ETC WTN3

广州唯创电子有限公司
WTN3 语音芯片资料
WTN3 040/080-8S/8P (OTP)
3
I/O Single-Chip Speech Synthesizer
Version:V0.13
2012.07.10
Note:
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WTN3 语音芯片资料
目
录
WTN3 语音芯片概述 .............................................................................................................................................. 3
WTN3 功能特性 ...................................................................................................................................................... 3
引脚描述 .................................................................................................................................................................. 4
应用举例 .................................................................................................................................................................. 4
极限参数 .................................................................................................................................................................. 5
直流特性 .................................................................................................................................................................. 5
时序图 ...................................................................................................................................................................... 6
(1).防抖时序............................................................................................................................................................. 6
(a).非播放状态触发 ......................................................................................................................................... 6
(b).播放状态触发 ............................................................................................................................................. 6
(2).输入优先级......................................................................................................................................................... 7
(3).输出信号 (IO1, IO2).......................................................................................................................................... 7
(4).基本操作............................................................................................................................................................. 8
(a).边沿模式,边沿触发 ................................................................................................................................. 8
(b).边沿模式,电平触发 ................................................................................................................................. 8
(c).电平模式,边沿触发 ................................................................................................................................. 8
(d).电平模式,电平触发 ................................................................................................................................. 8
(e).脉冲可重复 ................................................................................................................................................. 9
(f).脉冲不可重复 ............................................................................................................................................. 9
(g).脉冲模式,第一键优先 ............................................................................................................................. 9
(5).进阶操作............................................................................................................................................................. 9
