1. 研究目的与意义
尽管现代教学往无纸化、网络化、电子化方向发展，但是板书教学也有它存在的必然优势和需要。在一堂课程中，可能要数次清理黑板，人工清理耗时且效率低下，且目前擦拭的粉笔痕迹难以做到绝对无尘；使用机器自动擦拭黑板，不仅可以提高效率，还可以避免粉尘污垢对人体影响。自动黑板擦控制系统不仅要求使用控制系统代替传统的人工擦拭黑板，同时还应具有检测和处理功能，通过检测当前黑板状态，例如教师是否在书写，综合其他判断条件决定是否需要进行擦拭活动。
目前对于自动黑板擦拭的研究大多体现在擦拭执行部件及执行机构的研究，德州学院的陈德谦研究了一款“全自动无尘黑板擦”，采用51单片机作为主控，红外传感器检测黑板边缘，直流电机驱动控制板擦，实现了黑板的自动擦拭；东北大学的郭利鹏研究了“多媒体教学体系的全自动绿色黑板除尘装置”，详细介绍了无尘黑板擦拭结构的设计，并且设计实现了整个控制系统，实现了人工指令控制下的黑板自动擦拭。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
本课题针对当前课堂教学实际出发，通过分析研究黑板书写状态，设计自动擦黑板执行结构，所设计的自动擦黑板系统包括状态检测单元，使用光电传感器、人体红外传感器等来检测教师是否在黑板书写，采用二维定位丝杠实现板擦位置控制、擦拭黑板的动作
3. 研究的方法与步骤
本系统中，采用人体红外传感器和光电传感器来检查教师是否在黑板书写，光电感器（光电开关）可检测是否有遮挡物在其检测范围内，人体红外传感器可判断其检测范围内是否有人体红外线，通过在黑板周边布局两种传感器，达到覆盖黑板平面及黑板外侧10cm空间区域，以判别是否有教师的手在黑板书写。
本系统执行结构采用二维定位丝杠，通过步进电机转动，实现丝杠末端定位，在丝杠末端安装板擦，即可实现板擦在黑板区域内任意位置的定位，通过控制末端位置变化，实现板擦的擦拭动作。
本系统采用51单片机控制系统为控制单元，单片机内实现传感器信息融合，提高检测准确度，通过算法进行板擦路径规划以及板擦擦拭动作规划，实现黑板的擦拭。
4. 参考文献
| 4．本课题主要参考文献 |
| （1） 张洪润，孙悦.单片机原理及应用[M].清华大学出版社.2008 （2） 陈德谦, 王志坤. 对一款全自动无尘黑板擦的研究[J]. 电子世界, 2014 (4): 184-185. （3） 郭利鹏, 周玉清, 吴谢浩, 等. 多媒体教学体系的全自动绿色黑板除尘装置设计[J]. 机械工程与自动化, 2011 (2): 154-156. （4） 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].电子工业出版社.2005 （5） 冯建华.单片机应用的系统设计与产品开发[M].人民邮电出版社.2004 胡航.信号处理.哈尔滨工业大学出版社[M].2000 （6） 刘舒祺, 施国梁. 基于热释电红外传感器的报警系统[J]. 国外电子元器件, 2005, 3(3): 18-20. （7） 光电传感器应用技术[M]. 机械工业出版社, 2007. （8） 杨勇. 步进电机[J]. 黑龙江科技信息, 2014 (32): 2-2. （9） 王玉琳, 王强. 步进电机的速度调节方法[J]. 电机与控制应用, 2006, 33(1): 53-56. （10） 丁伟雄, 杨定安, 宋晓光. 步进电机的控制原理及其单片机控制实现[J]. 煤矿机械, 2005 (6): 127-129. （11） 多传感器信息融合及应用[M]. 电子工业出版社, 2000. （12） 王耀南, 李树涛. 多传感器信息融合及其应用综述[J]. 控制与决策, 2001, 16(5): 518-522. （13） 何国金, 从柏林. 多卫星遥感数据的信息融合: 理论, 方法和实践[J]. 中国图象图形学报: A 辑, 1999, 4(9): 744-750. （14） Xiong N, Svensson P. Multi-sensor management for information fusion: issues and approaches[J]. Information fusion, 2002, 3(2): 163-186.
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5. 计划与进度安排
（1）2022-2-22—2022-3-20 查阅资料，撰写开题报告；
（2）2022-3-21—2022-4-10 硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；
（3）2022-4-11—2022-4-24 设计电路原理图、编制应用程序；
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