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一种基于WT588F02A-16S语音芯片儿童益智玩具语音IC方案设计应用解析

发布时间:2022-02-25 14:48 | 点击次数:0
  一、概述
  
  启蒙教育是每个儿童认识世界的第一步,根据哈佛大学儿童发展中心的相关研究,0-6岁的阶段是儿童各种感官和认知形成的关键阶段。在半岁以前,儿童的视觉和听觉能力逐渐形成并成为儿童后续认知能力发展的重要因素。从半岁开始,儿童的语言能力开始逐渐发育成熟,1岁之后包括逻辑思维等高级认知功能进入到快速发展的时期。
  
  与传统家长视玩具为“丧志”之物不同,80、90后年轻父母非常重视孩子的启蒙玩具,更看重玩具的品质和益智属性,而不仅仅是当成一个“哄娃”的工具。
  
  启蒙玩具可以生动、活动、有效的实施儿童早期智力引导。它通常使用各种玩具外形,在内部隐藏了高科技的嵌入式声音芯片,使启蒙玩具变身成一款具有简单人工智能的玩具。比如具有语音交互、唱歌等功能,同时拥有可爱迷人的外型,让孩子不会抗拒。这些功能让早教玩具具有更多的娱乐性和亲和力,非常适合作为各年龄段的儿童的使用。
  
  但是现在启蒙玩具市场的存在以下的通病:启蒙玩具一般操作麻烦,孩子不会使用,需要有家长进行帮助使用;随着玩具功能的增加,需要相对的增加对应不同功能芯片,增加制造成本,电路设计也更为复杂
  
  上海小语音的WT588F02A-16S语音芯片方案设计的玩具,具备播放语音内容的功能的同时可以扩展红外接收解码功能、触摸按键功能、电机控制功能,在节省产品设计综合BOM物料成本的前提下,还能为主MCU节省资源。
  
  二、芯片特点
  
  WT588F02A-16S是上海小语音电子有限公司新研发的一款16位DSP语音芯片、内部振荡32Mhz,16位的PWM解码。目前WT588F02A-16S,支持外挂128Mbit的Flash。
  
  1、功能简述:
  
  (1)、工作电压:2.0V~5.5V
  
  (2)、精准的+/-1%内部震荡,有低压复位(LVR=1.8V)看门狗计时
  
  (3)、16位PWM纯音频输出,可直接驱动8Ω/0.5W喇叭和蜂鸣器,14位DAC音频输出,可外接功放
  
  (4)、内置看门狗;
  
  (5)、具备串口控制模式:一线串口
  
  (6)、录音采样率:最大支持16Khz。固定语音(预留语音)采样率:最大支持32Khz;
  
  (7)、支持BUSY状态输出功能
  
  (8)、带自动增益控制的麦克风
  
  (9)、芯片主控程序和flash数据均可擦除再烧写
  
  (10)、支持红外解码
  
  2、一线通信指令说明
  
  数据信号拉低5ms(时间范围为5ms-20ms),最后发送数据。高电平与低电平数据占空比1:3即代表数据位0,高电平于低电平数据位占空比为3:1代表数据位1。高电平在前,低电平在后。
 
  
  推荐使用200us:600us。取值范围:40us:120us ~ 400us:1200us。推荐使用3:1和1:3电平比例(电平比例范围为3:1~5:1、1:3~1:5)以保障通讯稳定。
  
  三、案例说明
  
  WT588F02A-16S在启蒙玩具的应用中具有两种方案:
  
  方案一:将WT588F02A-16S作为主MCU芯片去实现功能需求,能实现适用于较为低端的玩具市场。
  
  方案二:将WT588F02A-16S作为扩展芯片,通过与主MCU芯片的通信,代替MCU芯片完成部分功能需求。
  
  下面将以方案一举例说明:
  
  1、功能框图
  
  2、设计原理图



  
  3、实现功能
  
  (1)接收红外遥控器发送功能按键,芯片识别按键做出完成指定功能;
  
  (2)分为多个音乐类型区域,具有上一曲,下一曲功能;
  
  (3)具有数字连播功能,从数字1可以播放到数字9999;
  
  (4)具有音量调整功能;
  
  (5)具有电机转速调整功能;
  
  (6)具有呼吸灯显示效果;
  
  (7)具有触摸按键功能。
  
  这样只需要用到4颗芯片,加一个红外接收头便可以实现一个简单的启蒙玩具,成本低廉,成品电路板小巧。
  
  而采用方案二:将WT588F02A-16S作为扩展语音芯片,通过与主MCU芯片的通信,代替MCU芯片完成部分功能需求。在实现语音芯片播放声音的同时,还可将WT588F02A-16S作为一个功能扩展芯片,可以根据客户的需求定制功能,代替MCU完成部分功能,达到节省主MCU资源,节省其他专用功能芯片物料,使主MCU可以完成更多的功能。
  
  上海小语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。WT588F02语音芯片应用设计方案,在智能闹钟、智能水杯、雾化器等消费电子行业领域内已有成熟的应用案例。消费类电子产品应用是公司重要的发展领域,未来,上海小语音将在更多行业推出标准化语音芯片,进一步提升工程师的设计体验,为消费类电子行业标准化赋能。
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