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　　一．方案背景描述　　
　　近幾年，智慧可穿戴設(shè)備大行其道，手環(huán)作為最簡單方便的設(shè)備，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹谋貍淦?。尤其健康問題更是受到極大關(guān)注。對于運動愛好者而言，運動手環(huán)不僅僅可以計算每天的運動量，每天消耗的卡路里，它還是一種潮流，全民健身的時代已經(jīng)來臨了，很多產(chǎn)品都帶有計步功能。每天的運動量也成了大家茶余飯后的談資。特別是近三年的疫情影響，很多公司，學校，協(xié)會等很關(guān)心自己員工或成員的身心健康，希望其成員能以健壯的身體，飽滿的狀態(tài)投入到工作和學習中，防止萬一情況，小則封鎖樓幢，大則整個社區(qū)停產(chǎn)停工，禁止出入，造成公司和個人沉重的經(jīng)濟損失，開始以每天/周/月的走路步數(shù)作為某種考核指標，鼓勵其成員參與體育運動，強身鍵體。

　　
　　傳統(tǒng)的計步器都是用數(shù)字顯示步數(shù)，時間等，但有缺點就是要不停地去看手環(huán)且功能音調(diào)不人性化，跑步人多時甚至會出現(xiàn)低頭手環(huán)分心跌倒或與人碰撞的傷心事，為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，增加跑步走路的樂趣。

　　本方案采用WT2003芯片增加語音功能。不但可用耳朵聽語音播報時間，步數(shù)，卡路里，目標步數(shù)差等（依用戶需求設(shè)置），而且可以播放音樂或英語口語美文（計步器內(nèi)置體態(tài)傳感器，可識別運動方向或手勢，可用抬手切換音樂，甩手聽時間步數(shù)等功能，由大家去發(fā)揮）。實現(xiàn)鍵身運動，休閑學習兩不誤，肯定會獲得廣大健身愛好者的喜愛?！　?/span>

　　其次采用WT2003H芯片方案，可省掉幾顆芯片：一顆存貯音樂的FLASH芯片（W25QXX之類），一顆功放芯片（如8002之類），一顆音頻解碼或錄音芯片（ISD14XX,).工程師可以用更低的成本和功耗去實現(xiàn)原有功能,提升公司利潤和產(chǎn)品竟爭力.采用本方案可降低產(chǎn)品的開發(fā)難度,工程師只要寫很少的代碼,用WT2003芯片提供的通信協(xié)議，可直接命令WT2003H系列芯片實現(xiàn)顯示，播放音樂等工作。　 　　

　　二．方案系統(tǒng)組成　　
　　2.1系統(tǒng)主要功能　　
　　● 采用創(chuàng)唯WT2003H芯片（SOP16/24/QFN32引腳，120Mhz主頻），實現(xiàn)電子計步器的主控及語音功能；　　
　　● 按鍵設(shè)定功能：通過2個按鍵對計步器進行設(shè)定；　　
　　● LCD顯示功能：通過MCU內(nèi)置的LCD驅(qū)動以I2C/SPI聯(lián)接LCD,顯示當前時間、步行數(shù)、卡路里消耗量，音樂名稱歌詞或英文單詞等信息，可選關(guān)閉屏幕以節(jié)約電量；　　
　　● 步行數(shù)和卡路里消耗量計算：通過3軸MEMS ADXL362檢測運動過程，計算出步行數(shù)并依據(jù)設(shè)定的體重和步長計算出卡路里消耗量；　　
　　● 內(nèi)存功能：保存步行數(shù)等重要數(shù)據(jù)到內(nèi)部閃存，閃存具有掉電保護功能，避免意外丟失數(shù)據(jù)；　　
　　● 音樂播放和報時報步數(shù)功能：可播放切換音樂英語，設(shè)置定時或整百千播報步數(shù)；　　
　　● 電量不足時，可發(fā)出“嘟嘟”“電量不足，請充電”報警聲；　　
　　● 充電功能：可用磁吸式或USB防水接口充口，節(jié)省購買電池的費用。　　
　　● 藍牙功能：外接藍牙模塊，實現(xiàn)手機與計步器的信息交流?！　?br/>　　● 手機APP:  微信，電話等可顯示在手環(huán)LCD上或用語音播放“微信來了”“電話來了”；每天的步數(shù)，運動時間等也可通過手機上傳到云平臺?！　?/span>

　　計步原理及算法：　　
　　通過姿態(tài)傳感器采集X Y Z軸方向的加速度數(shù)據(jù)畫出圖（下圖），會發(fā)現(xiàn)走路的方向及重心移動方向，都會周期性的正---零----負---零---正，也就是加速度值在零點上下回來轉(zhuǎn)換，就向蕩秋千鐘擺一樣的運動，且周期基本相近。　　

　　計算過程：　　
　　使用截止頻率為3Hz的六階巴特沃斯低通濾波器來濾波降噪，再使用過零點檢測法去檢測步數(shù)。之所以選擇3Hz截止頻率，是因為人類快走時平均范圍是每秒2.5步[相當于每分鐘150步]。截止頻率越低，對平滑波形效果越好，把在零點附近的毛刺過濾到最小，又能清晰地顯示步態(tài)周期的波形。每周期可取三點（A最高點，B零點，C最低點），最高/低點AB是拐點可用差分求出，零點C由絕對值與單調(diào)性求出，滿足這ABC三點時，步數(shù)加一。

　　
　　2.2程序流程圖

　　
　　2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　
　　2.3主要芯片介紹
　　
　　2.3.1 WT2003H芯片

