机34、36运行，带动丝杆22、24转动，丝杆22、24带动其上的螺母42、44向内移动，同时与螺母42、44分别焊接在一起的螺母41、43亦向内移动，带动整根丝杆21、23向内移动，至黑板三下面的被动传送带50外侧时，停止运行；单片机控制电机33、35运行，丝杆21、23转动向内运行，穿入被动传送带50内部后停止运行。同时电机34、36反向转动，丝杆21、23在螺母41、43的带动下，带动整个被动传送带50和黑板三向外侧槽运行，至前框轨道槽后，停止运行，电机33、35反向转动，丝杆21、23从被动传送带50中旋转转出。此时黑板一移动到原黑板三所在的位置。

5、由此，黑板二在原黑板一所在位置，黑板三在原黑板二所在位置，黑板二在原黑板一所在的位置，完成黑板之间的切换。

二、黑板切换的同时，自动擦拭黑板一：

1、黑板一401、黑板二402平行设置在前面，而黑板三403设置在黑板一401的后面：当教师写满黑板一401或者写满黑板一401和黑板二402后，若想要继续保留黑板一401上的内容不擦拭，则启动黑板切换控制按钮。单片机1接到命令后，发出指令给后带传动电机45，后带传动电机45转动，下框后轨道槽25中的后主传动带52在后带传动电机45的驱动下转动，而设置在后主传动带52上面的被动传动带50在后主传动带52的带动下转动，且向右移动，带动被动传动带50上的黑板三403 向右移动，当移动至限位开关60位置时，单片机收到信号，发送信号至后带传动电机45，使之停止运动，后主传动带52、被动传动带50停止运动，黑板三403位于右边框即黑板二402的后面。

2、此时，单片机发送信号至电机29、31，电机运行，丝杆17、19在电机29、31的驱动下从被动传送带48的外部向内部转动，直至丝杆17、19分别旋时传送带48的内部，电机29、31停止运行，同时，电机30、32运行，带动丝杆18、20转动，丝杆18、20带动其上的螺母38、40向内移动，同时与螺母38、40分别焊接在一起的螺母37、39亦向内移动，带动整根丝杆17、19向内移动，从而带动整个被动传动带48及其上的黑板一401向内移动，直至移动至后框轨道槽处，电机30、32停止运行，同时，电机29、31运行（反向转动），将丝杆17、19穿入被动传动带48中的螺纹向外旋转转出后停止，再通过电机30、32的反向运行，让丝杆17、19等均恢复到原位；将黑板一401送至后框轨道槽。

3、将黑板1送至内槽后，单片机控制清洁电机601和吸尘风扇电机运行，传动丝杆602转动，带动其上的移动块605从左向右移动，从而带动与移动块605焊接在一起的粉刷条603从左至右运行，同时由于吸尘风扇电机运行，整个吸尘装置开始工作，黑板一上的粉笔字在粉刷的擦试下脱离黑板一，从粉刷中的吸灰孔处吸入粉刷条内部的空腔，至集粉盒604中。当粉刷条移至右侧后，单片机控制清洁电机601反向运行，至粉刷条回到原位后，清洁电机601和吸尘风扇电机停止运行，完成自动擦拭黑板一的工作。

4、在进行第3步的同时，将黑板一401送至后框轨道槽后，前带传动电机46在单片机的控制下转动，同时控制前主传动传动带51转动，带动黑板二402下方的被动传送带49从右侧向左侧移动，被动传送带49带动黑板二402从右侧向左侧移动，至原黑板一401所在的位置后，前带传动电机46停止运行，前主动传送带51停止转动，黑板二402位于黑板一401前方，置于前框轨道槽中。

5、此时，单片机1控制电机34、36运行，带动丝杆22、24转动，丝杆22、24带动其上的螺母42、44向内移动，同时与螺母42、44分别焊接在一起的螺母41、43亦向内移动，带动整根丝杆21、23向内移动，至黑板三下面的被动传送带50外侧时，停止运行；单片机控制电机33、35运行，丝杆21、23转动向内运行，穿入被动传送带50内部后停止运行。同时电机34、36反向转动，丝杆21、23在螺母41、43的带动下，带动整个被动传送带50和黑板三向外侧槽运行，至前框轨道槽后，停止运行，电机33、35反向转动，丝杆21、23从被动传送带50中旋转转出。此时黑板一移动到原黑板三所在的位置。

