一、硬件规划
硬件电路框图如图1所示。该洁牙机的根本作业进程如下：TL494为中心振动电路在MPU操控下发生占空比可控的推挽脉冲输出，由MPU串行发送数据到振动频率操控电路，操控振动发生电路的振动频率，使振动电路发生的振动信号的占空比和频率受MPU操控，该振动信号经功率扩大电路扩大，经高频变压器升压后驱动压电陶瓷片，把超声振动电信号转为超声机械振动信号，该机械振动能杰出地铲除牙垢和牙结石等，然后到达漂亮牙齿的作用。
1、电源规划
超声洁牙机在正常作业时功率为10～20 W，且要求在180～250 V的宽电压规模内作业，为满意要求，削减电源部分发热，本电路电源部分选用开关电源。整机电路原理图如图2所示。
本开关电源选用摩托罗拉公司的DC-DC操控芯片MC34063，该电路具有线路简略，本钱低价，功率高，温升低的特色。中心元件MC34063是一种单片双极型线性集成电路，片内包含有温度补偿带隙基准源，一个占空比周期操控振动器驱动器和大电流输出开关。输出电压U=(1+R2/RI)·1.25 V，限流电阻为1 Ω，故输人电流被约束在0.3 V/1 Ω=0.3 A。
2、 振动电路
振动信号的发生有多种办法。最简略的办法是由PIC16F73直接发生PWM输出，该办法简练便利，但有两个缺点：榜首，不能发生推挽振动信号。因而功率扩大电路只能作业在正半周，功率低，发热较严峻，不利于电路安稳作业。第二，压电陶瓷片的谐振点在(30±5)kHz，谐振频带宽度≤80 Hz。PIC16F73的PWM输出在25～35 kHz频率下，步进频率≥lOO Hz，因而PICl6F73的PWM输出或许找不到压电陶瓷片的最佳谐振点。笔者规划的振动电路圆满解决了上述问题。
振动电路操控芯片选用TLt94，该芯片内部框图如图3所示，详细电路见图2。推挽振动信号由TL494的9脚和10脚输出，该信号的频率由T1。494的5脚和6脚外接的电容Ct和电阻Rt决议，Rt和Ct应选用低温漂的电阻和电容。该信号振动频率核算公式为：fosc=1.1/2Rt·Ct;该信号的占空比由TL494的1脚和2脚的外接信号电压决议.
3、频率操控
为满意压电陶瓷片振动频率为25～35 kHz，步进频率≤80 Hz的要求，图2电路中的Rw是阻值为20 kΩ的粗调电位器，数字电位器IC4是PICl6F73操控下的细调电位器。经核算Rw粗调(以1C4为5 kΩ计)，使，fosc改变规模为24.5～35.7kHz，满意要求。细调的数字电位器IC4选用总阻值10 kΩ，256级可调的MCP41010，MCP41010与PIcl6F73的通讯选用便利快捷的SPI方法，步进阻值是39.0625 Ω。振动器的步进频率为：
振动频率为35 kHz时的步进频率为30.4 Hz，振动频率为25 kHz时的步进频率为15.6 Hz。由上述数据可知，选用数字电位器操控TL494作业方法可满意压电陶瓷片谐振带宽的要求。
4、强度操控
本洁牙机规划了活络的强度操控电路。PIC16F73的RAl脚外接电位器Rw1，调在不同方位则RAl输入的模仿电压不同，经PICl6F73内部A/D转化为数字信号，该信号决议由CCPl输出的PWM信号的占空比。PWM信号经滤波后送到TI.494的2脚，与l脚送入的参阅电压比较，然后决议TL494的9脚和10脚输出的振动信号脉宽在0～48%。当引脚开关断开时，PIC16F73判别到RC3输入为高电平，则PICl6F73的PWM输出占空比为0，TL494的9脚和10脚输出振动信号占空比为O，然后操控洁牙机中止机械振动输出。
5、推挽功率扩大
超声机械振动为了起到杰出的洁牙作用，机械振动有必要到达必定的强度，即送到压电陶瓷片的由TL494输出的振动信号有必要先经过功率扩大。由于功率管流过的瞬间电流到达1.1 A，为削减功率管发热，缩小散热片，选用场效应管作为功率驱动管。本电路中的场效应管选用简法驱动，实践证明，该功率扩大电路功能安稳，发热很少，能有效地缩小线路板体积。经功率扩大后的信号由高频变压器升压到峰峰值250～350 V，送到压电陶瓷片转化为超声机械振动。
6、谐振点的扫描查找
压电陶瓷片的谐振点主动扫描查找是本电路的一大特色和难点。由于压电陶瓷片的谐振点各不相同，为了让电路能习惯各种压电陶瓷片，笔者规划了谐振点主动扫描查找电路。当PICl6F73刚上电，且引脚开关接通时，CCPl的PWM输出脉宽固定为80%，然后TL494的9脚和10脚的输出信号脉宽固定不变。一起PICl6F73周期地发送数据到数字电位器MCP41010，使MCP41010的6脚和5脚问的电阻从O步进到10 kΩ，则TL494的9脚和lO脚的输出频率以15.6～30.4 Hz步进改变。占空比固定不变的信号，当振动信号频率与压电陶瓷片的谐振频率共同时，流经场效应管源漏极的电流最大。该电流由采样电阻Ra转变为电压信号，经运放扩大后送到PICl6F73的RAO，PIC16F73对该电压进行A/D转化为数值Q，回忆住Q为最大值时送到数字电位器的数据P。当数字电位器由O改变到10 kΩ时，压电陶瓷片谐振点的扫描查找完结。把数据P送到数字电位器，则TL494输出固定频率的振动信号，便是压电陶瓷片的谐振频率。运放的选型必定要注意带宽大于2 MHz，由于采样电阻Ra的峰值电压在扫描查找时改变很快，假如运放的带宽缺乏，则或许找不到压电陶瓷片的最佳谐振点。本电路选用带宽为2.8 MHz的MCP602。
二、软件规划
本洁牙机的硬件规划稍显杂乱，软件规划相对简略。软件总流程图如图4所示。
三、抗搅扰规划
沽牙机本身有电磁阀、脚踩开关、高频变压器等器材会发生较强的搅扰。别的，本机还配套用于牙科医治台，该医治台有好几台功率较强的电机在作业，会对洁牙机形成严峻的电磁搅扰。当搅扰信号来暂时，或许呈现死机，程序乱飞，损坏体系参数等不正常现象，故而在硬件和软件上都相应采纳一些抗搅扰办法。
1、硬件抗搅扰
在洁牙机的电源输入端接入电源滤波器，滤除电网中的高次谐波和脉冲搅扰。单片机选型时挑选带硬件看门狗的类型，或许外加看门狗电路，能够有效地监督程序是否堕入死循环毛病。在每个芯片的电源输入端与共地端并接一个O.1 μF去耦电容，对脚开关送来的信号进行光阻隔。以上办法都是卓有成效的。
2、软件抗搅扰
榜首，软件冗余。对恣意的输出信号和设置均不断重复改写，且周期设定在5 ms。对A/D转化选用转化8次求均匀法，以得到尽量精确的信号。
第二，软件圈套。软件圈套技能是经过跳转指令强即将捕获到的乱飞程序引进复位地址0000H，使程序归入正轨。在各操控模块之间和未运用的程序空间设置软件圈套能够有效地按捺程序乱飞，使程序运转愈加牢靠。
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