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，實現系統的控制。

2.3 App設計

我們為方便使用者對智能繪圖儀的操作，設計研發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，具有一定的必要性。

參考文獻：

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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。