概述

電動(dòng)牙刷是一種較為新式的清潔牙齒的工具，它是在許多發(fā)達(dá)國家廣泛使用的牙齒護(hù)理工具。電動(dòng)牙刷作為一種新式刷牙工具，其使用日漸廣泛。電動(dòng)牙刷的刷頭通過快速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高頻振動(dòng)，將牙膏迅速分解為細(xì)小的泡沫，能夠更加深入牙間隙中。它比手動(dòng)牙刷能更加徹底的清除38%的牙菌斑，能夠更有效的減少由于飲茶、喝咖啡和其他原因造成的外源性牙齒著色?？谇唤】抵卦陬A(yù)防，刷牙和漱口是預(yù)防口腔疾病主要和重要的方法。 電動(dòng)牙刷行業(yè)在口腔清潔用品行業(yè)中占據(jù)舉足輕重的地位。

雖然我國目前牙刷市場主要為手動(dòng)牙刷主導(dǎo)，但是隨著人們生活水平，健康意識(shí)的提高，電動(dòng)牙刷的市場份額也在逐漸增長。唯創(chuàng)知音一直致力于為客戶服務(wù)，讓復(fù)雜變簡單，因此形成了一套完整的電動(dòng)牙刷解決方案。該方案主要基于唯創(chuàng)知音強(qiáng)大的語音芯片WT2003H4。

WT2003HX是一款功能強(qiáng)大的高品質(zhì)語音芯片，采用高性能32位處理器，最高頻率可達(dá)120MHz，具有低成本、低功耗、高可靠性、通用性能強(qiáng)等特點(diǎn)。該芯片性能和特點(diǎn)如下所示：

1. 內(nèi)置FLASH可存放300秒語音。

2. 音頻輸出支持SPK和DAC輸出。（DAC輸出占用一個(gè)IO口）

3. 支持語音高品質(zhì)音頻格式，音頻碼率支持8kbps~320kbps。

4. 一個(gè)紅外遙控解碼器。

5. 16bit高精度ADC和DAC。

6. 大功率IO驅(qū)動(dòng)能力，最高可直接驅(qū)動(dòng)64ma。

7. 四通道PWM輸出。

8. 工作電壓在2.0V-5.5V

9. 休眠功耗：靜態(tài)電流小于10微安。

10. 低電壓檢測：低于設(shè)定電壓發(fā)出提示（該提示可根據(jù)客戶需要定制）

11. 標(biāo)準(zhǔn)uart通訊：波特率9600。

(1) 方案概述：

WT2003H4電動(dòng)牙刷方案，客戶MCU通過標(biāo)準(zhǔn)uart指令，對WT2003H4調(diào)節(jié)聲波馬達(dá)工作需要的PWM脈沖，其PWM頻率和占空比皆可通過指令設(shè)置。其次檔位指示燈和充電指示燈，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)呼吸效果和閃爍效果，呼吸時(shí)間和閃縮時(shí)間皆可通過指令控制。語音播報(bào)功能，開機(jī)提示語音，關(guān)機(jī)提示音，以及工作時(shí)的背景音都可根據(jù)指令設(shè)置。

(2) 設(shè)計(jì)框圖

本方案根據(jù)WT2003H4-16SS封裝的芯片，主要通過uart通訊控制，由無線充電電路，馬達(dá)電路與LED燈電路組成，電路簡單，但是能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)牙刷的基本需求。設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。

圖2.1 電動(dòng)牙刷設(shè)計(jì)框圖

(1) 設(shè)計(jì)原理圖

無線充電電路如下圖3.1所示。

圖3.1無線充電電路原理圖

馬達(dá)電路如下圖3.2所示。

圖3.2馬達(dá)電路原理圖

LED燈電路原理圖如下圖3.3所示。

圖3.3LED燈電路原理圖

功放電路原理圖如下圖3.4所示。

圖3.4功放電路原理圖

MCU電路如下圖3.5所示。

圖3.5MUC電路

(4) 設(shè)計(jì)思路

1. PWM調(diào)控馬達(dá)的工作頻率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)牙刷多種工作模式，其中只需發(fā)送客戶所需要的頻率和PWM的間隔時(shí)間，MCU即可輸出相應(yīng)PWM調(diào)控聲波馬達(dá)進(jìn)行工作。指令如下表4.1所示。

表4.1 PWM配置表

其中標(biāo)志1為啟動(dòng)，0為關(guān)閉。頻率取值在1-3000Hz，時(shí)間間隔取值0us-600000us。

2. LED燈珠的控制，有亮，滅，呼吸和閃爍四種方式。具體指令如下表4.2所示。

表 4.2 LED 亮滅控制 表 4.2 LED 亮滅控制

其中燈位為第幾個(gè)LED燈，數(shù)據(jù)為1點(diǎn)亮，0關(guān)閉。

呼吸燈指令如下表4.3所示。

表4.3 LED呼吸控制

其中燈位為第幾個(gè)LED燈，呼吸時(shí)間單位為毫秒，頻率為PWM頻率，單位Hz。

LED燈閃爍如下表4.4所示。

表 4.4 LED 閃爍控制

其中閃爍頻率單位為毫秒。

3. 低電檢測和充電

客戶可發(fā)送指令設(shè)置低電電壓，在電壓降到設(shè)定電壓時(shí)，mcu會(huì)主動(dòng)播報(bào)低電提醒。

其中電壓值例如3.4v為3400.

充滿電時(shí)MCU會(huì)主動(dòng)發(fā)碼告知主控充電完成。

4. 功放輸出

可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)uart指令選擇pwm輸出音頻和DAC輸出音頻。

唯創(chuàng)知音作為一家專注于語音技術(shù)研究的高新技術(shù)企業(yè)，始終堅(jiān)持以“服務(wù)好工程師”為目標(biāo)，以行業(yè)語音交互器件標(biāo)準(zhǔn)化為方向，致力于讓復(fù)雜變簡單，提供快捷的語音、智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用解決方案。