基于WT588F02A-16S語音芯片在啟蒙玩具用品的方案設計應用解析

一、概述

啟蒙教育是每個兒童認識世界的第一步，根據哈佛大學兒童發展中心的相關研究，0-6歲的階段是兒童各種感官和認知形成的關鍵階段。在半歲以前，兒童的視覺和聽覺能力逐漸形成并成為兒童后續認知能力發展的重要因素。從半歲開始，兒童的語言能力開始逐漸發育成熟，1歲之后包括邏輯思維等高級認知功能進入到快速發展的時期。

與傳統家長視玩具為“喪志”之物不同，80、90后年輕父母非常重視孩子的啟蒙玩具，更看重玩具的品質和益智屬性，而不僅僅是當成一個“哄娃”的工具。

啟蒙玩具可以生動、活動、有效的實施兒童早期智力引導。它通常使用各種玩具外形，在內部隱藏了高科技的嵌入式聲音芯片，使啟蒙玩具變身成一款具有簡單人工智能的玩具。比如具有語音交互、唱歌等功能，同時擁有可愛迷人的外型，讓孩子不會抗拒。這些功能讓早教玩具具有更多的娛樂性和親和力，非常適合作為各年齡段的兒童的使用。

但是現在啟蒙玩具市場的存在以下的通病：啟蒙玩具一般操作麻煩，孩子不會使用，需要有家長進行幫助使用；隨著玩具功能的增加，需要相對的增加對應不同功能芯片，增加制造成本，電路設計也更為復雜。

唯創知音的WT588F02A-16S語音芯片方案設計的玩具，具備播放語音內容的功能的同時可以擴展紅外接收解碼功能、觸摸按鍵功能、電機控制功能，在節省產品設計綜合BOM物料成本的前提下，還能為主MCU節省資源。

二、芯片特點

WT588F02A-16S是深圳唯創知音電子有限公司新研發的一款16位DSP語音芯片、內部振蕩32Mhz，16位的PWM解碼。目前WT588F02A-16S，支持外掛128Mbit的Flash。

1、功能簡述:

(1)、工作電壓：2.0V~5.5V

(2)、精準的+/-1%內部震蕩，有低壓復位(LVR=1.8V)看門狗計時

(3)、16位PWM純音頻輸出，可直接驅動8Ω/0.5W喇叭和蜂鳴器，14位DAC音頻輸出，可外接功放

(4)、內置看門狗；

(5)、具備串口控制模式：一線串口

(6)、錄音采樣率：最大支持16Khz。固定語音（預留語音）采樣率：最大支持32Khz；

(7)、支持BUSY狀態輸出功能

(8)、帶自動增益控制的麥克風

(9)、芯片主控程序和flash數據均可擦除再燒寫

(10)、支持紅外解碼

2、一線通信指令說明

數據信號拉低5ms(時間范圍為5ms-20ms)，最后發送數據。高電平與低電平數據占空比1：3即代表數據位0，高電平于低電平數據位占空比為3：1代表數據位1。高電平在前，低電平在后。

推薦使用200us：600us。取值范圍：40us:120us ~ 400us:1200us。推薦使用3:1和1:3電平比例（電平比例范圍為3:1~5:1、1:3~1:5）以保障通訊穩定。

三、案例說明

WT588F02A-16S在啟蒙玩具的應用中具有兩種方案：

方案一：將WT588F02A-16S作為主MCU芯片去實現功能需求，能實現適用于較為低端的玩具市場。

方案二：將WT588F02A-16S作為擴展芯片，通過與主MCU芯片的通信，代替MCU芯片完成部分功能需求。

下面將以方案一舉例說明：

1、功能框圖

2、設計原理圖

3、實現功能

(1) 接收紅外遙控器發送功能按鍵，芯片識別按鍵做出完成指定功能；

(2) 分為多個音樂類型區域，具有上一曲，下一曲功能；

(3) 具有數字連播功能，從數字1可以播放到數字9999；

(4) 具有音量調整功能；

(5) 具有電機轉速調整功能；

(6) 具有呼吸燈顯示效果；

(7) 具有觸摸按鍵功能。

這樣只需要用到4顆芯片，加一個紅外接收頭便可以實現一個簡單的啟蒙玩具，成本低廉，成品電路板小巧。

而采用方案二：將WT588F02A-16S作為擴展芯片，通過與主MCU芯片的通信，代替MCU芯片完成部分功能需求。在實現語音芯片播放聲音的同時，還可將WT588F02A-16S作為一個功能擴展芯片，可以根據客戶的需求定制功能，代替MCU完成部分功能，達到節省主MCU資源，節省其他專用功能芯片物料，使主MCU可以完成更多的功能。

關于我們

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。WT588F02語音芯片應用設計方案，在智能鬧鐘、智能水杯、霧化器等消費電子行業領域內已有成熟的應用案例。消費類電子產品應用是公司重要的發展領域，未來，唯創知音將在更多行業推出標準化語音芯片，進一步提升工程師的設計體驗，為消費類電子行業標準化賦能。