一種基于arm嵌入式牙椅控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征在于：包括兩兩相連的供電模塊、底座控制模塊和面板控制模塊，底座控制模塊由依次相連的信號采集電路、信號處理系統(tǒng)、底座板處理器和外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，面板控制模塊包括依次相連的外圍信號采集電路、信號處理系統(tǒng)和面板處理器，面板處理器的輸出端與上位機(jī)管理系統(tǒng)相連，信號處理系統(tǒng)與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。本實用新型有操作簡便、功能多樣、靈活性好、可靠性好、智能化程度高等特點，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
【專利說明】—種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種牙椅，具體涉及一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場高端牙椅設(shè)備基本被國外公司獨斷，一般其價格昂貴而且技術(shù)不轉(zhuǎn)讓。隨著人們對口腔健康的日益重視，開發(fā)適合國情的高端一體化口腔診療系統(tǒng)顯得尤為必要。牙椅控制器是一體化口腔診療系統(tǒng)的核心，其設(shè)計水平反映了整個系統(tǒng)的自動化程度，也是判定牙椅檔次的一個重要依據(jù)。但目前國內(nèi)的牙椅設(shè)備基本以機(jī)械化為主，靈活性差，功能單一，可靠性不足，亟待以信息化轉(zhuǎn)型升級。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)。不僅能滿足上下仰臥四個基本方向的運動，同時還能夠完成茶杯給水、沖洗痰盂、無影燈調(diào)控、位置數(shù)據(jù)采集、X光透射、及與上位機(jī)通信功能，還能保證運動的平穩(wěn)可靠和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。牙椅控制系統(tǒng)CPU響應(yīng)外接鍵盤輸入，執(zhí)行相應(yīng)的命令，驅(qū)動外部的液壓傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)牙椅的運動和其他外部設(shè)備的工作。本實用新型有操作簡便、功能多樣、靈活性好、可靠性好、智能化程度高等特點，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的電路板，其特征在于:包括兩兩相連的供電模塊、底座控制模塊和面板控制模塊，所述底座控制模塊由依次相連的信號采集電路、信號處理系統(tǒng)、底座板處理器和外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，所述面板控制模塊包括依次相連的外圍信號采集電路、信號處理系統(tǒng)和面板處理器，所述面板處理器的輸出端與上位機(jī)管理系統(tǒng)相連，所述信號處理系統(tǒng)與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。
[0005]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述信號采集電路包括限位保護(hù)開關(guān)、腳踏鍵盤和位置傳感器，所述信號處理系統(tǒng)為與位置傳感器依次相連的信號調(diào)節(jié)、光電隔離和低通濾波三個電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)為依次相連的光電隔離、繼電器組和液壓傳動機(jī)構(gòu)三個模塊，所述保護(hù)開關(guān)、腳踏鍵盤、低通濾波三個電路模塊與底座板處理器的輸入端相連，所述光電隔離與底座板處理器的輸出端相連。
[0006]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述外圍信號采集電路為與面板處理器輸入端相連的外部鍵盤，所述所述信號處理系統(tǒng)為與面板處理器輸出端相連的光電隔離以及與所述光電隔離依次相連的繼電器組、信號調(diào)節(jié)兩電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)為與信號調(diào)節(jié)相連的茶杯痰盂X光機(jī)機(jī)構(gòu)，所述面板處理器還通過光電隔離與PWM控制、無影燈兩電路模塊依次相連。
[0007]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述底座板處理器為ATmegal6CPU。
[0008]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述面板處理器為S3C44B0CPU。
[0009]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述底座板處理器與面板處理器相接。
[0010]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述腳踏鍵盤為一個3x2腳踏鍵盤，分別控制牙椅上下、仰臥、漱口位置和就診位置的運動調(diào)節(jié)。