(a).不同的输入打断(OKY1 在连续打断模式) ............................................................................................... 9
(b).随机功能................................................................................................................................................... 13
(c).触发开关功能 ........................................................................................................................................... 13
(d).外部反馈功能 ( IO1 是输出,关联至 OKY1 输入).............................................................................. 14
(e) .STB 功能................................................................................................................................................. 15
(f).数脉冲功能 ............................................................................................................................................... 16
8. 应用电路 ................................................................................................................................................................ 16
(1)特别注意事项.................................................................................................................................................... 16
(2)1 触发 2LED 灯 ................................................................................................................................................. 17
(3)2 触发 1LED 灯 ................................................................................................................................................. 17
(4)外接功放参考电路............................................................................................................................................ 17
(1)WTN3 芯片 5V 供电,功放 5V 供电 ...................................................................................................... 17
(2)WTN3 芯片 3V 供电,功放 5V 供电 ...................................................................................................... 18
(3)PWM 功放典型应用 ................................................................................................................................. 18
9. 封装管脚图 ............................................................................................................................................................ 19
10. 说明书版本记录 .................................................................................................................................................... 20
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
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1. WTN3 语音芯片概述
WTN3 系列产品为单芯片 CMOS 语音合成 IC,现有 2 个型号分别为 WTN3 040 和 WTN3 080,时间长
度为 40 秒和 80 秒(6K 采样)。具有 1 个 Input 脚和 2 个 I/O 脚 ,利用精准的内阻震荡(+/- 1%),故不需外加
震荡电阻,只有一组 PWM 输出,故无须再外加任何零件。语音合成方式为 4-bit/5-bit Mixed Advanced
LOG-PCM,搭配 9-bit PWM 硬件输出,可以提供较好的音质。
2. WTN3 功能特性
(1)可编程一次性烧录(OTP)语音芯片;
(2)语音长度可选 40 秒、80 秒(6KHz 采样率);
(3) PWM 音频输出方式;
(4)内部集成时钟振荡器,不需外加震荡电阻;
(5)OKY1 提供最大语音段数 32 段;
(6)具有按键控制模式、数脉冲控制模式;
(7)触发防抖时间:20ms(按键)
;
(8)一输入脚可分别选择 Edge/Level(边沿/电平), Hold/Unhold(保持/非保持), Retrigger/Irretrigger(再
次触发/不可再触发)不同的触发方式组合;
(9)支持播放不同采样率的语音文件;
(10)宽广的工作电压:1.8V ~ 5.5V。
(11)支持低压复位(LVR)功能。(LVR=1.5V)
(12). 支持 BUSY 状态输出功能;(可选)
(a). Stop_Low pulse : 停止播放时送出低电平脉冲。
(b). Stop_High pulse : 停止播放时送出高电平脉冲。
(c). Busy_High active : 播放时送出高电平信号。
(d). Busy_Low active : 播放时送出低电平信号。(默认)
(e). LED 3Hz flash : 播放时 LED 3Hz Sink 输出闪烁。
(f). LED 6Hz flash : 播放时 LED 6Hz Sink 输出闪烁。
