系统分为步进电机驱动模块、显示模块、键盘设定模块、黑线探测模块，单片机ATMEGA16L作为装置的控制核心。图2为系统模块图。

  1、步进电机的选择

    设计题目要求控制画笔在精度为1cm坐标纸上移动，因此对控制的精度要求很高；另一方面，为控制画笔画图，电动机需要频繁进行正反转切换。由于步进电机正反转控制灵活，转换精度高，因此系统选用步进电机作为物体的驱动。步进电机的另一个特点是具有快速启动能力，如果负载不超过步进电机的动态转矩值，就能立即启动。单片机通过控制两个步进电动机旋转的电角度，从而改变连接悬挂画笔两根线的 长短和方向，带动悬挂画笔在纸上按规定的运动轨迹移动。

  2、单片机的选择

    本系统程序占用资源较多，处理速度要较快。由于AVR ATMEGA16单片机具有丰富资源，占用空间小；片内自带A／D转换器，8K的FLASH存储器，存储容量大；内含高速闪存8K的FLASH，因此AVR单片机的运行速度快：

    另外ATMEGA16有断电数据不丢失，自带看门狗程序等优点，所以本系统选取了ATMEGA16单片机控制步进电机。

    3、黑线探测模块

    本装置采用三个反射式红外发射接收传感器进行组合检测。原理是当红外光照射到纸面并反射，由于黑线和白底的反射系数不同，因此反  射输出信号输出到单片机。单片机根据接收到反射信号判断物体是否越出黑线。

    采用反射式红外发射接收传感器，原理图见图3。反射式红外发射接收传感器，可以减少外界光干扰，对黑色物体的检测效果好。考虑到传感器需要安装在重物上面，反射式红外发射接收传感器，无外围电路，安装、使用简单，很适合本系统使用。

  4、显示模块

    采用LCD液晶屏显示，LcD显示占用单片机I／O口少，能显示汉字，英文，字符等内容。但显示程序较为复杂。