基于單片機的智能繪圖儀

李學林 祝翔 黃丹

摘 要：智能控制的發(fā)展，在不停的改變著我們的生活，代替人們在工作中完成繁瑣或者能力不足的事件。在這個越來越依賴電腦打印的生活中，能夠有一份手工寫的文檔將會得到更多人的青睞。因此設計一個仿手工寫字的繪圖工具，具有一定的必要性。這里我們采用手機APP來完成文字和圖片數據的采集和分析，通過藍牙將最終坐標數據傳給單片機，再用單片機來控制CoreXY結構，從而實現寫字與繪圖的功能。

關鍵詞：繪圖儀；人工智能；機器人

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.102

0 引言

智能機器人作為一種包含相當多學科知識的技術，幾乎是伴隨著人工智能所產生的。而智能機器人在當今社會變得越來越重要，越來越多的領域和崗位都需要智能機器人參與、這使得智能機器人的研究也越來越頻繁。雖然我們現在仍很難在生活中見到智能機器人的影子。但在不久的將來，隨著智能機器人技術的不斷發(fā)展和成熟。隨著眾多科研人員的不懈努力，智能機器人必將走進千家萬戶。更好的服務人們的生活，讓人們的生活更加舒適和健康。

1 設計思路

智能繪圖儀是用手機APP來采集、分析和發(fā)送要繪制圖形的坐標，以MCU為核心，通過藍牙與手機APP相連接，來控制Core XY結構來完成相應的描點功能。如圖1所示：

2 設計方案

2.1 機械機構部分

機械結構部份設計經過反復討論研究，結合多方因素，我們采用了Core XY結構，機械結構可參考圖2所示，其中十字Core XY鋼架結構簡單且易操作，且該結構一個最大的優(yōu)點是通過控制兩個步進電機正反轉動就可以實現繪圖儀在X方向和Y方向的運動，從而實現繪圖或寫字的功能，使智能繪圖儀的成本大大降低。

2.2 機械控制部分

在我們的方案中，單片機部分主要是完成數據的接收和電機控制，因此不需要大量的數據計算和存儲，因此我們采用了STC12系列單片機為主控芯片，以藍牙傳輸模塊為數據交互通道，實現系統(tǒng)的控制。

2.3 App設計

我們?yōu)榉奖闶褂谜邔χ悄芾L圖儀的操作，設計研發(fā)出了一款與本智能繪圖儀配套的手機App，該App操作簡單，能使使用者快速上手。本App使用時需要注冊賬號和設置密碼，登錄之后使用者可根據需要選擇寫字或者繪圖。其界面如圖3所示。

2.4 硬件程序設計

MCU接收到來自手機APP的坐標數據，將APP端的理論坐標數據轉換成MCU實際坐標值，為了能夠找到最優(yōu)的坐標值，這里我們使用了Bresenham算法來找點，從而實現畫直線、圓弧等功能。如圖4所示：

3 結語

經過我們的不懈努力，智能繪圖儀最終實現了寫字和繪制簡易圖形等功能。眾所周知，貴州省是一個旅游大省，其中少數民族文化當中的蠟染工藝品比較受到游客和當地人的歡迎。但因其是純手工打造，且價格比較昂貴，所以很難批量生產，如若將收集民間蠟染文化的圖形于圖形庫，通過控制電腦的操作，將蠟以繪圖的形式進行蠟染，將會在帶來方便的同時增大工藝品的產量。因此智能繪圖儀的深入研發(fā)，具有一定的必要性。

參考文獻：

[1]陳玉敏，謝瑋，孟憲民，楊東岳.智能寫字機器人設計[J].計算機測量與控制，2016，24（01）：266-268.

[2]陳雪華.四自由度寫字機器人的基礎研究[D].重慶大學，2005.

[3]李進文，何素梅，吳海彬.一種直線插補算法及其在機器人中的應用研究[J].機電工程，2015，32（07）：966-970.

作者簡介：李學林（1990-），貴州湄潭人，本科，助理實驗師，研究方向：電子信息科學與技術。