(g). LED 12Hz flash : 播放时 LED 12Hz Sink 输出闪烁。
(h). LED dynamic 1/2 : 播放时 LED 根据 1/2 声音电平做动态闪烁(即有随音量闪烁的效果)
。
(i). IO1,IO2 可任意设置在播放时高低电平的时间。
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※注意: LED 3Hz / 6Hz / 12Hz flash 是指以 6kHz 的播放速度时 LED 闪烁的频率;不同的播放速度,LED
闪烁的频率也会不同。
(13). STB 功能:“长按停止”功能。可以设置 1-7 秒之间的时间,播放中,长按任意按键到设定的时间就
停止播放,并且进入省电状态。
(14)IO 为输入状态可以设置防抖时间为短触发(50US)或者长触发(20MS),短触发适合于 MCU 控制
场合,长触发适合于按键场合。
3. 引脚描述
8-pin SOP
GND
1
8
Vreg
IO1
2
7
VDD
3
6
PWM2
4
5
PWM1
OKY1
IO2
Pad Name
Pad No.
ATTR.
Description 描述
GND
1
Power
IO1
2
I/O
OKY1
3
I
IO2
4
I/O
PWM1
5
O
PWM 输出脚 1
PWM2
6
O
PWM 输出脚 2
VDD
7
Power
电源正极,靠近芯片处建议连接 104 电容
VREG
8
Power
电源调整端,连接 0.1uF 电容到 GND(建议)或悬空(仅 VDD=3V 时)
电源负极
输入输出引脚,输入时高有效,数脉冲功能的复位信号输入端
输入引脚,高电平有效,数脉冲功能的数据信号输入端
输入输出引脚,输入时高有效
4. 应用举例
在芯片应用范围上,几乎可以涉及到低成本不更改语音场所,如:
;
汽车(防盗报警器、倒车雷达、GPS 导航仪、电子狗、中控锁)
智能家居系统、闹钟、提醒器;
专用报警器、家庭防盗报警器;
医疗器械人声提示、治疗仪;
家电(电磁炉、电饭煲、微波炉)
;
娱乐设备(游戏机、游乐机)
;
;
学习模型(早教机、儿童有声读物)
智能交通设备(收费站、停车场)
;
通信设备(电话交换机、电话机)
;
工业控制领域(电梯、工业设备)
;
高级玩具。
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5. 极限参数
标识
范围值
单位
VDD~GND 电源电压
-0.5~+7.0
V
Vin 输入电压
GND-0.3< Vin <VDD+0.3
V
Vout 输出电压
GND < Vout < VDD
V
Top 工作温度
-0 ~ +70
ºC
Tst 存储温度
-55 ~ +150
ºC
6. 直流特性
标识
参量
最小值
典型值
最大值
单位
VDD
工作电压
1.8
3.0
5.5
V
Isb
待机电流,VDD=3V/4.5V
Iop
Iih
Iih
Ioh
Iol
工作电流
条件
1
VDD=3V
850
VDD=4.5V
1100
uA
10
输入电流 (300K ohms 下拉)
输入电流 (100K ohms 下拉)
输出驱动电流
输出倒灌电流
Ioh
uA
无负载
VDD=3V
25
VDD=4.5V
30
VDD=3V
80
VDD=4.5V
-10
VDD=3V,Voh=1.0V
-20
VDD=4.5V,Voh=2.2V
20
VDD=3V,Voh=1.0V
34
VDD=4.5V,Voh=1.0V
-65
VDD=3V,Voh=1.5V
65
VDD=3V, Voh=1.5V
1
Fosc(3.0v)-Fosc(2.4v)
Fosc(3v)
PWM1,PWM2 输出电流
Ioh
Iol
VDD=3V
电压波动频偏
△F/F
%
VDD=4.5V
Fosc(4.5v)-Fosc(3.0v)
Fosc(4.5v)
0.1
△F/F
频偏 (VDD=3V)
-1
Fosc
振荡频率
1.31
1.54
电压 vs 频率 (SR=6.0KHz@3V)。
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1
%
Fmax(3.0v)-Fmin(3.0v)
Fmax(3.0v)
1.61
Mhz
VDD=1.6~6.4V
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电压 vs 频偏 (SR=6.0KHz@3V)
7. 时序图
(1).防抖时序
(a).非播放状态触发
Input 输入
Voice Play 语音播放
Debounce 防抖时间
※防抖时间其值不是固定的,依据 7.2Khz 采样时,长防抖时间=17ms,短防抖时间=42us。
(b).播放状态触发
Input 输入
Voice Play
语音播放
x-1 语音格,x 语音格
y 语音格,y+1 语音格
Debounce 防抖时间
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※防抖时间其值不是固定的,依据 x 语音格,在 6Khz 采样时,长防抖时间=20ms,短防抖时间=50us。例
如,x 语音格为 8kHz 采样时,长防抖时间= 20ms*(6k/8k) = 15ms,短防抖时间= 50us*(6k/8k) = 37.5us。
(2).输入优先级
OKY1
IO1
Voice Play
语音播放
OKY1 Voice
※ 优先级: OKY1 > IO1 > IO2
(3).输出信号 (IO1, IO2)
语音播放
Mute
Voice
停止高脉冲
140~146ms@6kHz
停止低脉冲
140~146ms@6kHz
忙高电平
忙低电平
LED 闪烁
3Hz,6Hz or 12Hz playing speed@6kHz
QIO 信号
*根据输出语音变化
LED 动态 1/2:当振幅大于 1/2 电平,LED 为 ON,例子输出为 LOW。
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(4).基本操作
(a).边沿模式,边沿触发
输入
语音播放
收到正脉冲信号后开始播放语音,正脉冲信号停止后语音继续播放完毕。
(b).边沿模式,电平触发
输入
语音播放
收到正脉冲信号后开始播放语音,正脉冲信号一直保持,并且持续的时间超出语音播放的长度,则播放完
语音即停止,不再继续播放语音。
(c).电平模式,边沿触发
输入
语音播放
(d).电平模式,电平触发
输入
语音播放
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(e).脉冲可重复
输入
语音播放
收到正脉冲信号后开始播放语音,在语音结束前如果还收到第二次正脉冲信号,则重新开始播放语音,在
语音播放的过程中无收到正脉冲信号则播放完整段语音。
(f).脉冲不可重复
输入
语音播放
收到正脉冲信号后开始播放语音,在语音结束前如果再次收到正脉冲信号,则没有动作产生,在语音播放
结束后再次收到正脉冲信号才会重新播放语音。
(g).脉冲模式,第一键优先
OKY1
IO1
语音播放
OKY1 语音
IO1 语音
OKY1 语音
(5).进阶操作
(a).不同的输入打断(OKY1 在连续打断模式)
(a-1) OKY1 (E/U/R 脉冲可重复触发) = S1 S2 S3 S4, IO1(E/U/R 脉冲可重复触发) = S5
1,下同)
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(S1 意思为 Sentence
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OKY1
IO1
语音播放
S1
S5
S2
(a-2) OKY1 (E/U/R 脉冲可重复触发) = S1 S2 S3 S4, IO1 (L/x/x 电平触发) = S5
OKY1
IO1
不能激活 *1
语音播放
S1
S2
*1 如果在 OKY1 语音播放时按下 IO1,在 S1 播放完同时,触发模式将依据 OKY1.
