基于单片机的智能绘图仪

李学林 祝翔 黄丹

摘 要：智能控制的发展，在不停的改变着我们的生活，代替人们在工作中完成繁琐或者能力不足的事件。在这个越来越依赖电脑打印的生活中，能够有一份手工写的文档将会得到更多人的青睐。因此设计一个仿手工写字的绘图工具，具有一定的必要性。这里我们采用手机APP来完成文字和图片数据的采集和分析，通过蓝牙将最终坐标数据传给单片机，再用单片机来控制CoreXY结构，从而实现写字与绘图的功能。

关键词：绘图仪；人工智能；机器人

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

0 引言

智能机器人作为一种包含相当多学科知识的技术，几乎是伴随着人工智能所产生的。而智能机器人在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能机器人参与、这使得智能机器人的研究也越来越频繁。虽然我们现在仍很难在生活中见到智能机器人的影子。但在不久的将来，随着智能机器人技术的不断发展和成熟。随着众多科研人员的不懈努力，智能机器人必将走进千家万户。更好的服务人们的生活，让人们的生活更加舒适和健康。

1 设计思路

智能绘图仪是用手机APP来采集、分析和发送要绘制图形的坐标，以MCU为核心，通过蓝牙与手机APP相连接，来控制Core XY结构来完成相应的描点功能。如图1所示：

2 设计方案

2.1 机械机构部分

机械结构部份设计经过反复讨论研究，结合多方因素，我们采用了Core XY结构，机械结构可参考图2所示，其中十字Core XY钢架结构简单且易操作，且该结构一个最大的优点是通过控制两个步进电机正反转动就可以实现绘图仪在X方向和Y方向的运动，从而实现绘图或写字的功能，使智能绘图仪的成本大大降低。

2.2 机械控制部分

在我们的方案中，单片机部分主要是完成数据的接收和电机控制，因此不需要大量的数据计算和存储，因此我们采用了STC12系列单片机为主控芯片，以蓝牙传输模块为数据交互通道，实现系统的控制。

2.3 App设计

我们为方便使用者对智能绘图仪的操作，设计研发出了一款与本智能绘图仪配套的手机App，该App操作简单，能使使用者快速上手。本App使用时需要注册账号和设置密码，登录之后使用者可根据需要选择写字或者绘图。其界面如图3所示。

2.4 硬件程序设计

MCU接收到来自手机APP的坐标数据，将APP端的理论坐标数据转换成MCU实际坐标值，为了能够找到最优的坐标值，这里我们使用了Bresenham算法来找点，从而实现画直线、圆弧等功能。如图4所示：

3 结语

经过我们的不懈努力，智能绘图仪最终实现了写字和绘制简易图形等功能。众所周知，贵州省是一个旅游大省，其中少数民族文化当中的蜡染工艺品比较受到游客和当地人的欢迎。但因其是纯手工打造，且价格比较昂贵，所以很难批量生产，如若将收集民间蜡染文化的图形于图形库，通过控制电脑的操作，将蜡以绘图的形式进行蜡染，将会在带来方便的同时增大工艺品的产量。因此智能绘图仪的深入研发，具有一定的必要性。

參考文献：

[1]陈玉敏，谢玮，孟宪民，杨东岳.智能写字机器人设计[J].计算机测量与控制，2016，24（01）：266-268.

[2]陈雪华.四自由度写字机器人的基础研究[D].重庆大学，2005.

[3]李进文，何素梅，吴海彬.一种直线插补算法及其在机器人中的应用研究[J].机电工程，2015，32（07）：966-970.

作者简介：李学林（1990-），贵州湄潭人，本科，助理实验师，研究方向：电子信息科学与技术。