[0011]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述無影燈為由144個LED發(fā)光燈組成的LED無影燈，分為18組，每組8個，每組LED發(fā)光燈由一個LM3402芯片單獨恒流驅(qū)動。
[0012]上述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述無影燈由面板處理器通過PWM方式控制。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0014]1、本實用新型不僅能滿足上下仰臥四個基本方向的運動，同時還能夠完成茶杯給水、沖洗痰盂、無影燈調(diào)控、位置數(shù)據(jù)采集、X光透射、及與上位機(jī)通信功能，還能保證運動的平穩(wěn)可靠和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。
[0015]2、本實用新型本系統(tǒng)采用S3C44B0X芯片與ATmegal6芯片構(gòu)成雙CPU模塊進(jìn)行協(xié)同控制，通信時數(shù)據(jù)平穩(wěn)可靠且傳輸?shù)膶崟r性好，采用光電隔離減少了外界干擾信號對系統(tǒng)的影響。
[0016]3、本實用新型的無影燈采用LM3402驅(qū)動并聯(lián)的LED發(fā)光二極管陣列，可靠性好。
[0017]綜上所述，本實用新型有操作簡便、功能多樣、靈活性好、可靠性好、智能化程度高等特點，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0018]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的控制系統(tǒng)整體電氣結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為本實用新型的控制系統(tǒng)原理示意圖；
[0021]圖3為本實用新型的位置信號采集與處理電路圖；
[0022]圖4為本實用新型的X光機(jī)機(jī)構(gòu)控制電路圖；
[0023]圖5為本實用新型的液壓傳動機(jī)構(gòu)控制電路圖；
[0024]圖6為本實用新型的LED無影燈電氣結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖7為本實用新型的LED無影燈的LM3402驅(qū)動電路圖；
[0026]圖8為本實用新型的腳踏鍵盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:
[0028]1-供電模塊；2_底座控制模塊；21_/[目號處理系統(tǒng)；22_/[目號米集電路；
[0029]23-底座板處理器；24_外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)；25_限位保護(hù)開關(guān)；26_腳踏鍵盤；
[0030]27-光電隔離；28_繼電器組；29_液壓傳動機(jī)構(gòu)；210_低通濾波；
[0031]211-光電隔離；212_信號調(diào)節(jié)；213_位置傳感器；3_面板控制模塊；
[0032]30-茶杯痰盂X光機(jī)機(jī)構(gòu)；31_面板處理器；32_上位機(jī)管理系統(tǒng)；
[0033]33-信號處理系統(tǒng)；34_外圍信號米集電路；35_外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0034]36-PWM控制；37_無影燈；38_繼電器組；39_外部鍵盤；
[0035]310-信號調(diào)節(jié)；311-光電隔離。

【具體實施方式】
[0036]如圖1所不,一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng),包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的電路板，其特征在于:包括兩兩相連的供電模塊1、底座控制模塊2和面板控制模塊3，所述底座控制模塊2由依次相連的信號采集電路22、信號處理系統(tǒng)21、底座板處理器23和外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)24組成，所述面板控制模塊3包括依次相連的外圍信號采集電路34、信號處理系統(tǒng)33和面板處理器31，所述面板處理器31的輸出端與上位機(jī)管理系統(tǒng)32相連，所述信號處理系統(tǒng)33與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)35相連。
[0037]本牙椅控制系統(tǒng)工作中不僅能滿足上下仰臥四個基本方向的運動，同時還能夠完成茶杯給水、沖洗痰盂、無影燈調(diào)控、位置數(shù)據(jù)采集、X光透射、及與上位機(jī)通信功能，還能保證運動的平穩(wěn)可靠和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。牙椅控制系統(tǒng)CPU響應(yīng)外接鍵盤輸入，執(zhí)行相應(yīng)的命令，驅(qū)動外部的液壓傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)牙椅的運動和其他外部設(shè)備的工作。