(a-3) OKY1 (E/U/I 脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, IO1 (E/x/x 脉冲触发) = S5
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OKY1
IO1
不能激活
语音播放
S1
S2
OKY1
不能激活 *2
IO1
语音播放
S1
*2 因为 IO1 信号仍为高,IC 不响应 OKY1 脉冲信号。
(a-4) OKY1 (E/U/I 脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, IO1 (L/x/x 电平触发) = S5
OKY1
IO1
不能激活
语音播放
S1
S2
(a-5) OKY1 (L/U/x 电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, IO1 (E/x/x 脉冲触发) = S5
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OKY1
IO1 激活
IO1
语音播放
※
S1
S5
S1
S2
在语音组(Sentence)结束时:当 S1 结束, 触发模式根据 OKY1 (L/U/x 电平非保持循环).当 S5 结束, 它
根据 IO1 (E/x/x 脉冲触发)
※
一旦 S5 播放(即 S1 恰好播放完), 触发模式立即根据 IO1 (E/x/x 脉冲触发) .
(a-6) OKY1 (L/U/x 电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, IO1 (L/U/I 电平非保持循环不可打断) =S5
OKY1
OKY1 载入
无防抖(无 S2) *3
IO1
IO1 激活
语音播放
S1
S1
S5
S1
S1
※ 重载按键优先权: OKY1 > IO1
*3: 在 OKY1 模式, 如防抖发生将连续计数。
(a-7) OKY1 (L/U/x 电平非保持循环) = S1 S2 S3 S4, IO1 (L/U/x 电平非保持循环) =S5
OKY1
无防抖发生*4
连续开始(无 S2)*4
IO1
语音播放
S5
S1
S1
S2
*4: 在 OKY 模式,第 1 个脉冲没有防抖而继续数仍然为“1”
。第二个脉冲防抖,这个脉冲后连续数将变为
“2”
。
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(b).随机功能
(b-1) OKY1 (L/U/I 电平非保持循环不可打断) =S1 S2 S3 S4, IO1 (L/U/I 电平非保持循环不可打断) =S5
随机(或连续)号码会是在“防抖时间”和“按键保持时间”或“按键释放时间”之间计算.但为确定没有“按
键释放时间”第一个脉冲时间将延时一个防抖时间。
按键释放时间
防抖时间
按键释放时间
按键释放时间
OKY1
IO1
语音播放
Sx
Sx
S5
Sy
x=1, 2, 3 or 4; y=1, 2, 3 or 4 (x 和 y 是随机数)
(b-2) OKY1 (L/U/R 电平非保持循环可打断) =S1 S2 S3 S4,IO1 (L/U/R 电平非保持循环可打断) =S5
OKY1
IO1
语音播放
Sx
Sx
S5
S5
Sy
Sy
(c).触发开关功能
(c-1) OKY1 (E/U/R 脉冲可重复触发) =S1 S2 S3 S4,IO1 (E/U/R 脉冲可重复触发) =S5(OKY1 是非复位序列模式)
OKY1
IO1
语音播放
S1
S5
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S2
S3
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(c-2) OKY1 (E/U/R 脉冲可重复触发) =S1 S2 S3 S4, IO1 (E/U/R 脉冲可重复触发) =S16 (OKY1 复位序列模式)
OKY1
IO1
语音播放
S5
S1
S1
S2
※ 当 OKY1 序列计算在进行中,其它输入将引起重置 OKY1 序列计算。
(d).外部反馈功能 ( IO1 是输出,关联至 OKY1 输入)
(d-1) OKY1 (L/U/I 电平非保持循环不可打断) =S1 S2 S3 S4, IO1=Stop_high pulse(停止播放时送出高电平脉冲)
外部 OKY
IO1
停止高脉冲(持续时间=防抖时间)
组合 OKY1 输入
语音播放
S1
S2
S1
S3
S4
※ 原先 Stop_high pulse 持续时间为 172ms@6kHz,但这高信号将在触发语音和在抖动之后将变为低.