　　WT2003HX是一款功能強大的高品質(zhì)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(nèi)置350秒900秒語音容量?，F(xiàn)有 WT2003HX-16S、WT2003HX-24SS、WT2003HP8-32N（體積小4*4MM） 三種封裝的芯片?？刂品绞届`活：支持UART控制模式；支持一線串口和兩線串口控制模式；支持按鍵控制模式
　　
　　● UART控制模式：標準UART通信接口，默認波特率9600；支持 SPI-Flash作為存儲器。帶有文件索引播放、插播、 單曲循環(huán)、所有曲目循環(huán)、隨機播放等功能。 32 級音量可調(diào)、最大可以支持外掛 128Mbit 的 Flash；　　
　　● 一線串口控制模式：可通過發(fā)碼端控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大?。?級音量可調(diào)、支持 SPI-Flash做為存儲器：最大可以支持外掛 128Mbit 的 Flash；　　
　　● 兩線串口控制模式：可通過發(fā)碼端控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大??；8級音量可調(diào)、支持 SPI-Flash做為存儲器：最大可以支持外掛 128Mbit 的 Flash；　　
　　● 按鍵控制模式：觸發(fā)方式靈活，可隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可重復觸發(fā)、脈沖不可重復觸發(fā)、無效按鍵、電平保持不可循環(huán)、電平保持可循環(huán)、電平非保持可循環(huán)、上一曲不循環(huán)、下一曲不循環(huán)、上一曲可循環(huán)、下一曲可循環(huán)、音量+、音量-、播放/暫停、停止、播放/停止等15種觸發(fā)方式，最多可用10個按鍵觸發(fā)控制輸出；　　
　　● 上電默認不播放；具備BUSY狀態(tài)指示、BUSY平時為低電平，播放時為高電平；　
　　● 支持切換音頻輸出方式，樣品默認SPK輸出 ，如需DAC輸出，請參考音頻輸出切換指令；　　
　　● 支持語音高品質(zhì)音頻格式，（音頻碼率支持8kbps~320kbps）聲音優(yōu)美；　　
　　● 內(nèi)置0.5W D類功放；　　
　　● 兩個16位異步分頻器定時器；　　
　　● 數(shù)字音頻流,IIS支持主機和從機模式；　
　　● 一個紅外遙控解碼器；　　
　　● 16 bit高精度ADC；　　
　　● 16 bit高精度DAC；　　
　　● 大功率IO驅(qū)動能力，最高可直接驅(qū)動64mA；　
　　● 單芯片使用（使用內(nèi)置容量）時內(nèi)置語音需出廠前寫入?！　?br/>　　● 支持UART更新程序以及語音，建議畫板時預留UART串口，升級請參考串口升級文檔。　　

　　2.4 ADL362姿態(tài)傳感器芯片　　
　　ADL362是一款超低功耗、3軸MEMS加速度計，輸出數(shù)據(jù)速率為100 Hz時功耗低于2 μA，在運動觸發(fā)喚醒模式下功耗為270nA。與使用功率占空比來實現(xiàn)低功耗的加速度計不同，ADXL362沒有通過欠采樣混疊輸入信號；它采用全數(shù)據(jù)速率對傳感器的整個帶寬進行采樣?！　?br/>　　ADXL362  通常提供12位輸出分辨率；在較低分辨率足夠時，還提供8位格式化數(shù)據(jù)以實現(xiàn)更高效的單字節(jié)傳送。測量范圍為±2 g、±4 g及±8 g，±2   g范圍內(nèi)的分辨率為1 mg/LSB。噪聲電平要求低于ADXL362正常值550 μg/√Hz的應(yīng)用可以選擇兩個低噪聲模式（典型值低至175μg/√Hz）之一，電源電流增加極小?！　?br/>　　除了超低功耗以外，ADXL362還具有許多特性來實現(xiàn)真正的系統(tǒng)級節(jié)能。該器件包含了一個深度多模式輸出FIFO、一個內(nèi)置微功耗溫度傳感器和幾個運動檢   測模式，其中包括可調(diào)闕值的睡眠和喚醒工作模式，在該模式下當測量速率為6HZ（大約）時功耗低至270nA。如有需要，可在檢測到運動時提供一個引腳輸  出來直接控制外部開關(guān)。此外，ADXL362還支持對采樣時間和/或外部時鐘進行外部控制。　　
　　ADXL362可以在1.6V至3.5V的寬電源電壓范圍內(nèi)工作，并且必要時可以與采用獨立低電源電壓工作的主機接口。ADXL362采用3 mm × 3.25 mm × 1.06 mm封裝。

　　三、公司介紹

　　深圳唯創(chuàng)知音電子有限公司，位于廣東省深圳市寶安區(qū)，1999年成立于廣州。歷經(jīng)20多年的發(fā)展，公司已成為集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的，專注于語音技術(shù)研究、語音產(chǎn)品方案設(shè)計及控制等軟、硬件設(shè)計的國家高新技術(shù)企業(yè)。在北京、廣州、武漢、上海等地擁有多家子公司，構(gòu)筑了面向全國的經(jīng)營和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，涵蓋家電、醫(yī)療器械、安防報警、汽車電子、多媒體、通信、電話錄音、工業(yè)自動化控制、玩具及互動消費類產(chǎn)品等領(lǐng)域，公司的集成芯片和模塊主要有：播放類、錄音類、MP3類、藍牙WiFi類、語音識別類。唯創(chuàng)知音已經(jīng)形成標準的品質(zhì)保障流程和高效的服務(wù)體系。芯片資料可向公司官網(wǎng)或客服索取相關(guān)資料，如果有訂制需求，也可向客服咨詢，可提供更多的技術(shù)服務(wù)。