电动牙刷语音芯片应用设计方案，WT2003H4-16S

概述

电动牙刷是一种较为新式的清洁牙齿的工具，它是在许多发达国家广泛使用的牙齿护理工具。电动牙刷作为一种新式刷牙工具，其使用日渐广泛。电动牙刷的刷头通过快速旋转，产生高频振动，将牙膏迅速分解为细小的泡沫，能够更加深入牙间隙中。它比手动牙刷能更加彻底的清除38%的牙菌斑，能够更有效的减少由于饮茶、喝咖啡和其他原因造成的外源性牙齿着色。口腔健康重在预防，刷牙和漱口是预防口腔疾病主要和重要的方法。 电动牙刷行业在口腔清洁用品行业中占据举足轻重的地位。

虽然我国目前牙刷市场主要为手动牙刷主导，但是随着人们生活水平，健康意识的提高，电动牙刷的市场份额也在逐渐增长。唯创知音一直致力于为客户服务，让复杂变简单，因此形成了一套完整的电动牙刷解决方案。该方案主要基于唯创知音强大的语音芯片WT2003H4。

WT2003HX是一款功能强大的高品质语音芯片，采用高性能32位处理器，最高频率可达120MHz，具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性能强等特点。该芯片性能和特点如下所示：

1. 内置FLASH可存放300秒语音。

2. 音频输出支持SPK和DAC输出。（DAC输出占用一个IO口）

3. 支持语音高品质音频格式，音频码率支持8kbps~320kbps。

4. 一个红外遥控解码器。

5. 16bit高精度ADC和DAC。

6. 大功率IO驱动能力，最高可直接驱动64ma。

7. 四通道PWM输出。

8. 工作电压在2.0V-5.5V

9. 休眠功耗：静态电流小于10微安。

10. 低电压检测：低于设定电压发出提示（该提示可根据客户需要定制）

11. 标准uart通讯：波特率9600。

 

(1) 方案概述：

WT2003H4电动牙刷方案，客户MCU通过标准uart指令，对WT2003H4调节声波马达工作需要的PWM脉冲，其PWM频率和占空比皆可通过指令设置。其次档位指示灯和充电指示灯，可根据需要调节呼吸效果和闪烁效果，呼吸时间和闪缩时间皆可通过指令控制。语音播报功能，开机提示语音，关机提示音，以及工作时的背景音都可根据指令设置。

(2) 设计框图

本方案根据WT2003H4-16SS封装的芯片，主要通过uart通讯控制，由无线充电电路，马达电路与LED灯电路组成，电路简单，但是能够实现电动牙刷的基本需求。设计框图如图2.1所示。

图2.1 电动牙刷设计框图

(1) 设计原理图

无线充电电路如下图3.1所示。

 

马达电路如下图3.2所示。

 

LED灯电路原理图如下图3.3所示。

 

功放电路原理图如下图3.4所示。

 

MCU电路如下图3.5所示。

 

(4) 设计思路

1. PWM调控马达的工作频率，实现电动牙刷多种工作模式，其中只需发送客户所需要的频率和PWM的间隔时间，MCU即可输出相应PWM调控声波马达进行工作。指令如下表4.1所示。

 

其中标志1为启动，0为关闭。频率取值在1-3000Hz，时间间隔取值0us-600000us。

2. LED灯珠的控制，有亮，灭，呼吸和闪烁四种方式。具体指令如下表4.2所示。

 

其中灯位为第几个LED灯，数据为1点亮，0关闭。

呼吸灯指令如下表4.3所示。

 

其中灯位为第几个LED灯，呼吸时间单位为毫秒，频率为PWM频率，单位Hz。

LED灯闪烁如下表4.4所示。

 

其中闪烁频率单位为毫秒。

3. 低电检测和充电

客户可发送指令设置低电电压，在电压降到设定电压时，mcu会主动播报低电提醒。

其中电压值例如3.4v为3400.

充满电时MCU会主动发码告知主控充电完成。

4. 功放输出

可根据标准uart指令选择pwm输出音频和DAC输出音频。

唯创知音作为一家专注于语音技术研究的高新技术企业，始终坚持以“服务好工程师”为目标，以行业语音交互器件标准化为方向，致力于让复杂变简单，提供快捷的语音、智能物联网应用解决方案。