(d-2) OKY1 (E/U/I 脉冲不可重复触发) = S1 S2 S3 S4, IO1= Busy_low (播放时送出低电平信号)
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VDD
OKY1
=防抖时间
IO1 输出
组合 OKY1 输入
语音播放
S1
VDD
OKY1
IO1 输出
IO1 输出
语音播放
S1
S2
S3
S4
※ 在上电时, IO1 在 Busy_low 状态时将持续一个 high pulse,持续时间为一个防抖时间.
(e) .STB 功能
OKY1 (E/U/x 脉冲触发) =S1 S2 S3 S4,IO1 (E/U/x 脉冲触发) =S5(按键保留时间 2 秒)
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S1
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OKY1
2秒
IO1
2秒
语音播放
S1
S2
S5
※ 当任一按键按下超过 2 秒,IC 将停止播放并进入到待机模式。
(f).数脉冲功能
OKY1 (E/U/R) =S1 S2 S3 S4, IO1 (E/U/R) =S5 (OKY1 允许复位,S5 是短静音)
※ 脉冲宽带必须长于 50us (例如短防抖时间), 推荐用户设置脉冲宽度为 100us.
OKY1 数脉冲信号
3 脉冲
1 脉冲
4 脉冲
IO1 复位信号
100us
语音播放
S3
S1
S4
※ 上图是以最简单的扩展 MCU 的 2 线控制.如果可能,用户能利用 Busy_High 输出信号作为反馈进行 3
线控制。
8. 应用电路
(1)特别注意事项
在使用开关电源、稳压电源等纹波相对较大的场合,WTN3 芯片的所有 IO 引脚必需外接一个 0.1uF 电容
到 GND。在电池供电等电源纹波较小的场合,可以不需要 0.1uF 电容到 GND。所以建议用户在开发和使用
过程当中进行足够的评估是否要使用 0.1uF 电容。下面的示例电路没有加该电容。
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(2)1 触发 2LED 灯
VCC
R1
R2
1K
1K
C2
104
LED
VDD
LED
IO1
IO2
PWM1
PWM2
GND
OKY1
K1
Vreg
C1
SPEAKER
104
VCC 大于 4.5V 供电时,必需 C1 电容。
(3)2 触发 1LED 灯
VCC
R1
1K
C2
104
LED
K1
GND
VDD
OKY1
IO1
K2
Vreg
C1
IO2
PWM1
PWM2
SPEAKER
104
VCC 大于 4.5V 供电时,必需 C1 电容。
(4)外接功放参考电路
(1)WTN3 芯片 5V 供电,功放 5V 供电
+5V
+5V
C4
C1
C3
C2
0.1uF
0.1uF
U1
K1
K2
K3
1
2
3
4
GND
IO1
OKY1
IO2
SPEAKER
C5
1uF
100uF
U2
100uF
VREG
VDD
PWM2
PWM1
8
7
6
5
C6
0.01uF
1
2
3
4
R1
150K
VO+
PVDD
VDD
IN-
VOGND
SD
IN+
8
7
6
5
R3
+5V
10K
PAM8303
WTN3
C7
0.01uF
R2
150K
C2 与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3 是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,
C2、C3 要靠近 WTN3 的引脚。
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WTN3 芯片使用 5V 供电时,必需 C1 电容。
R1 和 R2 为功放 PAM8303/AX8303 的输入电阻 Ri,决定了放大增益,放大增益=2*(150K/Ri),C6 C7
为输入电容,决定低频截止频率,影响低频效果。
截止频率 Fc 为 20Hz Ri=150K
Ci=1/(2*Pi*Ri*fc)=0.053uF
CI=0.01uF,fc=159Hz
(2)WTN3 芯片 3V 供电,功放 5V 供电
+5V
+3V
C4
C3
C2
0.1uF
100uF
K1
K2
K3
U2
100uF
U1
1
2
3
4
SPEAKER
C5
1uF
GND
IO1
OKY1
IO2
8
7
6
5
VREG
VDD
PWM2
PWM1
C6
0.01uF
1
2
3
4
R1
150K
VO+
PVDD
