基于WT2003HX語音芯片的智能語音壓感應用設計方案

概述

壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出的電信號的器件。唯創知音使用的傳感器，區別于現有的電阻式，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知音的語音芯片WT2003H4。

WT2003H是一款功能強大的高品質工業級語音芯片，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。控制方式靈活：支持標準的異步串口通訊（UART）控制。其中，不僅驅動唯創知音兩路壓感芯片，也帶有唯創知音標準串口的音頻播放控制。

WT2003H芯片特點：

1、兩路壓感芯片數據輸出；

2、控制方式：標準UART通信接口，支持DMA和流控制，波特率默認9600；

3、支持語音高品質音頻格式，音頻碼率支持8kbps~320kbps。

4、內置0.5WD類功放；

5、音量可調，音量等級32級；

6、兩個16位異步分頻定時器；

7、四通道PWM輸出；

8、休眠功耗：靜態電流小于10微安；

9、大功率IO驅動能力，最高可直接驅動64毫安；

唯創知音壓力傳感器芯片特點：

1、信噪比：4000:1；

2、重復性：CV<5%；

3、響應時間：毫秒級；

4、壓力范圍：0-300mmHg(0-400gF/cm^2)；

5、壓力分辨率：<10mmHg(0.5gF/壓力傳感區域)；

6、最低觸發壓力：<50mmHg(2.5gF/傳感區域)；

7、非線性度：R2>0.95(線性區間為100-300mmHg)；

8、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據發送模式，其中有著按照固定頻率定時發送，主動發送，以及設置閾值和高低閾值觸發。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、隨機播放、組合播放的功能。

（2）設計框圖：

本方案根據WT2003H4-16SS封裝的芯片，主控通過uart通信控制WT2003H-16SS，對兩路壓感的數據進行采集，設計框圖如下圖所示.

（3）設計原理圖：

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

（4）設計思路：

1、設置壓感數據獲取頻率指令（0XA0），該指令設置WT2003H4向主控以一定頻率發送壓感數據。指令如下表所示。

其中數據由兩位字節（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據。需要發送7E 07 FF 03 A0 01 F4 9E EF，其中 500 的十六進制為01F4。

2、主動發送數據壓感數據(0XA1)，該指令在A0指令設置完，就會按照一定的指令發送壓感數據。即可發送A1發送的壓感數據如下表所示。

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

例如：在某個時間或者某個動作結束后，發送7E 05 FF 03 A2 A9 EF，即刻獲得該瞬間的壓感數據，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據1為35，壓感數據2為45.

4、設置壓感閾值(0XA3)，該指令就是設置閾值后A1和A2指令發送的的壓感數據為原始數據減去閾值后的壓感數據。其中注意的是當原始數據小于閾值時，發送的壓感數據為0，默認閾值為0。指令如下表所示。

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 。當壓感數據低于48時，發送的壓感數據為0，大于閾值48的數據為原始數據減去閾值后的數據，過濾的常態值的影響。

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

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

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

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

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據，實現許多個性產品。

唯創知音作為一家專注于語音技術研究的高新技術企業，始終堅持以“服務好工程師”為目標，以行業語音交互器件標準化為方向，致力于讓復雜變簡單，提供快捷的語音、智能物聯網應用解決方案。