电风扇离线语音芯片方案设计与应用场景基于 8 脚 MCU

​电风扇离线语音芯片方案设计与应用场景：基于 8 脚 MCU 与 WTK6900P 的创新融合

一、引言

在智能家居领域蓬勃发展的当下，用户对于家电产品的智能化和便捷性需求日益增长。传统的电风扇控制方式，如按键操作或遥控器控制，在某些场景下显得不够便捷。而借助离线语音控制技术，用户可以通过简单的语音指令轻松操控电风扇，极大地提升了使用体验。本文将详细阐述一种基于 8 脚 MCU 结合 WTK6900P 的电风扇离线语音芯片方案设计，并深入探讨其丰富的应用场景。

二、WTK6900P 芯片概述

2.1 芯片特性

WTK6900P 是一款专为离线语音交互设计的高性能芯片。其采用先进的信号处理技术和自适应降噪技术，能够在一定程度上抵抗环境噪声干扰，确保在复杂环境下仍能保持较高的语音识别精度。该芯片支持前段信号处理，可对采集到的语音信号进行预处理，提高信号质量。同时，其自适应降噪功能能够根据环境噪声的变化自动调整降噪参数，优化语音识别效果。

2.2 封装优势

WTK6900P 采用 ESOP8 封装形式，尺寸仅为 5mm×6mm，具有超小体积的优势。这种紧凑的封装形式完美适配空间有限的设备内部结构，对于空间布局较为紧张的电风扇产品而言，能够有效节省电路板空间，便于产品的小型化设计。并且，该芯片内置 4M SPI NOR FLASH+32KB SRAM，无需外挂存储模块，进一步减少了外围电路元件的数量，相较于传统语音芯片方案，外围电路元件减少约 60%，这不仅降低了电路板的设计复杂度，还使得 BOM 成本直降 30% 左右，为厂商实现低成本、高效率的产品开发提供了有力支持。

三、8 脚 MCU 的选择与作用

3.1 MCU 选型要点

在该方案中，选择合适的 8 脚 MCU 至关重要。需重点考虑 MCU 的处理能力、功耗、外设资源以及与 WTK6900P 的兼容性。例如，某些 8 脚 MCU 具有较高的工作频率，能够快速处理数据，满足对语音指令的及时响应需求；低功耗特性则有助于延长设备的电池续航时间，对于部分采用电池供电的便携式电风扇尤为重要；丰富的外设资源，如通用输入输出引脚（GPIO）、串口通信接口（UART）等，能够方便地与 WTK6900P 以及电风扇的其他硬件模块进行连接和通信。

3.2 MCU 与 WTK6900P 的协同工作

8 脚 MCU 在整个系统中扮演着核心控制的角色。它通过 UART 接口与 WTK6900P 进行通信，接收来自 WTK6900P 识别后的语音指令信息。例如，当用户发出 “打开风扇” 的语音指令，WTK6900P 识别该指令后，将相关信息通过 UART 发送给 8 脚 MCU。8 脚 MCU 根据接收到的指令，通过 GPIO 引脚控制风扇电机的启动、停止以及转速调节等操作；同时，也可以控制风扇的摇头、灯光等其他功能模块，实现对电风扇的全方位智能控制。

四、结合 WTK6900P 的电路设计

4.1 整体电路架构

整个电路设计以 WTK6900P 和 8 脚 MCU 为核心。电路主要包括电源模块、语音采集模块、语音播放模块、电机驱动模块以及与风扇功能相关的其他控制模块。电源模块为各个芯片及模块提供稳定的工作电压；语音采集模块通过麦克风收集用户的语音信号，并将其传输至 WTK6900P 进行处理；语音播放模块用于播放操作提示音或反馈语音，让用户知晓指令执行情况；电机驱动模块在 8 脚 MCU 的控制下，驱动风扇电机运转；其他控制模块负责实现风扇的摇头、灯光等辅助功能的控制。