VDD
IN-
VOGND
SD
IN+
8
7
6
5
R3
+5V
10K
PAM8303
WTN3
C7
0.01uF
R2
150K
C2 与芯片的工作至关重要,为必需器件。C3 是语音芯片电源滤波电容,电源波动大的需要加上此电容,
C2、C3 要靠近 WTN3 的引脚。
R1 和 R2 为功放 PAM8303/AX8303 的输入电阻 Ri,决定了放大增益,放大增益=2*(150K/Ri),C6 C7
为输入电容,决定低频截止频率,影响低频效果。
截止频率 Fc 为 20Hz Ri=150K
Ci=1/(2*Pi*Ri*fc)=0.053uF
CI=0.01uF,fc=159Hz
(3)PWM 功放典型应用
+5V
C4
100uF
PWM-
SPEAKER
C5
1uF
C6
0.01uF
U2
1
2
3
4
R1
150K
VO+
PVDD
VDD
IN-
VOGND
SD
IN+
8
7
6
5
R3
+5V
10K
PAM8303
C7
PWM+
0.01uF
R2
150K
R1 和 R2 为功放 PAM8303/AX8303 的输入电阻 Ri,决定了放大增益,放大增益=2*(150K/Ri),C6 C7
为输入电容,决定低频截止频率,影响低频效果。
截止频率 Fc 为 20Hz Ri=150K
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Ci=1/(2*Pi*Ri*fc)=0.053uF
CI=0.01uF,fc=159Hz
9. 封装管脚图
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10. 说明书版本记录
版本
日期
描述
V0.10
2012-6-17
初始版本
V0.11
2012-7-2
删减没有外引的IO口说明,修改电路
V0.12
2012-7-7
增加功放电路参考电路
V0.13
2012-7-10
修改电路,区分不同供电范围时外围电路的异同
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广州唯创电子有限公司
WTN3 语音芯片资料
广州唯创电子有限公司(原广州唯创科技有限公司)1999 年创立于广州市天河区,是一家集语音芯片研发、语音产品方案设计、
语音产品生产、语音编辑上位机软件开发的高新技术公司。业务范围涉及汽车电子、多媒体、家居防盗、通信、家电、医疗器械、
工业自动化控制、玩具及互动消费类产品等领域。团队有着卓越的 IC 软、硬件开发实力和设计经验,秉持着「积极创新、勇于开
拓、满足顾客、团队合作」的理念,力争打造“语音业界”的领导品牌。
唯创主要生产 WTV 系列语音芯片、WTN3 系列语音芯片、WTR 可录音系列语音芯片、WTM 系列高音质语音应用模块、WTF
系列的高性价比长时间播放模块,及特约代理的 APLUS 系列语音芯片、ISD 全系列可录放语音芯片等。率先提供最完备、多元化
的客需解决方案,节约研发成本,缩短研发周期,使产品在最短的时间内成熟上市。在汽车电子及特种车领域,自主研发的公交
车报站器在国内有着很好的市场口碑,为叉车使用安全而开发的叉车超速报警器是国内第一家研发此类产品并大量生产的企业。
唯创坚持“以人为本,不断进行核心技术创新,优良的售后技术跟踪服务”的经营策略,使得唯创能傲立于语音产品行业。
WTV 系列语音芯片、WTN3 系列语音芯片、WTR 可录音系列语音芯片、WTM 系列高音质语音应用模块、WTF 系列的高性价比长
时间播放模块等都是唯创的自主品牌,具有很强的市场竞争优势。产品、模块、编辑软件等的人性化设计,使得客户的使用更方
便。于 2006 年新成立的北京唯创虹泰分公司主要以销售完整的方案及成熟产品为宗旨,以便于为国内北方客户提供更好的服务。
唯创持续在研发与技术升级领域大力投资,每年平均提拨超过 20%的营业额作为研发经费,在我们的研发团队中,有超过 90%
员工钻研技术及产品发展。并与同行业大厂合作,勇于迈出下一个高峰。
总公司名称:广州市唯创电子有限公司
电话:020-85638557 85638660 38357061 38055581
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传真:020-85638637
分公司名称:北京唯创虹泰科技有限公司
电话:010-89756745 传真:010-89750195
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广州唯创电子有限公司深圳办事处
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