[0038]本實施例中，所述信號采集電路22包括限位保護(hù)開關(guān)25、腳踏鍵盤26和位置傳感器213，所述信號處理系統(tǒng)21為與位置傳感器213依次相連的信號調(diào)節(jié)212、光電隔離211和低通濾波210三個電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)24為依次相連的光電隔離27、繼電器組28和液壓傳動機(jī)構(gòu)29三個模塊，所述保護(hù)開關(guān)25、腳踏鍵盤26、低通濾波210三個電路模塊與底座板處理器23的輸入端相連，所述光電隔離27與底座板處理器23的輸出端相連。
[0039]本實施例中，所述外圍信號采集電路34為與面板處理器31輸入端相連的外部鍵盤39，所述所述信號處理系統(tǒng)33為與面板處理器31輸出端相連的光電隔離311以及與所述光電隔離311依次相連的繼電器組38、信號調(diào)節(jié)310兩電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)35為與信號調(diào)節(jié)310相連的茶杯痰盂X光機(jī)機(jī)構(gòu)30，所述面板處理器31還通過光電隔離311與PWM控制36、無影燈37兩電路模塊依次相連。
[0040]本實施例中，所述底座板處理器23為ATmegal6CPU。ATmegal6是增強的AVRRISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，內(nèi)部資源豐富，具有32路可編程I/O 口、512字節(jié)的EEPR0M、四通道的PWM輸出、8路10位ADC轉(zhuǎn)換通道和3個內(nèi)部定時器/計數(shù)器和SPI同步數(shù)據(jù)通信串行口，作為牙椅系統(tǒng)的底座模塊的核心和控制芯片，控制牙椅的移動和進(jìn)行牙椅的位置數(shù)據(jù)采集。
[0041]如圖2所示為牙椅控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖。底座控制板CPU外接一個3X2腳踏鍵盤，CPU接收鍵盤輸入執(zhí)行相應(yīng)的命令，并控制底座模塊上的各液壓傳動控制繼電器的通斷，控制牙椅向上下仰臥四個方向、漱口位置和就診位置運動?？紤]到使用者的安全和牙椅設(shè)備的穩(wěn)定可靠問題，在運動過程中CPU必須對四個方向的限位開關(guān)和底座障礙物保護(hù)開關(guān)的反饋信息進(jìn)行實時監(jiān)控并做出相應(yīng)的保護(hù)動作。
[0042]本實施例中，所述面板處理器31為S3C44B0CPU。。S3C44B0X是Samsung公司生產(chǎn)的16/32位RISC處理器，其總線結(jié)構(gòu)采用三星ARMCPU嵌入式微處理器總線結(jié)構(gòu)。S3C44B0X提供了全面的、通用的片上外設(shè)，包括I個IXD控制器、5個PWM通道的定時器和I通道內(nèi)部定時器、71個通用I/O 口和8通道外部中斷源、8通道10位的ADC、SPI同步數(shù)據(jù)通信串行ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)接口等，具有良好的可擴(kuò)展性，作為牙椅系統(tǒng)的主處理器。
[0043]本實施例中，所述底座板處理器23與面板處理器31相接。
[0044]本實施例中，所述腳踏鍵盤26為一個3x2腳踏鍵盤，分別控制牙椅上下、仰臥、漱口位置和就診位置的運動調(diào)節(jié)。
[0045]本實施例中，所述無影燈37為由144個LED發(fā)光燈組成的LED無影燈，分為18組，每組8個，每組LED發(fā)光燈由一個LM3402芯片單獨恒流驅(qū)動。每組相互獨立，若有一組損壞，其他照樣能繼續(xù)工作，對于手續(xù)影響小，根據(jù)用戶的需要，接收S3C44B0CPU的PWM脈寬調(diào)節(jié)控制，可無級調(diào)節(jié)，流過每個LED的電流約為120-320mA。LM3402是一款由可控電流源衍生的降壓型穩(wěn)壓器，可以驅(qū)動串聯(lián)的大功率、高亮度發(fā)光二極管串，可以接收6-42V的輸入電壓，根據(jù)手術(shù)對照度的需要，對轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以維持通過LED陣列的恒定電流水平，圖7為LM3402的典型應(yīng)用電路示意圖，其中RSNS的電流設(shè)定電阻，平均電流為IF=0.2/RSNS, RON取值與串聯(lián)的LED數(shù)量有關(guān)，8個LED可取值300千歐，恒流標(biāo)稱值為250mA時(RSNS=0.8歐)，電流波動在正負(fù)20mA內(nèi)，完全滿足要求。
[0046]本實施例中，所述無影燈37由面板處理器31通過PWM方式控制。