4.2 关键电路连接细节

WTK6900P 与 8 脚 MCU 的连接：WTK6900P 的 UART_TX 引脚连接到 8 脚 MCU 的 UART_RX 引脚，WTK6900P 的 UART_RX 引脚连接到 8 脚 MCU 的 UART_TX 引脚，实现两者之间的数据通信。同时，WTK6900P 的复位引脚（RST）与 8 脚 MCU 的一个 GPIO 引脚相连，以便 8 脚 MCU 能够对 WTK6900P 进行复位操作，确保芯片在必要时能够重新初始化工作。

语音采集电路：麦克风采集到的语音信号首先经过一个前置放大器进行信号放大，然后通过一个带通滤波器滤除噪声信号，最后将处理后的语音信号输入到 WTK6900P 的语音采集引脚（MIC_IN）。为了保证语音采集的质量，电路中还需要合理设置放大器的增益以及滤波器的截止频率等参数。

语音播放电路：WTK6900P 内置 0.5W D 类功放，可直接驱动喇叭播放语音。喇叭的正极连接到 WTK6900P 的音频输出引脚（SPK_OUT+），负极连接到音频地（SPK_GND）。在实际应用中，为了提升音质效果，可在喇叭输出端添加一些音频滤波电路，减少音频信号中的杂音。

电机驱动电路：8 脚 MCU 通过 GPIO 引脚输出 PWM（脉冲宽度调制）信号，该信号经过一个功率放大器后连接到风扇电机的控制端。PWM 信号的占空比决定了电机的转速，通过调节占空比，8 脚 MCU 能够精确控制风扇的风速。同时，为了保护电机和电路，电机驱动电路中还应加入过流保护和反向电动势保护电路。例如，在电机回路中串联一个电流检测电阻，当检测到电流过大时，8 脚 MCU 可通过控制电路切断电机电源，实现过流保护；在电机两端并联一个二极管，用于吸收电机在停止运转时产生的反向电动势，防止其对电路中的其他元件造成损坏。

五、应用场景分析

5.1 家庭日常使用

在家庭环境中，用户忙碌一天回到家，无需寻找遥控器或手动操作风扇按键，只需轻松说出 “风扇开”，风扇便能即刻启动，送出凉爽的风，有效缓解疲劳。对于家中有老人或小孩的家庭，这种语音控制方式尤为便捷。老人可能对复杂的电子设备操作存在困难，而小孩可能会因玩耍而丢失遥控器，离线语音控制的电风扇则能轻松解决这些问题。例如，老人可以直接通过语音指令 “风扇二档风”，将风扇风速调整到合适的档位；小孩在玩耍过程中，也能随时通过语音让风扇为自己带来清凉，家长无需担心孩子因操作不当而引发安全问题。

5.2 办公场景应用

在办公室中，多人共享空间，使用传统风扇可能会因频繁寻找遥控器或起身操作风扇而影响工作效率。而具备离线语音控制功能的风扇，员工可以在专注工作时，通过语音指令轻松控制风扇。例如，在炎热的午后，员工可以轻声说 “风扇摇头”，风扇便能自动调整角度，为更多人带来凉意，无需中断工作流程，有效提升办公的便捷性和舒适度。

5.3 户外活动便携应用

部分便携式电风扇采用电池供电，结合 WTK6900P 的离线语音控制方案，在户外活动中使用更加方便。如户外野餐或露营时，用户双手可能正忙于准备食物或整理物品，此时通过语音指令 “打开风扇”，即可快速享受风扇带来的凉爽。而且，该方案功耗较低，不会过多消耗电池电量，确保在户外活动中风扇能够持续工作较长时间，为用户在户外炎热环境中提供清凉保障。

六、结论

基于 8 脚 MCU 结合 WTK6900P 的电风扇离线语音芯片方案，通过两者的协同工作，实现了对电风扇的高效、便捷的语音控制。其独特的芯片特性、优化的电路设计以及丰富多样的应用场景，为电风扇产品的智能化升级提供了极具价值的解决方案。不仅提升了用户在不同场景下的使用体验，还为家电厂商在产品创新和市场竞争中提供了有力的技术支持，具有广阔的市场应用前景。随着技术的不断发展和完善，相信这种离线语音控制方案将在更多家电产品中得到应用，推动智能家居领域迈向新的发展阶段。

审核编辑 黄宇