基于WT2003HX語音芯片的智能語音壓感應用設計方案

應用方案設計

概述：

• 壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件。唯創(chuàng)知音使用的傳感器，區(qū)別于現(xiàn)有的電阻式，電容式和壓電式傳感，采用了全新的壓力感應原理，通過可變的離子材料和導電材料表面的接觸面積改變來感知外部壓力，具有高靈敏度，高信噪比，也具有導電材料表面接觸所產生的阻性壓力變化性。唯創(chuàng)知音壓感芯片，可以應用在按鍵感知處理，重量檢測，水杯水位檢測，成人用品等。唯創(chuàng)知音一直致力于為客戶服務，讓復雜變簡單，因此形成了一套完整的智能語音壓感解決方案。該方案主要基于唯創(chuàng)知音的語音芯片WT2003H4。
• WT2003H是一款功能強大的高品質工業(yè)級語音芯片，采用了高性能32位處理器、最高頻率可達120MHz，具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性強等特點，可內置100秒350秒800秒語音容量?？刂品绞届`活：支持標準的異步串口通訊（UART）控制。其中，不僅驅動唯創(chuàng)知音兩路壓感芯片，也帶有唯創(chuàng)知音標準串口的音頻播放控制。

WT2003H芯片特點

• 兩路壓感芯片數(shù)據(jù)輸出；
• 控制方式：標準UART通信接口，支持DMA和流控制，波特率默認9600；
• 支持語音高品質音頻格式，音頻碼率支8kbps~320kbps。
• 內置0.5WD類功放；
• 音量可調，音量等級32級；
• 兩個16位異步分頻定時器；
• 四通道PWM輸出；
• 休眠功耗：靜態(tài)電流小于10微安；
• 兩個16位異步分頻定時器；

唯創(chuàng)知音壓力傳感器芯片特點

• 信噪比：4000:1；
• 重復性：CV<5%；
• 響應時間：毫秒級；
• 壓力范圍：0-300mmHg(0-400gF/cm^2)；
• 壓力分辨率：<10mmHg(0.5gF/壓力傳感區(qū)域)；
• 最低觸發(fā)壓力：<50mmHg(2.5gF/傳感區(qū)域)；
• 非線性度：R2>0.95(線性區(qū)間為100-300mmHg)；
• 高靈敏度、高分辨率、高信噪比及高線性度壓力傳感；

（1）方案概述：

WT2003H智能語音壓感方案，客戶MCU通過標準uart指令，控制WT2003H對兩路壓感芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送模式，其中有著按照固定頻率定時發(fā)送，主動發(fā)送，以及設置閾值和高低閾值觸發(fā)。該標準壓感串口指令也保留著標準音頻播放指令，有著文件索引播放、插播、單曲循環(huán)、隨機播放、組合播放的功能。

（2）設計框架圖：

本方案根據(jù)WT2003H4-16SS封裝的芯片，主控通過uart通信控制WT2003H-16SS，對兩路壓感的數(shù)據(jù)進行采集。設計框圖如下圖2.1所示。

圖2.1智能語音壓感設計框圖

（3）設計原理圖：

智能語音壓感電路原理圖如下圖3.1所示其中包括兩路壓感電路，UART通信接口TXRX，以及電源電路。

圖3.1智能語音壓感原理圖

（4）設計思路：

1、設置壓感數(shù)據(jù)獲取頻率指令（0XA0），該指令設置WT2003H4向主控以一定頻率發(fā)送壓感數(shù)據(jù)。指令如下表4.1所示。

表4.1 A0指令

其中數(shù)據(jù)由兩位字節(jié)（高位在前，低位在后）組成，范圍100毫秒-2000毫秒。

當客戶需要設定以500毫秒的時間間隔去獲取數(shù)據(jù)。需要發(fā)送7E 07 FF 03 A0 01 F4 9E EF，其中 500 的十六進制為01F4。

2、主動發(fā)送數(shù)據(jù)壓感數(shù)據(jù)(0XA1)，該指令在A0指令設置完，就會按照一定的指令發(fā)送壓感數(shù)據(jù)。即可發(fā)送A1發(fā)送的壓感數(shù)據(jù)如下表4.2所示。

表4.2 A1指令

3、主動請求壓感數(shù)據(jù)(0XA2)，該指令以如下表4.3.1所示發(fā)送后，會接收到如下表4.3.2所示的返回的壓感數(shù)據(jù)。在想要抓取數(shù)據(jù)時，只要發(fā)送該指令，立即返回數(shù)據(jù)。

例如：在某個時間或者某個動作結束后，發(fā)送7E 05 FF 03 A2 A9 EF，即刻獲得該瞬間的壓感數(shù)據(jù)，獲得以下反碼：7E 09 FF 03 A2 00 23 00 2D FD EF 。其中該瞬間的壓感數(shù)據(jù)1為35，壓感數(shù)據(jù)2為45.

表4.3.1 A2指令

表4.3.2 A2指令返回壓感數(shù)據(jù)

4、設置壓感閾值(0XA3)，該指令就是設置閾值后A1和A2指令發(fā)送的的壓感數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)減去閾值后的壓感數(shù)據(jù)。其中注意的是當原始數(shù)據(jù)小于閾值時，發(fā)送的壓感數(shù)據(jù)為0，默認閾值為0。指令如下表4.4所示。

例如：當我將兩個通道的閾值設置為48（十進制），指令為7E 09 FF 03 A3 00 30 00 30 0E EF 。當壓感數(shù)據(jù)低于48時，發(fā)送的壓感數(shù)據(jù)為0，大于閾值48的數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)減去閾值后的數(shù)據(jù)，過濾的常態(tài)值的影響。

表4.4 A3指令

5、設置壓感低閾值觸發(fā)(0XA4)，該指令設置一個低閾值，當實際數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)減去閾值）小于低閾值時，WT2003H以A0的頻率按照A1的格式發(fā)送實際數(shù)據(jù)，若其中一路數(shù)據(jù)不低于低閾值，則發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。指令如下表4.5所示。

例如：當我設置壓感低閾值觸發(fā)的值為48（十進制），指令為7E 09 FF 03 A4 00 30 00 30 0F EF 。其中，當實際數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)減去閾值）小于低48時，芯片將以A0指令的頻率返回壓感數(shù)據(jù)，且兩路壓感數(shù)據(jù)中，有一通道觸發(fā)都會返回數(shù)據(jù)。

表4.5 A4指令

6、設置壓感高閾值觸發(fā)(0XA5)，該指令設置一個高閾值，當實際數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)減去閾值）大于高閾值時，WT2003H以A0的頻率按照A1的格式發(fā)送實際數(shù)據(jù)，若其中一路數(shù)據(jù)不低于高閾值，則發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。指令如下表4.6所示。

例如：當我設置壓感高閾值觸發(fā)的值為48（十進制），指令為7E 09 FF 03 A4 00 30 00 30 0F EF 。其中，當實際數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)減去閾值）大于低48時，芯片將以A0指令的頻率返回壓感數(shù)據(jù)，且兩路壓感數(shù)據(jù)中，有一通道觸發(fā)都會返回數(shù)據(jù)。

以上就是對WT2003H智能語音壓感方案的簡述，客戶可以靈活運用壓感數(shù)據(jù)，實現(xiàn)許多個性產品。

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