6、由此，黑板二在原黑板一所在位置，黑板三在原黑板二所在位置，黑板二在原黑板一所在的位置，完成黑板之间的切换。

三、黑板切换的同时，自动擦拭黑板1和黑板2：重复操作上述内容二，然后再重复步骤1-6，完成原黑板二的自动擦拭。

该基于单片机的自清洁黑板，使用时，无粉尘飞扬，有利于老师和学生身体作健康，无环境污染；增加了0.5倍的黑板使用面积；实现自动擦拭，节约老师擦拭黑板的时间；对于关键板书，可通过切换写在同一块黑板上，选择不擦拭，课尾小节时，可直接转至次黑板进行回顾和总结；吸尘粉刷条表面不会积灰，擦拭干净，不会造成黑板擦不干净等现象。

以上所述之具体实施例仅为本发明较佳的实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围。凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化理应均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于包括：

单片机（1），自清洁黑板的控制系统；

板框（2），用于对黑板进行支撑且实现黑板切换的框架，所述的板框（2）上设置有轨道框槽；

黑板组件（3），所述的黑板组件（3）与单片机（1）控制信号连接，所述的黑板组件（3）包括设置在板框（2）内并可在板框前后左右移动的多块黑板（4）和传动装置（5）；

清洁集灰组件（6），与单片机（1）控制信号连接用于对黑板进行自动清洁并且自动收集粉灰的组件，所述的清洁集灰组件与黑板组件联动或单独动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的板框（2）为框架结构，所述的板框上下分别设置有轨道框槽，所述的轨道框槽沿垂直于黑板板面的方向平行设置有前中后三排轨道框槽。

3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的轨道框槽包括沿垂直墙面方向并排设置的前轨道框槽（201）、中轨道框槽（202）和后轨道框槽（203）；所述的前轨道框槽（201）和后轨道框槽（203）与中轨道框槽（202）连接处均设置有移动缺口（204），形成黑板前后进退时的移动通道（205）。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的传动装置（5）包括实现黑板左右移动换位的带传动装置（7）和实现黑板前后移动换位的丝杆传动装置（8）。

5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的带传动装置（7）设置有前后两组，每组带传动装置分别包括带传动电机（701）、主动传动带（702）和被动传动带（703），所述的被动传动带（703）活动设置在主动传动带（702）上，所述的黑板（4）设置在被动传动带（703）上。

6.根据权利要求4所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的丝杆传动装置（8）为双丝杆传动，所述的丝杆传动装置（8）设置有左右两组，每组丝杆传动装置分别设置有两对双丝杆组件；所述的双丝杆组件包括丝杆（801）、丝杆电机（802）和丝杆螺母（803），每根丝杆（801）分别由一丝杆电机（802）带动正反旋转，双丝杆呈上下布设，上下两根丝杆上分别螺接有丝杆螺母（803），上下两杆丝杆上的丝杆螺母（803）固定连接为一体。

7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的传动装置（5）包括传动电机（9）、与传动电机控制连接的万向轮和与万向轮连接的移动块，每块黑板分别通过一组移动块带动实现左右前后移动，所述的移动块在前后移动时先进行方向旋转运动。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的清洁集灰组件（6）包括清洁电机（601）、传动丝杆（602）、清刷主体（603）、清洁收集装置（604）；所述的传动丝杆（602）与清洁电机（601）连接并由清洁电机（601）带动旋转；所述的清刷主体（603）通过一与传动丝杆（602）螺接的移动块（605）与传动丝杆（602）连接并由传动丝杆（602）带动用旋进或后退实现擦试运动，所述的清洁收集装置（604）设置在清刷主体（603）的下方并与清刷主体（603）内部连通。

9.根据权利要求8所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的清刷主体（603）包括粉刷条（606）和设置在粉刷条（606）上的粉刷（607），所述的粉刷条（606）内部为中空结构，设置有空腔（608），所述的粉刷（607）均布在粉刷条朝向黑板板面的一侧，所述的粉刷内侧的粉刷条上设置有连通空腔的吸灰孔（609）。

10.根据权利要求8所述的一种基于单片机的自清洁黑板，其特征在于：所述的清洁收集装置（604）包括集粉盒（610）和设置在集粉盒内部的抽吸风机（611），所述的集粉盒（610）上设置有进风口（612）和出风口（613），所述的抽吸风机（611）设置在进风口（612），所述的出风口（613）上设置有过滤网（614）；所述的集粉盒（610）上还设置有透明观察窗（615）。

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