今世口腔问题频发，让人们越来越注重口腔卫生。传统的刷牙方法，因为个人习气和刷牙方法的不同，会不同程度地导致牙龈受损，牙菌斑去除不完全等问题。而电动牙刷设备，依据其相对程序化的刷牙方法，可依据个人口腔特性支撑自主挑选，调理刷牙力度。并且在刷牙进程中，不需求过多的手部动作，仅需求调理刷牙的视点，更多的清洁作业交给由牙刷自身的特性来完结。便利人们的一起也更能有用的削减口腔问题。
1、电动牙刷类型
现在市面上电动牙刷品类繁多，从刷头的方法可将其分为两大类型：旋转式和振荡式（也叫声波式）。参阅https://zhuanlan.zhihu.com/p/42097327
图1. 电动牙刷作业方法比照图
旋转式电动牙刷是由电机带动刷头旋转，牙面清洁度高，但牙缝清洁才能单薄且相较于振荡式，更易损害牙釉质。而振荡式，由电机带动刷头进行上下的高频振荡，高频摇摆的刷头能高效完结洗刷牙齿的动作，能够让牙膏与水的混合物发生很多细小的气泡，气泡爆裂时发生的压力能够更深化牙缝到达深度的清洁作用。
振荡式的完结有两种方法，一种由偏疼振荡电机完结，多用于中低档的电动牙刷计划。该种方法的电动牙刷振荡感强，振荡无序。另一种则是选用线性电机，业界也称之为磁悬浮电机。
图2. 磁悬浮电机示意图
磁悬浮电机的长处在于其在作业运转噪声小，机身振感低，振荡能量会集，清洁作用佳。因而，本文选用ACM32F030作为主控芯片，依据磁悬浮电机提出一款电动牙刷的规划计划。
2、规划计划
本文描绘的电动牙刷计划，是依据上海航芯ACM32F030系列的MCU进行规划，全体的计划框图如下所示：
图3. 依据ACM32F030/070电动牙刷规划计划框图
ACM32F0X0 系列是一款支撑多种低功耗形式的通用MCU。集成12位1.6 Msps高精度ADC以及比较器、运放、触控按键操控器、段式LCD操控器，内置高性能守时器、多路UART、LPUART、SPI、I2C等丰厚的通讯外设，内建AES、TRNG等信息安全模块，支撑多种低功耗形式，具有高整合度、高抗搅扰、高可靠性的特色。本产品选用ARM Cortex-M0系列内核，最高作业频率64MHz。足以满意一般的电动牙刷计划的需求。
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补白：ACM32F030和070软硬件兼容
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软硬件下载链接如下（点击文章底部“阅览原文”可直接跳转）：
https://gitee.com/acm32-mcu/electric-toothbrush
https://github.com/ACM32-MCU/electric-toothbrush
• 人机交互体系
本文论说的规划计划中的人机交互功用是选用简略的LED和按键的方法进行完结。共有1个按键和6个LED。按键需完结设备的开关机以及形式切换功用。设备会依据按键按下时刻的长短来断定当时的动作是需求切换形式或是开关机操作。6个LED中有3个用于作业形式指示，最大可支撑7种作业形式（2³-1），本规划计划中仅供给了三种形式。别的3个LED用于体系状况指示，包含正常，欠压，充电，充溢4种电压状况。
长短按辨认程序：
作业指示程序：
体系指示程序：
• 电源及功耗办理
电动牙刷产品的续航才能也是一向备受人们重视。本规划计划在低功耗的处理，摒弃了一般的休眠方法，直接选用封闭电源来防止设备在不作业状况下的设备功耗。整个设备的供电线路共有三种，如下图所示。
图4. 依据ACM32F030的电动牙刷供电电路（部分）
正常情况下，设备不在充电时，VCHARG电压为0，需求关机时，按键弹开，PWR_KEY为低电平，芯片内部程序也将PWR_LOCK拉低，此刻Q2关断，Q2的D极电压同VBAT，然后引起Q1断开，VCCIN断电，体系关机。而开机时，按键按下，PWR_KEY先被拉至高电平，Q2导通，Q2的D极拉低，则Q1导通，设备供电，程序检测到开机，拉高PWR_LOCK，此刻，虽然按键弹开，PWR_LOCK仍然会供给Q2的导通电压，体系正常作业。充电时，Q2的导通电压会由VCHARG供给，体系保持在作业状况，此刻会程序会检测体系的运转状况，在不需求启动时，进入休眠状况。
电源办理部分，则经过锂电池充电芯片检测是否进行充电，一起经过一路ADC监测电池电压。为削减芯片作业担负，电池电压的欠压和满电经过ADC门限电压功用来完结。ADC的门限电压初始化程序如下：
• 智能办理体系
智能办理体系分为两个部分，一部分为上位机的数据处理，由云端处理，另一部分是电动牙刷数据记载和传输。整个的完结进程可简述为，电动牙刷经过惯性丈量仪QMI8658C记载电动牙刷在使用进程中的运动轨道，并实时将该部分数据以及整个体系的作业参数经过BLE发送到手机，手机衔接云端，并将数据传输至云渠道进行数据解析，剖析用户刷牙的健康指数，并将相关主张反应至手机。电动牙刷作为数据收集设备，需上报实时数据，结构如下：
其间，locaTIon为三轴的加速度，angle为三轴的视点。守时上传电动牙刷的相关实时数据。上位机依据一系列点位数据进行建模核算可得到整个牙刷的运动轨道。
• 电机驱动体系
电动牙刷的驱动体系是经过H桥芯片MX612E进行处理，MX612E的输入端衔接芯片的PWM互补输出端口。如下图所示：
图5. 电动牙刷电机驱动电路
本规划中的电动牙刷选用磁悬浮电机，内部结构和直流无刷电机类似，但比较于直流无刷电机，其仅有两相输入端。这也就构成该电机在通电后，正负极不变的情况下，电机旋转至某一视点构成平衡后将会中止旋转。切换正负极后则又会在另一个方向旋转构成平衡。在电动牙刷的正常作业中，是经过两相的正负极切换来使电机正反旋转然后带动刷头做高频运动的。因而，其电机速度的操控依托于输出PWM的输出频率而非占空比。操控代码如下：
上例中，PWM的占空比为50%，使得在一个PWM周期内，电机可完结一次往复运动。
END
本文提出的规划计划的宗旨是将电动牙刷智能化，在进步人们刷牙功率的一起，也能到达进一步确保人们刷牙质量的意图。经过电动牙刷对惯性的数据收集，实时上传至云端，并对数据进行处理，康复用户的刷牙轨道，给出合理主张，纠正用户不良的刷牙习气。磁悬浮电机的高频振荡也能有用铲除口腔污渍。年月恒久远，牙齿永相随。
