01開發背景

電動牙刷是一種較為新式的清潔牙齒的工具，它是在許多發達國家廣泛使用的牙齒護理工具。電動牙刷作為一種新式刷牙工具，其使用日漸廣泛。電動牙刷的刷頭通過快速旋轉，產生高頻振動，將牙膏迅速分解為細小的泡沫，能夠更加深入牙間隙中。

它比手動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。口腔健康重在預防，刷牙和漱口是預防口腔疾病主要和重要的方法。電動牙刷行業在口腔清潔用品行業中占據舉足輕重的地位。

雖然我國目前牙刷市場主要為手動牙刷主導，但是隨著人們生活水平，健康意識的提高，電動牙刷的市場份額也在逐漸增長。

02 開發方案

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電動牙刷解決方案。該方案主要基于唯創知音強大的語音芯片WT2003H4。

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

01

內置FLASH可存放300秒語音。

02

音頻支持SPK和DAC輸出。

（DAC輸出占用一個IO口）

03

支持高品質音頻格式，音頻碼率支持

8kbps~320kbps。

04

一個紅外遙控解碼器。

05

16bit高精度ADC和DAC。

06

大功率IO驅動能力，最高可直接驅動64ma。

07

四通道PWM輸出。

08

休眠功耗：靜態電流小于10微安。

09

工作電壓在2.0V-5.5V。

10

低電壓檢測：低于設定電壓發出提示。（按需定制）

11

標準uart通訊：波特率9600。

03 方案概述

WT2003H4電動牙刷方案，客戶MCU通過標準uart指令，對WT2003H4調節聲波馬達工作需要的PWM脈沖，其PWM頻率和占空比皆可通過指令設置。

其次檔位指示燈和充電指示燈，可根據需要調節呼吸效果和閃爍效果，呼吸時間和閃縮時間皆可通過指令控制。

語音播報功能，開機提示語音，關機提示音，以及工作時的背景音都可根據指令設置。

04設計框架圖

本方案根據WT2003H4-16SS封裝的芯片，主要通過uart通訊控制，由無線充電電路，馬達電路與LED燈電路組成，電路簡單，但是能夠實現電動牙刷的基本需求。設計框圖如上圖所示。

05 設計原理圖 Schematic Diagram

無線充電電路如下圖所示：

馬達電路如下圖所示：

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LED燈電路原理圖如下圖所示：

功放電路原理圖如下圖所示：

MCU電路如下圖所示：

06 設計思路

1. PWM調控馬達的工作頻率，實現電動牙刷多種工作模式，其中只需發送客戶所需要的頻率和PWM的間隔時間，MCU即可輸出相應PWM調控聲波馬達進行工作。指令如下表4.1所示。（其中標志1為啟動，0為關閉。頻率取值在1-3000Hz，時間間隔取值0us-600000us）

表4.1 PWM配置表

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。（其中燈位為第幾個LED燈，數據為1點亮，0關閉）

表4.2 LED亮滅控制

3.呼吸燈指令如下表4.3所示。（其中燈位為第幾個LED燈，呼吸時間單位為毫秒，頻率為PWM頻率，單位Hz）

表4.3 LED呼吸控制

4.LED燈閃爍如下表4.4所示。（其中閃爍頻率單位為毫秒）

表4.4 LED閃爍控制

5. 低電檢測和充電

客戶可發送指令設置低電電壓，在電壓降到設定電壓時，mcu會主動播報低電提醒。

其中電壓值例如3.4v為3400.充滿電時MCU會主動發碼告知主控充電完成。

6. 功放輸出

可根據標準uart指令選擇pwm輸出音頻和DAC輸出音頻。

審核編輯：劉清