[0047]為達(dá)到方便使用的目的，面板控制模塊同樣也要能夠控制牙椅的上述運動并實時記憶牙椅的位置，因此系統(tǒng)要實現(xiàn)底座板和面板的實時通信。結(jié)合CPU芯片的特點和實際需求兩者采用串行外設(shè)接口(SPI)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)同步傳輸。面板CPU可接收外部擴(kuò)展鍵盤的輸入來執(zhí)行響應(yīng)的命令，并預(yù)留了擴(kuò)展接口。由于外部設(shè)備對于CPU來說都屬于強電控制部分，為了使兩者之間既保持控制信號聯(lián)系，又要避免電氣干擾，即實行弱電和強電隔離，面板控制模塊增加了光電隔離電路。無影燈的亮度數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計采用了 PWM方式。S3C44B0X有5個定時器可以提供PWM輸出。由于系統(tǒng)使用的無影燈額定功率為50W，額定電壓為12V，屬于大電流工作，為了保證無影燈的調(diào)節(jié)精度，在控制電路上采用場效應(yīng)管IRF540與光電隔離電路配合控制。
[0048]本牙椅控制系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)輸入并按要求運動，返回的記憶位置誤差控制在Imm內(nèi)，茶杯水位誤差不超過2_，運行結(jié)果表明，控制系統(tǒng)與上位機(jī)的通信及兩CPU之間通信實時性、可靠性均滿足設(shè)計要求，且整個系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠，便于調(diào)試和維護(hù)，提高了牙椅自動化水平和檔次。
[0049]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的電路板，其特征在于:包括兩兩相連的供電模塊(I)、底座控制模塊(2)和面板控制模塊(3)，所述底座控制模塊(2)由依次相連的信號采集電路(22)、信號處理系統(tǒng)(21)、底座板處理器(23)和外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)(24)組成，所述面板控制模塊(3)包括依次相連的外圍信號采集電路(34)、信號處理系統(tǒng)(33)和面板處理器(31)，所述面板處理器(31)的輸出端與上位機(jī)管理系統(tǒng)(32)相連，所述信號處理系統(tǒng)(33)與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)(35)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述信號采集電路(22)包括限位保護(hù)開關(guān)(25)、腳踏鍵盤(26)和位置傳感器(213)，所述信號處理系統(tǒng)(21)為與位置傳感器(213)依次相連的信號調(diào)節(jié)(212)、光電隔離(211)和低通濾波(210)三個電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)(24)為依次相連的光電隔離(27)、繼電器組(28)和液壓傳動機(jī)構(gòu)(29)三個模塊，所述保護(hù)開關(guān)(25)、腳踏鍵盤(26)、低通濾波(210)三個電路模塊與底座板處理器(23)的輸入端相連，所述光電隔離(27)與底座板處理器(23)的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述外圍信號采集電路(34)為與面板處理器(31)輸入端相連的外部鍵盤(39)，所述所述信號處理系統(tǒng)(33)為與面板處理器(31)輸出端相連的光電隔離(311)以及與所述光電隔離(311)依次相連的繼電器組(38)、信號調(diào)節(jié)(310)兩電路模塊，所述外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)(35)為與信號調(diào)節(jié)(310)相連的茶杯痰盂X光機(jī)機(jī)構(gòu)(30)，所述面板處理器(31)還通過光電隔離(311)與PWM控制(36 )、無影燈(37 )兩電路模塊依次相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述底座板處理器(23)為 ATmegal6CPU。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述面板處理器(31)為 S3C44B0CPU。
6.根據(jù)權(quán)利要求書2、3、4或5所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述底座板處理器(23)與面板處理器(31)相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述腳踏鍵盤(26)為一個3x2腳踏鍵盤，分別控制牙椅上下、仰臥、漱口位置和就診位置的運動調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述無影燈(37)為由144個LED發(fā)光燈組成的LED無影燈，分為18組，每組8個，每組LED發(fā)光燈由一個LM3402芯片單獨恒流驅(qū)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求書7所述的一種基于ARM嵌入式牙椅控制系統(tǒng)，其特征是:所述無影燈(37)由面板處理器(31)通過PWM方式控制。
【文檔編號】G05B19/042GK203852536SQ201420169679
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】董作英 申請人:董作英